天津科技大學(xué)大學(xué)生實(shí)驗(yàn)室創(chuàng)新基金項(xiàng)目

孫涌++梁金忠

摘要：本文包括汽車單片機(jī)實(shí)驗(yàn)板的主要設(shè)計思路和方法，詳細(xì)介紹了汽車轉(zhuǎn)向燈控制、汽車直流電機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制、汽車車輪測速系統(tǒng)、車內(nèi)溫度傳感器四個實(shí)驗(yàn)?zāi)K的功能設(shè)計和硬件設(shè)計。實(shí)驗(yàn)板以STC單片機(jī)為控制核心，采用通用的程序下載模塊，對于汽車電子技術(shù)的教學(xué)和實(shí)驗(yàn)提供方便。

關(guān)鍵詞：單片機(jī)；實(shí)驗(yàn)板；汽車電子

1.引言

本設(shè)計由天津科技大學(xué)大學(xué)生實(shí)驗(yàn)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(shù)課程使用的單片機(jī)控制實(shí)驗(yàn)板。根據(jù)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，通過對學(xué)生的情況了解，本設(shè)計重點(diǎn)在實(shí)驗(yàn)板上完成四個汽車電子控制實(shí)驗(yàn)，分別是汽車轉(zhuǎn)向燈控制、直流電機(jī)的旋轉(zhuǎn)控制、汽車車輪測速、車內(nèi)溫度檢測。

2.實(shí)驗(yàn)板的設(shè)計思路

本設(shè)計根據(jù)教學(xué)需要主要完成以下功能：

（1）汽車轉(zhuǎn)向燈的控制實(shí)驗(yàn)：用兩個按鍵模擬左右轉(zhuǎn)向燈的開關(guān)，用兩個LED模擬對應(yīng)的左右轉(zhuǎn)向燈，通過按鍵操作實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向燈控制。

（2）汽車直流電動機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制實(shí)驗(yàn)：直流電機(jī)的兩個引腳與兩個繼電器相連，通過正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、關(guān)閉按鍵來控制直流電機(jī)的正反轉(zhuǎn)工作。

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

（4）車內(nèi)溫度傳感器的實(shí)驗(yàn)：采用一個DS18B20溫度傳感器，模擬車內(nèi)溫度傳感器的應(yīng)用。

3.實(shí)驗(yàn)板的硬件設(shè)計

3.1 單片機(jī)

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

3.2 按鍵與顯示模塊

本實(shí)驗(yàn)板使用三個按鍵以滿足設(shè)計要求，三個按鍵可用于直流電動機(jī)的正反轉(zhuǎn)與關(guān)閉控制，同時其中兩個按鍵還可用于轉(zhuǎn)向燈控制實(shí)驗(yàn)，分別接在單片機(jī)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(shí)現(xiàn)其功能，LED用以模擬轉(zhuǎn)向燈，接在單片機(jī)P1.0和P1.1口；數(shù)碼管顯示車輪轉(zhuǎn)速和溫度檢測的結(jié)果，其位選和段選通過兩個74LS573連接到單片機(jī)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(shí)驗(yàn)板通過兩個繼電器控制電機(jī)的正反旋轉(zhuǎn)。工作時，由按鍵控制繼電器的接通和斷開，當(dāng)一個開關(guān)按下后，其中一個繼電器接通電源，另一個繼電器接地，電機(jī)向一個方向旋轉(zhuǎn)；當(dāng)另一個開關(guān)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(jī)向另一個方向旋轉(zhuǎn)，當(dāng)按下關(guān)閉按鍵時，兩個繼電器都閉合到接地，電機(jī)停止轉(zhuǎn)動。電機(jī)的旋轉(zhuǎn)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(dāng)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(jìn)行直流電機(jī)的測速。紅外模塊設(shè)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(nèi)的溫度檢測功能，本實(shí)驗(yàn)板采用DS18B20來模擬車內(nèi)的溫度傳感器，通過對其進(jìn)行單片機(jī)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(dāng)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(jī)的P1.5口相連。

4 總結(jié)

汽車單片機(jī)技術(shù)是一門應(yīng)用型很強(qiáng)的課程，本實(shí)驗(yàn)板根據(jù)教學(xué)中的實(shí)際需求進(jìn)行設(shè)計，滿足課程中的教學(xué)需要。同時也能鍛煉學(xué)生的自我開發(fā)和設(shè)計的能力，為今后的課程設(shè)計和汽車電子設(shè)計等活動提供了支持。

參考文獻(xiàn)

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