張耀輝,吳海東（廣東輕工職業(yè)技術(shù)學(xué)院汽車系，廣東廣州，510300）

汽車信號(hào)燈檢測(cè)與處理系統(tǒng)硬件整體設(shè)計(jì)

張耀輝,吳海東
（廣東輕工職業(yè)技術(shù)學(xué)院汽車系，廣東廣州，510300）

本設(shè)計(jì)基于AT89C51單片機(jī)開(kāi)發(fā)汽車信號(hào)燈系統(tǒng)故障檢測(cè)與替代的智能控制軟硬件系統(tǒng)。該方案檢測(cè)汽車信號(hào)燈可能出現(xiàn)的故障，進(jìn)行軟件處理。系統(tǒng)正常時(shí)，按正常信號(hào)燈要求操控；信號(hào)燈出現(xiàn)故障時(shí)，可視化的警示同時(shí)在不影響其他信號(hào)燈操控的情況下對(duì)故障信號(hào)燈進(jìn)行功能替代，減少和防止可能的交通隱患。該方案可對(duì)故障部位進(jìn)行可視化文字提示，司乘人員能及時(shí)準(zhǔn)確的發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，也為維修人員解決問(wèn)題提供幫助。

信號(hào)燈；智能控制；故障顯示；故障替代

0 引言

系統(tǒng)硬件的設(shè)計(jì)要考慮系統(tǒng)的整體布局的合理性；各部件在電流、功率等性能方面須滿足方案要求。硬件設(shè)計(jì)通過(guò)模塊設(shè)計(jì)達(dá)到要求。主要包括：電源設(shè)計(jì)、汽車信號(hào)燈控制信號(hào)收集、可視化設(shè)計(jì)、控制與通訊、故障采集等。

1 整體設(shè)計(jì)

1.1 系統(tǒng)硬件的整體設(shè)計(jì)

考慮各相關(guān)部件的位置，距離等因素，系統(tǒng)部件的整體布局如下。

1.2 電源設(shè)計(jì)

信號(hào)燈系統(tǒng)，各信號(hào)燈控制開(kāi)關(guān)使用車載12V電源。單片機(jī)、電子器件和輸入到單片機(jī)的各控制信號(hào)采用5V電源。5V電源由12V電源經(jīng)專用集成穩(wěn)壓塊獲取。汽車車身和汽車電源的負(fù)極相通，故上述元件的負(fù)極均接電源負(fù)極或車身。

1.3 汽車信號(hào)燈控制信號(hào)設(shè)計(jì)

圖1 硬件系統(tǒng)整體布局圖

汽車信號(hào)燈控制信號(hào)與AT89C51的通訊通過(guò)P0端口進(jìn)行。

汽車信號(hào)燈系統(tǒng)中，轉(zhuǎn)向和倒車燈電源由點(diǎn)火開(kāi)關(guān)控制，制動(dòng)燈、警告及行車燈電源為常通電源。軟件設(shè)計(jì)中對(duì)P0口信號(hào)的處理順序由低端開(kāi)始，故按重要程度不同將制動(dòng)開(kāi)關(guān)連P0.0端,行車警告燈開(kāi)關(guān)連P0.1端，行車燈開(kāi)關(guān)連P0.2，右轉(zhuǎn)向燈開(kāi)關(guān)連P0.3，左轉(zhuǎn)向燈開(kāi)關(guān)連P0.4，倒車燈開(kāi)關(guān)連P0.5，時(shí)調(diào)整開(kāi)關(guān)接P0.6，分調(diào)整開(kāi)關(guān)接P0.7。

1.4 顯示器件的選取與通訊

（1）顯示器與單片機(jī)的通訊

汽車裝備顯示器已成為趨勢(shì)，本設(shè)計(jì)可適配車輛自帶顯示器，但實(shí)驗(yàn)階段采用帶漢字字庫(kù)的顯示模塊1602，其8位數(shù)據(jù)線與單片機(jī)的P1端口相連，具體為D0接P1.7，D1接P1.6連接，以此類推直到D7接P1.0。控制線與單片機(jī)的P3口高3位連接，讀寫命令控制端RS接P3.7，讀寫數(shù)據(jù)控制端RW接P3.6，使能端接P3.5。

（2）顯示設(shè)計(jì)

液晶顯示內(nèi)容根據(jù)信號(hào)燈是否正常而變化，信號(hào)燈無(wú)故障時(shí)只在第一行中央顯示時(shí)間，可進(jìn)行調(diào)整。

