汽車尾燈自動控制電路的設(shè)計與仿真

吳韓飛

（長春理工大學機電工程學院，長春 130022）

0 引言

現(xiàn)代社會的不斷發(fā)展，汽車在人們的日常生活中愈發(fā)重要。然而，隨著汽車數(shù)量的急劇增加，汽車行駛的道路安全越來越引起人們的關(guān)注。近年來，由于汽車故障引發(fā)的交通事故連年增加，而汽車車燈故障率在汽車行駛過程中是比較高的，車燈故障時不能正確反映汽車駕駛員的行車意識而給安全行車埋下事故隱患。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，汽車的控制電路，已經(jīng)從過去的全人工開關(guān)發(fā)展到智能控制，大大保證了控制系統(tǒng)的自動化，汽車智能化技術(shù)在汽車產(chǎn)品得到廣泛應用。因此探究一套既快又可靠更加合理的設(shè)計方法，進行高性能汽車尾燈控制系統(tǒng)的設(shè)計研究，具有非常深遠的實際意義。

本文基于AT89C52 單片機完成了汽車尾燈控制系統(tǒng)的設(shè)計，同時借助Proteus 仿真軟件仿真并顯示了8 個LED 的基本工作狀況，汽車尾燈控制系統(tǒng)的研發(fā)具有極大的實用性和可操作性，在實際的應用中有廣泛的意義，用于汽車車燈控制系統(tǒng)的電路，可以極大地提高汽車的安全性和駕駛的舒適性，降低了車的故障率和危險發(fā)生的概率。

1 系統(tǒng)工作原理及功能指標

該系統(tǒng)包括開關(guān)控制器，AT89C52 單片機系統(tǒng)，LED發(fā)光電路三大模塊，從而形成了信號識別、狀態(tài)控制、發(fā)光電路的工作模式。單片機作為中央樞紐，根據(jù)開關(guān)控制器檢測的開關(guān)控制信號，驅(qū)動LED 燈完成相應的指示工作。

在汽車尾部兩側(cè)各有4 個指示燈，都是二極管發(fā)光模擬，在汽車正常行駛、左轉(zhuǎn)彎、右轉(zhuǎn)彎、剎車、夜間行駛等不同的行駛狀態(tài)下，所有燈的點亮次序和是否點亮是不同的。該系統(tǒng)的工作原理：左轉(zhuǎn)開關(guān)觸發(fā)后，單片機收到左轉(zhuǎn)信號，L1L2L3 按左循環(huán)依次點亮；同樣當右轉(zhuǎn)開關(guān)觸發(fā)后，R1R2R3 按右循環(huán)依次點亮；當夜間行駛開關(guān)閉合后R4L4 等長亮，同時其余各燈也可以正常工作；當剎車開關(guān)觸發(fā)后，R1R2R3L1L2L3 全亮；當復位開關(guān)觸發(fā)后，左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)狀態(tài)全部清零，R1R2R3L1L2L3 全滅。工作原理圖如圖1 所示。

圖1 汽車轉(zhuǎn)向燈控制原理圖

2 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)

2.1 AT89C52 單片機

AT89C52 是一個8 位CMOS 單片機，具備低功耗、高性能的特點。AT89C52 具有40 個引腳和32 個外部雙向輸入/輸出（I/O）端口，同時還含有3 個16 位可編程定時計數(shù)器，2 個外中斷口、全雙工串行通信口和讀寫口線。主要性能特點：兼容MCS51 指令系統(tǒng)；32 個雙向I/O 口;8k 可反復擦寫（＞1000 次）Flash ROM；3 個16 位可編程定時/計數(shù)器中斷；時鐘頻率0～24 MHz；2 個串行中斷;256×8bit 內(nèi)部RAM；可編程UART 串行通道;2 個外部中斷源，共6 個中斷源。

2.2 復位電路

系統(tǒng)啟動時需要復位電路，以確保CPU 處于確定的初始狀態(tài)，從初始狀態(tài)開始工作。單片機基本復位電路有上電復位、按鍵電平復位、按鍵脈沖復位3 種。本設(shè)計采用按鍵電平復位，電阻采用220R，電容10 μF。復位電路如圖2 所示。

圖2 復位電路

2.3 晶振電路

通過單片機AT89C52 芯片的兩個引腳XTAL1 和XTAL2，連接石英晶體振蕩器和兩個電容，從而構(gòu)成一個穩(wěn)定的自激振蕩器。它可以在一定的時間完成充放電。有了充放電，就有了時間基準。這樣單片機就有一個標準的時間源了。晶振頻率影響著單片機時鐘信號的頻率，從而存儲器的速度和單片機的電流有一定影響。因此在選擇時要同時考慮到速度和功耗。本設(shè)計選擇的晶振頻率為12 MHz，電容為30 pF。晶振電路如圖3 所示。

圖3 晶振電路

2.4 系統(tǒng)電路

D1D2D3D8 分別表示R1R2R3R4，D4D5D6D7 分別表示L1L2L3L4。從圖中可知，單片機采用AT89C52，其引腳P1.0～P1.3 和P1.7 作為LED 發(fā)光控制開關(guān)；P2.0～P2.5和P3.0、P3.5 作為LED 發(fā)光輸出端口，限流電阻選擇220R，晶振選擇12MHz。

圖4 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計

本設(shè)計的軟件主要包括主程序模塊、延時程序模塊、鍵盤掃描程序模塊等，本文采用C51 語言編寫。軟件系統(tǒng)流程圖如圖5 所示。

圖5 軟件系統(tǒng)整體流程圖

4 仿真與調(diào)試

4.1 仿真軟件

本次設(shè)計應用的是Proteus 軟件。Proteus 軟件是一款功能強大的仿真軟件，可以完成單片機及其外圍電路組成的系統(tǒng)的仿真、數(shù)字電路仿真、模擬電路仿真和LCD 系統(tǒng)仿真等；同時這款功能強大的仿真軟件還集單片機和SPICE分析等功能于一身，可仿真51、AVR、PIC。

4.2 結(jié)果分析

根據(jù)設(shè)計要求，首先判斷是否有鍵按下，讀取按鍵值，按順序點亮尾燈。仿真結(jié)果如圖6～圖9 所示。

圖6 正常行駛時汽車尾燈狀態(tài)

圖7 左轉(zhuǎn)時汽車尾燈狀態(tài)

圖8 右轉(zhuǎn)時汽車尾燈狀態(tài)

圖9 急剎車時汽車尾燈狀態(tài)

5 結(jié)論

文中結(jié)合單片機技術(shù)及Proteus 仿真設(shè)計了汽車尾燈自動控制系統(tǒng)，旨在降低交通事故隱患。該設(shè)計通過實驗仿真與調(diào)試，實現(xiàn)了對左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)、剎車及夜間行駛狀態(tài)的模擬，證明了設(shè)計方案的可行性。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、可靠性及靈敏性高，具有一定的推廣價值。

［1］李黨娟，吳慎將.基于AT89S52 單片機的汽車尾燈控制器設(shè)計［J］.國外電子測試技術(shù)，2010（8）：60-63.

［2］李喜武.節(jié)能型日光溫室控制器的研制［D］.長春：吉林農(nóng)業(yè)大學，2006.

［3］周靈彬，匡載華，張靖武.基于Proteus 的電子產(chǎn)品設(shè)計與仿真［J］..電子技術(shù)應用，2010（9）：74-76.