PAGE22基于單片機(jī)的車燈智能控制系統(tǒng)設(shè)計目錄TOC\o"1-3"\h\u157491.緒論 2191901.1車燈智能控制系統(tǒng)研究意義 3138931.2車燈智能控制系統(tǒng)的行業(yè)市場現(xiàn)狀及發(fā)展前景分析 3227581.3汽車燈光的安全標(biāo)準(zhǔn) 494841.4論文工作安排 5162352.智能車燈控制系統(tǒng)設(shè)計方案 6253542.1智能車燈控制系統(tǒng)的系統(tǒng)設(shè)計目標(biāo) 647192.2智能車燈控制系統(tǒng)設(shè)計思路 677192.3智能車燈控制系統(tǒng)主要元器件選型與介紹 7131092.3.1微控制器的選取 7311312.3.2外部環(huán)境檢測模塊遠(yuǎn)器件選取 7192442.3.3語音芯片選取 820112.3.4顯示屏的選取 878293智能車燈控制系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計方案 844223.1智能車燈控制系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計 8320053.2智能車燈控制系統(tǒng)主控芯片簡介 8299553.2.1STC89C51單片機(jī)簡介 818663.2.2ADC0832CN簡介 1076493.2.3WT588語音芯片簡介 10320703.2.4LCD1602液晶顯示器簡介 1149333.3智能車等控制系統(tǒng)各模塊硬件電路設(shè)計 1170903.3.1STC89C51單片機(jī)最小系統(tǒng)硬件電路 11118713.3.2超聲波檢測模塊硬件電路 1343303.3.3光照檢測電路硬件電路 13323243.3.4LCD1602液晶顯示電路 1423553.3.5按鍵控制模塊硬件電路 15311373.3.6前照燈功率驅(qū)動電路硬件電路 1556573.3.7其他硬件電路 16212713.4智能車燈控制系統(tǒng)硬件電路及原理分析 1645693.5智能車燈控制系統(tǒng)控制流程 17116624智能車燈控制系統(tǒng)軟件設(shè)計 18263514.1軟件開發(fā)工具簡介 1861394.2智能車燈控制系統(tǒng)主程序流程 1895364.3LCD1602液晶顯示流程 19134144.4按鍵控制流程 20229115.成品調(diào)試和總結(jié) 20195245.1智能車燈控制系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置 201815.2智能車燈控制系統(tǒng)手動模式調(diào)試 21256835.3智能車燈控制系統(tǒng)自動模式調(diào)試 222805.4智能車燈控制系統(tǒng)設(shè)計總結(jié) 2213466參考文獻(xiàn) 23摘要隨著社會的發(fā)展，汽車普及的范圍越來越廣，交通事故頻發(fā)，據(jù)統(tǒng)計，光照條件差是造成交通事故的主要原因之一，在夜間，事故的發(fā)生率是白天事故發(fā)生率的3倍，傷亡率更是超過了40%，在傳統(tǒng)車燈照明控制系統(tǒng)的智能化設(shè)計的基礎(chǔ)上，本設(shè)計從控制的方式和智能化方向兩個角度進(jìn)行創(chuàng)新，基于STC89C51單片機(jī)，采用HC-SR04超聲波檢測技術(shù)、AD轉(zhuǎn)換技術(shù)，實現(xiàn)了汽車行駛環(huán)境信息采集、前照燈照明狀態(tài)的智能控制，達(dá)到了減少駕駛員的變換燈光操作，減輕駕駛員駕駛負(fù)擔(dān)的目的。關(guān)鍵詞：智能車燈控制；STC89C51單片機(jī)；HC-SR04超聲波傳感器；ADC1602模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片；光照檢測1.緒論隨著社會的發(fā)展，汽車普及的范圍越來越廣[1]。汽車逐漸成為了人們普遍選擇的出行方式，然而，汽車在便利人們生活的同時，由于行車環(huán)境或光照條件等客觀因素的影響，交通事故發(fā)生率明顯增高，從而可能會給人們的帶來難以挽回的損失。據(jù)不完全統(tǒng)計，行車照明條件差是交通事故頻發(fā)的主要原因之一，夜間事故發(fā)生率是白天事故發(fā)生率的3倍，傷亡率甚至超過40%[1]。