基于STC89C52單片機的汽車前大燈自適應照明控制系統(tǒng)的設計摘要：現(xiàn)如今科學正在不斷的進步中，人們不在僅僅滿足與汽車的方便與舒適了，而更多的將目光集中在了安全性上。在所有的安全系統(tǒng)中，照明系統(tǒng)是汽車不可缺少的一部分。但目前的燈光比較單一，而且是人工調(diào)節(jié)的。這種傳統(tǒng)的照明系統(tǒng)仔細想想還是有巨大的交通安全隱患。而目前的發(fā)展趨勢時汽車向智能化，簡單化發(fā)展，傳統(tǒng)已經(jīng)跟不上時代的腳步了。所以怎樣讓汽車照明系統(tǒng)變得智能是一個有意義的課題?；诖吮尘跋?，本論文即將研究汽車自適應照明控制系統(tǒng)在路面行駛中能夠自動切換到車輛所需要的燈光光型。從而為汽車提供更好的路況環(huán)境，緩解駕駛員的作業(yè)壓力降低道路交通事故。實現(xiàn)原理為，通過超聲波檢測前面遮擋物的距離，超過閥值時打開遠光，小于閥值時打開近光。兩者相互間的能夠運用定位儀調(diào)節(jié)閥值。本方案中采用的是STC89C52單片機，此單片機的優(yōu)點是低成本、低功耗，性價比高。在論文結(jié)構(gòu)上首先對汽車照明系統(tǒng)的環(huán)境、概述世界各國發(fā)展趨勢狀況和發(fā)展趨勢。進而有了設想的總體設計方案以及實現(xiàn)功能。根據(jù)系統(tǒng)軟件規(guī)定，對各個元器件進行篩選，得出了執(zhí)行器部件的設計方法。具體檢測結(jié)論證實了該系統(tǒng)軟件的可行性分析。關鍵詞：智能，單片機，C語言，控制，設計目錄第1章緒論 1第2章汽車前大燈的總體方案與研究 52.1汽車前大燈的組成和結(jié)構(gòu) 52.2汽車前大燈的控制原理 62.3方案設計 7第3章硬件設計 93.1超聲波傳感器的選擇 93.2單片機的簡介和選擇 123.3電源電路設計 163.4LED信號指示燈設計 163.5按鍵電路設計 173.6二檔撥片開關檢測設計 17第4章軟件設計 194.1Proteus仿真設計 194.2Keil程序編寫 194.2.1程序語言的選擇 194.2.2單片機程序開發(fā)環(huán)境 194.2.3keil開發(fā)流程 204.3程序流程圖 21第5章系統(tǒng)調(diào)試 225.1c語言程序調(diào)試 225.2Proteus仿真測試 225.3實物焊接 24第6章總結(jié)與展望 276.1總結(jié) 276.2展望 27參考文獻 29第1章緒論1.1課題背景及意義隨著現(xiàn)在科學技術的發(fā)展，汽車已然成為家家戶戶普遍的代步工具，人們對汽車的要求也在不斷提高，省油性，安全性，環(huán)保性都看得越來越重要。而汽車的照明系統(tǒng)是汽車安全性的一個保障，良好而智能的照明系統(tǒng)可以有效防止一些因為駕駛員的操作失誤導致的事故。現(xiàn)在的照明系統(tǒng)依舊需要駕駛員手動操作，這存在著一定的安全隱患，且隨著時代的發(fā)展，似乎也跟不上未來汽車智能環(huán)保的理念，因此如何改進汽車照明系統(tǒng)是一個有意義的課題研究。自19世紀汽車出現(xiàn)以來，經(jīng)過一個多世紀的發(fā)展，汽車已經(jīng)能從原來的時速十幾公里每小時達到現(xiàn)在的幾百公里每小時，從0到100也已經(jīng)只需要幾秒，可以說進步神速。不僅如此，從之前的內(nèi)燃機到現(xiàn)在的新能源車，我們還在環(huán)保的路上不斷探索。除此之外，我們現(xiàn)在不僅有了家用轎車，相比上個世紀我們也擁有了火車，動車等可以行使在我國任何一個省市。社會的環(huán)境問題和交通安全問題也因為汽車的增長率提升而日益嚴重。經(jīng)過國家公安交通管理部門專家分析，雖然當前我國的交通安全趨勢有所好轉(zhuǎn)，但任然十分嚴峻，據(jù)公安部數(shù)據(jù)顯示，2020年中國機動車保有量為3.72億輛，同比增長9.4%；其中汽車保有量為2.81億輛，同比增長7.5%。2020年中國機動車駕駛?cè)藬?shù)為4.56億人，同比增長8.1%；中國新領證人數(shù)為0.22億人，同比下降24.2%。2020年中國的道路交通事故萬車死亡人數(shù)為1.66人，同比下降7.8%。2019年中國所統(tǒng)計到的交通事故的發(fā)生數(shù)量為24.8萬起，同比增長1.1%；中國交通事故導致的直接財產(chǎn)損失為13.46億元，同比下降2.8%。經(jīng)過一定的統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，在交通事故中受傷的人數(shù)遠遠大于死亡人數(shù)。