汽車危險報警燈與轉(zhuǎn)向燈的隨動系統(tǒng)設(shè)計

宋百玲，劉偉學(xué)，孫振偉，張紅志，李孟飛，李　沖，張東振

(東北林業(yè)大學(xué) 交通學(xué)院，哈爾濱 150040)

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汽車危險報警燈與轉(zhuǎn)向燈的隨動系統(tǒng)設(shè)計

宋百玲，劉偉學(xué)，孫振偉，張紅志，李孟飛，李沖，張東振

(東北林業(yè)大學(xué) 交通學(xué)院，哈爾濱 150040)

摘要：通過運用AVR單片機及汽車電路轉(zhuǎn)換原理設(shè)計一個電路系統(tǒng)，對車燈系統(tǒng)的構(gòu)造進行改善，使轉(zhuǎn)向燈打開的同時危險報警燈相應(yīng)關(guān)閉，使其他車輛和行人輕松分辨該車的轉(zhuǎn)向，從而增強了機動車的安全性能，將起到避免交通事故的作用。該系統(tǒng)具有功能強、使用靈活、可靠性高、成本低、體積小、面向控制和具有智能化功能的優(yōu)點。

關(guān)鍵詞：AVR單片機；轉(zhuǎn)向燈；危險報警燈；隨動系統(tǒng)

0引言

隨著汽車行業(yè)的高速發(fā)展，汽車的保有量迅速增加。同時，每年因交通事故造成的人民生命財產(chǎn)損失也不計其數(shù)，汽車安全性能越來越受到人們的重視。當(dāng)遇到緊急情況時，汽車應(yīng)打開危險報警燈，兩側(cè)閃光燈閃起，以提醒其他車輛和行人。此時汽車若再打開轉(zhuǎn)向燈，則失去了轉(zhuǎn)向指示功能，容易引發(fā)交通事故。目前國內(nèi)外雖然有很多關(guān)于這個問題的研究，但是針對這個問題的具體解決方案和設(shè)計仍然沒有實現(xiàn)[1-2]。設(shè)計的汽車危險報警燈與轉(zhuǎn)向燈的隨動系統(tǒng)便可以解決這個問題，運用AVR單片機和汽車電路轉(zhuǎn)換原理設(shè)計，能夠使轉(zhuǎn)向燈打開的同時危險報警燈相應(yīng)地關(guān)閉，使其他車輛和行人輕松辨別其轉(zhuǎn)向，從而達到增強汽車安全性，避免交通事故的目的[3]。在原來的設(shè)計下，當(dāng)汽車危險報警燈時，兩側(cè)閃光燈同時閃爍，此時轉(zhuǎn)向燈開關(guān)對其控制不起作用[4]。

通過在電路系統(tǒng)中對單片機寫入相應(yīng)的程序，使不同的按鍵信號輸出高低不同的電平，從而控制發(fā)光二極管的熄滅和閃爍頻率，從而實現(xiàn)在打開危險報警燈時的轉(zhuǎn)向指示功能。電路圖如圖1所示，左側(cè)為左轉(zhuǎn)向燈、右轉(zhuǎn)向燈、危險報警燈開關(guān)；中間為單片機控制系統(tǒng)：右側(cè)為燈光系統(tǒng)(小燈泡額定電壓為2.5V，正常工作時電阻為10 Ω，串聯(lián)電阻均為10 Ω)。正常情況下，汽車左轉(zhuǎn)時打開L開關(guān)，D1、D3、D5燈閃起；汽車右轉(zhuǎn)時打開右轉(zhuǎn)向開關(guān)，D2、D4、D6燈閃起。當(dāng)危險報警開關(guān)D打開后，D1、D2、D3、D4、D5、D6燈同時閃起。而此時若右轉(zhuǎn)，再打開右轉(zhuǎn)向開關(guān)R，則D1、D3、D5燈會立即熄滅，當(dāng)右轉(zhuǎn)向開關(guān)R關(guān)閉后又恢復(fù)閃爍；此時若需左轉(zhuǎn)，再打開左轉(zhuǎn)向開關(guān)L、D2、D4、D6燈會立即熄滅，當(dāng)左轉(zhuǎn)向開關(guān)L關(guān)閉后又恢復(fù)閃爍，從實現(xiàn)轉(zhuǎn)向功能[5-7]。