良好的光照條件會在很大程度上為人們的安全駕駛提供保障，優(yōu)化車燈控制系統(tǒng)智能車燈控制系統(tǒng)的研究對安全駕駛具有重要意義，也將成為汽車電子產(chǎn)業(yè)的熱點之一。1.1車燈智能控制系統(tǒng)研究意義傳統(tǒng)車燈模型分為照明燈和標(biāo)識燈兩部分，前照燈、霧燈和車內(nèi)照明燈為照明燈，儀表指示燈、制動燈、示廓燈、倒車燈和轉(zhuǎn)向燈等屬于標(biāo)識燈[1]；在傳統(tǒng)的車燈控制系統(tǒng)模型中，車燈的操作繁瑣復(fù)雜，優(yōu)化車燈的控制方式，一直是傳統(tǒng)車燈控制模型智能化發(fā)展的方向。在夜間行車過程中，為滿足在復(fù)雜路況路段行駛的照明需求，需要頻繁的切換遠(yuǎn)近光燈，在增加駕駛員負(fù)擔(dān)的同時，也有可能導(dǎo)致駕駛員分心,在車身俯仰的狀態(tài)下，甚至?xí)a(chǎn)生炫目，威脅駕駛安全[1]。此外，就市場角度而言，智能化的車燈控制系統(tǒng)，也能在行業(yè)內(nèi)提高品牌的競爭力，成為產(chǎn)品的賣點之一。故前照燈智能化開發(fā)是順應(yīng)市場需求的，是高瞻遠(yuǎn)矚的。車燈控制系統(tǒng)的智能化主要體現(xiàn)在，其前照燈的智能控制以及照明角度自調(diào)節(jié)等方面。本設(shè)計同樣主要致力于前照燈智能控制系統(tǒng)的實現(xiàn)，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行創(chuàng)新。1.2車燈智能控制系統(tǒng)的行業(yè)市場現(xiàn)狀及發(fā)展前景分析隨著技術(shù)的發(fā)展，人們對汽車智能化和駕駛安全性、舒適性的需求不斷提升，汽車電子產(chǎn)業(yè)得到了更為廣泛的關(guān)注。目前的智能大燈技術(shù)已經(jīng)歷了第一代AFS，第二代全功能AFS和當(dāng)下正創(chuàng)新的第三代智能遠(yuǎn)光ADB三個階段。第一代AFS僅具備自動轉(zhuǎn)向功能、，可以根據(jù)車身俯仰角度自動調(diào)節(jié)前照燈的轉(zhuǎn)動角度，實時調(diào)節(jié)照射高度防止產(chǎn)生炫目，根據(jù)方向盤的轉(zhuǎn)動角度，水平旋轉(zhuǎn)前照燈，優(yōu)化駕駛員視野[2]；第二代AFS運用更多的傳感器、攝像頭來反饋道路及行車狀況，來調(diào)整燈光分布，達(dá)到最佳的照明效果。第三代智能遠(yuǎn)光ADB，能夠最大程度的優(yōu)化駕駛員視野，避免產(chǎn)生炫目，可自動調(diào)節(jié)前照燈內(nèi)部的擋光片，調(diào)整光束分布，，并且能夠根據(jù)路況調(diào)節(jié)光型。主要實現(xiàn)近光燈的控制，遠(yuǎn)光相對沒那么智能，價格相對較低，均價2000-3000主要實現(xiàn)近光燈的控制，遠(yuǎn)光相對沒那么智能，價格相對較低，均價2000-3000元。AFS智能前照燈自適應(yīng)遠(yuǎn)光或無炫目近光，使用更多的傳感器，，價格相對較高，均價6000自適應(yīng)遠(yuǎn)光或無炫目近光，使用更多的傳感器，，價格相對較高，均價6000元以上。ADB智能前照燈圖1-1：AFS智能前照燈與ADB智能前照燈成本價格對比智能前照燈已有具備較為完善的功能，包括遠(yuǎn)光輔助、智能光照盲點干預(yù)、車道偏離警告等功能[17]。在使用的其他支持功能包括智能后備干預(yù)時，傾斜燈可填充盲區(qū)，優(yōu)化行車視野，降低黑暗區(qū)域轉(zhuǎn)彎時道路交通事故發(fā)生率?；谶@些優(yōu)點，全球智能前照燈的市場呈發(fā)展迅速，據(jù)GMIResearch的調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，2019年全球智能前照燈市場規(guī)模已經(jīng)達(dá)到了45.12億美元，預(yù)測到了2025年，智能前照燈的市場規(guī)?？蛇_(dá)近65億美元[17]。2019年，我國乘用車市場銷量已經(jīng)達(dá)到了2144.4萬輛，智能大燈需求量更是達(dá)了425萬套,結(jié)合智能大燈市場價格測算，2019年智能大燈需求規(guī)模為119.7億元，市場規(guī)模破百億，市場潛力巨大[17]。1.3汽車燈光的安全標(biāo)準(zhǔn)前照燈分遠(yuǎn)光燈和近光燈兩種工作狀態(tài)，對不同的工作狀態(tài)，相應(yīng)的照明要求也不盡相同，遠(yuǎn)光燈需滿足明亮而均勻的照明效果，夜間行車時，遠(yuǎn)光燈應(yīng)能達(dá)到100m的照明距離，近光燈需滿足照明覆蓋車前方40m的區(qū)域，并避免使對向駕駛員或附近行人炫目[5]。