2019年中國交通事故死亡人數(shù)為62763人，同比下降0.7%；雖然比例有所下降，但基數(shù)大，也就導致人數(shù)還是比較可怕的，2019年就導致20.43萬人死亡，是美國的5倍，日本和德國的20多倍，所以安全問題永遠都不可忽視。主動，被動和消防是汽車的三大安全，這是任何一輛汽車所必須擁有的。采取主動安全這項措施是為了防止和減少一些交通事故的發(fā)生。交通事故的發(fā)生多種多樣，包例如汽車夜間照明、各種指示信號、駕駛員視野、制動和輪胎等，這些都是我們要預防的地方。而被動安全與主動安全的不同之處在于它是在汽車內(nèi)采取的措施，它能最大限度地防止或減少對人員的傷害；它的組成包含了車身結(jié)構(gòu)、安全玻璃、座椅、頭枕、內(nèi)外突出物和安全氣囊。汽車照明系統(tǒng)作為汽車最重要的主動安全裝置之一，最突出的作用就是照亮前方的障礙物，能夠讓駕駛員知道車輛前方的路況信息并能夠及時做出反應，這是保證車輛在夜間或低能見度環(huán)境中安全行駛的關鍵。汽車的照明系統(tǒng)包含了照明裝置和信號裝置。燈的作用是在黑暗環(huán)境中照亮車輛前方的道路，并在倒車時點亮行駛方向；燈具的主要類型有前照燈、前霧燈、倒車燈和牌照燈；除去這些室外的照明燈，汽車駕駛室內(nèi)有室內(nèi)燈、儀表、后備箱燈也能用于車內(nèi)簡單的照明，但更多的是起到一些警示的作用。信號裝置不僅有汽車信號燈還有回復反射器；信號燈包括轉(zhuǎn)向信號燈、制動燈、示廓燈、后霧燈和位置燈。信號燈的作用是引起其他車輛駕駛員的注意，表明車輛將轉(zhuǎn)向某一方向或正在制動減速。實際上，前霧燈不僅僅用來照明，它的設計初衷還可以用來指示信號。它用來改善車輛前方道路照明，在天氣狀況不好的情況例如霧、雪、雨或灰塵擴散的情況下，能夠很容易地在車輛前方找到車輛。盡管設計理念很好，能夠一燈多用，但在實際使用中，傳統(tǒng)的前照燈系統(tǒng)還是有許多令人頭疼的問題。尤其在夜間，光線差，駕駛員易犯困，導致反應速度下降，從而引發(fā)交通事故，在這種情況下傳統(tǒng)的照明系統(tǒng)很難起到保護車輛及駕駛?cè)藛T的安全。根據(jù)世界汽車安全事故統(tǒng)計的數(shù)據(jù)顯示，全球各地在夜間引起的交通事故相比于白天增加了2倍，照明不良事故率也比照明良好事故率提高了2倍。國外尚且如此，根據(jù)我國的交通事故統(tǒng)計，1994發(fā)生了交通事故近1000起，這些是因為照明事故導致的，更可怕的是造成300多人死亡。根據(jù)多年的研究顯示，在夜間里交通事故頻繁發(fā)生的主要原因是駕駛員夜間能見度較白天明顯降低。于此同時，遇上下雨起霧等較惡劣的天氣，這些雨霧形成的水滴吸附在車前玻璃上也會造成駕駛員錯誤的判斷與前方車輛的距離，同時也嚴重影響駕駛員對前方彎道障礙物的判斷，可能會來不及剎車而發(fā)生難以想象的慘劇。雖然前照燈有近光，但別忘了遠光燈和前霧燈仍然是由傳統(tǒng)的照明系統(tǒng)控制的，時代在進步，傳統(tǒng)的照明系統(tǒng)仍然會存在照明盲區(qū)，這是我們需要解決的。這些問題使得我們現(xiàn)在必須想辦法能設計出多種照明功能的新型照明系統(tǒng)。不過考慮到行駛時駕駛員的注意力全在方向盤和路況上，新型的系統(tǒng)在切換時盡量不需要駕駛員來操縱，簡而言之就是將手動變?yōu)樽詣印，F(xiàn)在距離汽車產(chǎn)生已經(jīng)過了一個多世紀了，汽車工業(yè)的發(fā)展越來越離不開高科技的支撐。雖然汽車剛開始設計的時候基本上都是機械裝置，但經(jīng)過了幾十年國內(nèi)外科技的發(fā)展，現(xiàn)在都提倡將電子技術運用到汽車各個行業(yè)中。如今的汽車設計中基本包含了安全、節(jié)能、環(huán)保、智能化、信息化，這些都是能讓汽車在未來更適應與科技社會的趨勢。為了達到或者接近這些要求，現(xiàn)在的汽車可以看到各種電器元件在汽車成本中的比重也越來越高。在某些汽國外專家看來，未來的3-5年或許更久的一段時間內(nèi)，設計過程中各種電子設備的成本也許將占到汽車總成本的25%以上。車不再是單一的機械產(chǎn)物，而是科技與人力結(jié)合的產(chǎn)物了。現(xiàn)代的汽車發(fā)展理念不就是要讓汽車拜托傳統(tǒng)的笨重，死板的缺點，創(chuàng)造出智能，靈活的汽車嗎！我們可以明顯感覺到當在

