汽車前照燈防炫目控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

汽車前照燈防炫目控制系統(tǒng)設(shè)計(jì),汽車前照燈防炫目控制系統(tǒng)設(shè)計(jì),汽車,前照燈防,炫目,奪目,控制系統(tǒng),設(shè)計(jì) SY-025-BY-5 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中期檢查表 填表日期 2011年 4 月20日 迄今已進(jìn)行 8 周剩余 9 周 學(xué)生姓名 佟斯日古楞 系部 汽車與交通工程學(xué)院 專業(yè)、班級(jí) 車輛工程07-1班 指導(dǎo)教師姓名 齊益強(qiáng) 職稱 實(shí)驗(yàn)師 從事 專業(yè) 車輛工程 是否外聘 □是否 題目名稱 汽車前照燈防眩目控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 學(xué) 生 填 寫 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）工作進(jìn)度 已完成主要內(nèi)容 待完成主要內(nèi)容 　 大部分電路原理圖完成 電子元器件的識(shí)別 焊接的注意事項(xiàng) 單片機(jī)驅(qū)動(dòng)電路完成 說明書不分完成 硬件面包板調(diào)試基本完成 C語言學(xué)習(xí) 　 軟件程序的編寫與調(diào)試 說明書部分 一部分電路原理圖 硬件的焊接 存在問題及努力方向 　 軟件調(diào)試過程中，軟件程序編譯沒有問題，但是錄入后不能實(shí)現(xiàn)其設(shè)定功能。 努力方向:繼續(xù)學(xué)習(xí)編程，使程序能控制硬件系統(tǒng)達(dá)到設(shè)定功能。 學(xué)生簽字： 指導(dǎo)教師 意 見 指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日 教研室 意 見 教研室主任簽字： 年 月 日 SY-025-BY-2 畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書 學(xué)生姓名 系部 汽車與交通工程學(xué)院 專業(yè)、班級(jí) 車輛B07-1 班 指導(dǎo)教師姓名 職稱 實(shí)驗(yàn)師 從事 專業(yè) 汽車運(yùn)用 是否外聘 □是否 題目名稱 汽車前照燈防炫目控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 一、設(shè)計(jì)目的、意義 設(shè)計(jì)目的： 以滿足車輛前照燈防炫目安全為需要，提高學(xué)生對(duì)汽車安全及相關(guān)輔助控制系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)及運(yùn)用所學(xué)知識(shí)進(jìn)行相關(guān)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的培養(yǎng)為目標(biāo)，設(shè)計(jì)基于單片機(jī)控制的汽車前照燈防炫目系統(tǒng)。 設(shè)計(jì)意義： 培養(yǎng)學(xué)生資料收集、調(diào)研分析的能力和方案設(shè)計(jì)的能力；培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力、工程實(shí)踐能力和商品意識(shí)；綜合訓(xùn)練學(xué)生設(shè)計(jì)計(jì)算、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力。 二、設(shè)計(jì)內(nèi)容、技術(shù)要求（研究方法） 內(nèi)容： 1、前后軸傳感器特性原理分析 2、防炫目控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 3、前后軸高度傳感器電路設(shè)計(jì) 4、電機(jī)控制電路及軟件設(shè)計(jì) 要求對(duì)電路有深刻的了解和認(rèn)識(shí)，要求對(duì)單片機(jī)有一定的基礎(chǔ)以及有一定的C語言軟件設(shè)計(jì)能力。 三、設(shè)計(jì)完成后應(yīng)提交的成果 計(jì)算說明部分 1、畢業(yè)設(shè)計(jì)計(jì)算說明書。 2、主要參考文獻(xiàn)目錄。 圖紙部分 傳感器特性原理分析圖、前后軸高度傳感器電路圖、電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制電路圖等。 四、設(shè)計(jì)（論文）進(jìn)度安排 1、對(duì)課題有關(guān)資料進(jìn)行收集，完成開題報(bào)告 第1~2周（3.1~3.13） 2、完成說明書綱要及目錄 第3周（3.14~3.20） 3、整體結(jié)構(gòu)及系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案（草稿） 第4周（3.21~3.27） 4、傳感器的選擇及設(shè)計(jì)和應(yīng)用 第5~6周（3.28~4.10） 5、高度傳感器選擇及電路設(shè)計(jì) 第7~9周（4.11~5.1） 6、主機(jī)（單片機(jī)）電路及軟件設(shè)計(jì)與分析 第10~13周（5.2~5.29） 7、完成說明書的撰寫及修改 第14周（5.30~6.5） 8、設(shè)計(jì)審核與修改 第15~16周（6.6~6.19） 9、畢業(yè)答辯 第17周（6.20~6.21） 五、主要參考資料 [1] 有關(guān)汽車運(yùn)用類、單片機(jī)及C語言類、電子技術(shù)類、信號(hào)模擬及電路設(shè)計(jì)制作的期刊雜志； [2] 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)電控維修手冊(cè)、汽車電器及電控、單片機(jī)及C語言應(yīng)用類、制圖類及相關(guān)專業(yè)書籍； [3] 汽車控制、電子技術(shù)類、汽車電氣與電控、單片機(jī)應(yīng)用、C語言應(yīng)用、傳感器、電路設(shè)計(jì)及模擬等相關(guān)研究數(shù)據(jù)及相關(guān)著作，有關(guān)學(xué)位論文。 六、備注 指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日 教研室主任簽字： 年 月 日 本科學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì) 汽車前照燈防眩目控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 系部名稱： 汽車與交通工程學(xué)院 專業(yè)班級(jí)： 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 職 稱： 實(shí)驗(yàn)師 黑 龍 江 工 程 學(xué) 院 二○一一年六月 The Graduation Design for Bachelor's Degree Design of Cars Headlamps Prevent blindfold Control System Candidate：Tong si ri gu leng Specialty：Vehicle Engineering Class：B07-1 Supervisor：Experimentalist Division. Qi Yiqiang Heilongjiang Institute of Technology 2011-06·Harbin 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 摘 要 隨著社會(huì)的發(fā)展和人們生活水平的不斷提高，人們對(duì)汽車的要求已不僅僅局限于性能、成本，而是越來越多的要求現(xiàn)代汽車更加安全，更加環(huán)保，更加人性化。而同時(shí)，新車款型也必須符合最新的規(guī)定，這就導(dǎo)致了新技術(shù)不斷得到應(yīng)用。作為汽車的三大安全件之一，汽車照明系統(tǒng)是最主要的主動(dòng)式安全裝置，對(duì)傳統(tǒng)汽車照明系統(tǒng)的改進(jìn)和創(chuàng)新也日益成為全世界汽車廠商研究的熱點(diǎn)問題。