汽車前照燈的安裝、使用標(biāo)準(zhǔn)。eq\o\ac(○,1)前照燈照明標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：前照燈近光照明狀態(tài)不產(chǎn)生炫目效果，左右照明狀態(tài)一致。eq\o\ac(○,2)前照燈功能標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，前照燈應(yīng)能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)近光照明狀態(tài)的切換，且狀態(tài)切換時，兩燈需保持一致[5]。eq\o\ac(○,3)四燈系前照燈安裝標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：前照燈安裝時，外側(cè)燈系為遠(yuǎn)、近光燈雙束光燈，內(nèi)側(cè)燈系為遠(yuǎn)光單束光燈[5]。汽車前照燈照明性能的一般標(biāo)準(zhǔn)。國家標(biāo)準(zhǔn)對汽車前照燈性能方面的要求主要包括了前照燈的光束分布情況、照射強(qiáng)度強(qiáng)度和照射角度。eq\o\ac(○,1)配光性能（光束分布），按GB7258-1997規(guī)定，前照燈在距離屏幕10m處，光束明暗截止線轉(zhuǎn)角或中點的高度應(yīng)為0.6H-0.8H(H為前照燈基準(zhǔn)中心高度，下同)，其水平方向位置向左向右偏均不得超過100mm[5]。eq\o\ac(○,2)四燈制前照燈其遠(yuǎn)光單光光束燈的調(diào)整，要求在屏幕上光束中心離地高度為0.85H-0.90H，水平位置要求左燈向左偏不得大于100mm，向右偏不得大于170mm，右燈向左或向右偏均不得大于170mm[5]。eq\o\ac(○,3)機(jī)動車裝用遠(yuǎn)光和近光雙光束燈時以調(diào)整近光束燈為主[5]。光照強(qiáng)度的一般標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)如表1-1所示:表1-1前照燈光束發(fā)光強(qiáng)度要求使用情況燈制發(fā)光強(qiáng)度/cd二燈制15000新車四燈制12000二燈制12000在用車四燈制100001.4論文工作安排本設(shè)計在傳統(tǒng)前照燈智能化設(shè)計方案的基礎(chǔ)上，進(jìn)行創(chuàng)新，選用STC89C51單片機(jī)、HC-SR04超聲波傳感器，ADC1602模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片，來實現(xiàn)外部行車環(huán)境信息采集，并依據(jù)行車環(huán)境信息實現(xiàn)汽車前照燈的智能控制，以較低成本來實現(xiàn)前照燈的自動控制，論文具體工作安排如下文：第一章緒論部分將圍繞人們對汽車前照燈智能化的需求展開論述，依次論述前照燈智能化控制系統(tǒng)研究的意義、前照燈智能市場現(xiàn)狀和發(fā)展前景、汽車前照燈安全標(biāo)準(zhǔn)以及論文工作安排介紹等。第二章主要介紹智能車燈控制系統(tǒng)的設(shè)計方案，包括智能車燈控制系統(tǒng)的設(shè)計目標(biāo)、設(shè)計的思路、以及各種元器件的選型。第三章介紹智能車燈控制系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計、智能車燈控制系統(tǒng)主要元器件介紹、各模塊硬件電路分析以及智能車燈控制系統(tǒng)硬件電路、原理分析及控制流程。第四章簡介紹軟件開發(fā)環(huán)境、論述智能車燈控制系統(tǒng)的程序結(jié)構(gòu)分析以及各子程序結(jié)構(gòu)。第五章進(jìn)行設(shè)計成品的調(diào)試與設(shè)計總結(jié)2.智能車燈控制系統(tǒng)設(shè)計方案2.1智能車燈控制系統(tǒng)的系統(tǒng)設(shè)計目標(biāo)（1）智能車燈控制系統(tǒng)前照燈可實現(xiàn)自動開關(guān)控制。當(dāng)外部行車環(huán)境光線較弱時，智能開啟前照燈，當(dāng)外部行車環(huán)境光線較強(qiáng)，滿足駕駛需求時，智能關(guān)閉前照燈，實現(xiàn)前照燈的智能啟動和關(guān)閉。