模拟电动汽车控制器设计灯光控制系统设计(附件)
随着汽车的发展，车灯在汽车行驶过程中变得越来越重要。当车辆在路上行驶时，车灯有前进照明和信号传递等作用，车灯的变换能够发出要求超车、注意保持距离和提示避让等不同信息。本次设计的主要内容如下：设计一个单片机控制系统，通过对单片机的并行输入/输出口电路的应用，在汽车进行左右转弯、刹车、紧急停车、开前后雾灯、开远近光灯等操作时，实现对各种灯光的控制。当车灯发生故障时，能够检测出来。最后能在显示屏上显示所有车灯发光的状态。关键词 车灯控制，故障检测，显示屏目 录
1 引言 2
1．1 汽车信号灯控制背景 2
1．2 汽车信号灯概述及作用 2
1．3 汽车信号灯发展趋势 3
1．4 研究目标及内容 3
2 系统总体设计 4
2．1 设计要求 4
2．2 设计原理 4
2．3 方案选择 4
3 系统硬件设计 7
3．1 单片机系统硬件设计 10
3．2 主控板电源硬件设计 14
3．3 LED灯控制电路硬件设计 14
3．4 按键功能组合硬件电路设计 16
3．5 LED亮度调整硬件设计 17
3．6 故障检测硬件设计 17
3．7 车灯状态显示设计 19
4 系统软件设计 20
4．1 车灯控制驱动层软件设计 20
4．2 中断服务程序设计 21
5 系统整体统调 22
5．1 静态调试 22
5．2 动态调试 22
结 论 24
致 谢 25
参 考 文 献 26
1 引言
1．1 汽车信号灯控制背景
智能车灯控制（Intelligent Lighting Control）是现代汽车的一大特征，其智能性体现在对车灯功能及状态的控制，比如在停车时对车灯状态进行处理，即在停车时对汽车信号灯实施冷监控，可以在汽车启动时报告车灯的工作状态；汽车在行驶中也可以不断实施热监控，以实时不间断检测汽车车灯具体运行状况，从而可以随时判
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/> 1 引言
1．1 汽车信号灯控制背景
智能车灯控制（Intelligent Lighting Control）是现代汽车的一大特征，其智能性体现在对车灯功能及状态的控制，比如在停车时对车灯状态进行处理，即在停车时对汽车信号灯实施冷监控，可以在汽车启动时报告车灯的工作状态；汽车在行驶中也可以不断实施热监控，以实时不间断检测汽车车灯具体运行状况，从而可以随时判断各种故障，如果车灯出现故障，能及时发出警报，显示故障对象，并做出应对措施。这种技术随着社会的发展已经趋向完美，并且同时融入了人性化功能，提高了人们驾驶汽车的安全性，可以尽可能最大程度地减少汽车车灯系统的故障率，将故障损失降到最低。
1．2 汽车信号灯概述及作用
车灯由于用途的不同可以分为照明灯和信号灯两类。其中照明灯又分为外照明灯和内照明灯两种。外照明灯包括前照灯、前雾灯以及牌照灯，而内照明灯则是有车顶灯、仪表灯等。同样的信号灯也分为外信号灯和内信号灯两类，其中外信号灯包含了转向指示灯、制动灯、示宽灯、倒车灯、尾灯。而内信号灯则是仪表板的指示灯的泛指，包含了转向灯、机油压力灯、制动灯、充电灯、关门提示灯等。下面对部分车灯的作用进行介绍：
车头大灯：车头大灯的主要作用是帮助驾驶者在黑暗环境下看清路面，在打远光的时候能够看得更远，因此对于开夜车的驾驶者而言，换用亮度更高的大灯，对于保障驾驶安全具有重要的意义。以前车头大灯大多采用卤素灯和氙气灯，卤素灯成本较低而氙气灯的亮度高，稳定性好，相对而言更加节约、省电。
车尾灯：车尾灯对于防止追尾事故具有很重要的意义。对于车尾灯而言，采用LED发光体来替换传统灯泡则是一个很好的选择，因为LED 灯不但亮度高，同时响应时间也相对较短，这样当驾驶员踩下制动踏板后，LED制动灯能够更快亮起，为随行车辆增加更多的准备时间，不易发生追尾事故。
1．3 汽车信号灯发展趋势
随着电子科技的发展，汽车信号灯必将趋向于人性化和智能化，以前汽车上主流的大灯有两大类：卤素大灯和HID氙气大灯（高强度气体放电灯），这两种大灯亮度确实挺高，实际使用中效果也不错。而目前逐渐兴起的LED大灯则以多方面的优势领先于这两个大灯。