為此，設(shè)計(jì)了以單片機(jī)為核心，實(shí)現(xiàn)汽車前照燈防炫目的系統(tǒng)的控制。 前照燈防眩目系統(tǒng)主要有硬件和軟件倆部分組成。硬件部分主要有電位器，單片機(jī)和舵機(jī)。電位器的電阻值可以變化，可以當(dāng)作信號(hào)。單片機(jī)是控制器，把電位器傳來的信號(hào)轉(zhuǎn)換成舵機(jī)能識(shí)別的信號(hào)。舵機(jī)是執(zhí)行器，它接收到單片機(jī)的信號(hào)后可以轉(zhuǎn)動(dòng)相應(yīng)的角度。系統(tǒng)工作方式是電位器把信號(hào)傳給單片機(jī)，單片機(jī)經(jīng)過處理把信號(hào)轉(zhuǎn)換后傳給舵機(jī)。軟件方面就是先把單片機(jī)的各個(gè)寄存器設(shè)置好，再把接受信號(hào)的AD口設(shè)置好，還有是控制舵機(jī)的PWM輸出口。最后根據(jù)硬件把軟件的各個(gè)程序段連接起來，使其正常工作。此設(shè)計(jì)中的介紹了基于STC12C4052AD單片機(jī)的汽車前照燈防炫目控制的設(shè)計(jì)。 關(guān)鍵詞：前照燈；防炫目；ST12C4052AD；舵機(jī)；調(diào)試 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) ABSTRACT With the development of the society and the continuous improvement of people's living standard, people on the requirements of the car has not only confined to performance, cost, but more and more requirements modern car safer, more environmental protection and more human. And at the same time, the new car should also must comply with the latest regulation, this has led to a new technology to get the application. As the big three auto safety thing, automobile lighting systems is one of the main active safety device, to the traditional automobile lighting system improvement and innovation also has become a hot spot in the study of the world automobile manufacturers. Therefore, the single-chip design as the core, and realize the automobile lamps glaring system control. The system is mainly a headlamp blinding hardware and software both parts. Hardware mainly potentiometer, SCM and steering gear. Resistance can change the potentiometer, can be as a signal. A single chip computer is the controller, the signal conversion from potentiometer into steering gear can identify signal. The steering gear is the implementation, it receives SCM signal after can turn the corresponding Angle. The system is the signal potentiometer working way to microcontroller, SCM processing after the signal conversion to the steering gear. Software is the first chip set, each register to receive signals mouth set good, and the AD is steering gear control PWM outlets. Finally, according to the hardware of software for each program link up, make its normal work. This design is introduced STC12C4052AD based on the chip automobile lamps and glaring the design of the control. Key words: Headlamps ; Prevent Glaring; STC12C4052AD; Steering gear；Debugging 目 錄 摘要………………………………………………………………………………………I Abstract…………………………………………………………………………………II 第1章 緒論………………………………………………………………………………1 1.1 汽車自適應(yīng)照明的產(chǎn)生………………………………………………………1 1.2 自適應(yīng)系統(tǒng)的功能及簡(jiǎn)介……………………………………………………2 1.3 汽車自適應(yīng)的系統(tǒng)的國內(nèi)外發(fā)展………………………………………………2 1.4 課題主要研究的內(nèi)容……………………………………………………………3 第2章 系統(tǒng)整體方案設(shè)計(jì)………………………………………………………4 2.1 需求分析…………………………………………………………………4 2.2系統(tǒng)構(gòu)成…………………………………………………………………5 2.3 系統(tǒng)計(jì)算理論基礎(chǔ)………………………………………………………………5 2.4 本章小結(jié)…………………………………………………………………………6 第3章 系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)………………………………………………………7 3.1 系統(tǒng)單片機(jī)的選擇………………………………………………………………7 3.2 傳感器電路設(shè)計(jì)…………………………………………………………………10 3.3 系統(tǒng)舵機(jī)及電路的設(shè)計(jì)………………………………………………………… 12 3.4 自動(dòng)變光模塊的設(shè)計(jì)…………………………………………………………15 3.5 系統(tǒng)電源穩(wěn)壓電路…………………………………………………………16 3.5.1 7805芯片…………………………………………………………17 3.5.2 適配器的選擇………………………………………………………17 3.5.3電容……………………………………………………………18 3.6 本章小結(jié)…………………………………………………………………………19 第4章 系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)………………………………………………………20 4.1系統(tǒng)程序編寫原理………………………………………………………20 4.1.1 系統(tǒng)舵機(jī)程序………………………………………………………20 4.1.2系統(tǒng)AD轉(zhuǎn)換程序………………………………………………………22 4.2主程序流程圖……………………………………………………………………24 4.3 本章小結(jié)………………………………………………………………………25 第5章 制作與調(diào)試……………………………………………………………………26 5.1 硬件的制作……………………………………………………………………26 5.1.1 焊接時(shí)布線及其注意事項(xiàng)…………………………………………………26 