汽車制造技術中引入電子技術，汽車的動力性、經(jīng)濟性和安全性有了明顯的提高，不僅如此汽車工業(yè)從傳統(tǒng)邁向了未來，更可貴的是也開拓了電子產(chǎn)品的市場，促進了電子工業(yè)的發(fā)展。1.2國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀在以前，像這種LED日間行車燈由于價格昂貴的原因智能用于高端車型，但經(jīng)濟的發(fā)展讓我們可以將他用于中低端車型。通過了解現(xiàn)在市場上的大部分車企，都努力將LED燈裝在自己設計的車輛當中，以此來吸引消費者，達到賺取利潤的目的。由于中國的發(fā)展，人口的增長，現(xiàn)在很多家庭都有一輛汽車，中國已成為世界上最大的汽車銷售國之一。人們生活環(huán)境的改善也提高了他們對生活品質(zhì)的追求，而汽車安全的問題從來就是關注的焦點。因此，日間行車燈不僅應用于高檔轎車，基本現(xiàn)在所有的車企都在將日間車燈運用在各種車輛上。無論是什么品牌，都不斷推出獨具匠心的LED燈，形成自己的品牌形象。目前，LED燈已經(jīng)得到廣泛應用，價格也為消費者所接受，設計更具藝術性和個性化，受到廣大消費者的喜愛。現(xiàn)階段自主品牌多為中低檔車，主要配備組合式尾燈、高級剎車燈和側(cè)轉(zhuǎn)向燈。對于我國來說，國內(nèi)LED芯片生產(chǎn)廠家只能提供樹脂封裝加工，因此國內(nèi)LED芯片的質(zhì)量很難達到國際要求，很難成為國外品牌汽車的供應商。更令人頭疼的是，國內(nèi)自主品牌汽車的需求量很小，相比于國外優(yōu)秀的汽車品牌，國產(chǎn)汽車似乎沒有什么優(yōu)勢。但隨著民營企業(yè)的出現(xiàn)，國內(nèi)LED燈的發(fā)展迎來了新的機遇，而且隨著我國的綜合實力的強盛，現(xiàn)在也有一大批的優(yōu)質(zhì)車輛受到國人的喜歡。由于種種原因國內(nèi)對汽車的這種自適應智能照明控制系統(tǒng)的研究相比于國外晚了那么幾年，雖然我們盡力在追趕，但相關實驗研究較少，所以我們的大部分技術以從國外引入為主，不過引入的國外系統(tǒng)畢竟與我國自己的道路路況有些不一樣。國外都是以長而寬的直道或彎度較大的彎道為主，而國內(nèi)的道路狀況復雜難以琢磨，每個城市鄉(xiāng)村有著自己的交通特點和地形地貌，因而這些技術只能起到研究的作用，并不能直接使用，這讓我們國家在設計和推廣上有了一定的阻礙。與中國不同，歐洲國家非常關注汽車照明的發(fā)展。早在2011年，歐盟就對汽車照明的相關問題進行了研究，并出臺了相關政策。政策明確要求，面包車、轎車等新車型必須有日間行車燈。其他國家也隨之提出了有效的法律和政策。LED燈有很多優(yōu)點，因此得到了廣泛的應用，這些優(yōu)點也決定了LED技術將成為汽車工業(yè)發(fā)展的必然趨勢。在LED燈的使用方面，奧迪做得很好，一直處于世界領先地位，特別是在動態(tài)轉(zhuǎn)向燈和日間行車燈兩個領域，其他汽車品牌也紛紛效仿?，F(xiàn)階段，仍有部分汽車品牌不使用LED燈。比如一些高端車型，比如最新的特斯拉s電動車，雖然價格在10萬美元左右，但其轉(zhuǎn)向燈、閱讀燈和日常行車燈都沒有采用LED技術；也有一些低端汽車品牌為了降低自身成本而使用鹵素燈。但大多數(shù)品牌汽車已經(jīng)在使用LED燈，LED燈將成為未來的發(fā)展趨勢之一。1.3本文的主要研究內(nèi)容及論文結(jié)構(gòu)安排第一章主要說明了汽車前燈的研究背景以及本次論文選擇的意義，針對國內(nèi)外現(xiàn)在的研究現(xiàn)狀。第二章主要分析了汽車車燈的主要組成結(jié)構(gòu)以及控制系統(tǒng)的介紹，例如前燈的燈泡，反射鏡，配光鏡等機械結(jié)構(gòu)，而控制系統(tǒng)則有傳感器，光敏電阻等等。并用ug造出具體模型。第三章主要介紹了三種不同的測試方案，根據(jù)優(yōu)劣選擇最合適的那一種，在通過各種元器件的選擇制定出最后的電路元件組成部分。并通過Proteus軟件建立起電路圖，完成前期的準備。第四章主要說明keil軟件的功能，c語言輸入之后檢測是否有錯誤，如何修改。第五章介紹了單片機燒錄程序后進行仿真的結(jié)果，沒有錯誤后進行實物的焊接，完成實物測試。第六章寫明本次論文的總結(jié)，說明此次畢業(yè)設計鍛煉了自己的單獨完成能力，同時還有許多改進之處。第2章汽車前大燈的總體方案與研究2.1汽車前燈的組成汽車前照燈和其他的照明燈相比之下有著特殊的結(jié)構(gòu)。要想使一個燈成為前照燈，那么他就要具備這樣的條件：1.確保晚間開車，能夠讓駕駛員看清100m以內(nèi)的所有障礙。2.包括防眩光機器設備。以免在夜間兩車交會時由于遠光造成對方駕駛員瞬間的炫目而發(fā)生故障。汽車前燈主要的組成包含了燈泡，反射鏡以及配光鏡。反射鏡的結(jié)構(gòu)形式有多種情況，可分為脫卸式、半密封性和密封性3種?