LED灯的发光原理和氙气灯相比有很大的区别。LED是一种固体半导体组件。在通电时，只有一部分电能用于半导体材料流通消耗，多余的能量以光的形式释放出来，从而把电能直接转换为光能。LED大灯对电压大小的需求较低，车载12V低压电完全可以驱动LED发光。当加载到LED大灯的电压一定时，通过LED的电流越大，LED灯越明亮。
LED大灯的优势在于成本低，寿命长，耐用性好等，体积也相对较小，较为紧凑，便于布局。在操作过程中，响应速度快，对行车安全提供更高的保障。而且LED大灯只需要低压直流电即可驱动，负载小，干扰弱，对使用环境要求低，适应性好。
1．4 研究目标及内容
本次设计的目标是，设计一个单片机控制系统，在汽车进行左转弯、右转弯、刹车、紧急停车、开前后雾灯、开远近光灯等操作时，实现对各种信号指示灯的控制。它主要是通过应用单片机的并行输入/输出口电路来控制发光二极管的亮﹑灭﹑闪烁，再加上一些串口电路﹑按键电路﹑复位电路来模拟汽车各种灯的功能，同时在显示屏上显示各个信号灯的工作状态。在信号灯出现故障时，系统会检测故障电路，同时损坏指示灯会点亮，并在显示屏上显示车灯损坏。
本课题主要研究内容总结如下：
（1）车灯的选择与控制设计
（2）故障检测电路硬件设计
2 系统总体设计
2．1 设计要求
设计汽车各种灯光（主要包括：远光灯、近光灯、转向灯、前雾灯、后雾灯、刹车灯、紧急停车灯、驻车灯）控制电路和模拟装置。能够进行灯的断丝检测。根据在模拟装置的显示器上模拟显示车灯的运行状态。
2．2 设计原理
在本次设计的汽车车灯中，车灯种类分为两大类，分别是照明灯和信号灯。照明灯相对简单，只需要在使用时给LED一个信号，控制其开、关两个状态即可。而对于状态灯来说，较为复杂，在不同情况时实现不同的功能。比如左右转向灯转向灯，当车子需要向左、右转时，拨动左右转向灯开关，对应方向的转向灯就需要保持在闪烁状态。对于刹车灯来说，在模拟刹车按键按下时刹车灯亮，刹车按键如果一直处于按下状态就一直亮，刹车一旦释放，刹车灯会立即熄灭。应急停车灯则是在应急停车按键按下时，转向灯，应急停车灯，刹车灯和示廓灯都要闪烁。
故障检测则是用到了灯的断丝检测，灯的断丝检测要检测每个车灯电流或电压，但是在检测时，车灯亮或灭时的状态是有所不同的，需要对不同的状态进行区分检测。
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1 引言 2
1．1 汽车信号灯控制背景 2
1．2 汽车信号灯概述及作用 2
1．3 汽车信号灯发展趋势 3
1．4 研究目标及内容 3
2 系统总体设计 4
2．1 设计要求 4
2．2 设计原理 4
2．3 方案选择 4
3 系统硬件设计 7
3．1 单片机系统硬件设计 10
3．2 主控板电源硬件设计 14
3．3 LED灯控制电路硬件设计 14
3．4 按键功能组合硬件电路设计 16
3．5 LED亮度调整硬件设计 17
3．6 故障检测硬件设计 17
3．7 车灯状态显示设计 19
4 系统软件设计 20
4．1 车灯控制驱动层软件设计 20
4．2 中断服务程序设计 21
5 系统整体统调 22
5．1 静态调试 22
5．2 动态调试 22
结 论 24
致 谢 25
参 考 文 献 26
1 引言
1．1 汽车信号灯控制背景
智能车灯控制（Intelligent Lighting Control）是现代汽车的一大特征，其智能性体现在对车灯功能及状态的控制，比如在停车时对车灯状态进行处理，即在停车时对汽车信号灯实施冷监控，可以在汽车启动时报告车灯的工作状态；汽车在行驶中也可以不断实施热监控，以实时不间断检测汽车车灯具体运行状况，从而可以随时判
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1．1 汽车信号灯控制背景
智能车灯控制（Intelligent Lighting Control）是现代汽车的一大特征，其智能性体现在对车灯功能及状态的控制，比如在停车时对车灯状态进行处理，即在停车时对汽车信号灯实施冷监控，可以在汽车启动时报告车灯的工作状态；汽车在行驶中也可以不断实施热监控，以实时不间断检测汽车车灯具体运行状况，从而可以随时判断各种故障，如果车灯出现故障，能及时发出警报，显示故障对象，并做出应对措施。这种技术随着社会的发展已经趋向完美，并且同时融入了人性化功能，提高了人们驾驶汽车的安全性，可以尽可能最大程度地减少汽车车灯系统的故障率，将故障损失降到最低。
