1、摘 要进入 90 年代，电子技术取得了巨大的进步，电子元器件的体积变得很小， 重量减轻，电能的消耗进一步降低。由于微处理器功能的增强，计算速度提高了几倍，价格也变得非常便宜，特别是可靠性得到了极大的提高，为用电子技术改造传统的汽车创造了条件。 汽车在驾驶时有左转弯、右转弯刹车合紧开关停靠等基本操作。传统的手动控制系统存在一个致命漏洞：车灯完成上述动作后司机还需要进行复位操作才能使其恢复到初始状态。通常情况下，司机很容易忘记关闭转向灯,这就成为发生交通事故的一大隐患。为解决此问题，运用车灯智能控制系统对汽车转向灯进行控制，取到很好的效果。完成此功能可以有三种设计方案：第一种是利用数字逻辑电路来实
2、现，但这种方案所需硬件设备较多、造价高、电路复杂、难以维护；第二种方案是利用模拟电路来实现，此种方案虽然电路不是很复杂，硬件要求也不是很高，但它利用的是开关的机械传动理论，很容易引起机械误差，也很难维护；第三种是利用单片微机，通过软件控制来完成的装置，利用单片微型计算机来控制汽车前灯和尾灯的点亮和闪烁，能让汽车的前灯和尾灯根据需要自动点亮和熄灭。实践表明， 该系统不仅从根本上解决了传统的手动控制汽车尾灯的诟病，完成了汽车转向灯的自动化控制，而且电路简单，对硬件设备的要求不是很高，且造价低，便于维护。关键词:单片机,转向灯,程序,自动控制Abstract Entering the 1990s,
3、having made enormous progress in electronic technology, the volume of the electronic devices and components became very small, weight lightens, the consumption of the electric energy is reduced further. Because of the enhancement of the function of the microprocessor, the computational speed has rai
4、sed several times, the price becomes very cheap too, especially dependability has got great improvement, for transforming the traditional automobile and creating the condition with electronic technology. The automobile has left that turns , turns and brakes to shut the tight switch to stop etc. and
5、operate basically in right while driving. The traditional manual control system has a deadly loophole: The driver needs to be restored to the throne and operated enabling its resuming the initial state after the car light finishes above-mentioned movements. Generally, the driver is very apt to forge
6、t to close the steering light, this becomes a great hidden danger of the traffic accident.In order to solve this problem , use the intelligent control system of the car light to control the steering light of the automobile, fetch to very good result.There can be three kinds of design plans in this f