（2）智能車燈控制系統(tǒng)前照燈可實現(xiàn)遠(yuǎn)近光燈智能切換控制。夜間行車過程中，檢測到對向來車時，前照燈智能由遠(yuǎn)光燈照明狀態(tài)切換為近光燈照明狀態(tài)，會車結(jié)束時，再次智能切換為遠(yuǎn)光燈照明狀態(tài)。（3）前照燈可實現(xiàn)手動切換遠(yuǎn)近光燈。（4）智能控制系統(tǒng)具備自動會燈功能，夜間行駛檢測到對向來車時，可實現(xiàn)遠(yuǎn)近光燈切換閃爍后，保持近光燈照明狀態(tài)。（5）智能車燈控制系統(tǒng)具備會車語音播報提醒功能，會車過程中，語音播報提醒，提示駕駛員謹(jǐn)慎駕駛減速慢行。（6）智能車燈控制系統(tǒng)可實現(xiàn)系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置功能，具備外接顯示屏，進(jìn)行系統(tǒng)參數(shù)參數(shù)設(shè)置。（7）智能車燈控制系統(tǒng)工作模式具備相應(yīng)指示燈顯示系統(tǒng)當(dāng)前工作模式。2.2智能車燈控制系統(tǒng)設(shè)計思路智能車燈控制系統(tǒng)功能的實現(xiàn)，需根據(jù)各種傳感器檢測外界行車環(huán)境，把檢測到的外部環(huán)境轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的數(shù)據(jù)由相應(yīng)引腳存入STC89C51，STC89C51對相應(yīng)信號進(jìn)行分析，判斷信號類型，控制車輛的前照燈執(zhí)行相應(yīng)操作，實現(xiàn)智能車燈系統(tǒng)預(yù)設(shè)功能。需采用超聲波傳感器或超聲波雷達(dá)檢測車輛前方的道路情況，采用紅外傳感器檢測外部環(huán)境的光照條件，依據(jù)系統(tǒng)設(shè)定的相應(yīng)檢測標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行控制實現(xiàn)系統(tǒng)功能。會車燈光控制由相應(yīng)的閃爍子程序?qū)崿F(xiàn)，檢測到對向來車時，實現(xiàn)遠(yuǎn)近光燈的交替閃爍，提醒對向來車駕駛員切換為近光燈駕駛；前照燈手動控制，需由相應(yīng)控制按鍵輸入控制信號，語音播報功能由語音模塊實現(xiàn)，需要執(zhí)行語音播報功能時，STC89C51將相應(yīng)語音數(shù)據(jù)村粗的地址數(shù)據(jù)傳輸至語音芯片地址引腳，語音芯片讀取相應(yīng)數(shù)據(jù)信息，完成語音播報。智能車燈系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置功能由設(shè)置按鍵輸入控制信號，顯示屏可由STC89C51通用I/O口P1口外接上拉電阻驅(qū)動。依照整個智能車燈控制系統(tǒng)的設(shè)計目標(biāo)和設(shè)計要求、國家汽車前照燈的安裝、前照燈照明標(biāo)準(zhǔn)，整個智能車燈控制系統(tǒng)需要由以下模塊實現(xiàn)預(yù)設(shè)功能：超聲波檢測模塊、光照檢測模塊、單片機(jī)最小系統(tǒng)、按鍵控制模塊、屏幕顯示模塊、前照燈功率驅(qū)動模塊。2.3智能車燈控制系統(tǒng)主要元器件選型與介紹2.3.1微控制器的選取單片機(jī)是整個控制系統(tǒng)的核心，在選擇控制芯片時，應(yīng)明確芯片的RAM、I/O口、字長、時鐘頻率、串行通信口資源、定時器和中斷資源，需兼顧系統(tǒng)應(yīng)用需求和開發(fā)成本[3]。市場上主流的單片機(jī)系列主要包括了：51系列、MSP430系列以及STM32系列的單片機(jī)等。STC89C51在滿足系統(tǒng)各種資源需求的同時，具備低功耗、低成本、高性能、易應(yīng)用等優(yōu)勢。適合應(yīng)用于本設(shè)計的實現(xiàn)。STC89C51資源概況：（1）256字節(jié)RAM、4KBROM（2）時鐘頻率0-35MHZ，實際工作頻率48MHZ（3）32個可編程I/O口（4）全雙工UART串行通道（5）8個中斷源、兩個16位定時器2.3.2外部環(huán)境檢測模塊遠(yuǎn)器件選取本設(shè)計中主要檢測的有:外界光照條件、對向來車情況及前方路況?？墒褂霉饷綦娮枧cAD轉(zhuǎn)換芯片搭建電路，來實現(xiàn)外界光照條件的檢測，本設(shè)計選用的是ADC0832芯片，該芯片體積小、兼容性強(qiáng)、性價比高，適合用來搭建光照條件檢測電路。