单片机汽车转弯信号灯模拟设计

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1、摘要传统汽车的车灯控制系统一般采用继电器与独立模式控制，这使汽车内电线较多，造成严重的电磁干扰，使系统可靠性下降。因此考虑通过运用单片机控制汽车信号灯，简化电路，减少干扰，从而使系统实用可靠，并增加汽车的安全性能。“汽车转弯信号灯单片机控制系统”主要是对单片机并行输入/输出口电路的应用，即通过I/O口，增加复位电路、驱动电路、按键电路来模拟汽车转弯系统功能。由于汽车有左转弯、右转弯、刹车、合紧急开关等操作，而且可能会组合出多种操作情况。所以在编写程序时要多方面考虑信号灯存在的各种不同情况，希望能尽量包含多种功能，使控制系统能满足现实需要。本设计主要的工作是绘制电路原理图，分析设计输入与输出控制

2、端的功能模块，通过编写程序代码控制亮灯键值及闪烁的效果，再进行仿真模拟汽车驾驶时信号灯的各种情况。仿真后对电路系统进行PCB图绘制，经过电路板实物制作及调试验证汽车信号灯单片机控制系统的操作可行性。观察分析设计的结果，进行反馈，完善该操作系统。关键词单片机；汽车转弯；信号灯；程序设计；调试AbstractTraditional auto light control system generally uses the relay with the independent mode control, this makes the wire inside the car more, causes s

3、erious electromagnetic interference, and makes the system reliability descend. So I consider using single-chip microcomputer control car lights to simplify the circuit and reduce the interference, so that the system is practical and reliable, and it can increase the safety performance of cars. Car l

4、ights turn single-chip microcomputer control system is mainly the application of single chip microcomputer parallel input/output circuit, namely, through the I/O port reset circuit, drive circuit, key circuit to simulate the vehicle turning system functions. Because the car has left turning, right t

5、urning, braking, emergency switch, etc, and it can compose a variety of operating conditions. So in many respects when you write a program signals exist various situation, hope to be able to try to contain a variety of functions, can the control system meet the needs of the reality. This design is t

6、o plot circuit principle diagram, analyze the design inputs and outputs to the control function module, by writing the program code lights control keys and the flashing effect, and carries on the simulation of light when the car driving situations. After simulation and PCB circuit diagram drawing, i

7、t can test circuit board and debugthe operational feasibility of the control system. To observe the result of the analysis and design, feedback, will improve the operating system.Key wordsSingle chip microcomputerCars turningSignal light ProgrammingDebugging目录摘要IABSTRACTII第1章 绪论11.1 选题背景11.2 研究目的与意义

8、11.3 技术现状分析11.4 论文的主要内容2第2章 汽车信号灯系统设计原理32.1 汽车信号灯系统控制要求32.2 汽车信号灯系统设计方案32.3 单片机AT89C52简介42.3.1 单片机AT89C52 内部主要功能特性42.3.2 单片机AT89C52 主要引脚功能52.4 单片机AT89C52的工作原理及设计62.4.1 开关状态检测62.4.2 输出控制62.4.3 定时器和计数器62.4.4 定时器初始化72.4.5 中断系统82.5 本章小结8第3章 汽车转弯信号灯系统硬件设计93.1 汽车转弯信号灯系统电路93.1.1 汽车转弯信号灯系统控制功能93.1.2 汽车转弯信号灯

9、系统电路元件表103.1.3 汽车转弯信号灯系统总电路图103.2 汽车转弯信号灯系统局部电路分析113.2.1 时钟电路分析113.2.2 复位电路分析113.2.3 输入控制端电路分析123.2.4 输出控制端电路分析123.3 汽车转弯信号灯系统实物电路图133.4 汽车转弯信号灯系统实物制作过程143.4.1 电路图的设计14硬件制作过程153.5 本章小结15第4章 汽车转弯信号灯系统软件设计164.1 控制端口值及亮灯键值表164.1.1 控制端口键值表164.1.2 亮灯键值表164.2 汽车信号灯转弯控制系统流程图174.2.1 主程序流程图174.2.2 子程序流程图174.

10、3 本章小结19第5章 系统的仿真与调试205.1 仿真软件简介205.2仿真结果图205.3硬件测试情况255.4软硬件联调255.5本章小结26结论27参考文献28致谢29附录源程序30第1章绪论1.1选题背景单片机是从早期计算机系统里分化出来的，它体积小、功能强、性能稳定及价格便宜。由数字电路与模拟电路实现的控制模块功能，可以使用单片机以及通过软件编程方法来实现操控功能，使各独立单位有效结合成一个整体，从而研发出智能型产品。单片机的应用逐渐改变了控制系统的设计理念和设计方法，而且将会在更多的领域带来巨大的促进。单片机的应用优势在于使产品向着小型、智能与多功能化方面发展，而且可以提高生产效

11、率、减轻劳动力强度，同时提升产品的质量，改善生产环境。根据单片机自身特性，可以决定其应用范围。在工业控制领域：运用单片机可以构造各种数据库采集系统与控制系统，满足生产工作的需求。例如工厂生产中制作的智能化管理与安全警告系统。另外在日常生活的家用电器也都采用单片机控制系统，如音响视频器件、高级智能玩具、电子门锁等。单片机也可应用于智能仪器仪表上，如精密的测量与分析仪。单片机的发展拥有很大的潜力，其中将单片机应用于汽车转弯灯系统中，也是我们具有研究意义的项目。现代汽车采用单片机的智能模块也越来越多，如防抱死刹车系统(ABS)、电子制动力分配(EBD)等。1.2 研究目的与意义因为传统汽车的信号灯控