5.1.2硬件的整體焊接……………………………………………………………29 5.2 硬件調(diào)試…………………………………………………………………………30 5.2.1 單片機(jī)各口輸出信號(hào)…………………………………………………… 30 5.2.2 電位計(jì)、舵機(jī)和光敏電阻的調(diào)試…………………………………………32 5.3 軟件調(diào)試…………………………………………………………………………35 5.4 本章小結(jié)…………………………………………………………………………39 結(jié)論………………………………………………………………………………………38 參考文獻(xiàn)…………………………………………………………………………………40 致謝………………………………………………………………………………………41 附錄………………………………………………………………………………………42 附錄A 英文文獻(xiàn)與中文參考譯文…………………………………………………42 附錄B 整機(jī)原理圖…………………………………………………………………48 附錄C實(shí)物效果圖…………………………………………………………………51 附錄D材料清單……………………………………………………………………53 附錄E 源程序………………………………………………………………………54 第1章 緒 論 1.1 汽車自適應(yīng)照明的產(chǎn)生 隨著社會(huì)的發(fā)展和人們生活水平的不斷提高，人們對(duì)汽車的要求已不僅僅局限于性能，成本，而是越來越多的要求現(xiàn)代汽車更加安全，更加環(huán)保，更加人性化。汽車生產(chǎn)商們也正在用更安全、更環(huán)保、設(shè)計(jì)更精美以及更省油料等優(yōu)點(diǎn)來吸引用戶。而同時(shí)，新車款型也必須符合最新的規(guī)定，這就導(dǎo)致了新技術(shù)不斷得到應(yīng)用。作為汽車的三大安全件之一，汽車照明系統(tǒng)是最主要的主動(dòng)式安全裝置，對(duì)傳統(tǒng)汽車照明系統(tǒng)的改進(jìn)和創(chuàng)新也日益成為全世界汽車廠商研究的熱點(diǎn)問題。因此，如何使汽車照明智能化，駕車更安全，更舒適就成為一個(gè)十分緊迫而又有重大現(xiàn)實(shí)意義的課題。傳統(tǒng)的汽車照明系統(tǒng)主要由前照燈系統(tǒng)，信號(hào)照明系統(tǒng)，車內(nèi)照明系統(tǒng)三大部分組成[1]。 隨著科技的進(jìn)步，傳統(tǒng)照明系統(tǒng)也經(jīng)歷了長足的發(fā)展，相應(yīng)的交通法規(guī)也越來越健全，前照燈系統(tǒng)就經(jīng)歷了從最初的煤油燈到白熾燈，鹵素?zé)舻浆F(xiàn)在的氣體放電燈的發(fā)展過程，信號(hào)照明系統(tǒng)從最初的手提煤油燈發(fā)展到現(xiàn)在普遍應(yīng)用的LED信號(hào)燈，車內(nèi)照明系統(tǒng)更是種類越來越多，越來越人性化。但是實(shí)際的使用中，傳統(tǒng)的前照燈系統(tǒng)存在著諸多問題。例如，現(xiàn)有近光燈在近距離上的照明效果很不好，特別是在交通狀況比較復(fù)雜的市區(qū)，經(jīng)常會(huì)很多司機(jī)在晚上將近光燈、遠(yuǎn)光燈和前霧燈統(tǒng)統(tǒng)打開；車輛在轉(zhuǎn)彎的時(shí)候也存在照明的暗區(qū)，嚴(yán)重影響了司機(jī)對(duì)彎道上障礙的判斷；車輛在雨天行駛的時(shí)候，地面積水反射前燈的光線，產(chǎn)生反射眩光等等。據(jù)統(tǒng)計(jì)，夜間事故中約有50％發(fā)生在沒有照明設(shè)施的黑暗道路上，道路照明越差，事故發(fā)生的可能性就越大。夜間事故占事故總數(shù)的33．1％(雖然夜間出車率只占白天的1／5)。死亡人數(shù)則為50％左右，對(duì)比致死率，白天事故為12．4％，而夜間為33、7％。夜間事故多發(fā)和高的致死率，其原因就是駕駛員的視力與白天相比約降低1／2。此外雨和霧也會(huì)使視力下降，前窗玻璃臟得和水滴不僅使視力降低，還會(huì)使距離感失真，必須引起駕駛員的注意。歐洲汽車照明研究機(jī)構(gòu)曾經(jīng)就此作過專項(xiàng)調(diào)查，結(jié)果顯示，歐洲司機(jī)們最希望改善的是陰雨天氣積水路面的照明，排在第二位的是鄉(xiāng)村公路的照明，接下來依次是彎道照明、高速公路照明和市區(qū)照明[2]。 上述這些問題的存在，就使得研制一種具有多種照明功能的照明系統(tǒng)成為必要，并且這些功能的切換，出于安全上的考慮，必須是自動(dòng)實(shí)現(xiàn)的。 1.2 汽車自適應(yīng)系統(tǒng)的功能及簡(jiǎn)介 ALS具有彎道照明、自動(dòng)水平調(diào)節(jié)、高速公路照明、鄉(xiāng)間照明、城鎮(zhèn)照明、惡劣天氣照明和照明故障檢測(cè)等功能。傳統(tǒng)前燈的光線因?yàn)楹蛙囕v行駛方向保持著一致，所以不可避免的存在照明的暗區(qū)。一旦在彎道上存在障礙物，極易因?yàn)樗緳C(jī)對(duì)其準(zhǔn)備不足，引發(fā)交通事故。ALS解決的方法是：車輛在進(jìn)入彎道時(shí)，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)的光型，給彎道以足夠的照明。城市中道路復(fù)雜、狹窄，傳統(tǒng)前照燈近光因?yàn)楣庑捅容^狹長，所以不能滿足城市道路照明的要求。ALS在考慮到車輛市區(qū)行駛速度受到限制的情況下，可以產(chǎn)生比較寬闊的光型，有效地避免了與岔路中突然出現(xiàn)的行人、車輛可能發(fā)生的交通事故[3]。 陰雨天氣，地面的積水會(huì)將行駛車輛打在地面上的光線，反射至對(duì)面會(huì)車司機(jī)的眼腈中，使其目眩，進(jìn)而可能造成交通事赦。ALs可使前燈發(fā)出特殊光型，減弱地面可能對(duì)會(huì)車產(chǎn)生眩光的區(qū)域的光強(qiáng)。汽車信號(hào)燈產(chǎn)生故障后不易被司機(jī)發(fā)覺，但卻極易造成交通事故，ALS可以在上路之前對(duì)所有車燈進(jìn)行檢測(cè)，及時(shí)通知司機(jī)，行駛過程中出現(xiàn)的故障也同樣能夠檢測(cè)報(bào)警。采用ALS后，即使在各種復(fù)雜和困難的情況下，汽車都能自動(dòng)地提供最佳的照明。這樣駕駛?cè)藛T能有更多的時(shí)間和精力正確地判斷駕駛的情況并及時(shí)采取合適的措施，從而在很大程度上排除了現(xiàn)存的某些危險(xiǎn)，使安全、舒適地行車真正成為可能[6]。 1.3 汽車防眩目國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顟B(tài)及趨勢(shì) 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，全世界汽車工業(yè)的研發(fā)部門都在努力開發(fā)智能化的輔助駕駛系統(tǒng)。在汽車照明方面．人們也在開發(fā)智能的汽車照明系統(tǒng)，即自適應(yīng)照明系統(tǒng)，它包括自適應(yīng)前照燈系統(tǒng)AFS、改進(jìn)的信號(hào)照明和車內(nèi)照明控制三部分。其中最重要的是AFS，各太公司的研究重點(diǎn)也都放在AFS上，AFS是EUREKA的1403號(hào)項(xiàng)目，歐洲的汽車公司、車燈公司和光源公司共同承擔(dān)了這個(gè)項(xiàng)目，美國和日本的一些公司也參與了此一項(xiàng)目。2003年意太利瑪涅蒂馬瑞利車燈公司首次在汽車上安裝了動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)燈，為自適應(yīng)前照燈系統(tǒng)莫定了基礎(chǔ)。2006年該公司首次投放了自適應(yīng)前照系統(tǒng)(AFS)前燈[7]。 2005年該公司開始大量生產(chǎn)采用具有光效高、節(jié)能、壽命長等特點(diǎn)的發(fā)光二極管技術(shù)的后車燈。德國HelIa公司智能化前照燈系統(tǒng)也正在研發(fā)當(dāng)中．Hella運(yùn)用高壓氣體放電集成遠(yuǎn)光的雙氙氣前照燈批量生產(chǎn)已經(jīng)成熱．