，F(xiàn)在主流運用封閉式，其他兩種都存在不同的問題，可拆卸式因氣密性不良，鏡面玻璃易受濕冷和塵土的環(huán)境污染，導致了它的反射能力下降，所以考慮到這種因素已經(jīng)淘汰不用了。而半封閉式的前眼鏡片與鏡封，可在反射鏡片后端開發(fā)拆裝和安裝電燈泡。但即使如此，它的反射鏡還是容易遭受污染，導致視線受損，所以漸漸淘汰。燈泡目前市場上有的是普通燈泡、充氣燈泡、鹵素燈、新型高壓放電燈等幾種。反光鏡是一個及其重要的組成部分，如果沒有反光鏡，駕駛員在夜間只能分辨前方6米處是否有障礙物，那一旦來不及反應就很容易出現(xiàn)事故。因此，反光鏡的功能是收集燈泡發(fā)出的光，并將其引導到遠處。鏡子由鋼板、玻璃和塑料燈等組合而成的，其外表呈轉(zhuǎn)動墜物狀，其里面鍍有銀、鋁、鉻等成分，最后進行拋光處理，這樣就可以達到最終目的。而配光鏡則是由透鏡和棱鏡兩面鏡子組成的象散玻璃。它的形狀有圓形也有方形。但總的來講功能是將鏡子反射出來的平行光束經(jīng)過一定的折射，使駕駛員能更好的在夜間分辨路況。具體結(jié)構(gòu)圖如圖2-1所示。圖2-1汽車前燈圖（A）圖2-1汽車前燈圖（B）2.2汽車前大燈的控制系統(tǒng)車燈自動控制原理的重中之重，假如led燈管電源開關挑選了“AUTO”控制模塊，電子元器件，如光敏二極管，將身為感應器(汽車反光鏡、車內(nèi)儀表盤等)，根據(jù)外界光照強度向ECU（電控單元，與計算機的CPU類似）發(fā)送電信號，提醒ECU是否開啟和關閉車燈，改變遠近光，然后由ECU控制車燈的繼電器進行開關和遠近光切換?？刂破嚨淖詣哟鬅羯洗嬖谶@這么一個關鍵部件：環(huán)境光線檢測傳感器，它可以自動檢測車外環(huán)境的“亮度”。在環(huán)境因素色度小于某個值時，該傳感器會自動的打開燈光，并在外界色度大于某個值時，燈光又會在控制下會自動熄滅。全自適應遠近光的最大的優(yōu)點取決于你能自動控制系統(tǒng)汽車大燈，防止司機因閃燈導致的事故。比如從明亮的道路突然進入隧道，車燈自動調(diào)節(jié)燈光亮度，照亮前方，提供更好的視野。此外，在清晨和夜里，燈光效果全是自行打開的，以確保安全安全可靠駕駛。2.3方案設計方案一：此方案設置較簡單，達不到設計預期的目的，放棄。方案二：此方案設計不可以使燈亮起，宣告失敗。方案三：此方案能夠?qū)崿F(xiàn)遠近光燈的自由變換，達到了設計的要求，因此選擇此方案。第3章硬件設計本設計的設計思路是由STC89C52單片機為主，通過超聲波HC-SR04控制模塊用以激光測距，請將以下電源電路與節(jié)能燈聯(lián)接，再連接指示燈和撥動開關，達到控制自動手動切換。1、本次設計的產(chǎn)品有自動模式和手動模式兩種模式，想更換模式通過撥動開關即可，當開光指到某一種模式，則相應的模式指示燈亮起。2、自動模式:通過超聲波模塊檢測到距離，若距離小于24cm，則將遠光變近光，大于27cm，近光變遠光。3、手動模式：就是正常由兩個開關控制遠近光燈。硬件示意圖如圖3-1所示。圖3-13.1傳感器的選擇3.1.1方案選擇方案一：利用信號發(fā)射裝置，例如超聲波傳感器，在特定方向上發(fā)射超聲波，當超聲波在空氣中傳輸時，當某一距離為障礙物時，超聲接收模塊立即返回接受，再由有關電源電路解決，明確阻礙物相應的角度和間距。計量檢定精確。HC-SR04實驗資格證書。方案二：改選為紅外傳感器。GP2Y0A21YK0F它由三部分組成:位置信號檢測器(PSD)和信號發(fā)射diode(IRED)，以及信號處理電路?？晒ぷ骶嚯x大約在10-80cm以內(nèi)，實驗表明，有效測量的角度應大于40度。以模擬電壓輸出，且輸出特性并非是簡單的一元一次函數(shù)，而是曲線。在電路中平均工作電流約30mA，電壓大約為0.4V?？紤]到成本以及問題，選擇方案一。選擇好了用超聲波模塊，那么就要選擇什么樣子的超聲波模塊。經(jīng)過反復思考最終選擇了hc-sr04型超聲波模塊。它相比于其他的超聲波模塊具有性能穩(wěn)定、測距準確的優(yōu)點。提供了20-400cm的非接觸距離傳感功能，測量精度也非常高，約為3mm。3.1.1參數(shù)選擇模塊主要技術參數(shù)如表3-1所示：表3-1超聲波傳感器技術參數(shù)表hc-sr04型超聲波傳感器的技術參數(shù)使用電壓5v測量角度15度高精度0.3cm靜態(tài)電流小于2mA電平輸入高5V規(guī)格尺寸45*20*15工作電流15mA電平輸出低5V輸入觸發(fā)信號10us的TTL脈沖工作頻率40KHz探測距離2cm-450cm輸入回響信號輸出成正比的脈沖模塊接線方式如表3-2所示：表3-2接線方式表VCC5V電源TRIG（控制）I/O口ECHO（接受）I/O口GND接地