12、制系统很多采用独立模式和继电器控制，依靠数字逻辑电路去实现。这使得车内电线很多而且比较复杂，存在许多带有制约关系的联锁电路，从而造成了严重的电磁干扰，使系统的可靠性降低。尤其在恶劣天气的环境下，如在夜晚下大雨或出现大雾的时候，人们对汽车安全行驶的要求会变得更高，此时利用单片机作为控制器的汽车信号灯系统为我们带来了极大的方便。所以本设计研究的目的是采用MCS-51系列单片机作为控制器, 代替传统的控制电路系统, 不仅可以简化传统模块电路，极大地减少车内线束，降低电磁干扰。同时研究这个系统可提高其自动化程度, 增加系统功能，提高安全性能。这个设计是使用单片机控制信号灯的系统，即在汽车进行各种操作时

13、，通过编写程序代码实现各种信号指示灯的控制，如左转弯、右转弯、合紧急开关、刹车等。研究的意义在于这样不仅可以减少成本，而且操控更便捷简单，能够更好地运用到实际情况中，从而抵御周边恶劣天气环境下的影响，增加行车时的安全性。1.3技术现状分析汽车转向灯是在机动车辆转向时开启用来提示周边车辆还有行人注意的重要指示灯，它的有效工作，可以为行车提供安全保障。汽车转弯信号灯是机动车的动态信息装置，主要安装在车身的前后，此设计模拟的信号灯，也是按照机动车各个位置安放LED灯，方便调控模拟现实情况，另外芯片的位置可以安装在汽车驾驶位置的仪表盘里，进行对信号灯的操作。汽车可以按照模拟中出现的左转、右转、紧急情况

14、与刹车等情况，实现对转向灯的操控，安全驾驶。现在转弯信号灯的设计正在不断升级与改善，由于当汽车驾驶时可能会出现盲区，驾驶员可能看不到另外一辆汽车的尾部。那么考虑在后视镜安装转向信号灯，如果这些后视镜里面含有高强度发光二极管，而这些二极管可以排成指向左边或右边的箭头。对于后面驾驶车辆可以有更好指示效果，从而避免驾驶盲区。1.4论文的主要内容全文共分五章。第1章 阐述了课题设计的选题背景及研究目的和意义，及技术现状分析。第2章 主要讲述了汽车转弯信号灯系统设计原理，包括系统控制要求与系统设计方案。另外详细介绍了单片机AT89C52的工作原理及设计特点。第3章 主要讲述汽车转弯信号灯系统的硬件设计部

15、分，包括对系统每个部分的电路分析与操作功能，以及制作要求和制作实现硬件的过程。第4章 主要介绍了汽车转弯信号灯系统的软件设计，讲述控制端口值及亮灯键值表的设计，及程序主流程图与子流程图的构思过程。第5章 主要讲述了系统的仿真与硬件调试结果，及仿真结果图的展示，还有对软硬件的联调测试，并分析结果，进行修改。结论主要是对论文内容进行概括归纳与总结分析。 第2章汽车信号灯系统设计原理2.1汽车信号灯系统控制要求通过中断系统与定时计数器的联合组成控制系统的工作原理。考虑情况如汽车上仪表盘附近有一个转弯控制杆，它的三个位置分别为：向上，汽车左转弯；中间位置，汽车直行；向下，汽车右转弯。另外转弯的时候，安

16、排左右头灯、左右尾灯、仪表盘上2个指示灯对应地发出闪亮信号。同时当紧急开关合上时，7个信号灯都闪烁的信号仍应闪亮，它们包括前左转弯灯、前右转弯灯、后左转弯灯、后右转弯灯、仪表盘的左指示灯、右指示灯，以及仪表盘上的紧急信号灯。其中它们都是频率为1Hz低频闪烁1。控制要求如下表2-1所示。表2-1 汽车驾驶操纵与信号驾驶操作输出信号仪表盘左转弯灯仪表盘右转弯灯仪表盘紧急灯左前灯右前灯左后灯右后灯左刹车灯右刹车灯左转弯闪亮灭灭闪亮灭闪亮灭灭灭右转弯灭闪亮灭灭闪亮灭闪亮灭灭合上紧急开关闪亮闪亮闪亮闪亮闪亮闪亮闪亮灭灭刹车灭灭灭灭灭灭灭亮亮左转弯时刹车闪亮灭灭闪亮灭闪亮灭亮亮右转弯时刹车灭闪亮灭灭闪亮灭

17、闪亮亮亮刹车，并合紧急开关闪亮闪亮闪亮闪亮闪亮闪亮闪亮亮亮左转弯时刹车，并合紧急开关闪亮闪亮闪亮闪亮闪亮闪亮闪亮亮亮右转弯时刹车，并合紧急开关闪亮闪亮闪亮闪亮闪亮闪亮闪亮亮亮2.2 汽车信号灯系统设计方案汽车转向灯系统主要有单片机AT89C52、复位、按键、LED显示电路、+5V电源组成最基本的控制系统。由于单片机有着强大的功能，而汽车转向灯的驱动将使用单片机本身的驱动进行驱动，这样使得单片机的功能可以得到充分的运用2。如下图2-1：图2-1 汽车转弯信号灯系统总框图2.3 单片机AT89C52简介AT89C52是一个低电压，高性能CMOS的8位单片机，片内含有8k bytes的可反复擦写的F