在此基礎(chǔ)上，動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)彎燈是智能化前照燈系統(tǒng)的一個(gè)重要組成部分，這項(xiàng)新技術(shù)將極大的提高駕車的安全性和舒適性。 1.4 課題的主要研究?jī)?nèi)容 汽車自適應(yīng)照明系統(tǒng)是綜合利用機(jī)電一體化技術(shù)、控制技術(shù)和傳感器技術(shù)，使傳統(tǒng)的汽車照明系統(tǒng)智能化，能根據(jù)不同的路面狀況、不同的行車狀態(tài)以及天氣狀況作出自適應(yīng)性的照明調(diào)整[11]。 本課題借鑒了當(dāng)前國際和國內(nèi)在這方面的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)及其設(shè)計(jì)思想，設(shè)計(jì)基于STC12C5052AD單片機(jī)的汽車自適應(yīng)照明系統(tǒng)。主要研究工作包括以下幾個(gè)方面： 1.廣泛參閱國內(nèi)外汽車智能照明系統(tǒng)的研究、發(fā)展及應(yīng)用現(xiàn)狀，設(shè)計(jì)出可行的汽車自適應(yīng)照明系統(tǒng)整體架構(gòu)并作出相應(yīng)的需求分析及可行性分析。 2.系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)制作，執(zhí)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)以及傳感器的選擇分析，實(shí)現(xiàn)非總線控制系統(tǒng)對(duì)車輛信號(hào)的采集，執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制和診斷系統(tǒng)的控制。 第2章 系統(tǒng)整體方案設(shè)計(jì) 2.1 需求分析 在第一章緒論中已經(jīng)提到夜間是交通事故多發(fā)時(shí)間，而由于照明問題引起的事故更是占到了夜間事故的50％以上，且夜間事故致死率很高，達(dá)到了50％，是白天事故的2倍。可以說，自從第一輛汽車誕生阻來，安全一直是一個(gè)至高無上的主題，是人們永遠(yuǎn)放在第一位的，由此必然產(chǎn)生刑能夠在很大程度上減少夜間事故的自適應(yīng)照明系統(tǒng)的剛性需求[12] 。 因此，只要系統(tǒng)是可靠的，實(shí)用的，就能夠獲得市場(chǎng)的青睞。根據(jù)歐洲汽車照明研究機(jī)構(gòu)曾經(jīng)就此作過的專項(xiàng)調(diào)查，歐洲司機(jī)們最希望改善的是陰雨天氣積水路面的照明，排在第二位的是鄉(xiāng)村公路的照明．接下來依次是彎道照明、高速公路照明和市區(qū)照明。因此，綜合國內(nèi)外研究發(fā)展?fàn)顩r．系統(tǒng)的功能構(gòu)成主要是車身縱傾調(diào)光，系統(tǒng)能夠根據(jù)車輛負(fù)載和加速度的變化自動(dòng)闌整前照婦的投射俯仰角度，確保其投射高度在臺(tái)遣的范圍內(nèi)，既達(dá)到良好的照明效果，又不會(huì)對(duì)迎面車輛的司機(jī)造成眩目。 圖2.1車身縱慣對(duì)照明產(chǎn)生的影響 2.2 系統(tǒng)構(gòu)成 1、ALS通過獲取前后車身與懸架間的車身高度傳感器提供的信號(hào)，通過步進(jìn)電機(jī) 對(duì)燈光進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，實(shí)現(xiàn)車身縱傾調(diào)光的功能。 后軸高度傳感器 前軸高度傳感器 信號(hào)處理器 ECU (電控單元) 驅(qū)動(dòng)電路 驅(qū)動(dòng)電路 舵機(jī) 舵機(jī) 車燈 LIN總線 車燈 2.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖 2.3 系統(tǒng)理論基礎(chǔ) 車身縱慚調(diào)光是采用安裝在車體前后橋中部的兩個(gè)車身高度傳感器，獲取前軸和后軸的高度變化量，并依據(jù)軸距計(jì)算車身縱傾角度。車身縱傾角度的變化量，就是前燈光大連理工大學(xué)碩士學(xué)位論文軸角度的變化量，通過調(diào)光電機(jī)的運(yùn)作，反向調(diào)整此角度變化，就可以使光軸回復(fù)到原先的狀態(tài)，保持水平，如圖2.9所示[13]： 圖2.3 車身縱傾角 圖中，L表示前后輪軸距，dHf表示前輪高度變化，dHr表示后輪高度變化，a為車身傾角，從圖中就可以看出：a=tan一((dHr—dHf)／L) (2.3)由于懸架是不停振動(dòng)的，頻率、幅度變化都很大，但ALS需要的是因車身載荷和車身加減速導(dǎo)致的近穩(wěn)態(tài)變化量，而并非隨著路面不平度、輪胎受力、車輛側(cè)傾等引起的瞬態(tài)變化。因此，系統(tǒng)設(shè)置了濾波器，濾掉小的干擾，并采用多次求平均值的方法來使采集到的變化量趨于穩(wěn)定。其余開關(guān)信號(hào)(光敏傳感器的作用也相當(dāng)于開關(guān)量)的采集以及位置傳感器信號(hào)的采集和計(jì)算相對(duì)簡(jiǎn)單，這里不再贅述。車速信號(hào)的采集可以直接取ABS(防抱死制動(dòng)系統(tǒng))處理過的。 2.4 本章小結(jié) 在本章中主要講述了本次設(shè)計(jì)的在社會(huì)上的需求，隨著社會(huì)的發(fā)展，人更加的注重駕駛的安全性了，大多夜間事故都是因?yàn)榍罢諢粽粘滩粔蚧蛘咭驗(yàn)闀?huì)車時(shí)造成眩目而發(fā)生的，因此對(duì)于車燈的要求也越來越多了。總體方案的篩選以及確定其結(jié)構(gòu)框架圖，因此有了大體的設(shè)計(jì)思路，在此也提供了系統(tǒng)的理論基礎(chǔ)，從而完成本設(shè)計(jì)所要達(dá)到的功能，這是本章的重點(diǎn)。 第3章 系統(tǒng)的硬件選擇 3.1 系統(tǒng)單片機(jī)的選擇 在系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，選擇合適的系統(tǒng)核心器件就成為能否成功完成設(shè)計(jì)任務(wù)的關(guān)鍵，而作為控制系統(tǒng)核心的單片機(jī)的選擇更是重中之重。單片機(jī)選擇對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的硬件性能發(fā)揮具有決定性作用。 目前各半導(dǎo)體公司、電氣商都向市場(chǎng)上推出了形形色色的單片機(jī)，并提供了良好的開發(fā)環(huán)境。選擇好合適的單片機(jī)可以最大地簡(jiǎn)化單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)，而且功能優(yōu)異，可靠性好，成本低廉，具有較強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力。目前，市面上的單片機(jī)不僅種類繁多，而且在性能方面也各有所長。 一、選擇單片機(jī)需要考慮以下幾個(gè)方面： 1、單片機(jī)的基本性能參數(shù)。如指令執(zhí)行速度，程序存儲(chǔ)器容量，I/O引腳數(shù)量等。 2、單片機(jī)的增強(qiáng)功能。例如看門狗、多指針、雙串口等。 3、單片機(jī)的存儲(chǔ)介質(zhì)。對(duì)于程序存儲(chǔ)器來說，F(xiàn)lash存儲(chǔ)器和OTP（一次性可編程）存儲(chǔ)器相比較，最好是Flash存儲(chǔ)器。 4、芯片的封裝形式。如DIP（雙列直插）封裝，PLCC封裝及表面貼附等。 5、芯片工作溫度范圍符合工業(yè)級(jí)、軍工級(jí)還是商業(yè)級(jí)。 6、芯片的功耗。比如設(shè)計(jì)并口加密狗時(shí)，信號(hào)線取電只能提供幾毫安的電流，選用STC單片機(jī)就是因?yàn)樗軡M足低功耗的要求。 7、供貨渠道是否暢通、價(jià)格是否低廉。 圖3.1 STC12C4052AD單片機(jī) 圖3.2 STC12C4052AD單片機(jī)引腳圖 1、增強(qiáng)型 8051 CPU，1T，單時(shí)鐘/ 機(jī)器周期，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051。 2、工作電壓：5.5V - 3.8V。 3、工作頻率范圍：0 - 35 MHz，相當(dāng)于普通8051 的 0～420MHz.