3.1.2注意事項（1）TRIP管腳使用的內(nèi)阻為10K以上。同時，利用單片機的IO端口拉動TRIP管腳，產(chǎn)生10us以上的脈沖信號。（2）該模塊應插入電路板，然后打開，以避免高電壓。如果造成誤操作，只有重啟電源才能解決。3．1．3超聲波模塊工作原理：（1）利用IO觸發(fā)器測距，給出至少10us的高電平信號（2）模塊自動發(fā)射8個40KHz方波，并自動檢測信號是否返回（3）當信號返回時，高電平通過IO端口輸出，高電平的持續(xù)時間用一個定時器來計算（4）測試距離計算：距離＝（高電平時間＊聲速（340m／s））／2（5）此模塊的使用比其他模塊更簡單。當控制端口發(fā)送的電平大于10us時，可以在接收端口等待高電平輸出。當輸出端口，它可以開始計量。如果此端口低，則可以讀取計時器的值。這時，屏幕上就會變成更改時間，您可以根據(jù)計算公式計算距離。因此，您可以對移動的測量進行連續(xù)的定期測試。超聲波控制模塊特性出色，敏感度高，能符合設計方案規(guī)定。圖3-2中表明了模塊接口的數(shù)據(jù)圖表。圖3-2超聲波模塊接口圖模塊內(nèi)部具體電路圖如圖3-3所示。圖3-3模塊內(nèi)部電路圖上拉電阻為10k歐，那么電流,滿足超聲波的靜態(tài)電流，而工作電路選擇1k歐的電阻，那么電流,也能夠滿足正常的工作電流。具體實物圖如圖3-4所示。圖3-4超聲波實物圖3.2單片機的簡介和選擇單片機的定義是一種應用于測控領域的單片機。它將中央處理器（CPU）、存儲器（RAM、Rom）、并行I/O、串行I/O、定時器/計數(shù)器、中斷系統(tǒng)、系統(tǒng)時鐘電路和系統(tǒng)總線集成在一塊半導體硅片上，也就是說和計算機相比也僅僅少了一個I/O設備，但由于它體積小，所以可以把它叫做微型計算機。它被國際上叫做嵌入式控制器，理由是它在使用時大多數(shù)時候是處在設備最核心的位置并且是嵌入其中的，因此得名。單片機雖然體積小，但應用廣泛。一般來說，它能分為兩類，即通用型和專用型。顧名思義，通用單片機能開發(fā)內(nèi)部資源并提供給用戶。用戶能根據(jù)實際需要，設計以單片機芯片為核心的外圍設備，然后與外圍電路進行接口，編相應的程序?qū)崿F(xiàn)控制功能，從而滿足各種測控系統(tǒng)的功能條件。從字面意義上講，專用MCU是專門為某些產(chǎn)品的特定用途而開發(fā)的。單片機是由于集成電路芯片工藝和計算機工藝的快速發(fā)展趨勢，使其獲得了普遍的運用。原因是它有以下優(yōu)點：1）設計起來簡單方便，對于剛剛接觸的同學來說便于掌握，在全世界已經(jīng)普遍使用。2）功能齊全，應用靠譜，抗干擾能力強。3）發(fā)展快速，趨勢廣闊。短短幾十年，單片機經(jīng)歷了4位，8位，16位，32位等主要發(fā)展階段。近幾年來，單片機的內(nèi)部構(gòu)造在不斷的發(fā)展下日趨成熟。芯片內(nèi)外配套的功能組件越來越完善。芯片是一個應用系統(tǒng)，為軟件系統(tǒng)向更高層次，更大規(guī)模發(fā)展奠定了堅實的基礎。4）它易于嵌入，應用廣泛。單片機具有體積小，經(jīng)濟實惠、靈便等特性，在嵌入式系統(tǒng)中占有非常重要的地位。自打MCU發(fā)生之后，電源電路的構(gòu)造和調(diào)節(jié)方法均有了非常大的更改。片式計算機及應用系統(tǒng)軟件，大部分測控功能都是由單片機程序?qū)崿F(xiàn)的，其它電子電路則由芯片中的外圍功能部件代替。在設計之前我有三個方案，方案如下：方案一選擇采用可編程邏輯器件（programmablelogicdevice，CPLD）由于身為1個智能控制器，能完成各式各樣的繁雜作用，同時它具有規(guī)模廣泛、密度高、體積小、穩(wěn)定性高、I/O口多、這一個作用非常容易拓展。它的輸入輸出方式是并行的，在系統(tǒng)中的處理速度也會加快。不僅如此它還適用于大型控制系統(tǒng)的控制核心?？雌饋韮?yōu)點多，那么內(nèi)部的處理系統(tǒng)就會很復雜，但恰恰相反，該系統(tǒng)卻簡單好理解，也不會在處理數(shù)據(jù)這方面有太多的要求。盡管優(yōu)點很多，但考慮到不容易購買和不熟悉使用，所以不得不放棄。方案二改選為ST公司的C52單片機作為主控制器，理由如下：52單片機較其他的對比之下會發(fā)現(xiàn)功耗低，還有著高性能的CMOS8位微控制器，有8K系統(tǒng)可編程Flash存儲器，這看起來很小，但卻足夠編程所用了。它滿足我所需要的條件，也熟悉它的使用方法，最關鍵的是它容易購買，價格也適中，是設計的好選擇。方案三選擇MSP430單片機作為控制器。它和其他信號處理器不同的是它可以根據(jù)差異的制定標準，很多仿真模擬和數(shù)字電路設計和微處理器被融合到單片機設計中，以給予soc芯片的混和信號分析計劃方案。