18、lash只读程序存储器和256 bytes的随机存取数据存储器（RAM）。单片机AT89C52 内部主要功能特性 单片机AT89C52如图2-2，其内部主要功能特性：l 兼容MCS51指令系统；l 8k可反复擦写Flash ROM；l 32个双向I/O口；l 256x8bit内部RAM（可扩充64kB外部存储器）；l 16位可编程定时器/计数器中断有3个；l 时钟频率0-24MHz；l 2个串行中断，与可编程UART串行通道；l 共8个中断源，其中2个为外部中断源；l 有2个读写中断口线，3级加密位；l 低功耗掉电和空闲模式，兼软件设置睡眠与唤醒功能；l 有PDIP、PQFP、TQFP及PLC

19、C几种封装形式，来适应不同产品的需求3。图2-2单片机AT89C52 单片机AT89C52 主要引脚功能(1)Vcc：AT89C52电源正端输入，接+5V。(2)Vss：接地引脚。(3)XTAL1：单芯片系统时钟的反相放大器输入端。(4)XTAL2：系统时钟的反相放大器输出端。一般设计上需要在 XTAL1 和 XTAL2 上接上一个石英振荡晶体系统就可以动作，另外可以在两引脚与地之间加入一个20pF 的小电容，这样既可以使系统更加稳定，又可以避免噪声干扰而导致的死机。(5)RESET：AT89C52的重置引脚，高电平动作。(6)PORT0（P0.0P0.7）：端口0是一个8位宽的开路汲极（Op

20、en Drain）双向输出入端口，共有8个位，P0.0表示位0，P0.1表示位1，依此类推。其他三个I/O端口（P1、P2、P3）不包含这个电路组态，而是内部有提升电路，P0当作I/O使用时，可推动8个LS的TTL负载。(7)PORT1（P1.0P1.7）：端口1是具有内部提升电路的双向I/O端口，它的输出缓冲器可以推动四个LS的TTL负载，同时若将端口1的输出设置为高电平，则会由这个端口来输入数据。(8)PORT2（P2.0P2.7）：端口2是具有内部提升电路的双向I/O端口，每一个引脚可推动四个LS的TTL负载，若将端口2的输出设置为高电平时，这个端口可以当作输入端口使用。(9)PORT3

21、（P3.0P3.7）：端口3也具有内部提升电路的双向I/O端口，其输出缓冲器可以推动四个TTL负载，而且还具有其他额外的特殊功能，其中包括外部中断控制、串行通信、计时计数控制以及外部数据存储器内容的读取与写入控制等功能4。引脚分配如下表2-2：表2-2P3引脚功能分配表引脚名称功能定义P3.0RXD 串行通信数据接收端P3.1TXD 串行通信数据发送端P3.2 外部中断0请求端口P3.3 外部中断1请求端口P3.4T0 定时/计数器0外部数据输入端口P3.5T1 定时/计数器1外部数据输入端口P3.6 片外数据存储器的写选通P3.7 片外数据存储器的读选通2.4 单片机AT89C52的工作原理

22、及设计开关状态检测关于开关状态检测，对AT89C52为输入关系，可以一次性检测全部开关的状态，让它指示，则可以使用MOVA，P1指令一次把P1端口产生的状态全部读入，再取低4位来进行与程序的值相比较，或者可以采用单键检测来实现，即可以用JB/JNB来对输入键进行测试，然后对端口进行控制，而且控制输出端口也可以直接对位进行控制，用SETB PX.X。又因为刹车键与刹车灯是一个组合，只有当刹车键按下去后，刹车灯就会亮，所以这里可以采用对刹车键直接进行位检测。 输出控制以发光二级管D1-D9来指示，设计时可以用指令MOV PX，#XXXXXXXX方法来实现。其中D1-D7表示的是2个车前转弯灯，2个

23、车后转弯灯，仪表盘的2个转弯指示灯和1个双闪灯。而D8和D9是刹车灯。 定时器和计数器根据任务设计要求，需要使用到定时器，信号的控制是中断系统与定时器的联合运用得到实现的。在单片机控制系统应用时，需要使用到定时器，而在汽车转弯信号灯的控制中都是不可缺少的。其中有三种选择定时的方法。（1）软件的定时软件定时是指扫行循环程序从而进行时间延迟。它的优点：时间精确，而且不需要增加硬件电路。但是它需要增加CPU的开销，所以软件定时的时间不能够过长。（2）硬件的定时硬件定时的优点：定时功能全部由硬件电路来完成，不会占CPU时间。（3）可编程定时器的定时它是指由系统时钟脉冲的计数去实现的。通过程序设定计数值

24、，同时可以改变定时的时间，这样使用起来灵活方便5。 定时器初始化编程主要是对工作方式控制寄存器，定时器控制寄存器和中断允许控制寄存器进行操作。（1）定时器控制寄存器（TCON）TCON不仅参与中断控制同时参与定时控制，有关定时的控制位有4位：TF0和TF1记数溢出标志位TR0和TR1定时器运行控制位TR0（TR1）=0停止定时器/计数器工作TR0（TR1）=1启动定时器/计数器工作（2）中断允许控制寄存器EA中断允许总控制位ET0和ET1定时/计数中断允许控制位ET0（ET1）=0禁止定时/计数中断ET0（ET1）=1允许定时/计数中断 根据上面的功能特性，可以针对任务要求，利用单片机的可编程