實(shí)際工作頻率可達(dá)48MHz。 4、片上集成系列單片機(jī)為256 字節(jié)RAM。 5、用戶應(yīng)用程序空間12K / 10K / 8K / 6K / 4K / 2K / 1K 字節(jié)。 6、ISP（在系統(tǒng)可編程）/IAP（在應(yīng)用可編程），無需專用編程器，無需專用仿真器可通過串（P3.0/P3.1）直接下載用戶程序，數(shù)秒即可完成一片。 7、EEPROM 功能。 8、看門狗。 9、內(nèi)部集成MAX810 專用復(fù)位電路（外部晶體20M 以下時(shí)，可省外部復(fù)位電路。 10、時(shí)鐘源：外部高精度晶體/ 時(shí)鐘，內(nèi)部R/C 振蕩器用戶在下載用戶程序時(shí)，可選擇是使用內(nèi)部R/C 振蕩器還是外部晶體/ 時(shí)鐘 常溫下內(nèi)部R/C 振蕩器頻率為：5.2MHz ～ 6.8MHz 精度要求不高時(shí)，可選擇使用內(nèi)部時(shí)鐘，但因?yàn)橛兄圃煺`差和溫漂，應(yīng)認(rèn)為是4MHz ～ 8MHz 11、共2 個(gè)16 位定時(shí)器/ 計(jì)數(shù)器，但可用PCA 模塊再產(chǎn)生4 個(gè)定時(shí)器(2052 系列只有兩路PCA) 。 12、外部中斷2 路,下降沿中斷或低電平觸發(fā)中斷,Power Down 模式可由外部中斷喚醒。 13、PWM(4 路）/PCA（可編程計(jì)數(shù)器陣列,4 路）,5410 系列是4 路，2052 系列只有兩路。 14、 也可用來當(dāng)4 路D/A 使用。 16、 也可用來再實(shí)現(xiàn)4 個(gè)定時(shí)器。 17、 也可用來再實(shí)現(xiàn)4 個(gè)外部中斷>A/D 轉(zhuǎn)換, 10 位精度ADC，共8 路。STC12C2052AD 系列只有8 位精度。 18、通用全雙工異步串行口(UART)，由于STC12 系列是高速的8051，也可再用定時(shí)器軟件實(shí)現(xiàn)多串口。 19、SPI 同步通信口，主模式/ 從模式。 20、工作溫度范圍： 0 - 75℃ / -40 - +85℃。 二. 單片機(jī)的引腳功能說明： 1、電源引腳 VCC是20腳正電源腳，工作電壓為5V。GND是10腳接地端[8]。 圖3.3單片機(jī)最小系統(tǒng)電路 2、XTAL1和XTAL2 為了產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)，在STC12C4052AD內(nèi)部設(shè)置了一個(gè)反相放大器，XTAL1是片內(nèi)振蕩器反相放大器的輸入端，XTAL2是片內(nèi)振蕩器反相放大器的輸出端，也是內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端。當(dāng)使用自激振蕩方式時(shí)，XTAL1和XTAL2外接石英晶振，使內(nèi)部振蕩器按照石英晶振的頻率振蕩，就產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)。本系統(tǒng)使用的石英晶振頻率為12MHz 圖3.4 時(shí)鐘信號(hào)電路 2、輸入輸出I/O引腳 Pin12~Pin19為P1.0~P1.7輸入輸出腳，稱P1口，是一個(gè)8位漏極開路型雙向I/O口。通常使用時(shí)外接上拉電阻，用來驅(qū)動(dòng)多個(gè)數(shù)碼管。在訪問外部程序和外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，P1口是分時(shí)轉(zhuǎn)換的地址（低8位）/數(shù)據(jù)總線，不需外接上拉電阻[9]。 Pin2~Pin11為P3.0~P3.7輸入輸出腳，稱為P3口，是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/0口。通常在使用時(shí)外不需要外接上拉電阻，就可以直接驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管。端口置1時(shí)，內(nèi)部上拉電阻將端口拉到高電平，作輸入用 。 表3.1 P3口專門功能 P3引腳 兼用功能 P3.0 串行通訊輸入（RXD） P3.1 串行通訊輸出（TXD） P3.2 外部中斷0（ INT0） P3.3 外部中斷1（INT1） P3.4 定時(shí)器0輸入(T0) P3.5 定時(shí)器1輸入(T1) P3.6 接地(GND) P3.7 PWM0輸出 3.2 傳感器電路 車身高度傳感器放置于車身和懸架之間，感知懸架振動(dòng)的幅度，所以必須是有源抗干擾非接觸理論壽命無限的傳感器。車身高度傳感器使用連桿將車身與懸架間的距離變化轉(zhuǎn)變角度變化，并通過輸出電壓的改變線性測(cè)得此角度的變化量。目前在現(xiàn)代轎車上應(yīng)用最多的是光電式車高和轉(zhuǎn)向角傳感器，本系統(tǒng)選用光電式車身高度傳感器。其結(jié)構(gòu)如下圖所示： 圖3.5 車身高度傳感器 在光電式車身高度傳感器的內(nèi)部，有一個(gè)靠連桿帶動(dòng)的傳感器軸，在傳感器軸上固定一開有許多窄槽的圓盤。遮光器由發(fā)光二極管和光敏三極管組成，圓盤的轉(zhuǎn)動(dòng)可使遮光器的輸出進(jìn)行ON、OFF轉(zhuǎn)換，并把ON、OFF轉(zhuǎn)換信號(hào)通過信號(hào)線輸入ALS主控器，依靠這種ON、OFF轉(zhuǎn)換，可以檢測(cè)出圓盤的轉(zhuǎn)動(dòng)角度。當(dāng)車身高度發(fā)生變化時(shí)，懸架變形量即發(fā)生變化，圓盤在傳感器軸帶動(dòng)下轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使主控器檢測(cè)出車身高度的變化。利用4組光電耦合元件進(jìn)行ON、OFF的組合，就可以把車身高度的變化范圍分為多個(gè)汽車自適應(yīng)照明系統(tǒng)。 2. 電位計(jì)是典型的接觸式絕對(duì)型角傳感器，有一個(gè)在碳電阻或塑料薄膜上的滑動(dòng)觸點(diǎn)。這個(gè)可變電阻與角度（或線性）滑動(dòng)觸點(diǎn)的移動(dòng)位置成正比。電位計(jì)是通過可調(diào)電阻改變端電壓，一般采用滑動(dòng)變阻器。電位計(jì)有線性電位計(jì)，輸出端電壓和角位移成正比。指數(shù)電位計(jì)和對(duì)數(shù)電位計(jì)。電位計(jì)在0—5V之內(nèi)變化。在這使用線性電位計(jì)。 圖3.6電位計(jì)模擬傳感器電路 3.3 系統(tǒng)舵機(jī)及電路的設(shè)計(jì) 數(shù)字舵機(jī)區(qū)別于傳統(tǒng)的模擬舵機(jī)，模擬舵機(jī)需要給它不停的發(fā)送PWM信號(hào)，才能讓它保持在規(guī)定的位置或者讓它按照某個(gè)速度轉(zhuǎn)動(dòng)，數(shù)字舵機(jī)則只需要發(fā)送一次PWM信號(hào)就能保持在規(guī)定的某個(gè)位置。因此數(shù)字舵機(jī)的出現(xiàn)得以實(shí)現(xiàn)48路舵機(jī)控制器的實(shí)現(xiàn) .按照舵機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)角度分有180度舵機(jī)和360度舵機(jī)。180度舵機(jī)只能在0度到180度之間運(yùn)動(dòng)，超過這個(gè)范圍，舵機(jī)就會(huì)出現(xiàn)超量程的故障，輕則齒輪打壞，重則燒壞舵機(jī)電路或者舵機(jī)里面的電機(jī)。360度舵機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的方式和普通的電機(jī)類似，可以連續(xù)的轉(zhuǎn)動(dòng)，不過我們可以控制它轉(zhuǎn)動(dòng)的方向和速度。 圖3.7 舵機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu) 舵機(jī)工作原理 舵機(jī)最早出現(xiàn)在航模運(yùn)動(dòng)中。在航空模型中，飛行機(jī)的飛行姿態(tài)是通過調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)和各個(gè)控制舵面來實(shí)現(xiàn)的。