汽车单片机技术 课件 项目二 汽车照明系统控制

汽车单片机技术项目二

汽车照明系统控制学习任务4LED灯光控制【任务描述】当前汽车上的灯光对LED的应用越来越多，大多数汽车都安装了LED的远近光灯和转向灯等，但是这些LED灯是如何控制的呢？下面请同学们通过学习LED的基本原理、硬件连接、控制应用等知识，练习编写单片机编程指令来实现汽车LED灯光控制吧！知识目标：1.了解LED的基本原理。2.掌握LED的硬件连接。3.掌握LED的控制及应用。1.LED的基本原理

LED（发光二极管）是一种能够将电能转化为可见光的固态的半导体器件，它可以直接把电转化为光。LED的心脏是一个半导体的晶片，晶片的一端附在一个支架上，一端是负极，另一端连接电源的正极，使整个晶片被环氧树脂封装起来。LED发光二极管在电路中的元件符号与二极管很相近，只是在二极管的基础上增加了表示发光的箭头，实际上它的物理结构与二极管相似，在它的小灯上有一个很小的晶片，这个晶片是由多层组成的，最上层是P型半导体层，最下层是N型半导体层。位于中间的则是发光层，如果在PN两层施加适当的正向电压，那么中间的发光层会因为有电流流过而产生人眼可见的光子，这就是它能发光的原理。LED的符号和实物如图2-1。图2-1

LED的符号和实物2.LED的控制实验利用I/O端口和外接直插LED灯来完成这个实验，需要的实验器件见表2-1。

器件数量ArduinoUNO控制器1USB下载线1单色M5直插LED1220Ω直插电阻1面包板1面包线2按照下面的小灯实验原理图连接实物，如图2-2。这里使用数字10端口。使用发光二极管LED时，要连接限流电阻，这里为220Ω电阻，否则电流过大会烧毁发光二极管，注意LED的两个引脚，长的为正极，短的为负极。表2-1

LED实验器件图2-2

LED连线的原理图和实物图按照图2-2连接好电路后，就可以开始编写程序了，这里让LED小灯闪烁，具体实现点亮1s后再熄灭1s的循环。这个程序很简单与Arduino

UNO自带的例程里的Blink相似只是将13数字端口换做10数字端口。参考程序：intLEDPin=10;//定义数字10端口voidsetup（）{pinMode（LEDPin,OUTPUT）;//定义小灯端口为输出端口}voidloop（）{digitalWrite（LEDPin,HIGH）;//点亮小灯delay（1000）;//延时1sdigitalWrite（LEDPin,LOW）;//熄灭小灯delay（1000）;//延时1s}下载完程序就可以看到我们的10端口外接小灯在闪烁了，这样小灯闪烁实验就完成了。3.LED的应用

起初LED作为仪器仪表的指示光源，后来各种光色的LED广泛应用于交通信号灯和大面积显示屏，产生了良好的经济效益和社会效益。LED照明灯具是LED灯具的统称，随着LED技术的进一步成熟，LED将在室内照明灯具的设计开发领域取得更多更好的发展，房间照明灯具的设计将以LED照明灯泡设计为主流，同时充分体现节能、高亮、健康、艺术、人性化的照明发展趋势，成为居室灯光文化的主导。另外LED也应用在很多显示系统上，如LED显示屏。发光二极管灯泡无论在结构上还是在发光原理上，都与传统的白炽灯有着本质的不同。目前绝大多数的汽车的灯光系统都采用LED灯，如汽车远近光灯、转向灯、刹车灯以及仪表指示灯等，LED的常见应用见图2-3。

图2-3

LED的常见应用【任务工单页】任务器件见表2-2：表2-2LED灯组实验器件器件数量ArduinoUNO控制器1USB下载线1单色M5直插LED11220Ω直插电阻11面包板1面包线12硬件连线如图2-4。任务实施1：LED转向灯的控制完成汽车LED转向灯的控制，要求使

用Arduino

UNO单片机连接由11个LED小灯组成的一字型灯带，使用数字IO端口从2号到12号，实现流水灯效果（小灯延时50ms）。参考程序：voidsetup（）{

for（intn=2;n<=12;n++）//初始化11个数字端口，端口设置低电压

{

pinMode（n,OUTPUT）;

digitalWrite（n,LOW）;

}}voidloop（）{

for（intm=2;m<=12;m++）//依次给10个数字端口设置高电压，每个端口延时50s{

digitalWrite（m,HIGH）;

delay（50）;

}

for（intm=2;m<=12;m++）//依次给10个数字端口设置低电压，每个端口延时50s

{

digitalWrite（m,LOW）;

delay（50）;}}任务实施2：完成汽车LED的控制完成汽车LED的控制，使用Arduino

UNO单片机连接由11个LED小灯组成的一字型灯带，使用数字IO端口从2号到12号，要求连接7号端口的中心灯常亮，依次向两端点亮，再依次返回灭掉（小灯延时50ms）。for（intm=1;m<=5;m++）//以数字7端口为中心向外依次设置高电压，延时50ms