MSP430F149是一類16位混和微處理器，具備更小的標示集和很低的功能損耗。相對高度靠譜、功能損耗低、擴展性強、重量輕、價格便宜、方便使用等優(yōu)點變成其運用的根本原因。在儀表設備、專業(yè)設備、智能化管理方法及過程管理等方面均有普遍的運用，合理地增強了調(diào)節(jié)產(chǎn)品質(zhì)量和經(jīng)濟收益，變成諸多單片機設計產(chǎn)品系列中的奪目藝人。欠佳的一方面是成本費太高，對于畢業(yè)設計來說不是好的選擇。所以被放棄了。故選擇方案二。STC89C52主要特性如表3-3所示：表3-3C52單片機主要特性表1程序流程內(nèi)存空間8K字節(jié)數(shù)2512字節(jié)數(shù)據(jù)存儲空間3內(nèi)帶4K字節(jié)EEPROM存儲空間4可直接使用串口下載二、STC89C52主要參數(shù)如表3-4所示：表3-4STC89C52參數(shù)表C52單片機主要參數(shù)時鐘/機器周期6或12都可片上RAM512字節(jié)工作電壓3.3V-5.5V通用I/O口32個工作頻率0-40MHz16位定時器/計數(shù)器3個，T0,T1,T2用戶應用程序空間8K工作溫度范圍-40—+85℃STC89C52單片機相關引腳說明如表3-5所示：表3-5STC89C52引腳說明表單片機主要引腳的功能VCC供電電壓P3.2/INT0外部中斷0P3.6/WR外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通PSEN外部程序內(nèi)存的讀取和選擇通信號GND接地P3.3/INT1外部中斷1P3.7/RD外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通EA/VPP只允許CPU訪問外部編程存儲P3.0RXD串行輸入口P3.4T0計時器0外部輸入RST復位輸入XTAL1放大器和工作電路的輸入端P3.1TXD串行輸出口P3.5T1計時器1外部輸入ALE/PROG存儲地址中的低8位字節(jié)XTAL2反向震蕩器的輸出單片機引腳圖如圖3-6所示。圖3-6單片機引腳圖四、STC89C52單片機最小系統(tǒng)說明：C52單片機最小系統(tǒng)由復位、時鐘和電源這三部分電路組成，單片機設計可以運行，只需配電線路的這3個部份可以用。圖3-7展示了最小系統(tǒng)的平面圖。圖3-7STC89C52最小電路圖VCC接電源，GND接地：恢復電路包含電源開關S1、電解電容器EC1、電阻器R1。系統(tǒng)加電時的重置按鈕界面收集兩個高質(zhì)量信號以進行手動重置，即非自動按鈕重置。當系統(tǒng)檢測到的電壓在一段時間內(nèi)從低電壓上升到高電壓時，在此期間，系統(tǒng)會在電阻和地之間建立一條路徑，然后通過降低高電平來自動將微控制器從高電平轉(zhuǎn)換為高電平。低電位，即微控制器會自動復位，即在上電時復位。時鐘鏈由晶體振蕩器Y1和片狀電容器C1和C2組成。帶有控制芯片的數(shù)字電路與時間方案是分不開的。我們需要一個時鐘圖來自動將系統(tǒng)時間發(fā)到控制芯片的正常工作狀態(tài)?？刂菩酒臅r鐘信號通常稱為控制，整個控制系統(tǒng)工作正常。為保證控制系統(tǒng)的正常運行，提升其運行質(zhì)量，我每天采用11．0592Mhz和30pf組合電容器，運行后數(shù)控器能正常工作。JD1為單片機的下載接口。3.3電源電路設計挑選此操作系統(tǒng)的5VDC供電系統(tǒng)做為全部操作系統(tǒng)的總體供電系統(tǒng)。這個周期是簡單而穩(wěn)定的。帶有直流電源的直流電源本設備可立即與USB電纜線連在一起，一邊與DC電源電源插座連在一起，另一頭與5V開關電源連在一起，例如USB電腦，移動電源，移動設備。電話等。LED為紅色LED，指示系統(tǒng)是否異常。電阻器的電阻值選為1K，它在限制電流，屏蔽電流和防止引線因過大電流而引起的電擊中起著作用。SW是一個自鎖變量。按下開關后，紅色指示燈將保持點亮狀態(tài)。此時，系統(tǒng)的備用電源為5VDC輸出。再次按鎖屏鍵便會滅掉信號燈，操作系統(tǒng)開關電源不給予5V導出。設計圖如圖3-8所示。圖3-8電源電路圖此時電路的工作電流為屬于正常的工作電流。3.4LED指示燈設計LED是一種半導體二極管，它可以將電能轉(zhuǎn)換為光能，結(jié)構(gòu)比較簡單，由PN結(jié)和單導體組成。配電線路內(nèi)，電阻的作用是限制電流和保護LED燈，只要；LED顯示燈將在拔下MCU的調(diào)節(jié)針時閃爍，否則就不會亮。