舉個(gè)簡(jiǎn)單的四通飛機(jī)來說，飛機(jī)上有以下幾個(gè)地方需要控制： 1、發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣量，來控制發(fā)動(dòng)機(jī)的拉力（或推力）； 2、副翼舵面（安裝在飛機(jī)機(jī)翼后緣），用來控制飛機(jī)的橫滾運(yùn)動(dòng)； 3、水平尾舵面，用來控制飛機(jī)的俯仰角； 4、垂直尾舵面，用來控制飛機(jī)的偏航角； 遙控器有四個(gè)通道，分別對(duì)應(yīng)四個(gè)舵機(jī)，而舵機(jī)又通過連桿等傳動(dòng)元件帶動(dòng)舵面的轉(zhuǎn)動(dòng)，從而改變飛機(jī)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。舵機(jī)因此得名：控制舵面的伺服電機(jī)。 不僅在航模飛機(jī)中，在其他的模型運(yùn)動(dòng)中都可以看到它的應(yīng)用：船模上用來控制尾舵，車模中用來轉(zhuǎn)向等等。由此可見，凡是需要操作性動(dòng)作時(shí)都可以用舵機(jī)來實(shí)現(xiàn)。 一般來講，舵機(jī)主要由以下幾個(gè)部分組成， 舵盤、減速齒輪組、位置反饋電位計(jì)5k、直流電機(jī)、控制電路板等。 工作原理：控制電路板接受來自信號(hào)線的控制信號(hào)（具體信號(hào)待會(huì)再講），控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，電機(jī)帶動(dòng)一系列齒輪組，減速后傳動(dòng)至輸出舵盤。舵機(jī)的輸出軸和位置反饋電位計(jì)是相連的，舵盤轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)，帶動(dòng)位置反饋電位計(jì)，電位計(jì)將輸出一個(gè)電壓信號(hào)到控制電路板，進(jìn)行反饋，然后控制電路板根據(jù)所在位置決定電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向和速度，從而達(dá)到目標(biāo)停止。 舵機(jī)的基本結(jié)構(gòu)是這樣，但實(shí)現(xiàn)起來有很多種。例如電機(jī)就有有刷和無刷之分，齒輪有塑料和金屬之分，輸出軸有滑動(dòng)和滾動(dòng)之分，殼體有塑料和鋁合金之分，速度有快速和慢速之分，體積有大中小三種之分等等，組合不同，價(jià)格也千差萬別。例如，其中小舵機(jī)一般稱作微舵，同種材料的條件下是中型的一倍多，金屬齒輪是塑料齒輪的一倍多。需要根據(jù)需要選用不同類型。舵機(jī)的輸入線共有三條，紅色中間，是電源線，一邊黑色的是地線，這輛根線給舵機(jī)提供最基本的能源保證，主要是電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)消耗。電源有兩種規(guī)格，一是4.8V，一是6.0V，分別對(duì)應(yīng)不同的轉(zhuǎn)矩標(biāo)準(zhǔn)，即輸出力矩不同，6.0V對(duì)應(yīng)的要大一些，具體看應(yīng)用條件；另外一根線是控制信號(hào)線，F(xiàn)utaba的一般為白色，JR的一般為桔黃色。另外要注意一點(diǎn)，SANWA的某些型號(hào)的舵機(jī)引線電源線在邊上而不是中間，需要辨認(rèn)。但記住紅色為電源，黑色為地線，一般不會(huì)搞錯(cuò)。 舵機(jī)的控制信號(hào)為周期是20ms的脈寬調(diào)制（PWM）信號(hào)，其中脈沖寬度0.5ms-2.5ms，相對(duì)應(yīng)舵盤的位置為0－180度，呈線性變化。也就是說，給它提供一定的脈寬，它的輸出軸就會(huì)保持在一個(gè)相對(duì)應(yīng)的角度上，無論外界轉(zhuǎn)矩怎樣改變，直到給它提供一個(gè)另外寬度的脈沖信號(hào)，它才會(huì)改變輸出角度到新的對(duì)應(yīng)的位置上。舵機(jī)內(nèi)部有一個(gè)基準(zhǔn)電路，產(chǎn)生周期20ms，寬度1.5ms的基準(zhǔn)信號(hào)，有一個(gè)比較器，將外加信號(hào)與基準(zhǔn)信號(hào)相比較，判斷出方向和大小，從而產(chǎn)生電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)信號(hào)。由此可見，舵機(jī)是一種位置伺服的驅(qū)動(dòng)器，轉(zhuǎn)動(dòng)范圍不能超過180度，適用于那些需要角度不斷變化并可以保持的驅(qū)動(dòng)當(dāng)中。比方說機(jī)器人的關(guān)節(jié)、飛機(jī)的舵面等。 常見的舵機(jī)廠家有：日本的Futaba、JR、SANWA等，國產(chǎn)的有北京的新幻想、吉林的振華等。現(xiàn)舉Futaba S3003來介紹相關(guān)參數(shù)，以供大家設(shè)計(jì)時(shí)選用。之所以用3003是因?yàn)檫@個(gè)型號(hào)是市場(chǎng)上最常見的，也是價(jià)格相對(duì)較便宜的一種（以下數(shù)據(jù)摘自Futaba產(chǎn)品手冊(cè)）。 尺 寸(Dimensions)： 40.4×19.8×36.0 mm 重 量(Weight)： 37.2 g 工作速度(Operating speed)：0.23 sec/60°(4.8V) 0.19 sec/60°(6.0V) 輸出力矩(Output torque)： 3.2 kg.cm (4.8V) 4.1 kg.cm (6.0V) 由此可見，舵機(jī)具有以下一些特點(diǎn)： >體積緊湊，便于安裝； >輸出力矩大，穩(wěn)定性好； >控制簡(jiǎn)單，便于和數(shù)字系統(tǒng)接口； 正是因?yàn)槎鏅C(jī)有很多優(yōu)點(diǎn)，所以，現(xiàn)在不僅僅應(yīng)用在航模運(yùn)動(dòng)中，已經(jīng)擴(kuò)展到各種機(jī)電產(chǎn)品中來，在機(jī)器人控制中應(yīng)用也越來越廣泛。 圖3.8 數(shù)字舵機(jī)正面 功能描述 1、 Programm Reset恢復(fù)出廠設(shè)置 2、 Programm DB Width設(shè)置死區(qū)的范 3、 Programm cw/ccw設(shè)置轉(zhuǎn)動(dòng)方向：反時(shí)針/順時(shí)針 4、 Programm Speed設(shè)置速度 5、 Programm FSOnOff失控保護(hù)開關(guān) 6、 Programm EPAneuFS設(shè)置終點(diǎn)、中點(diǎn)和失控保護(hù)點(diǎn) 7、 Measure Pusle測(cè)量接收機(jī)提供給舵機(jī)的電壓 8、 Measure Voltage測(cè)量接收機(jī)提供給舵機(jī)的電壓 9、 S-Test Auto自動(dòng)檢測(cè)舵機(jī) 10、S-Test Manual手動(dòng)檢測(cè)舵機(jī) 3.4 自動(dòng)變光模塊電路的設(shè)計(jì) 它主要是由光傳感器，繼電器等部件組成。當(dāng)汽車會(huì)車時(shí)，本裝置能根據(jù)雙方汽車的光照強(qiáng)度，各自自動(dòng)熄掉自己汽車的遠(yuǎn)燈。打開近燈。會(huì)車后，又能使車燈迅速恢復(fù)初始工作狀態(tài)。它的問世為汽車司機(jī)同志提供了一種理想的汽車安全行駛裝置。 圖3.9 光敏電阻 光敏電阻的介紹 1、簡(jiǎn)介：光敏電阻（簡(jiǎn)稱CdS）是一種特殊的電阻，簡(jiǎn)稱光電阻，又名光導(dǎo)管。它的電阻和光線的強(qiáng)弱有直接關(guān)系。光強(qiáng)度增加，則電阻減小；光強(qiáng)度減小，則電阻增大。光敏電阻性能特點(diǎn)：環(huán)氧樹脂封裝；可靠性好；體積小；靈敏度高；反應(yīng)速度快；光譜特性好。應(yīng)用范圍：照相機(jī)自動(dòng)測(cè)光；室內(nèi)光線控制；工業(yè)控制；光控?zé)?；光電控制；?bào)警器；光控開關(guān)；電子玩具；電子驗(yàn)鈔機(jī)等。 2、結(jié)構(gòu)：通常，光敏電阻器都制成薄片結(jié)構(gòu)，以便吸收更多的光能。當(dāng)它受到光的照射時(shí)，半導(dǎo)體片（光敏層）內(nèi)就激發(fā)出電子—空穴對(duì)，參與導(dǎo)電，使電路中電流增強(qiáng)。