1．2 汽车信号灯概述及作用
车灯由于用途的不同可以分为照明灯和信号灯两类。其中照明灯又分为外照明灯和内照明灯两种。外照明灯包括前照灯、前雾灯以及牌照灯，而内照明灯则是有车顶灯、仪表灯等。同样的信号灯也分为外信号灯和内信号灯两类，其中外信号灯包含了转向指示灯、制动灯、示宽灯、倒车灯、尾灯。而内信号灯则是仪表板的指示灯的泛指，包含了转向灯、机油压力灯、制动灯、充电灯、关门提示灯等。下面对部分车灯的作用进行介绍：
车头大灯：车头大灯的主要作用是帮助驾驶者在黑暗环境下看清路面，在打远光的时候能够看得更远，因此对于开夜车的驾驶者而言，换用亮度更高的大灯，对于保障驾驶安全具有重要的意义。以前车头大灯大多采用卤素灯和氙气灯，卤素灯成本较低而氙气灯的亮度高，稳定性好，相对而言更加节约、省电。
车尾灯：车尾灯对于防止追尾事故具有很重要的意义。对于车尾灯而言，采用LED发光体来替换传统灯泡则是一个很好的选择，因为LED 灯不但亮度高，同时响应时间也相对较短，这样当驾驶员踩下制动踏板后，LED制动灯能够更快亮起，为随行车辆增加更多的准备时间，不易发生追尾事故。
1．3 汽车信号灯发展趋势
随着电子科技的发展，汽车信号灯必将趋向于人性化和智能化，以前汽车上主流的大灯有两大类：卤素大灯和HID氙气大灯（高强度气体放电灯），这两种大灯亮度确实挺高，实际使用中效果也不错。而目前逐渐兴起的LED大灯则以多方面的优势领先于这两个大灯。
LED灯的发光原理和氙气灯相比有很大的区别。LED是一种固体半导体组件。在通电时，只有一部分电能用于半导体材料流通消耗，多余的能量以光的形式释放出来，从而把电能直接转换为光能。LED大灯对电压大小的需求较低，车载12V低压电完全可以驱动LED发光。当加载到LED大灯的电压一定时，通过LED的电流越大，LED灯越明亮。
LED大灯的优势在于成本低，寿命长，耐用性好等，体积也相对较小，较为紧凑，便于布局。在操作过程中，响应速度快，对行车安全提供更高的保障。而且LED大灯只需要低压直流电即可驱动，负载小，干扰弱，对使用环境要求低，适应性好。
1．4 研究目标及内容
本次设计的目标是，设计一个单片机控制系统，在汽车进行左转弯、右转弯、刹车、紧急停车、开前后雾灯、开远近光灯等操作时，实现对各种信号指示灯的控制。它主要是通过应用单片机的并行输入/输出口电路来控制发光二极管的亮﹑灭﹑闪烁，再加上一些串口电路﹑按键电路﹑复位电路来模拟汽车各种灯的功能，同时在显示屏上显示各个信号灯的工作状态。在信号灯出现故障时，系统会检测故障电路，同时损坏指示灯会点亮，并在显示屏上显示车灯损坏。
本课题主要研究内容总结如下：
（1）车灯的选择与控制设计
（2）故障检测电路硬件设计
2 系统总体设计
2．1 设计要求
设计汽车各种灯光（主要包括：远光灯、近光灯、转向灯、前雾灯、后雾灯、刹车灯、紧急停车灯、驻车灯）控制电路和模拟装置。能够进行灯的断丝检测。根据在模拟装置的显示器上模拟显示车灯的运行状态。
2．2 设计原理
在本次设计的汽车车灯中，车灯种类分为两大类，分别是照明灯和信号灯。照明灯相对简单，只需要在使用时给LED一个信号，控制其开、关两个状态即可。而对于状态灯来说，较为复杂，在不同情况时实现不同的功能。比如左右转向灯转向灯，当车子需要向左、右转时，拨动左右转向灯开关，对应方向的转向灯就需要保持在闪烁状态。对于刹车灯来说，在模拟刹车按键按下时刹车灯亮，刹车按键如果一直处于按下状态就一直亮，刹车一旦释放，刹车灯会立即熄灭。应急停车灯则是在应急停车按键按下时，转向灯，应急停车灯，刹车灯和示廓灯都要闪烁。
故障检测则是用到了灯的断丝检测，灯的断丝检测要检测每个车灯电流或电压，但是在检测时，车灯亮或灭时的状态是有所不同的，需要对不同的状态进行区分检测。
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