7、unction to finish: The first kind makes use of digital logical circuit to realize, but this kind of scheme necessary hardware equipment is more, the fabrication cost is high, the circuit is complicated , difficult to maintain; The second kind of scheme is to make use of simulation circuit to be real
8、ized, though the circuit is not very complicated for this kind of scheme, the hardware requires it is not very high, but what it utilized is the mechanical drive theory of the switch, it is very apt to cause the mechanical error, very difficult to safeguard; The third kind utilizes the single slice
9、of computers, control the device finished through the software, make use of single slice of microcomputers to control the lighting and glimmering of automobile headlight and taillight , make the headlight and taillight of the automobile light and go out automatically according to the need.Practice i
10、ndicates , should not merely solve traditional controlling the condemning ofthe automobile taillight systematically manually fundamentally , the automation of finishing the steering light of the automobile is controlled, and the circuit is simple, the requisition for hardware equipment is not very h
11、igh, and the fabrication cost is low , easy to safeguard.Keyword: MCU, Steering light, program , automaticallies control目 录摘要IAbstractII1 绪言1.1 选题背景11.2 课题研究的目的11.3 国内外概况11.4 课题研究的主要工作82 系统设计方案的研究2.1 设计任务92.2 系统实现方案分析93 总体设计3.1 具体电路设计123.1.1 芯片简介12 3.1.2 MCS-51 系列单片机的指令系统15 3.1.3 汇编语言简介16 3.1.4 单元电路
12、设计17 3.2 应用软件设计183.3 系统试运行184 数据计算及仿真4.1 闪烁信号的产生204.2 仿真及结果分析20总结与展望22致谢23参考文献24附录261 绪言1.1 选题背景进入 90 年代，电子技术取得了巨大的进步，电子元器件的体积变得很小， 重量减轻，电能的消耗进一步降低。由于微处理器功能的增强，计算速度提高了几倍，价格也变得非常便宜，特别是可靠性得到了极大的提高，为用电子技术改造传统的汽车创造了条件1。汽车在驾驶时有左转弯、右转弯、刹车、停靠等基本操作。传统的手动控制系统存在一个致命漏洞：车灯完成上述动作后司机还需要进行复位操作才能使其恢复到初始状态。通常情况下，司机很
13、容易忘记关闭转向灯,这就成为发生交通事故的一大隐患。为解决此问题，运用车灯自动控制系统对汽车转向灯进行控制，取到很好的效果。1.2 课题研究的目的通过设计基于 MCS-51 单片机控制的汽车转向灯，加深对单片机技术和电子技术的理论学习，并通过实物设计掌握单片机和电子技术的应用。1.3 国内外概况(1) 汽车灯产生的背景据说第一个汽车前大灯是家用手提灯。1887 年, 一个驾驶员在黑暗的旷野上迷路时 ，一位农民用手提灯把他引回家。1898 年，哥伦比亚号电动汽车把电用于前灯和尾灯 ，这样车灯就诞生了。最初的前大灯不能调光，所以在会车时有些晃眼，为了克服这个缺点，后来采用了附加光度调节器。这种前大