對向來車情況及前方路況環(huán)境可選用超聲波測距模塊，用來檢測對向來車距離。在應(yīng)用層次的智能車燈控制系統(tǒng)中，監(jiān)測道路行車環(huán)境，需選用超聲波雷達(dá)滿足應(yīng)用需求，成本較高，本設(shè)計僅做開發(fā)，為節(jié)約成本，本設(shè)計選用HC-SR04超聲波測距模塊來實現(xiàn)相應(yīng)的功能需求。2.3.3語音芯片選取語音播報，主要是在檢測到對向來車的基礎(chǔ)上，提示駕駛員減速慢行，WT588語音芯片占用空間小、外圍器件少、布板故障率低，適合進(jìn)行語音系統(tǒng)二次開發(fā)，用來實現(xiàn)語音播報功能。2.3.4顯示屏的選取LCD1602字符型液晶，提供有各種控制命令，有32字節(jié)顯示DDRAM，能輕松實現(xiàn)設(shè)計所需，通電即可顯示，方便快捷。3智能車燈控制系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計方案3.1智能車燈控制系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計智能車燈控制系統(tǒng)預(yù)設(shè)功能的實現(xiàn)，需具備以下模塊：超聲波檢測模塊、光照檢測模塊、按鍵控制模塊、屏幕顯示模塊、前照燈功率驅(qū)動模塊以及基于STC89C51的單片機(jī)最小系統(tǒng)，超聲波檢測模塊檢測的距離信號、光照強(qiáng)度檢測的光強(qiáng)信號、鍵盤功能模塊的控制信號由相應(yīng)引腳存入STC89C51，經(jīng)STC89C51單片機(jī)最小系統(tǒng)處理，相應(yīng)引腳輸出相應(yīng)的電壓驅(qū)動信號或相應(yīng)的地址信號字符地址信號。智能車燈控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如下圖3-1所示：圖3-1智能車燈控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖3.2智能車燈控制系統(tǒng)主控芯片簡介3.2.1STC89C51單片機(jī)簡介STC89C5單片機(jī)是一種低功耗、高性能、CMOS工藝的8位微控制器，具有4K在線可編程Flash存儲器。主要功能有：（1）4KBROM、256字節(jié)RAM、（2）32個可編程I/O口（3）8個中斷、2個16位定時器、（4）全靜態(tài)操作：0Hz-33Hz（5）全雙工UART串行通道、（6）看門狗定時器（7）低功耗空閑和掉電模式、掉電中斷可喚醒STC89C51單片機(jī)引腳圖如圖3-2所示：圖3-2STC89C51引腳圖STC89C51部分引腳功能如表3-1所示:表3-1STC89C51引腳功能表名稱功能VCC接+5V電源P0口并行I/O口、可驅(qū)動TTL邏輯電平EA_/VPP編程電壓PORGP2口GNDXTAL1XTAL2P3口RSTP1口輸入編程脈沖并行I/O口、輸出TTL邏輯電平、輸出鎖存器內(nèi)容接地晶體振蕩電路反相輸入端晶體震蕩電路反相輸出端特殊信號輸入輸出（控制總線）復(fù)位信號引腳并行I/O口、驅(qū)動邏輯電平、時鐘輸出3.2.2ADC0832CN簡介AD2832是一種8位分辨率、雙通道A/D轉(zhuǎn)換芯片，體積小、兼容性強(qiáng)、性價比高，應(yīng)用普及率高。芯片轉(zhuǎn)換時間僅為32u。脈沖可通過DI端，實現(xiàn)通道功能選擇。ADC0832的接口說明如表3-2所示：表3-2ADC0832接口說明名稱接口說明DI數(shù)據(jù)信號輸入端，選擇通道控制DO數(shù)據(jù)信號輸出，轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)輸出CHI模擬通道1，或作為IN+/-使用CLKCS-VCCGND芯片時鐘信號輸入片選使能，低電平芯片使能+5V電源接入接地3.2.3WT588語音芯片簡介WT588是具有單片機(jī)內(nèi)核的語音芯片，內(nèi)置SPI-FLASH存儲器，可直接播報SPI-FLASK存儲器的內(nèi)容。