為了獲得高的靈敏度，光敏電阻的電極常采用梳狀圖案，它是在一定的掩膜下向光電導(dǎo)薄膜上蒸鍍金或銦等金屬形成的。一般光敏電阻器結(jié)構(gòu)如右圖所示。光敏電阻器通常由光敏層、玻璃基片（或樹脂防潮膜）和電極等組成。光敏電阻器在電路中用字母“R”或“RL”、“RG”表示。 3、工作原理：光敏電阻的工作原理是基于內(nèi)光電效應(yīng)。在半導(dǎo)體光敏材料兩端裝上電極引線，將其封裝在帶有透明窗的管殼里就構(gòu)成光敏電阻，為了增加靈敏度，兩電極常做成梳狀。用于制造光敏電阻的材料主要是金屬的硫化物、硒化物和碲化物等半導(dǎo)體。通常采用涂敷、噴涂、燒結(jié)等方法在絕緣襯底上制作很薄的光敏電阻體及梳狀歐姆電極接出引線，封裝在具有透光鏡的密封殼體內(nèi)，以免受潮影響其靈敏度。在黑暗環(huán)境里，它的電阻值很高，當(dāng)受到光照時(shí)，只要光子能量大于半導(dǎo)體材料的禁帶寬度，則價(jià)帶中的電子吸收一個(gè)光子的能量后可躍遷到導(dǎo)帶，并在價(jià)帶中產(chǎn)生一個(gè)帶正電荷的空穴，這種由光照產(chǎn)生的電子—空穴對(duì)了半導(dǎo)體材料中載流子的數(shù)目，使其電阻率變小，從而造成光敏電阻阻值下降。光照愈強(qiáng)，阻值愈低。入射光消失后，由光子激發(fā)產(chǎn)生的電子—空穴對(duì)將復(fù)合，光敏電阻的阻值也就恢復(fù)原值。在光敏電阻兩端的金屬電極加上電壓，其中便有電流通過，受到波長的光線照射時(shí)，電流就會(huì)隨光強(qiáng)的而變大，從而實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換。光敏電阻沒有極性，純粹是一個(gè)電阻器件，使用時(shí)既可加直流電壓，也加交流電壓。半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力取決于半導(dǎo)體導(dǎo)帶內(nèi)載流子數(shù)目的多少。 圖3.10 變光模塊電路 3.5 系統(tǒng)電源穩(wěn)壓電路 系統(tǒng)穩(wěn)壓電路是把較高的電壓降到自己的所需要的穩(wěn)定電壓，本設(shè)計(jì)的把DC9降到穩(wěn)定的5V電壓，給單片機(jī)，電位計(jì)，二極管和舵機(jī)提供電源，使那些硬件能正常而且安全的工作，防止硬件燒壞或者不能正常工作，影響設(shè)計(jì)的效果。 圖3.11 系統(tǒng)電源部分電路原理 3.5.1 7805芯片 X78XX系列是三端正電源穩(wěn)壓電路，它的封裝形式為TO-220.它有一系列固定的電壓輸應(yīng)用非常廣泛。每種類型由于內(nèi)部電流的限制，以及過熱保護(hù)和安全工作區(qū)的保護(hù)，使它基本上不會(huì)損壞。如果能夠提供足夠的散熱片，它們就能夠提供大于1.5A輸出電流。雖然是招安照固定電壓值來設(shè)計(jì)的，但是當(dāng)接入適當(dāng)?shù)耐獠科骷?，就能獲得各種不同的電壓和電流。 圖 3.12 7805芯片 3.5.2 電源適配器 電源適配器（Power adapter）是小型便攜式電子設(shè)備及電子電器的供電電源變換設(shè)備，一般由外殼、電源變壓器和整流電路組成，按其輸出類型可分為交流輸出型和直流輸出型；按連接方式可分為插墻式和桌面式。廣泛配套于電話子母機(jī)、游戲機(jī)、語言復(fù)讀機(jī)、隨身聽、筆記本電腦、蜂窩電話等設(shè)備中。如圖所示，在電源適配器（下面稱adapter）的標(biāo)簽上面一般會(huì)有幾項(xiàng)是需要注意的。 圖3.13 適配器 是adapter的 型號(hào)，例如這顆adapter的型號(hào)是PA-1650-66，它告訴了我們幾個(gè)信息，就是它的廠商、瓦數(shù)等，PA開頭的一般就是LITEON公司出產(chǎn)的，1650就是說明這個(gè)adapter是65W的，1750的就是75W的，90CD/SB的就是90W的；第二就是adapter的INPUT（輸入），在中國通用的一般是100-240V~50-60Hz，這說明這顆adapter可以在100V-240V的電壓下面正常工作；第三就是adapter的OUTPUT(輸出)，兩個(gè)數(shù)字可以很快速的算出這個(gè)adapter得瓦數(shù)，例如這個(gè)adapter，19*3.42=64.98，說明這個(gè)就是65W的adapter。多數(shù)筆記本電腦的電源適配器可以適合用於100～240V交流電(50/60Hz)?；旧洗蟛糠莸墓P記本電腦都把電源外置，用一條電源線和主機(jī)連接，這樣可以縮小主機(jī)的體積和重量，只有極少數(shù)的機(jī)型把電源內(nèi)置在主機(jī)內(nèi)。 在電源適配器上都有一個(gè)銘牌，上面標(biāo)示著功率，輸入輸出電壓和電流量等指標(biāo)，特別要注意輸入電壓的范圍，這就是所謂的“旅行電源適配器”，如果到市電電壓只有110V的國家時(shí)，這個(gè)特性就很有用了，有些水貨筆記本電腦是只在原產(chǎn)地銷售的，沒有這種兼容電壓設(shè)計(jì)，甚至只有110V的單一輸入電壓，在我國的220V市電電壓下插上就會(huì)燒毀。 3.5.3 電容 電容（或電容量， Capacitance）指的是在給定電位差下的電荷儲(chǔ)藏量；記為C，國際單位是法拉（F）。一般來說，電荷在電場(chǎng)中會(huì)受力而移動(dòng)，當(dāng)導(dǎo)體之間有了介質(zhì)，則阻礙了電荷移動(dòng)而使得電荷累積在導(dǎo)體上；造成電荷的累積儲(chǔ)存，最常見的例子就是兩片平行金屬板。也是電容器的俗稱。 一、電容的分類和作用 電容(Electric capacity)，由兩個(gè)金屬極，中間夾有絕緣材料（介質(zhì)）構(gòu)成。由于絕緣材料的不同，所構(gòu)成的電容器的種類也有所不同：按結(jié)構(gòu)可分為：固定電容，可變電容，微調(diào)電容。按介質(zhì)材料可分為：氣體介質(zhì)電容，液體介質(zhì)電容，無機(jī)固體介質(zhì)電容，有機(jī)固體介質(zhì)電容電解電容。按極性分為：有極性電容和無極性電容。 我們最常見到的就是電解電容。電容在電路中具有隔斷直流電，通過交流電的作用，因此常用于級(jí)間耦合、濾波、去耦、旁路及信號(hào)調(diào)諧 二、電容的符號(hào) 電容的符號(hào)同樣分為國內(nèi)標(biāo)表示法和國際電子符號(hào)表示法，但電容符號(hào)在國內(nèi)和國際表示都差不多，唯一的區(qū)別就是在有極性電容上，國內(nèi)的是一個(gè)空筐下面一根橫線，而國際的就是普通電容加一個(gè)"＋"符號(hào)代表正極。 三、電容的單位 電阻的基本單位是：F （法），此外還有μF（微法）、pF（皮法），另外還有一個(gè)用的比較少的單位，那就是：nF（），由于電容 F 的容量非常大，所以我們看到的一般都是μF、nF、pF的單位，而不是F的單位。 他們之間的具體換算如下： 1F＝1000000μF1μF=1000nF=1000000pF 四、電容的耐壓 單位：V（伏特） 每一個(gè)電容都有它的耐壓值，這是電容的重要參數(shù)之一。普通無極性電容的標(biāo)稱耐壓值有：63V、100V、160V、250V、400V、600V、1000V等，有極性電容的耐壓值相對(duì)要比無極性電容的耐壓要低，一般的標(biāo)稱耐壓值有：4V、6.3V、10V、16V、25V、35V、50V、63V、80V、100V、220V、400V等。 五、電容的種類 電容的種類有很多，可以從原理上分為：無極性可變電容、無極性固定電容、有極性電容等，從材料上可以分為：CBB電容（聚乙烯），滌綸電容、瓷片電容、云母電容、獨(dú)石電容、電解電容、鉭電容等。下面是各種電容的優(yōu)缺點(diǎn)： 六、電容的標(biāo)稱及識(shí)別方法 由于電容體積要比電阻大，所以一般都使用直接標(biāo)稱法。如果數(shù)字是0.001，那它代表的是0.001uF＝1nF，如果是10n，那么就是10nF，同樣100p就是100pF。 3.6本章總結(jié) 本章著重介紹了單片機(jī)選擇，傳感器（電位計(jì)）電路選擇，數(shù)字舵機(jī)電路的選擇，電源穩(wěn)壓電路的選擇和布置。確定了單片機(jī)的主要電路，以及布置。使設(shè)計(jì)的硬件平臺(tái)基本搭建完成。并且又介紹了一些硬件的組成，讓大家對(duì)硬件平臺(tái)有了更深的認(rèn)識(shí)。 