14、灯可以在垂直方向移动，但驾驶员必须下车搬动夹具装置。1906 年，世界上第一次用一个蓄电池供电的电灯照明，汽车转向灯得以快速发展并普及。1909 年，首次把乙炔灯作为变光装置。转向信号灯的使用非常有趣，1916 年，美国一个名叫CH托马斯的人把一带电池的灯泡装在手套上，这样夜间行车时，对方驾驶员就能看到他打的手势；同年，美国使用了行车灯。1920 年，当选用倒档装置时， 开始使用倒车灯。1920 年，美国通用汽车公司首先装了内灯。1925 年，导航公司推广了双丝灯泡，远光和近光的调节通过装在转向柱上的开关来控制。1926 年，通用汽车公司把大灯变光开关从方向盘移到地板。1938 年，第一次采用
15、封闭的内灯；同年，别克汽车制造商提供了转向灯作为选用的附件，但当时只在汽车尾部安装。到 1940 年以后，汽车前面也装有转向信号灯了，而且信号开关具有随时调节的功能。1998 年，美国电气公司将电灯抛物面反射镜推广于大灯， 侧灯和尾灯2。(2) 单片机的发展历程微型计算机的出现是电子数字计算机广泛应用到人们日常工作、生活领域中去的一个重大转折点。它已深入应用到非微型计算机所无法应用的领域,对社会产生了极大的影响。单片微型计算机是微型计算机发展中的一个重要分支,它以其独特的结构和性能,越来越普及地应用到国民经济的各个领域3。单片微型计算机简称为单片机，它在一块芯片上集成了中央处理部件(CPU)、
16、存储器(RAM、ROM)、定时器/计数器和各种输入/输出接口，可见单片机就是一台计算机。由于单片机原来就是为了实时控制应用而设计制造的,因此,又称微控制器4。1974 年,美国仙童(Fairchild)公司研制的世界第一台单片微型机 F8，该机由两块集成电路芯片组成,结构奇特,具有与众不同的指令系统,深受民用电器和仪器仪表领域的欢迎和重视。从此,单片机开始迅速发展,应用领域也在不断扩 大，现已成为微型计算机的重要分支5。单片机的发展经历了以下几个发展过程：第一代单片机(1974-1976):这是单片机发展的起步阶段，在这个时期生产的单片机特点是：制造工艺落后和集成度低,而且采用了双片形式。典型
17、的代表产品有 Fairchild 公司的 F8 和 Mostek387 公司的 3870 等。第二代单片机(1976-1978):这是单片机的第二发展阶段，这个时代生产的单片机随之已能在单块芯片内集成 CPU、并行口、定时器、RAM 和 ROM 等功能部件,但性能低、品种少、应用范围也不是很广,典型的产品有 Intel 公司的 MCS-48 系列机。1976 年 9 月 Intel 公司推出 MCS-48 单片机后，单片机就受到了大用户的欢迎。由于其应用广泛，因此使各有关公司都争相推出各自的单片机。如 GI 公司推出 PIC1650 系列单片机，ROCKWELL 公司也推出了与 6502 微处
18、理器兼容的R6500 系列单片机，他们都是 8 位单片机，片内有 8 位中央处理器(CPU)、并行I/O 口、8 位定时器/计数器和容量有限的存储器(RAM，ROM)以及简单的中断功能。1978 年下半年 MOTOTOLA 公司也推出 M6800 系列单片机，ZILOG 公司相继推出 Z8 单片机系列。1980 年 INTEL 公司在 MCS-48 系列基础上又推出了高性能的MCS-51 系列单片机。这类单片机均带有串行 I/O 口，定时器/计数器为 16 位， 片内存储容量(RAM、ROM)都相应增大，并有多优先级中断处理功能。第三代单片机(1979-1982):这是八位单片机成熟的阶段，这
19、一代单片机和前两代相比,不仅存储容量和寻址范围大,而且中断源、并行 I/O 口和定时器/计数器个数都有了不同程度的增加,更有甚者是新集成了全双工穿行通信接口电 路。在指令系统方面,普遍增设了乘除法和比较指令。这一时期生产的单片机品种齐全,可以满足各种不同领域的需要。代表产品有 Intel 公司的 MCS-51 系列机,Motorola 公司的 MC6801 系列机,TI 公司的 TMS7000 系列机，此外,Rockwell、NS、GI 和日本松下等公司也先后生产了自己的单片机系列。 1982 年 MOSTEK 公司和 Intel 公司先后推出了性能更高的 16 位单片机MK68200 和 M