25、定时/计数器与中断系统来实现信号灯闪烁的延时及故障检测6。（3）工作方式控制寄存器（TMOD）TMOD寄存器，它的低半字节定义定时器/计数器0，高半字节定义定时器/计数器17。各位定义如表2-3所示：表2-3 TMOD各位定义位序B7B6B5B4B3B2B1B0位符号GATEC/M1M0GATEC/M1M0其中：（a）GATE门控位GATE=0以控制位TR启动定时器GATE=1以外中断请求信号（INT0I或NT1）启动定时器。（b）C/计数方式或定时方式选择位C/=0定时工作方式C/=1计数工作方式（c）M1、M0工作方式选择位M1、M0=00工作方式0M1、M0=01工作方式1M1、M0=1

26、0工作方式2M1、M0=11工作方式32.4.5 中断系统应用“中断”，可以有效提高单片机系统的实时性，几乎所有良好的实时系统都会用到中断。在单片机上有两个引脚，即INT0与INT，外部中断信号通过这两个引脚输入到单片机，另外可以通过编写程序来实现对中断系统的处理，即使用AT89C52的可编程中断系统去实现信号灯闪亮的延时，还有故障检测。中断系统的主要作用有下面四点：第一，实现高速CPU和低速外设之间在速度上的同步与匹配。利用中断方式进行I/O口操作，可以看成外设和CPU的并行工作。第二，实现故障紧急处理。即当外设发生故障时，可利用中断系统请求CPU立刻处理出现的故障。第三，满足实时控制要求。

27、第四，人机联系方便灵活。操作人员可以使用键盘等操作实现中断，完成人工介入8。2.5 本章小结本章主要介绍了汽车转弯信号灯系统的设计原理，包括设计方案、设计思路及对芯片AT89C52的简单说明，分析控制要求，结合AT89C52的定时器/计数器与中断系统的性能特点初步设计信号灯系统的结构组成。第3章汽车转弯信号灯系统硬件设计3.1 汽车转弯信号灯系统电路汽车转弯信号灯系统控制功能汽车信号灯由单片机控制会使电路简化，而且此系统可以通过软件编程完成所需的控制功能，实用方便。下面是使用单片机控制的汽车信号灯，它们依次为左前灯、左后灯、右前灯和右后灯。4个按键SB1、SB2、SB3、SB4，它们分别是左转

28、弯键、右转弯键、紧急信号键、刹车键。而输出电路则由9个LED指示灯组成。汽车信号灯控制功能见表3-1，及9个LED指示灯的分配见表3-2。表3-1 汽车信号灯控制功能表按键键名动作SB1左转前左转灯、后左转灯、仪表盘左转指示灯闪亮SB2右转前右转灯、后右转灯、仪表盘右转指示灯闪亮SB3紧急前左转灯、后左转灯、仪表盘左转指示灯闪亮 前右转灯、后右转灯、仪表盘右转指示灯闪亮仪表盘双闪灯闪亮SB4刹车 左刹车灯亮、右刹车灯亮表3-2LED指示灯分配表代号灯名分配D1前左转灯D2前右转灯D3仪表盘左转指示灯D4仪表盘右转指示灯D5后左转灯D6后右转灯D7仪表盘双闪灯D8左刹车灯D9右刹车灯 汽车转弯信

29、号灯系统电路元件表表3-3汽车转弯信号灯系统电路元件表名称代号规格或型号数量单片机U1AT89C521晶振X112MHz1发光二极管D1、D2、D3、D4、D5、D6、D7、D8、D95mm9按钮SB1SB4自锁型4电阻R11k1R210k1R3R651k4R7R151009电容C1、C233pF2C310F1排阻RP1RESPACK-81单片机电源+5V1 汽车转弯信号灯系统总电路图基于单片机的汽车信号灯控制系统总电路图如图3-1。总电路图由4个部分组成，分别是时钟电路、复位电路、输入电路与输出电路。图3-1 汽车信号灯控制总电路图3.2 汽车转弯信号灯系统局部电路分析 时钟电路分析内部时钟

30、工作方式是利用单片机内的振荡电路实现的，需通过单片机的XTAL1和XTAL2引脚外接定时元件。定时元件通常用晶体振荡器与电容构成并联谐振回路，如下图3-2所示。其中电容C1和C2一般取30pF左右，主要作用是帮助其起振，晶体的振荡频率范围在1.213MHz。一般时钟振荡频率为612MHz。图3-2 时钟电路图 复位电路分析能够产生单片机复位的条件：在RST引脚端出现满足复位时间要求的高电平状态，这个时间相当于系统时钟振荡周期建立的时间上再加两个机器周期（通常10ms）。单片机的复位可通过两种方式产生，即上电复位和按键复位方式。上电复位是利用阻容充电电路实现（见下图3-3（a），当给单片机上电时

31、，RST端的电位与Vcc相同。当充电电流逐渐减小，RST端的电位将不断下降。则选择适合的电阻和电容，使RC时间常数大于复位时间就可保证上电复位的发生。 （a）上电复位 （b）按键复位 （c）复合复位图3-3复位电路图按键复位方式是使用电阻分压电路实现的（见上图3-3（b），当按键压下时，串联电阻R2的分压可以使RST端产生高电平，则按键恢复时产生低电平。当按键操作产生的复位脉冲宽度大于复位时间就可保证按键复位的发生。 实际应用中，常采用将上电复位和按键复位整合在一起的复合复位方法（如上图3-3（c）。 输入控制端电路分析按照任务要求，系统的工作原理为：将单片机的引脚作为输入来使用，应首先置“1