WT588語音芯片部分引腳功能如表3-3所示：表3-3WT588引腳功能表名稱功能PWM音頻信號輸出DATA地址數(shù)據(jù)輸入CSCLK選電壓輸入時鐘信號輸入3.2.4LCD1602液晶顯示器簡介LCD1602液晶顯示器的引腳功能表如3-4所示：表3-4LCD1602液晶顯示器引腳功能表符號引腳說明符號引腳說明VSS電源地D2數(shù)據(jù)VDD電源正極D3數(shù)據(jù)VL液晶顯示偏壓D4數(shù)據(jù)RS數(shù)據(jù)/命令選擇D5數(shù)據(jù)R/W讀寫/選擇D6數(shù)據(jù)E使能信號D7數(shù)據(jù)D0DI數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)BLABLK背光源正極背光源負(fù)極3.3智能車等控制系統(tǒng)各模塊硬件電路設(shè)計3.3.1STC89C51單片機(jī)最小系統(tǒng)硬件電路電源電路：電源電路為單片機(jī)提供穩(wěn)定的+5V電源，由外部電源接口J1實現(xiàn)外部穩(wěn)壓供電，SW1來控制電源的通斷，實現(xiàn)整個控制系統(tǒng)的供電。其硬件電路如圖3-3所示：圖3-3STC89C51電源電路STC89C51的復(fù)位電路：STC89C51單片機(jī)的復(fù)位操作，可以采用對RST引腳施加脈沖實現(xiàn)復(fù)位的方法來實現(xiàn)，在對RST引腳實施24個時鐘周期的復(fù)位脈沖后，可以完成STC89C51單片機(jī)的復(fù)位操作，將復(fù)位引腳RST拉低后，單片機(jī)就不在執(zhí)行復(fù)位操作。在STC89C51的復(fù)位電路中，利用開關(guān)，可實現(xiàn)+5V電源VCC的電阻分壓，為復(fù)位引腳RST端提供復(fù)位所需的脈沖，對STC89C51執(zhí)行復(fù)位操作。其硬件電路如圖3-4所示：圖3-4STC89C51復(fù)位電路STC89C51的時鐘電路：時鐘電路是通過晶振電路產(chǎn)生的穩(wěn)定振蕩頻率為STC89C51單片機(jī)提供時鐘頻率，來實現(xiàn)STC89C51單片機(jī)的定時、計時功能。STC89C51的時鐘電路是由晶體振蕩器Y1在與微調(diào)電容C2串聯(lián)后與C3并聯(lián)接地實現(xiàn)的。將晶體振蕩器Y1并聯(lián)接入STC89C51引腳XTAL1、XTAL2即可為單片機(jī)提供穩(wěn)定時鐘頻率。單片機(jī)運行速度和晶體振蕩器的頻率有關(guān)，本設(shè)計采用12MHZ的晶振，數(shù)據(jù)處理速度客觀。其硬件電路如圖3-5所示：圖3-5STC89C51時鐘電路搭載了電源電路、時鐘電路及復(fù)位電路的STC89C51單片機(jī)，就是基于STC89C51的單片機(jī)最小系統(tǒng)，用來實現(xiàn)系統(tǒng)所需功能。3.3.2超聲波檢測模塊硬件電路超聲波檢測芯片HC-SR04可直接與STC89C51通信，實現(xiàn)超聲波檢測模塊功能。。HC-SR041引腳接+5V電源，4引腳接地，為超聲波模塊供電。引腳2接收到STC89C51通過通用I/O口P2.3輸入的的檢測信號后，發(fā)射端自動向前方發(fā)送40KHZ的方波，后由接受端檢測是否有超聲波信號返回，如果檢測到信號返回，引腳3就會通過全雙工I/O口P2.3向STC89C51輸入一個高電平，高電平持續(xù)時間就是超聲波往返時間。其硬件電路如圖3-6所示：圖3-6超聲波檢測電路設(shè)計3.3.3光照檢測電路硬件電路光敏電阻可用來設(shè)計光照檢測電路，但采集到的光電信號并不能直接傳輸使用，我們可以使用ADC0826芯片實現(xiàn)模數(shù)準(zhǔn)換，將我們采集到的光電信號轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的光強(qiáng)值，存入單片機(jī)STC89C51中;光照檢測電路由VCC供電，光敏電阻D3與1KΩ電阻R6串聯(lián)接地，輸出光感電壓信號由ADC0832芯片模數(shù)轉(zhuǎn)換讀取外部光照條件信息，實現(xiàn)外部環(huán)境關(guān)照條件的檢測，CS引腳保持低電平輸入可以是ADC0826芯片保持工作狀態(tài)，ADC0826芯片的時鐘脈沖由STC89C51通過通用I/O口P1.0提供，將DO、DI引腳串聯(lián)起來，通過對DI引腳施加電平信號，實現(xiàn)轉(zhuǎn)換通道的選擇，第一個時鐘脈沖輸入期間，DI引腳需要保持高電平脈沖持續(xù)輸入，第二、三個時鐘，DI引腳輸入二進(jìn)制數(shù)11，選用轉(zhuǎn)換通道CH1，引腳DO進(jìn)行轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的讀取并由通用I/O口P1.1存入STC89C51單片機(jī)中。