天津科技大學大學生實驗室創(chuàng)新基金項目

孫涌++梁金忠

摘要：本文包括汽車單片機實驗板的主要設計思路和方法，詳細介紹了汽車轉向燈控制、汽車直流電機的正反轉控制、汽車車輪測速系統(tǒng)、車內溫度傳感器四個實驗模塊的功能設計和硬件設計。實驗板以STC單片機為控制核心，采用通用的程序下載模塊，對于汽車電子技術的教學和實驗提供方便。

關鍵詞：單片機；實驗板；汽車電子

1.引言

本設計由天津科技大學大學生實驗室創(chuàng)新基金資助，旨在開發(fā)一款能夠滿足本科汽車專業(yè)汽車電子技術課程使用的單片機控制實驗板。根據(jù)教學經(jīng)驗，通過對學生的情況了解，本設計重點在實驗板上完成四個汽車電子控制實驗，分別是汽車轉向燈控制、直流電機的旋轉控制、汽車車輪測速、車內溫度檢測。

2.實驗板的設計思路

本設計根據(jù)教學需要主要完成以下功能：

（1）汽車轉向燈的控制實驗：用兩個按鍵模擬左右轉向燈的開關，用兩個LED模擬對應的左右轉向燈，通過按鍵操作實現(xiàn)轉向燈控制。

（2）汽車直流電動機的正反轉控制實驗：直流電機的兩個引腳與兩個繼電器相連，通過正轉、反轉、關閉按鍵來控制直流電機的正反轉工作。

（3）汽車車輪轉速檢測實驗：通過一對紅外發(fā)射接收管作為轉速傳感器，當旋轉物體在接收和發(fā)射管之間轉動時，通過遮擋與否來測定轉速，并顯示在數(shù)碼管中。

（4）車內溫度傳感器的實驗：采用一個DS18B20溫度傳感器，模擬車內溫度傳感器的應用。

3.實驗板的硬件設計

3.1 單片機

本實驗板單片機采用STC89系列，為了方便驗證實驗效果，采用在線程序下載的設計，通過通用的下載模塊連接到單片機P3.0和P3.1腳，可直接將編寫的程序下載到單片機。單片機的晶振選用12M，電源電路由5V電源供電，通過一個開關S4控制整個實驗板的啟動和關閉。如圖1所示為單片機最小系統(tǒng)設計。

3.2 按鍵與顯示模塊

本實驗板使用三個按鍵以滿足設計要求，三個按鍵可用于直流電動機的正反轉與關閉控制，同時其中兩個按鍵還可用于轉向燈控制實驗，分別接在單片機的P1.2-1.4口，具體定義可由編程完成。顯示模塊有兩個，分別為兩個LED和四個數(shù)碼管來實現(xiàn)其功能，LED用以模擬轉向燈，接在單片機P1.0和P1.1口；數(shù)碼管顯示車輪轉速和溫度檢測的結果，其位選和段選通過兩個74LS573連接到單片機的P0口。如圖2為顯示與按鍵模塊。

3.3 繼電器與紅外模塊

實驗板通過兩個繼電器控制電機的正反旋轉。工作時，由按鍵控制繼電器的接通和斷開，當一個開關按下后，其中一個繼電器接通電源，另一個繼電器接地，電機向一個方向旋轉；當另一個開關按下后，則之前接電源的繼電器接地，而之前接地的繼電器接電源，電機向另一個方向旋轉，當按下關閉按鍵時，兩個繼電器都閉合到接地，電機停止轉動。電機的旋轉接一個有間隙的圓盤，圓盤置于紅外發(fā)射和接收管之間，當圓盤中的間隙經(jīng)過紅外發(fā)射端時，紅外傳感器有信號接收，否則則無，依次來進行直流電機的測速。紅外模塊設計有四個引腳，分別為電源、接地和數(shù)據(jù)輸出口DO，AO口不使用。下圖3為繼電器和紅外模塊。

x3.4 溫度傳感器模塊

為了模擬汽車內的溫度檢測功能，本實驗板采用DS18B20來模擬車內的溫度傳感器，通過對其進行單片機控制，以檢測出外界的溫度，并將溫度數(shù)值顯示在數(shù)碼管當中。圖4為溫度傳感器的接線圖，其數(shù)據(jù)輸出口與單片機的P1.5口相連。

4 總結

汽車單片機技術是一門應用型很強的課程，本實驗板根據(jù)教學中的實際需求進行設計，滿足課程中的教學需要。同時也能鍛煉學生的自我開發(fā)和設計的能力，為今后的課程設計和汽車電子設計等活動提供了支持。

參考文獻

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