32、”。在按键没被按下时，单片机的引脚上为高电平；如果按键被按下后，引脚接地，单片机引脚上就为低电平。同时因为输入端只用了前5个接线端（分别是P1.0、P1.1、P1.2、P1.3、P1.4），可将后3个接线端（P1.5、P1.6、P1.7）直接接地，就可以确定后面那个接线端的输入状态为低电平，从而方便于编程。电路图如下图3-4所示。图3-4 输入控制端电路图 输出控制端电路分析输出端电路是由6个LED灯，6个电阻以用一个排阻所组成（如下图3-5所示）。当P0口作为通用I/O口使用，CPU使“控制”端持续低电平封锁与门A（恒定输出0）上拉场效应管V2处于截止状态漏极开路；“控制”端为0也使多路开关

33、MUX与接通。这时P0口与P1口一样，有输出、读引脚和读锁存器三种工作方式，但由于V2漏极开路，要使“1”信号正常输出，必需外接一个上拉电阻，则上拉电阻的阻值为4.710k。图3-5输出控制端电路图3.3 汽车转弯信号灯系统实物电路图汽车转弯灯系统实物电路图如图3-6。图3-6实物电路图实物说明：上图开关从左到右为SW4、SW3、SW2、SW1；LED灯分别为，左前灯、右前灯，仪表盘左转指示灯、仪表盘右转指示灯，中间单独一个的为仪表盘双闪灯，左后灯、右后灯，最后面两个灯为左刹车灯、右刹车灯。3.4 汽车转弯信号灯系统实物制作过程电路图的设计根据电路原理图设计，可以绘制电路板的PCB图，使用的是

34、Altium Designer软件，Altium Designer能将设计电路从原理图转到PCB，且提供高质量，稳定的类，即可以更好地完成PCB版图的制作。1.对于PCB版图的设计步骤可以分为：（1） 将电路元器件放到合适的位置，各元件之间距离不能太大造成空间的浪费，也不够过于密集违反安全规则。该设计中要注意LED指示灯放置合理，更容易实现系统功能的操作，比如左前灯与右前灯放置在第一排，左刹车灯与右刹车灯则放在最后一排，同时这样安排更易于编程设计。（2） 布线注意的问题：（a）电源、地线的处理。可以尽量加宽电源、地线宽度，从而降低电源、地线产生的干扰。（b）布线的线宽要尽量大些（最好是1mm-

35、1.6mm）,因为打印时如果线条太细会导致墨印模糊或有断裂情况，从而使转印到铜板的效果很差。（c） 焊盘也要设计更大些，默认的值往往使焊盘打印时显得非常小，所以适当增加焊盘的大小，可以使后序工作打孔顺利进行。（d）排线时注意不要出现直角，因为直角不利于电流的导通。另外要注意布线时的整体效果图的美观情况。（3） 设计规则检查。通常检查的地方：线与元件焊盘，线与线，元件焊盘与贯通孔，线与贯通孔，贯通孔与贯通孔之间的距离是否合理。（4） 绘制汽车转弯信号灯系统电路PCB版图如下：图3-7汽车转弯信号灯系统电路的PCB版图2.其中在绘图布线中，遇到的问题： （1）在布线时出现飞线情况，因为元器件不是很

36、多就想办法移动元件位置，然后再进行一次布线，尝试解决飞线问题，完善硬件制作设计。 （2）线宽太窄，导致打印的线有模糊断裂的情况，经老师建议后增加线宽宽度，并增大焊盘，从而可以顺利进行硬件制作。 （3）部分元件需要自己进行封装，由于元件库里的封装有限，所以为了满足元件的焊接问题，需要认真按照标准尺寸去设计，甚至动手进行量测元件引脚的距离，确保后面焊接元件的可安装性。 （4）要考虑设置电源接入口的问题，可以添加两个焊盘，分别为电源正极与接地的焊盘，这样才完整地完成硬件PCB版图设计。硬件制作过程当经过电路原理图的设计与软件程序的设计，及进行过仿真环节后，确保汽车转弯信号灯系统是可行的，在绘制PCB

37、版图的基础上，可以进行下面实物硬件的制作。1.电路板的制作（1）用转印纸把绘制好的电路板打印出来。 （2）裁剪铜板。（3）铜板预处理。使用砂纸把铜板表面的氧化层打磨掉，保证转印电路板的质量。（4）转印电路板。（5）腐蚀铜板。首先需要检查电路板是否转印完整，如果存在少数没有转印好的地方或者出现缺损情况，可以用黑色油性笔修补，再进行腐蚀。（6）电路板钻孔。根据电子器件引脚的粗细选择相应的钻头，在钻孔时线路板需要按稳，钻机速度不宜过慢，不然出现打偏，会造成焊盘的缺失。（7）电路板预处理。钻孔后，使用砂纸把线路板上的墨粉清洗干净，再用松香水涂在铜线电路上。2.元件的焊接根据PCB版图将元件逐个去焊接，