其硬件電路如圖3-7所示：圖3-7光照檢測電路設(shè)計3.3.4LCD1602液晶顯示電路LCD1602液晶可由STC89C51單片機(jī)直接驅(qū)動，STC89C51通用I/O口P0口將LCD1602液晶屏顯字符地址輸入其地址數(shù)據(jù)接收引腳D0，使能脈沖、讀寫選擇信號、復(fù)位脈沖由STC89C51通用I/O口P2.7、P2.6、P2.5輸入，VO引腳外接3KΩ電阻接地，實現(xiàn)LCD1602液晶背光顯示。其硬件電路如圖3-8所示：圖3-8LCD1602液晶顯示器硬件電路3.3.5按鍵控制模塊硬件電路按鍵控制模塊用6個按鍵實現(xiàn)智能車燈控制系統(tǒng)的設(shè)置及控制，對P3口寫“1”，P3口內(nèi)部具有上拉電阻，可將端口電壓拉高，做輸入口使用，輸出IIL信號。運用P3口實現(xiàn)智能車燈控制系統(tǒng)的按鍵控制。其硬件電路如圖3-8所示:圖3-8按鍵控制電路3.3.6前照燈功率驅(qū)動電路硬件電路前照燈功率驅(qū)動電路由遠(yuǎn)光燈L3、L6和近光燈L4、L5組成。通用I/O口P2.0、P2.1可直接驅(qū)動TTL負(fù)載，輸出電壓經(jīng)三集管Q1、Q2實現(xiàn)功率放大，驅(qū)動前照燈燈組。其硬件電路如圖3-9所示：圖3-9前照燈驅(qū)動電路硬件電路設(shè)計3.3.7其他硬件電路工作模式顯示電路：由LED燈L1、L2來實現(xiàn)智能車燈控制系統(tǒng)的工作模式顯示，通用I/O口P1口可直接驅(qū)動TTL負(fù)載，由VCC經(jīng)電阻R3降壓后直接驅(qū)動。引腳P14、P15分別控制狀態(tài)指示燈的開閉，低電平有效。其硬件電路如圖3-10所示：3-10狀態(tài)指示燈硬件電路設(shè)計程序下載電路：下載接口1引腳接地，4引腳接VCC，P3.0、、P3.1可作為串行數(shù)據(jù)輸入、輸出口使用，用于實現(xiàn)程序下載功能。其硬件電路如圖3-11所示：-圖3-11程序下載接口3.4智能車燈控制系統(tǒng)硬件電路及原理分析智能車燈控制系統(tǒng)硬件電路如圖3-11所示：圖3-11智能車燈控制系統(tǒng)硬件電路設(shè)計智能車燈控制系統(tǒng)原理分析：按下開關(guān)SW1，可為整個智能車燈控制系統(tǒng)供電，系統(tǒng)開始工作。光照檢測電路將檢測到的光電信號輸入ADC0832中，經(jīng)ADC2832芯片的CH1轉(zhuǎn)換通道完成模數(shù)轉(zhuǎn)換，由DO端對轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)讀取，通過全雙工I/O口P1.1存入單片機(jī)，經(jīng)過系統(tǒng)分析，控制引腳P2.0、P2.1，輸出“0”或“1”，實現(xiàn)前照燈的啟動、關(guān)閉控制，同時將存入STC89C51的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為光照值儲存，將光照值也轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的屏顯字符數(shù)據(jù)存儲入相應(yīng)地址，將字符數(shù)據(jù)存儲地址輸入LCD1602的地址引腳，可在LCD1602顯示器顯示當(dāng)前光照值；HC-SR04超聲波傳感器接收到STC89C51輸入的周期性檢測信號后后，發(fā)射端TRIG發(fā)射方波聲波信號，接收端ECHO會實時檢測是否有信號返回，當(dāng)檢測到信號返回時，HC-SR04通過I/0口P2.3口向STC89C51輸入一個持續(xù)高電平，由相關(guān)程序計算出HC-SR04檢測到的目標(biāo)物距離，存入STC89C51相應(yīng)地址，將相應(yīng)的屏顯字符數(shù)據(jù)存入LCD1602讀取距離字符的數(shù)據(jù)存儲地址，依據(jù)目標(biāo)物距離，控制通用I/O口P2.0、P2.1輸出“0”或“1”，實現(xiàn)遠(yuǎn)近光燈的開啟、關(guān)閉或交替閃爍。LCD1602依據(jù)STC89C51P0口輸入的地址，調(diào)用字符數(shù)據(jù)，在顯示器上顯示目標(biāo)物距離。判定距離是否符合執(zhí)行語音提醒條件，由STC89C51通用I/O口P2.5將語音數(shù)據(jù)地址輸入WT588語音播報模塊，實現(xiàn)語音播報功能。