20、CS-96 系列，NS 公司和 NEC 公司也分别在原来的 8 位单片机的基础上推出了 16 位单片机 HPC16040 和 PD783系列。1987 年 Intel 公司又宣布了性能比 8096 高两倍的 CMOS 型80C196，1988 年推出带 EPROM 的 87C196 单片机。由于 16 位单片机的推出时间较迟，价格昂贵，开发设备有限等多种原因，至今还未得到广泛的应用。而8 位单片机已能满足大部分应用的需要，因此，在推出16 位单片机的同时，高性能的新型8 位单片机也不断问世。如MOTOROLA 公司推出了带 A/D 转换和多功能 I/O 的 68MC11 系列，ZILOG 公司
21、推出了带有 DMA 功能的 SUPER8，Intel 公司在 1987 年也推出了带 DMA 和 FIFO 的 UPI-452 等。第四代单片机(1983 年以后):这是十六位单片机和八位高性能单片机并行发展的时代,十六位机的特点是,工艺先进,集成度高和内部功能强,加法运算速度可达到 1us 以上,而且允许用户采用面向工业控制的专用语言,如 PL/MPLUS C 和 Forth 语言等.代表产品有 Intel 公司的 MCS-96 系列,TI 公司的 TMS9900,NEC 公司的 783系列和 NS 公司的 HPC16040 等。目前国际市场上 8 位，16 位单片机系列已有很多，但是，在国
22、内使用较多的系列是 Intel 公司的产品，其中又以 MCS-51 系列单片机应用尤为广泛。然而,由于十六位单片机价格比较贵, 销售量不大,大量应用领域需要的是高性能,大容量和多功能新型八位单片机.这些单片机有 Intel 公司的 88044(双CPU 工作),Zilog 公司的 Super8(含 DMA 通道),Motorola 公司的 MC68CH11(内含E2prom 及 A/D 电路)和 WDC 公司的 65C124(内含网络接口电路)等等6。 目前,八位高性能单片机已成为主流,单片机发展具体体现在以下几个方面:CPU 功能增强；内部资源增多；引脚的多功能化；低电压低功耗化。现在单片机
23、可以说是百花齐放、百家争鸣的时期，世界上各大芯片制造公司都推出了自己的单片机，从 8 位、16 位到 32 位，数不胜数，应有尽有，有与主流 C51 系列兼容的，也有不兼容的，但它们各具特色，互成互补，为单片机的应用提供广阔的天地7。 纵观单片机的发展过程，可以预示单片机的发展趋势，大致有：CPU 的发展增加 CPU 的字长或提高时钟频率均可提高 CPU 的数据处理能力和运算速度。CPU 的字长已有 8 位，16 位和 32 位。时钟频率高达 20MHZ 的单片机也已出现。还有的 8 位单片机其算术逻辑运算部件(ALU)却是 16 位内部采用 16 位数据总线。如 NEC 公司的 PD7800
24、 系列的 8 位单片机，MITSUBISI 公司的 M37700 系列单片机。他们的数据处理能力和速度比一般 8 位单片机强，如 PD7800 系列单片机作一次 16 位乘以 16 位的乘法用 3.2S。16 位除以 8 位的除法用 3.0S。32 位除以 16 位的除法用 8.3S。另外，单片机内部采用双 CPU 结构也能大大提高处理能力，如 ROCKWELL 公司的 R6500/21 和 R65C29 单片机。由于片内有两个 CPU 能同时工作，可以更好地处理外围设备的中断请求，克服了单 CPU 在多重高速中断响应时的实效问题。如 INTEL 公司的 8044，它的内部实际上是由8051
25、和 SIU 通信处理鸡组成，由 SIU 来管理 SDLC 的通信。这样既加快了通信处理的速度，同时，还减轻了 8051 的处理负担。片内存储器的发展早期单片机的片内存储器，一般 RAM 为 64128 字节，ROM 为 1K-2K 字节，寻址范围为 4K 字节。新型单片机片内 RAM 为 256 字节，ROM 多达 16K 字节。如 INTEL 公司的 8052，片内 ROM 为 8K 字节。通用仪器公司的 70120 片内 ROM容量为 12K 字节。片内 ROM 容量最大的是日立公司的 MC6301Y 为 16K 字节。新型单片机的寻址范围可扩大到 64K 字节，甚至 128K 字节(其中
26、随机存储器 RAM 容量为 64K 字节，只读存储器 ROM 容量 64K 字节)。这类单片机有 INTEL 公司的 MCS-51 系列和 ZILOG 公司的 Z8601，Z8603，Z8611，Z8681 等。片内 EPROM 开始 E2PROM 化早期单片机内 ROM 有的采用可擦式的只读存储器 EPROM，然而EPROM 必须要高压编程，紫外线擦除，给使用带来不便。近年来，推出的电擦除可编程只读存储器 E2PROM。可在正常工作电压下进行改写，并能在断电的情况下，保持信息不丢失。因此，有些厂家开始用 EEPROM 替代原来的片内 EPROM。如 TI 公司和 SEEQ 公司的 72710