38、建议先将多引脚的芯片插座焊接，再将简单的元器件一个个地焊接，同时注意电阻的阻值。焊接中遇到的问题是，有时候焊锡放的量比较多，需要重新吸走再焊接，这样浪费材料同时让焊接点不够美观。后来经过训练，改善了焊接的操作方法，可以更好地进行元件焊接。 当实物硬件制作好后，后面的工作就是对硬件进行调试，观察分析设计出来的单片机汽车信号灯控制系统是否能满足设计需要。3.5 本章小结 本章介绍了硬件制作部分，主要是信号灯控制系统电路的控制功能设计，电路图的绘制以及对局部电路的分析，另外还有实物制作过程的说明分析及其展示。第4章汽车转弯信号灯系统软件设计4.1 控制端口值及亮灯键值表 控制端口键值表控制端口键值如

39、下表4-1，其中“1”表示开关没有按下，“0”表示开关按下。表4-1 控制端口键值-刹车紧急右转左转灭灯00001111左转00001110右转00001101紧急00001011刹车00000111左转刹车00000110右转刹车00000101紧急刹车00000011左转紧急刹车00000010右转紧急刹车00000001 亮灯键值表亮灯键值如下表4-2，其中“1”表示灯不亮，“0”表示灯亮。其中刹车灯由P2输出，其余7个灯由P0输出。而在写程序的时候，没有用到的位可置“1”或清“0”。表4-2 亮灯键值表-仪表盘紧急灯车尾右转灯车尾左转灯仪表盘右转灯仪表盘左转灯车头右转灯车头左转灯右刹车

40、灯左刹车灯灭灯011111111左转010101011右转001010111紧急000000011刹车111111100左转刹车110101000右转刹车101010100紧急刹车000000000左转紧急刹车000000000续表4-2右转紧急刹车0000000004.2 汽车信号灯转弯控制系统流程图 主程序流程图图4-1主程序流程图 子程序流程图注意部份子程序开始时先将P2的值重置为高电平，原因是刹车信号灯分配在P2，而且如果将P2置为低电平，P2不会自动跳转为初始状态的高电平，这样刹车信号灯就会一直亮，而不受刹车开关的控制，所以在没有刹车信号的子程序里，先将P2重置为高电平。其中，左转弯

41、子程序如图4-2 ；右转弯子程序如图4-3；紧急信号灯子程序如图4-4；刹车子程序如图4-5；左转弯刹车子程序如图4-6；右转弯刹车子程序如图4-7；紧急刹车、左转弯紧急刹车、右转弯紧急刹车子程序是一样的，都称为紧急信号灯和刹车的子程序，如图4-8。图4-2左转弯子程序图4-3 右转弯子程序图4-4紧急信号灯子程序 图4-5刹车子程序图4-6左转弯刹车子程序图4-7右转弯刹车子程序图4-8 紧急信号灯和刹车的子程序4.3 本章小结 本章主要是对系统软件部分的设计，分析设计控制端口值与亮灯键值，结合编程设计的方便，更好地实现系统功能模块，再考虑主程序及子程序的设计思路，绘制其流程图。第5章系统的

42、仿真与调试5.1 仿真软件简介1. Keil uVision（1）系统概述 Keil C51软件能够提供许多的库函数以及具有强大功能的集成开发调试工具。而且Keil C51生成的目标代码效率很高，很多语句生成的汇编代码紧凑，而且便于理解。（2）Keil C51软件开发系统的整体结构C51工具包的整体结构，uVision与Ishell分别是C51 for Windows和for Dos的集成开发环境，可以完成编辑、编译、连接、调试等开发流程。运用Keil仿真器时，注意：（a）仿真器标配11.0592MHz晶振。（b）仿真器的复位按钮只是复位仿真芯片，不能复位目标系统。（c）仿真时只能使用片内RO

43、M，不能使用片外ROM，因为仿真芯片的31脚已经接到高电平；另外仿真器外引插针中的31脚与仿真芯片的31脚并不相连，所以这个仿真器仍然可以插入到扩展有外部ROM的目标系统中使用。2. Proteus（1）软件简介Proteus软件不仅与其它EDA工具软件的仿真功能一样，此外还能够仿真单片机。Proteus从原理图制图、代码调试到单片机协同仿真，实现了从概念想法到产品的完整性设计9。（2）功能特点（a）原理图制作设计（b）人工布线或PCB自动布线（c）SPICE电路仿真（d）互动的电路仿真：如可以实时采用RAM，ROM，马达等。 （e）仿真处理器及外围电路：可以仿真51系列、AVR、ARM等常用

44、主流单片机。5.2仿真结果图（1）在Proteus软件中绘制电路原理图，然后利用在Keil软件将程序运行后生成的Hex文件输入到原理图的AT89C52芯片中，点击开始运行仿真，按步点击开关，观察分析仿真出来的结果，然后思考是否满足任务要求，再反馈到编程设计中，是否需要完善程序语句，使系统能更好地完成任务。图5-1 仿真电路原理图（2）按下开关SW1，需要实现左转，仿真效果图如下：左前灯、仪表盘左指示灯、左后灯一起闪亮。图5-2仿真左转图（3）按下开关SW2，需要实现右转，仿真效果图如下：右前灯、仪表盘右指示灯、右后灯一起闪亮。图5-3仿真右转图（4）按下开关SW3，需要实现紧急信号灯显示突发情