按下按鍵K2，可實現(xiàn)對通用I/O口P3.2寫“0”或?qū)憽?”,進(jìn)入系統(tǒng)設(shè)置模式，由K3、K4，對通用I/O口P3.3、P3.4寫入數(shù)據(jù)“0”、或“1”，可對子程序設(shè)定的光裕度和限定距離進(jìn)行調(diào)整，K3數(shù)值的加，K4實現(xiàn)數(shù)值的減，按下K5、K6、K7按鍵，對相應(yīng)I/O口寫二進(jìn)制數(shù)，實現(xiàn)自動手動模式的切換，遠(yuǎn)近光燈的開啟和關(guān)閉。3.5智能車燈控制系統(tǒng)控制流程智能車燈控制系統(tǒng)控制流程：啟動智能車燈控制系統(tǒng)，光照檢測電路工作，判斷外界光照條件，執(zhí)行相應(yīng)操作；滿足行車需求（即高于設(shè)置參數(shù)）遠(yuǎn)近光燈熄滅，外部環(huán)境光線較弱(低于設(shè)置參數(shù))，前照燈功率驅(qū)動電路工作，前照燈打開；超聲波探測模塊工作，判斷行車環(huán)境，對向車道是否有車輛駛近，檢測到對向車道有車輛駛近，執(zhí)行會燈操作，遠(yuǎn)光燈、近光燈依次閃爍兩次，提請對向車道駕駛員，切換至近光燈駕駛車輛，語音播報，提醒我方駕駛員減速慢行、謹(jǐn)慎會車。會車完閉，再次檢測行車環(huán)境，執(zhí)行相應(yīng)指令。未檢測到對向車道車輛行駛，切換至遠(yuǎn)光燈。如需手動開關(guān)前照燈，按鍵K5，可切換至手動狀態(tài)，按鍵K6，可實現(xiàn)手動遠(yuǎn)、近光燈的切換。按鍵K7可實現(xiàn)前照燈的開閉；系統(tǒng)設(shè)置流程：按下設(shè)置按鍵，進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，按鍵K3、K4分別用來增加和減少參數(shù)值，調(diào)整完畢參數(shù)后，使用按鍵K2，可開始下個參數(shù)設(shè)置或完成設(shè)置。4智能車燈控制系統(tǒng)軟件設(shè)計4.1軟件開發(fā)工具簡介本設(shè)計采用的開發(fā)軟件為Keil4、仿真軟件為Proteus、程序下載軟件為STC-ISP。KeilC51是C語言系統(tǒng)軟件開發(fā)系統(tǒng)，C語言相對于其他程序語言而言，結(jié)構(gòu)性、可讀性更強(qiáng)，易于掌握。適合做前期的系統(tǒng)開發(fā)。Proteus是一款實現(xiàn)仿真功能的仿真軟件，能夠仿真單片機(jī)及外圍部件，從而可以幫助我們更加便捷的編譯、調(diào)試程序。STC-ISP可將編寫好的程序語言下載到單片機(jī)中，可直接下載STC89系列，實現(xiàn)程序下載功能。4.2智能車燈控制系統(tǒng)主程序流程智能車燈控制系統(tǒng)的主程序主要包括行車環(huán)境檢測、前照燈自動控制以及手動控制。主程序流程圖如4-1所示：圖4-1智能車燈控制系統(tǒng)主程序流程圖4.3LCD1602液晶顯示流程LCD1602液晶顯示主要是為了方便參數(shù)的設(shè)置，將參數(shù)設(shè)置過程可視化。其實現(xiàn)顯示功能流程圖如圖4-2所示：圖4-2LCD1602液晶顯示流程圖4.4按鍵控制流程按鍵控制主要分為兩部分，一部分用來實現(xiàn)系統(tǒng)參數(shù)的設(shè)置，如光照裕度、執(zhí)行會燈操作距離，另外一部分是用來實現(xiàn)部分功能，如手動模式、自動模式的切換，遠(yuǎn)近光燈的開關(guān)等，其參數(shù)設(shè)置流程圖如圖4-3所示：其鍵盤功能控制流程如圖4-4所示：圖4-4鍵盤功能控制流程圖 5.成品調(diào)試和總結(jié)5.1智能車燈控制系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置智能車燈控制系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置如圖所示，按下K2按鍵后，可開始設(shè)置光照裕度和執(zhí)行會車操作距離。圖5-1中設(shè)置的光裕度為30%，會燈操作距離為100cm。圖5-1參數(shù)設(shè)置圖5.2智能車燈控制系統(tǒng)手動模式調(diào)試按下按鍵K5，切換至手動模式，按下按鍵K6，前照燈近光燈開啟，再次按下可依次切換為遠(yuǎn)光燈、近光燈。按下按鍵K7可關(guān)閉前照燈。手動模式前照燈開啟狀態(tài)如圖5-2所示：圖5-2手動模式遠(yuǎn)光燈開啟狀態(tài)圖圖5-3近光燈開啟狀態(tài)圖5.3智能車燈控制系統(tǒng)自動模式調(diào)試按下電源按鍵K1，智能車燈控制系統(tǒng)開始運行，若處于手動模式，可按下按鍵K5，切換至自動模式。由于遠(yuǎn)近光燈狀態(tài)切換距離設(shè)