圖1　電路設(shè)計Fig.1 Circuit design

1電路設(shè)計

單片機作為一種微型電腦，通過對它輸入特定程序，便可實現(xiàn)相應(yīng)的需求。通過對按鍵和發(fā)光二極管的控制來模擬汽車危險報警和轉(zhuǎn)向燈，AVR單片機控制原理如圖2所示，S20按鍵控制12345678發(fā)光二極管亮滅，代替危險報警燈；S21按鍵控制1234發(fā)光二極管發(fā)光5678發(fā)光二極管熄滅，代替新型右轉(zhuǎn)向燈；S22按鍵控制5678發(fā)光二極管發(fā)光1234發(fā)光二極管熄滅，代替新型左轉(zhuǎn)向燈。

圖2　AVR單片機控制原理Fig.2 The control principle of AVR single chip microcomputer

發(fā)光二極管工作的基本原理就是通過給其正負兩端加上一定的電壓，二極管由正極到負極有一定電流經(jīng)過，從而發(fā)光。發(fā)光二極管采取灌電流的工作方式，即當(dāng)單片機向?qū)?yīng)的控制I/O口寫入“0”時，與之相連接的二極管發(fā)光，當(dāng)單片機向?qū)?yīng)的控制I/O口寫入“1”時，與之相連接的二極管熄滅[5]。

ATmeaga128A共有53個I/O口，其中D0-D7連接到PB0-PB7作為8位LED發(fā)光二極管的控制口，S20、S21、S22分別連接到單片機的PC4、PC5、PD0作為3個按鍵的控制口[8-9]。通過將單片機的PB0-PB7口設(shè)置為輸出狀態(tài)，根據(jù)S20、S21、S22三個按鍵的按下情況，控制不同的發(fā)光二極管點亮或熄滅。

2控制程序設(shè)計

#include “avr/io.h”

#include “stdio.h”

#include “math.h”

#include “string.h”

volatile unsigned char aaa=0；

#define S20_DIR DDRC&=(～(1<<4))

#define S20_IN_MODE PORTC|=(1<<4)

#define S20_CHECK(PINC&(1<<4))

#define S21_DIR DDRC&=(～(1<<5))

#define S21_IN_MODE PORTC|=(1<<5)

#define S21_CHECK(PINC&(1<<5))

#define S22_DIR DDRD&=(～(1<<0))

#define S22_IN_MODE PORTD|=(1<<0)

#define S22_CHECK(PIND&(1<<0))

#define led_dir DDRB=0XFF

#define led_off PORTB=0XFF

#define led_on PORTB=0

#define left_led_on PORTB=0X0F

#define left_led_off PORTB=0XFF

#define right_led_on PORTB=0XF0

#define right_led_off PORTB=0XFF

int main()

{

S20_DIR；

S20_IN_MODE；

S21_DIR；

S21_IN_MODE；

S22_DIR；

S22_IN_MODE；

led_dir；

led_off；

while(1)

{

if(!S20_CHECK)

{

led_on；

while(!S20_CHECK)；

aaa++；

if(aaa==2){aaa=0；led_off；}

}

// else

// {led_off；}

if(!S21_CHECK)

{left_led_on；}

// else{left_led_off；}

if(!S22_CHECK)

{right_led_on；}

// else

// {right_led_off；}

}

}

/*volatile signed char aa=0；

volatile unsigned int i，j，val；

volatile unsigned int *p；//=(volatile unsigned int*)(0x0100)；

int main()

{

int a[9]={1，8，9，51，0，2，45，8}；

/*for(i=0；i<8；i++)

for(j=0；j<8-i；j++)

{

if(a[j]

{

a[8]=a[j]；

a[j]=a[j+1]；

a[j+1]=a[8]；

}

}while(1)

{

a[8]=9；

SP=0X025F；

*(volatile unsigned int*)(0x0100)=a[8]；

*p=*(unsigned int*)(0x0100)；

val=30；

}

}*/

PORTX代表數(shù)據(jù)寄存器[10-11]，十六進制轉(zhuǎn)化為二進制后每一位控制一個端口。DDRX代表方向寄存器，同理轉(zhuǎn)化為二進制后0代表輸入，1代表輸出。PINX代表輸入引腳寄存器，當(dāng)I/O工作在輸入方式，要讀取外部引腳上的電平時，應(yīng)讀取PINxn的值，而不是PORTxn的值。