45、况，仿真效果图如下：左前灯、仪表盘左指示灯、左后灯；右前灯、仪表盘右指示灯、右后灯一起闪亮。图5-4 仿真紧急信号灯图（5）按下开关SW4，需要实现刹车，仿真效果图如下：左刹车灯与右刹车灯一起长亮。图5-5 仿真刹车图（6）按下开关SW1和SW4，需要实现左转刹车情况，仿真效果图如下：左前灯、仪表盘左指示灯、左后灯一起闪亮；同时左刹车灯与右刹车灯一起长亮。图5-6 仿真左转刹车图（7）按下开关SW2和SW4，需要实现右转刹车情况，仿真效果图如下：右前灯、仪表盘右指示灯、右后灯一起闪亮；左刹车灯与右刹车灯一起长亮。图5-7仿真右转刹车图（8）按下开关SW3和SW4，需要实现紧急状态下刹车情况，仿

46、真效果图如下：左前灯、仪表盘左指示灯、左后灯；右前灯、仪表盘右指示灯、右后灯一起闪亮。左刹车灯与右刹车灯一起长亮。图5-8 仿真紧急信号刹车图5.3硬件测试情况首先做好准备工作，观察焊接的元器件是否与设计要求的电路图匹配，如果不对应就需要拆开元件，再重新焊接，过程中要注意焊锡的滴落。还有需要认真观察元器件是否有接错引脚，因为如果由于引脚的错误连接，容易导致整个电路的损坏。用数字万用表电阻档去检测电路是否出现短路或者断路的情况。在上面准备工作做好后，经过排除解决出现的问题，可以利用单片机开发板将编写的程序烧录到AT89C52芯片中，然后将芯片安插到已经制作好的实物硬件上，接入+5V电源，再根据仿

47、真步骤环节去一步一步操作调试，观察是否和所设计要求的仿真结果一致。实际中开始调试效果不太理想，和预设的仿真情况不一样，逐一按下开关或者是组合两个开关按下观察情况，发现存在问题，LED灯组不是依据仿真情况时那样闪亮。分析后确定不是硬件部分的问题，而是软件编程时程序有遗漏导致出现错误。经过仔细观察，修改完善程序后，再烧录到芯片中，重新调试，才发现和预设仿真效果一致，此时说明电路系统能满足任务要求。5.4软硬件联调在电路系统硬件制作完成后的基础上，可以将初始程序输入到芯片中，然后将电源接入到USB接口，使电路工作。按照仿真模拟效果运行，进行观察与反馈，发现问题可以立即修改程序，重新烧录，直到信号灯系

48、统能满足任务要求。程序主要部分的工作情况，（1） MAIN: MOV A,P1CJNE A,#00001111B,AAMOV P0,#10111111B将P0的值（D1-D7）重置为高电平，初始状态MOV P2,#00000011B将P2的值（D8-D9）重置为高电平，使刹车信号灯可控AJMP MAINAA: CJNE A,#00001110B,BB跳转到左转指令AJMP ZUOZHUANBB: CJNE A,#00001101B,CC跳转到右转指令AJMP YOUZHUANCC: CJNE A,#00001011B,SS跳转到紧急信号指令AJMP JINJISS: CJNE A,#00000

49、111B,EE 跳转到刹车指令AJMP SHACHEEE:CJNE A,#00000110B,FF 跳转到左转刹车组合指令AJMP ZUOSHAFF: CJNE A,#00000101B,GG跳转到右转刹车组合指令AJMP YOUSHAGG: CJNE A,#00000011B,HH 跳转到紧急信号刹车组合指令AJMP JINSHAHH: CJNE A,#00000010B,JJ跳转到左转紧急刹车组合指令AJMP ZUOJINSHAJJ: CJNE A,#00000001B,KK跳转到右转紧急刹车组合指令AJMP YOUJINSHAKK: MOV P0,#10111111B跳转到主程序指令AJ

50、MP MAIN（2）循环嵌套语句，延时子程序的调用YS: MOV R7,#04H （外循环语句）DEL1: MOV R6,#0FFH （内循环语句1）DEL2: MOV R5,#0FFH （内循环语句2）DJNZ R5,$DJNZ R6,DEL2DJNZ R7,DEL1遇到的问题，在联调检测时发现紧急信号指令功能不能实现，分析原因，紧急信号指令设置有误，紧急信号子程序中二进制编码出现错误，及时修改再重新运行。调试中逐渐完善程序代码，尽量使软件设计部分可以操作多种汽车转弯信号灯的功能，满足生活中的现实需要。5.5本章小结本章是分两方面进行讲述，一方面是硬件实物制作前，对系统电路的仿真模拟，同时对

51、仿真软件进行简单说明，参考仿真结果可以为后面硬件制作打下基础。另一方面是硬件制作成功后，烧录程序后，进行软硬件联调检测，观察结果再进行反馈。结论此系统充分利用AT89C52的各个引脚的功能，来实现汽车转弯信号灯控制。通过运用引脚P1.0到P1.7作控制输入端，引脚P0.0到P0.7作控制输出端，活用程序代码使开关SW1SW4按下后可以实现LED灯模拟汽车驾驶中左转、右转、紧急信号情况、刹车与左转刹车组合、右转刹车组合、紧急信号刹车组合的7种情况闪亮工作或长亮工作，从而满足现实中的需要。这样可以简化传统电路的线路，降低电磁干扰，另一方面还可以减少材料成本，增加驾驶汽车的安全性。汽车转弯信号灯系统