{

digitalWrite（7+m,HIGH）;

digitalWrite（7-m,HIGH）;

delay（50）;

}

for（intm=5;m>=0;m--）//以数字7端口为中心从外依次设置低电压，延时50ms

{

digitalWrite（7+m,LOW）;

digitalWrite（7-m,LOW）;

delay（50）;

}}参考程序：voidsetup（）{

for（intn=2;n<=12;n++）//初始化11个数字端口，端口设置低电压{

pinMode（n,OUTPUT）;

digitalWrite（n,LOW）;

}}voidloop（）{digitalWrite（7,HIGH）；//数字7端口设置高电压任务实施3：完成汽车LED的控制完成汽车LED的控制，使用Arduino

UNO单片机连接由11个LED小灯组成的一字型灯带，使用数字IO端口从2号到13号，要求始终只有2个LED小灯亮，要求从左往右传递，再从右往左传递回来（小灯延时50ms）。参考程序：voidsetup（）{for（intn=2;n<=12;n++）//初始化11个数字端口，端口设置低电压{

pinMode（n,OUTPUT）;

digitalWrite（n,LOW）;

}}voidloop（）{

for（intm=2;m<=11;m++）//点亮一端2个小灯，依次向另一侧传递

{

digitalWrite（m-1,LOW）;

digitalWrite（m,HIGH）;

digitalWrite（m+1,HIGH）;

delay（50）;

}

for（intm=11;m>=4;m--）//依次返回另一侧传递2小灯{

digitalWrite（m-1,HIGH）;

digitalWrite（m,HIGH）;

digitalWrite（m+1,LOW）;

delay（50）;

}}【课后作业】1.控制10个LED，要求独立完成绘制连线图和硬件连接，实现每隔1s单数号灯和偶数号灯交替点亮。2.控制10个LED，要求独立完成绘制连线图和硬件连接，实现每隔1s多点亮一个灯，第十一s所有灯一起闪烁三次，闪烁延时0.5s。学习任务5

汽车继电器模块控制【任务描述】当前汽车电路上对继电器的应用很多，大多数汽车都会使用继电器模块来控制车载电器的开启和关闭，但是这些继电器模块是如何控制的呢？下面请同学们通过学习继电器模块的基本原理、硬件连接、控制应用等知识，练习编写单片机编程指令来实现汽车继电器的控制吧！技能目标：1.能够识别继电器的六个引脚。2.能够完成单片机编程指令编写。1.继电器的基本原理单片机输出输入的电压一般在3.3V到5V之间，而生活中常用电器很多是12V、220V甚者380V。大电流具有危险性，不能用单片机直接控制。而继电器是一种当输入量（电、磁、声、光、热）达到一定值时，输出量将发生跳跃式变化的自动控制器件。能用小电流去控制大电流，从而扩展了单片机的应用范围，能在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。单片机控制：1）负接线引脚（-）：通常连接到信号源的负极。2）正接线引脚（+）：通常连接到信号源的正极。3）开关（S）：单片机用来控制电压输出的引脚，通常连接I/O。被控制外部电路：1）常开点（NO）：该引脚正常时不连接到公共端，在继电器被激活时连接。2）常闭点（NC）：该引脚正常时连接到公共端，并在继电器激活时断开。3）公共端（COM）：在大多数情况下，此引脚连接到驱动应用的电源地。如图2-5是5V继电器模块，可以用作单片机开发板模块，可以用作家电控制，采用TTL控制信号，可以控制直流或者交流信号。继电器有一个常开和一个常闭触点，配有电源指示灯和吸合亮断开不亮的控制指示灯。

图2-55V继电器2.继电器模块的控制继电器控制实验采用1个LED小灯作为大功率设备，使用Arduino

UNO控制器的数字接口8，输出高电平延时1s后，输出低电平1s，即为开关断开一s再接通一s。需要的实验器材见表2-3。具体连线如图2-6所示。

器件数量ArduinoUNO控制器1USB下载线1继电器1一字螺丝刀1面包板1面包线6表2-3继电器实验器件图2-6

继电器硬件连线参考程序：intRelayPin=7;//定义数字接口7连接继电器信号接口voidsetup（）{pinMode（RelayPin,OUTPUT）;//定义RelayPin接口为输出接口}voidloop（）{digitalWrite（RelayPin,HIGH）;//驱动继电器闭合导通delay（1000）;//延时1sdigitalWrite（RelayPin,LOW）;//驱动继电器断开delay（1000）;//延时1s}下载完程序就可以听到继电器每隔1s跳动的声音。3.继电器模块的应用继电器在汽车上的应用有:启动电动机的启动继电器、喇叭继电器、电动机或发电机断路继电器、充电电压和电流调节继电器、转变信号闪光继电器、灯光亮度控制继电器以及空调控制继电器、推拉门自动开闭控制继电器；玻璃窗升降控制继电器。【任务工单页】任务器件见表2-4：器件数量Ardu