圖3-9展示了詳細的配電線路平面圖圖3-9Led指示燈設計圖開關通過的電流是5mA，總電壓額定為5V所以電阻選擇：。3.5按鍵電路設計觸控式功能鍵事實上和開關元件相同，是一類關鍵設備。只要輕輕按一下按鈕，就可以打開開關，松開按鈕，就可以關閉開關。實現(xiàn)的原理主要是通過觸摸按鈕上的金屬彈簧來進行開關。在該系統(tǒng)中，作為系統(tǒng)的輸入，按鍵在人機交互中起關鍵作用。默認情況下，按鈕MCU控制引腳為高電平。電路圖如圖3-10所示。圖3-10按鍵電路設計圖3.6二檔撥片開關電路設計信號變化由選擇開關執(zhí)行，電阻器為上拉電阻器。當?shù)诙n選擇器開關閉合時，MCU控制引腳處于低電平。當?shù)诙n選擇器開關接通時，MCU控制引腳高。然后你可以見到數(shù)據(jù)信號的極致變化。平面圖如圖3-11所示。圖3-11撥片開關設計第4章軟件設計4.1Proteus仿真設計Proteus是英國著名的EDA工具（模擬軟件）。從系統(tǒng)布局，代碼調(diào)試到單芯片和終端電路的從協(xié)同仿真到一鍵切換到PCB設計，整個設計從概念到生產(chǎn)都是可行的。是目前國際上唯一的集成電路仿真軟件、一類PCB設計的系統(tǒng)與模擬模型仿真軟件開發(fā)服務平臺。在編輯方面，它還支持IAR、Keil和MATLAB編輯器。經(jīng)過四次不同的電路嘗試，前三次都以失敗告終，終于在第四次才完整的構(gòu)建出了電路圖，如圖4-1.圖4-1仿真電路圖4.2keil程序編寫4.2.1程序語言的選擇單片機編程語言有三種：匯編語言，機器語言，高級語言。由于程序較復雜，且有一定的計算量，只對這c語言表達有相應的才學，因此選擇了C做為編程語言。相對性于匯編程序，c語言的優(yōu)點以下：（1）可讀性好。C51程序比匯編語言程序更具可讀性，編程效率更高，易于維護和修改，維護和升級。（2）控制模塊開發(fā)設計和資源共享。用C51語言構(gòu)建的軟件模塊可以直接用于其他工程應用程序，而無需進行修改，從而使開發(fā)人員可以充分利用現(xiàn)有的C應用程序資源和豐富的庫功能，重復性工作也為開發(fā)帶來很多好處。軟件設計。（3）可移植性較好。對于一些單片機設計的c語言編程制定，只需用改動與硬件配置有關的庫函數(shù)和主要參數(shù)，并編譯程序連接。（4）生成的代碼效率高。4.2.2單片機程序開發(fā)環(huán)境Keilvision4最后一部分是51系類單片機設計系統(tǒng)軟件流行軟件開發(fā)系統(tǒng)。這是一個集成化的環(huán)鏡，用以編譯程序、接入和調(diào)節(jié)最新發(fā)布的STC51系類單片機設計。能夠根據(jù)減少開發(fā)進度來節(jié)約許多財力。此軟件不但給予了一種完全的Windows開發(fā)工具頁面，而且還可以C/C++語種的研發(fā)，而且具備高效率的C編寫基本功能，促使開發(fā)人員能夠十分簡單地應用C程序編寫。具有以下功能：（1）軟件支持較老的微軟系統(tǒng)如WinXP、win7等，還能提供豐富的庫函數(shù)和強大的開發(fā)工具。（2）編寫、編譯程序、連接和調(diào)試的一整套的開發(fā)過程。4.2.3keil開發(fā)流程最先，需要建立一種“Project”工程項目。在軟件菜單中點擊“項目”，點一下新創(chuàng)建uVisionProject，對最新項目開展定名，隨后點擊Save；然后選擇芯片的開發(fā)模式，該項目分析了STC89C52來進行此項目標建立運行，單擊要添加的源組.C文件。點擊Add以編輯文件。你要能夠?qū)⒐嫉?C文檔拷貝到Project文件目錄中。最終的項目軟件就這樣完成了。圖4-2中表明了詳細的開發(fā)流程。圖4-2開發(fā)流程圖4.3程序流程圖系統(tǒng)設計主要采用keiluvision4軟件編寫和調(diào)試程序，程序語言采用C語言，具有較高的可讀性和可移植性。圖4-3表明了系統(tǒng)軟件操作流程圖。圖4-3系統(tǒng)流程圖第5章系統(tǒng)調(diào)試5.1c語言程序調(diào)試（1）首先，在keil4軟件中創(chuàng)建一個項目：點擊菜單欄中的“項目”，輸入新的項目名稱“汽車前大燈智能控制的設計”，并保存；（2）新創(chuàng)建客戶源碼：用新創(chuàng)建空缺文字程序編寫源碼，編號后保留文檔，拓展文檔“汽車前大燈智能控制的設計.c”，將建立新的文檔。（3）程序編譯調(diào)試：點擊編譯按鈕，系統(tǒng)將運行該文件，在輸出窗口可以看到提示信息。如果提示信息中有錯誤信息，則必須找出錯誤并根據(jù)提示進行更正，如圖5-1所示。圖5-1程序正確示意圖5.2Proteus仿真測試c語言程序沒有錯誤，那么就可以將hex文件導入到Proteus中的52單片機中了，再進行調(diào)試仿真即可，運行成功如圖5-2和5-3所示。