52、是利用软件编程的方法设计硬件部分，同时系统可现场编程，在线升级，例如当仿真时，发现达不到设计要求时，可重新编程，然后在线升级，再进行仿真或硬件检测，直至能够满足要求为止。从拿到设计题目后，我分析如何进行设计，再尝试画出电路原理图，构思编程程序，考虑如何达到任务要求效果，然后进行初步仿真，观察是否可行，在决定可以制作硬件实物时，再绘制PCB版图，制板焊接元件，最后进行调试工作，经历了一个时间比较长的过程。尽管制板焊接元件可能会快些，但前期基础工作需要很多时间，特别是在设计电路原理图后，进行编程时，构思主程序与子程序怎样调用芯片的功能，使得可以达到任务要求。其中需要进行仿真，不断反馈得到满意的效果

53、。后续工作PCB版图的绘制也需要耐心地设计与修改，然后才可制作硬件，最后就是进行软硬件的联调。所以经过此次毕业设计后，我不仅将以前的知识回顾一遍，还借助吸收课外知识，及听取老师的相关指导，将自己的构思想法制作出汽车转弯信号灯系统，从中也受益匪浅，拓宽了知识，增加实践经验，使自己能有更大的进步。参考文献1 林立,张俊亮,曹旭东等.单片机原理及应用基于Proteus和Keil CM.电子工业出版社,2021：48-662 曹汇坚,池品优.基于MCS-51系列单片机的控制汽车转弯信号灯J.现代计算机,2021(6)：153-1553 薛玉者.基于单片机的汽车转弯信号灯的控制J.科技创新导报,2021

54、(3)：51-524 田立,马鸣鹤.51系列单片机开发实例精解M.中国电力出版社,2021：61-715 徐爱钧,彭秀华.Keil Cx51 V7.0单片机高级语言编程与uVision2应用实践M.电子工业出版社,2006：27-366 刘焕成.工程背景下的单片机原理及系统设计M.清华大学出版社,2021：131-1367 周明德.单片机原理与技术M.人民邮电出版社,2021：58-698 李林功.单片机原理与应用基于实例驱动和Proteus仿真M.科学出版社,2021：85-979 Du Junwei,Zhou Zhonghui,Yang Yang, Zhang Lijun.Real-tim

55、e dynamic traffic light timing adaptation algorithm and simulation software.Nuclear Science, IEEE Transactions on Volume, 2021：34 - 42致 谢在毕业设计中，我利用图书管和网络查找了大量的资料，同时得到了指导老师和同学们的热情帮助，完成本次设计。而且，通过了这次毕业设计，我对汇编语言的掌握有了更进一步的提高。总的来说，这是一次利用所学的专业知识解决实际问题的实践活动，我收获很多。特别是在编写程序、调试，以及仿真方面，我从中得到进一步的锻炼，为日后的学习打下了良好的基

56、础。通过一个学期的努力，我一步一步地完成了老师的要求，在相应时间内完成毕业设计。在这学期里，要感谢的人有很多，特别是我的导师，梁新荣老师。从刚开始选择题目到最后论文的形成，梁老师给了我许多的指导帮助。还有感谢实验室的老师与我的同学，他们也给予我帮助及鼓励。附录源程序ORG 0000HLJMP MAINORG 0030HMAIN: MOV A,P1CJNE A,#00001111B,AAMOV P0,#10111111BMOV P2,#00000011BAJMP MAINAA: CJNE A,#00001110B,BBAJMP ZUOZHUANBB: CJNE A,#00001101B,CCAJ

57、MP YOUZHUANCC: CJNE A,#00001011B,SSAJMP JINJISS: CJNE A,#00000111B,EEAJMP SHACHEEE: CJNE A,#00000110B,FFAJMP ZUOSHAFF: CJNE A,#00000101B,GGAJMP YOUSHAGG: CJNE A,#00000011B,HHAJMP JINSHAHH: CJNE A,#00000010B,JJAJMP ZUOJINSHAJJ: CJNE A,#00000001B,KKAJMP YOUJINSHAKK: MOV P0,#10111111BAJMP MAINZUOZHUAN:

58、MOV P2,#00000011BMOV P0,#10101010BLCALL YSMOV P0,#10111111BLCALL YS AJMP MAINYOUZHUAN:MOV P2,#00000011BMOV P0,#10010101BLCALL YSMOV P0,#10111111BLCALL YSAJMP MAINJINJI: MOV P2,#00000011BMOV P0,#00000000BLCALL YS MOV P0,#10111111BLCALL YSAJMP MAINSHACHE:MOV P0,#10111111BMOV P2,#00000000BAJMP MAINZUOS

59、HA:MOV P2,#00HMOV P0,#10101010BLCALL YS MOV P0,#10111111BLCALL YSAJMP MAINYOUSHA:MOV P2,#00HMOV P0,#10010101BLCALL YSMOV P0,#10111111BLCALL YSAJMP MAINJINSHA:MOV P2,#00HMOV P0,#00000000BLCALL YSMOV P0,#10111111BLCALL YSAJMP MAINZUOJINSHA:MOV P2,#00HMOV P0,#00000000BLCALL YSMOV P0,#10111111BLCALL YSAJMP MAINYOUJINSHA:MOV P2,#00HMOV P0,#00000000BLCALL YSMOV P0,#10111111BLCALL YSAJMP MAINYS:MOV R7,#04HDEL1:MOV R6,#0FFHDEL2:MOV R5,#0FFHDJNZ R5,$DJNZ R6,DEL2DJNZ R7,DEL1RETEND