3實物調(diào)試

按照前文進行設(shè)計，將單片機板上的S20鍵、S21鍵、S22鍵，分別做為危險報警燈開關(guān)，右轉(zhuǎn)向燈開關(guān)，左轉(zhuǎn)向燈開關(guān)；1234號發(fā)光二極管做為右轉(zhuǎn)向燈，5678號二極管做為左轉(zhuǎn)向燈。對AVR單片機輸入編寫好的程序。

此時8個發(fā)光二極管全部為熄滅狀態(tài)。此時按下S20鍵(危險報警燈開關(guān))，則8個發(fā)光二極管(左右轉(zhuǎn)向燈)全部發(fā)光(即危險報警燈打開，進行危險報警提醒)，如果此時按下S22(左轉(zhuǎn)向燈開關(guān))，5678發(fā)光二極管(左轉(zhuǎn)向燈)發(fā)光，1234發(fā)光二極管(右轉(zhuǎn)向燈)熄滅(即新型左轉(zhuǎn)向燈正常工作)；如果此時按下S21(右轉(zhuǎn)向燈開關(guān))，1234發(fā)光二極管(右轉(zhuǎn)向燈)發(fā)光，5678發(fā)光二極管(左轉(zhuǎn)向燈)熄滅(即新型右轉(zhuǎn)向燈正常工作)。

4結(jié)論

交通飛速發(fā)展的今天，車輛技術(shù)發(fā)展越來越快，無疑也暴露了越來越多的問題，危險報警燈與轉(zhuǎn)向燈之間的矛盾便是其一。運用AVR單片機原理和車燈系統(tǒng)基本原理對AVR單片機輸入改進后的程序，可以智能靈活的控制車燈系統(tǒng)的運行。

通過系統(tǒng)實驗表明，該系統(tǒng)簡單易行；造價低；工作可靠；通過對車燈系統(tǒng)的構(gòu)造進行改善，實現(xiàn)了轉(zhuǎn)向燈打開的同時危險報警燈相應(yīng)關(guān)閉，如打開危險報警燈的前提下，再打開左轉(zhuǎn)向燈，右測轉(zhuǎn)向燈對應(yīng)關(guān)閉，使其他車輛和行人輕松分辨該車的轉(zhuǎn)向，從而增強了機動車的安全性能，將起到避免交通事故的作用。

【參考文獻】

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[11]黃國純，匡松.C語言程序設(shè)計[M].北京：北京希望電子出版社，2006：30-143.

Design of Servo System of the Automobile DangerousWarning Lamp and the Steering Lamp

Song Bailing，Liu Weixue，Sun Zhenwei，Zhang Hongzhi，Li Mengfei，Li Chong，Zhang Dongzhen

(Traffic College，Northeast Forestry University，Harbin 150040)

Abstract：A circuit system was designed based on AVR microcontroller and motor circuit conversion principle to improve the structure of the car light system，so that the danger warning light can be turned off while the steering light was turned on.The design can help other vehicles and pedestrians easily distinguish the steering direction of the vehicle，which can enhance the safety of motor vehicles and avoid traffic accidents.This system has many advantages such as strong function，flexible use，high reliability，low cost，small size，high reliability，and intelligent control.

Keywords：AVR single chip microcomputer；turning lamp；hazard warning light；servo system

中圖分類號：U 467.3

文獻標(biāo)識碼：A

文章編號：1001-005X(2016)03-0057-03

作者簡介：第一宋百玲，博士，副教授。研究方向：動力機械自動控制與測試。E-mail：sbllht@163.com

基金項目：東北林業(yè)大學(xué)生創(chuàng)新項目(60202008)

收稿日期：2015-11-03

引文格式：宋百玲，劉偉學(xué)，孫振偉，等.汽車危險報警燈與轉(zhuǎn)向燈的隨動系統(tǒng)設(shè)計[J].森林工程，2016，32(3)：57-59.