27、(1K 字节 E2PROM)，72720(2K 字节 E2PROM)，MOTOROLA 公司的68HC11A2(2K 字节 E2PROM)，68HC805C4(2K 字节 E2PROM)，TEXAS 仪器公司的77C82(8K 字节 E2PROM)。由于写入 E2PROM 的数据能永久保存，因此，有些厂家已开始将 E2PROM 用作片内 RAM，甚至用作片内通用存储器。这样就可省去备用电池了。片内程序的保密措施为了使片内 EPROM(或 EP2ROM)内容不被复制，因此，一些厂家对片内EPROM(或 E2PROM)采用加锁技术，如 INTEL 公司 8252,加锁后的 EPROM(或E2PRO
28、M)的程序只能供片内 CPU 读取，不能从片外读取。否则必须先开锁，开锁时，CPU 先自动擦除 EPROM(或 E2PROM)中的信息，达到了程序保密的目的。加强片内输入输出接口的功能最初的单片机，片内只有并行输入/输出接口，定时器/计数器，他们的功能也较差，在实际应用中往往还要通过特殊的接口扩展功能，增加应用系统结构的复杂性。近几年来，新型单片机内的接口，无论从类型和数量上都很大的发展。这不仅大大提高了单片机的功能，并使系统的总体结构也大大简化了，例如，有些单片机的平行 I/O 口，能直接输出大电流和高电压，可直接用以驱动荧光显示管(VFD)，液晶显示管(LCD)和七段数码显示管(LED)等
29、。这样就减少了应用系统中的驱动器。再如有些单片机，片内含有 A/D 转换器则在实时控制系统中可省掉外部 A/D 转换器。目前，在单片机中已出现的各类新颖接口有数十种：如 A/D 转换器。LED 驱动器，VFD 驱动器，正弦波发生器，声音发生器，字符发生器，波特率发生器， 锁相环，频率合成器，脉宽调制器等，虽然一个单片机内只含有若干接口，但其功能却比初期的单片机强得多。如 INTEL 公司的 UPI-452，它含有两个DMA 控制器和 128 字节的 FIFO 缓冲器。因此，用它可作高速主机(80286/80386)的通用外设接口。例如以 UPI-452 中的 128 字节的 FIFO 作为高速
30、主机与慢速传送数据的缓冲器，然后通过 UPI-452 中的 DMA 控制器进行快速数据传送。单片机在工艺上的提高单片机的制造工艺直接影响其性能。早期的单片机采用 PMOS 工艺。目前 8 位单片机中有二分之一产品已 CMOS 化，16 位单片机也已开始推出 CMOS 产品。如 68HC200，80C196 等。为了进一步降低功耗，日立公司的 HD63705 和 RCA 公司的 CDP6805E2 还设有等待和停止两种工作方式。等待方式时，震荡器工作，CPU 停止，存储器和寄存器的内容不变。停止方式时，震荡器和CPU 都停止工作，存储器和寄存器内容也不变。等待方式时，由于 CPU 停止工作，使单
31、片机的总功耗大为下降。停止方式时，则单片机的功耗最小，例如RCA 公司的 CDP8605E2，在5V 工作电压下，正常功耗为 35MW，等待方式和停止方式时的功耗分别仅为 5MW和 5W。此外，采用 CMOS 工艺的单片机，其工作电源范围较宽。如用 NMOS 工业的单片机，工作电源一般为 4.5-5.5V。采用 COMS 工艺的单片机，如 RCA 公司的CDP1804AC 为 4-6.5V。功耗大小与电源电压成正比，所以降低电源电压即可降低功耗，但是降低电压会降低指令执行速度，也即降低单片机的运算速度。故一般希望在一定速度的前提下，尽量降低工作电压以减小功耗。随着新型单片机片内接口电路的增多，
32、外引脚也增多。为减少外引脚线，目前主要采用两种方法，其一是采用新颖的通信总线以减少外引线。另外是改进外封装。如采用扁平引脚封装，方形引脚封装和叠背式封装，它们的引脚都比双列直插式封装要多得多。片内 ROM 中固化应用软件和系统软件将一些应用软件和系统软件固化于片内 ROM 中，以便简化用户编制用户程 序，为用户开发和应用提供方便。如 RUPI-44 系列单片机，把通信控制软件固化在片内，使用户的通信程序大大简化。又如 INTEL 公司在有的 MCS-51 单片机内固化 PL/M51 语言，在 8052BH 中固化了 BASIC 解释程序，用户不仅可以用汇编语言编程，还可以 BASIC 语言编程等。而且还允许 BASIC 语言和汇编语言相互调用。需要快速控制时，可以用汇编语言，如采样，A/D 转换等。在做复杂的数据运算时，则又可以用汇编语言来调用 BASIC 中现成的运算子程序。可见它既能满足速