此時開關打開到自動模式下，可以看見代表自動模式的LED指示燈亮起。圖5-2結(jié)果仿真圖（a）這時遠光燈沒有開啟，距離小于27cm時，僅僅開啟近光燈。圖5-3結(jié)果仿真圖（b）此時距離達到27cm時，遠光燈開啟實現(xiàn)自動模式下的切換。5.3實物焊接手工焊接是一種常見的原始焊接方法。目前，許多廠家的激光焊接生產(chǎn)制造大部分都沒有選用原方式，但原廠手工焊接常用于普通元器件的修復和系統(tǒng)測試。重要的是，如果焊接性質(zhì)出現(xiàn)問題，將影響整個控制系統(tǒng)的運行。換言之，焊接將導致控制系統(tǒng)的可用性。手工焊接主要包括以下四個步驟：第一步開始焊接：對要焊接的零件要進行清理，主要是清除油污和灰塵，然后按一定方向?qū)⒁附拥臉?gòu)件的兩個角折斷。注意不要與構(gòu)件的底腳相交，以免影響焊接。接下來，讓電烙鐵頭接觸待焊接部件的底部，再用焊條激光焊接。大家要了解，焊頭不要碰到其他部件的腳，否則兩個部件會焊接在一起第二步給焊接升溫：第一步完成后，下一步是加熱焊錫絲。主要是把熱的電熨斗放在器件引腳旁邊，慢慢熔化焊錫絲。要注意電熨斗的溫度和加熱時間。如果加熱時間過長，很可能會損壞試驗板墊。一般情況下，建議電熨斗的溫度調(diào)整在400度左右℃加熱約2秒鐘，也應根據(jù)設備類型區(qū)分例外情況。已經(jīng)開展激光焊接，當需要卸下焊接件時，還需要對焊接處進行加熱。主要操作是先將焊接處的焊絲補好，使焊點圓，然后用電烙鐵對焊接處進行加熱。在加熱過程中，部件可以直接卸載。這時，一定要花一個大的時間，否則，墊子會損壞的第三部清理焊接面：進行第2個方法步驟后，有時會觀察到焊接缺陷或擔心出現(xiàn)虛焊，需要修改。主要有兩種情況。一是焊料不足，焊點不圓。此時，有必要修復焊點處的焊料。這時要注意的是，焊料的添加量不能過多，否則很容易在其他時段連接到引腳上。第二是焊料太多。這時，可以用電熨斗在焊點上來回滑動，將多余的焊料帶走。否則，僅用過錫消化吸收設備。四是對焊接的查驗：以上三個步驟完成后，需要進行全面觀察，主要是看焊點是否完整、光亮、嚴密，是否與其他針腳連接。實物圖如5.4.1所示。圖5.4.1實物圖通電結(jié)果如圖5.4.2所示。圖5.4.2結(jié)果顯示圖顯示屏第一行為測試距離，第二行為光線強弱檢驗結(jié)果如圖5.4.2、5.4.3、5.4.4所示。圖5.4.2結(jié)果圖（a）設定距離值為0.10m光線強度為20%，此時距離大于設定值，光線弱于設定值，開啟遠光燈。圖5.4.3結(jié)果圖（b）此時物體的距離小于設定值，光線不變，則由遠光燈切換為近光燈。圖5.4.4結(jié)果圖（c）此時光線強度大于設定值，距離不變則關閉所有燈光。第6章總結(jié)與展望6.1總結(jié)本次畢業(yè)設計主要研究了汽車前燈智能控制系統(tǒng)的設計通過光敏電阻與超聲波傳感器進行測試，利用超聲波的測距公式得出數(shù)值，利用單片機的程序選擇將此數(shù)值與設定值相比較從而選擇是否開啟遠光燈、近光燈或不開燈。首先畫出基本電路圖，通過keil軟件編寫c語言，先由Proteus測試語言是否能夠完成設計目的，待到仿真成功，利用燒錄軟件STC將程序下載到實物單片機中，最后進行測試。本文的研究內(nèi)容如下：對國內(nèi)外的汽車前燈的發(fā)展進行了研究，提出研究的背景和意義，介紹了汽車前燈的機械組成和電氣控制原理，明白原理開始進行方案的設計，得出幾種方案進行對比，最終選擇成功方案。然后是電子元器件的選擇，前提是保證整個電路都能運行起來所以電壓電流阻值都有一定的要求。材料準備好之后進行電路圖的設計，利用Proteus軟件搭建電路結(jié)構(gòu)。通過keil編寫c語言程序并進行對比，檢查錯誤。以達到正確的電路仿真結(jié)果。進行實物焊接，將程序燒錄進單片機實物中，進行設計目的的檢測與調(diào)試。從測試結(jié)果來看，本次設計成功，能達到預期的目標。6.2展望雖然結(jié)果是令人滿意的，但在設計中依然還有許多不足之處，這是我需要改進的地方。設計可以實現(xiàn)遠近光燈的自動切換，但僅僅能減少駕駛員的操作，并不能完全解決行駛過程中的燈光問題的發(fā)生；汽車的安全性不僅僅只有燈光能夠做到，需要整車的配合才能達到最大的安全性，所以我只是針對燈光這一個部分，未來還需要對整車有一個綜合的改進。參考文獻[1]張毅剛,彭喜元.單片機原理與應用設計[M].電子工業(yè)出版社,2008.[2]譚浩強.C程序設計（第三版）.北京：清華大學出版社，2005.7

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