第4章 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 軟件設(shè)計(jì)的主要思路是將電位計(jì)，舵機(jī)，光敏電阻，數(shù)碼管等硬件的程序模塊寫入主程序之內(nèi)。電位計(jì)開始變化的時(shí)候，也就是電位計(jì)電壓開始變化時(shí)把信號(hào)傳給單片機(jī)，STC12C4052AD單片機(jī)本身帶有AD轉(zhuǎn)換功能，所以不用其他AD轉(zhuǎn)換芯片，單片機(jī)通過所編的程序就能把電位計(jì)所發(fā)出的信號(hào)轉(zhuǎn)換成PWM信號(hào)傳給舵機(jī)，從而能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)角度的功能。 主程序首先是對(duì)系統(tǒng)環(huán)境初始化，根據(jù)程序的設(shè)定，定時(shí)器P1.0輸出大約77KHz的方波信號(hào)直接輸入到P3.4口，再通過主程序從P3.7口輸出大約300Hz的PWM方波給舵機(jī)。電位計(jì)的轉(zhuǎn)角大約180度，在這個(gè)過程中舵機(jī)的轉(zhuǎn)角大約轉(zhuǎn)10度左右。遠(yuǎn)近光是通過編程序之后用開關(guān)控制的，汽車遠(yuǎn)光的時(shí)候，數(shù)碼管上會(huì)顯示‘H’字母,近光的時(shí)候數(shù)碼管上會(huì)顯示‘L’字母。我們知道C語言程序有利于實(shí)現(xiàn)較復(fù)雜的算法，所以控制程序可采用C語言。其部分源程序如下[15]： 4.1系統(tǒng)程序編寫原理 主程序首先是對(duì)系統(tǒng)環(huán)境初始化，定時(shí)器P1.0輸出大約77KHz的方波信號(hào)直接輸入到P3.4口，再通過主程序從P3.7口輸出大約300Hz的PWM方波給舵機(jī)。電位計(jì)的轉(zhuǎn)角大約180度，在這個(gè)過程中舵機(jī)的轉(zhuǎn)角大約轉(zhuǎn)10度左右。 遠(yuǎn)近光是通過編程序之后用開關(guān)控制的，汽車遠(yuǎn)光的時(shí)候，數(shù)碼管上會(huì)顯示‘H’字母,近光的時(shí)候數(shù)碼管上會(huì)顯示‘L’字母。我們知道C語言程序有利于實(shí)現(xiàn)較復(fù)雜的算法，所以控制程序可采用C語言。 光敏電阻的原理是有光照的時(shí)候他的阻值會(huì)變化，把光敏電阻接到P1.4口。等會(huì)車的時(shí)候，也就是有光照的時(shí)候，它的電壓值會(huì)變變大，也就是P1.4口輸入的電壓信號(hào)會(huì)變大，然后根據(jù)編的程序，單片機(jī)會(huì)給舵機(jī)一個(gè)信號(hào)，使汽車燈光自動(dòng)調(diào)到近光，達(dá)到自動(dòng)防眩目的效果。 4.1.1 系統(tǒng)舵機(jī)程序的設(shè)計(jì) 在此設(shè)計(jì)中我們需要單片機(jī)P3.7口給舵機(jī)輸出300Hz左右的方波，通過編程來實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能，所編的部分源程序?yàn)槿缦耓14]： #include //頭文件 #include sfr WAKE_CLKO = 0x8F; sbit KEY = P1^7; sbit P14 = P1^4; sbit P15 = P1^5; sbit N = P1^1; void SHIZHONG_init (void){ //P1.0輸出約77KHZ時(shí)鐘初始化程序 AUXR = 0xC0; WAKE_CLKO = (WAKE_CLKO | 0x03); TMOD=0x22; TH0 = (256 -78); TR0 = 1; TH1 = (256 -100); TR1 = 1; } void PWM_init (void){ //PWM0初始化程序 P3.7輸出 CMOD=0x06; //設(shè)置PCA定時(shí)器 CL=0x00; CH=0x00; CCAPM0=0x42; //PWM0設(shè)置PCA工作方式為PWM方式（0100 0010） CCAP0L=0x00; //設(shè)置PWM0初始值與CCAP0H相同 CCAP0H=0x00; // PWM0初始時(shí)為0 CCAPM1=0x42; //PWM0設(shè)置PCA工作方式為PWM方式（0100 0010） CCAP1L=0x00; //設(shè)置PWM0初始值與CCAP0H相同 CCAP1H=0x00; // PWM0初始時(shí)為0 CR=1; //啟動(dòng)PCA定時(shí)器 } void PWM0_set (unsigned char a){ //PWM0設(shè)置占空比子程序 CCAP0L= ~a; //設(shè)置值直接寫入CCAP0L CCAP0H= ~a; //設(shè)置值直接寫入CCAP0H } void DELAY_MS (unsigned int a){ //延時(shí)子程序1MS unsigned int i; while( a-- != 0){ for(i = 0; i < 600; i++); } 4.1.2 系統(tǒng)AD轉(zhuǎn)換程序 在這個(gè)程序里有兩個(gè)電位計(jì)的信號(hào)，單片機(jī)需要通過AD轉(zhuǎn)換來識(shí)別電位計(jì)的信號(hào)，再根據(jù)所編的程序來運(yùn)行，以達(dá)到我們想要的結(jié)果，由于STC12C4052AD單片機(jī)本身帶有AD轉(zhuǎn)換功能，所以不用其他的AD轉(zhuǎn)換電路，其部分源程序如下： #include //頭文件 #include sfr WAKE_CLKO = 0x8F; sbit KEY = P1^7; sbit P14 = P1^4; sbit P15 = P1^5; sbit N = P1^1; void Read_init (unsigned char CHA){ //8位A/D轉(zhuǎn)換初始化函數(shù) unsigned char AD_FIN=0; //存儲(chǔ)A/D轉(zhuǎn)換標(biāo)志 CHA &= 0x07; //選擇ADC的8個(gè)接口中的一個(gè)（0000 0111 清0高5位） ADC_CONTR = 0x40; //ADC轉(zhuǎn)換的速度（0XX0 0000 其中XX控制速度，請(qǐng)根據(jù)數(shù)據(jù)手冊(cè)設(shè)置） _nop_(); ADC_CONTR |= CHA; //選擇A/D當(dāng)前通道 _nop_(); ADC_CONTR |= 0x80; //啟動(dòng)A/D電源 DELAY_MS(1); //使輸入電壓達(dá)到穩(wěn)定（1ms即可） unsigned char Read (void){ unsigned char AD_FIN=0; //存儲(chǔ)A/D轉(zhuǎn)換標(biāo)志 ADC_CONTR |= 0x08; //啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換（0000 1000 令A(yù)DCS = 1） _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); while (AD_FIN ==0){ //等待A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束 AD_FIN = (ADC_CONTR & 0x10); //0001 0000測(cè)試A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束否 } ADC_CONTR &= 0xE7; //1111 0111 清ADC_FLAG位, 關(guān)閉A/D轉(zhuǎn)換, return (ADC_DATA); //返回A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果（8位） } oid main (void){ unsigned char m1,m2,m3; SHIZHONG_init(); //調(diào)用P1.0時(shí)鐘給P3.4腳輸入 77KHZ/256=約300HZ PWM_init(); //PWM初始化 P1M0 = 0x0e;//0111 1110 P1.1到P1.6可AD輸入 while(1){ Read_init (1); m3 =Read (); while(m3<110) {