1.5 前部信號(hào)燈控制與通訊

（1）車輛前部信號(hào)燈通訊

單片機(jī)通過(guò)前控制器分別與車輛前部信號(hào)燈連接。前控制器與單片機(jī)的連接見(jiàn)圖7，連接關(guān)系如下：

21#-左前轉(zhuǎn)向燈；22#-左前行車燈；23#-右前行車燈；24#-右前轉(zhuǎn)向燈。25#-左前轉(zhuǎn)向燈故障檢測(cè)；26#-左前行車燈故障檢測(cè)；27#-右前行車燈故障檢測(cè)；28#-右前轉(zhuǎn)向燈故障檢測(cè)。

（2）車輛前部信號(hào)燈的控制

車輛前部信號(hào)燈的控制見(jiàn)圖2（a）為整體連接圖，參考普通轎車各信號(hào)燈功率，倒車燈和轉(zhuǎn)向燈額定功率為21W，電阻為7Ω，汽車電源峰值15至16V，16V時(shí)電流為2.3A，普通光耦無(wú)法滿足需求，故使用固態(tài)繼電器控制各信號(hào)燈，固態(tài)繼電器由受單片機(jī)控制的三極開(kāi)關(guān)管控制?？刂齐娐芬?jiàn)圖2（b）。

圖2 前信號(hào)燈控制及故障檢測(cè)設(shè)計(jì)

（3）車輛前部信號(hào)燈故障采集電路設(shè)計(jì)

三極管A控制繼電器，單片機(jī)輸出“1”時(shí)，該三極管導(dǎo)通，繼電器接通將電源輸送至對(duì)應(yīng)信號(hào)燈；故障檢測(cè)由三極管B控制，單片機(jī)對(duì)其輸出“1”，且相應(yīng)信號(hào)燈電路工作正常時(shí)，輸出到單片機(jī)的值為“1”；而工作電路出現(xiàn)斷路或因短路導(dǎo)致保險(xiǎn)絲熔斷時(shí)，對(duì)單片機(jī)的輸出值為“0”。電路見(jiàn)圖2(c)。

1.6 車輛后部信號(hào)燈控制與通訊

（1）車輛后部信號(hào)燈的通訊

因接口數(shù)量限制，車輛后部信號(hào)燈控制器與單片機(jī)的通訊通過(guò)擴(kuò)展口進(jìn)行；本方案使用CD4094作為單片機(jī)與車輛后部控制器通訊口；使用CD4014為單片機(jī)與后控制器的反饋接口。通訊時(shí)RXD口和TXD口為模擬串行口，TXD為移位脈沖輸出口而RXD口為數(shù)據(jù)口；單片機(jī)P3.2口為CD4094使能端，連接STB端；P3.3口為 CD4014使能端，連接P/S端。數(shù)據(jù)輸出接P3.4，輸入口接RXD。

（2）車輛后部信號(hào)燈的控制

車輛后部信號(hào)燈的控制原理同車輛前部信號(hào)燈控制。

（3）車輛后部信號(hào)燈故障采集電路設(shè)計(jì)

車輛后部信號(hào)燈故障信息采集控制原理同車輛前部信號(hào)燈電路。

2 小結(jié)

因?yàn)閱纹瑱C(jī)與后信號(hào)燈距離過(guò)遠(yuǎn)易受干擾，信號(hào)傳輸易失真。解決方法包括以下三種。一、通過(guò)加入屏蔽線抗干擾；二、調(diào)低通訊時(shí)傳送頻率，減少失真；三、采用單片機(jī)控制車輛后部信號(hào)燈通訊。車輛信號(hào)燈系統(tǒng)故障的檢測(cè)采用三極管檢測(cè)。后信號(hào)燈的通訊采用模擬串行口的通訊方式。

硬件設(shè)計(jì)確定后單片機(jī)的連接見(jiàn)圖3。

[1]郭斌，歐陽(yáng)燁. 帶CAN總線的汽車儀表總程. 微計(jì)算機(jī)信息，2008（20）：45-45

[2]李建秋，趙六奇，韓曉東.汽車電子學(xué)教程 北京：清華大學(xué)出版社，2006．256-287

[3]李平，劉連浩. 一種新型的汽車通訊網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì).微計(jì)算機(jī)信息，2007（20）：23-25

[4]李偉，盛許智. 基于CAN/LIN總線的汽車儀表信息系統(tǒng).自動(dòng)化與儀器儀表，2006（2）：3-7

[5]郝寧生.汽車信號(hào)燈控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì).韶關(guān)師專學(xué)報(bào)，21（2）21-23

[6]彭建盛，首家輝，周東，葛家輝. 智能汽車系統(tǒng)的電源設(shè)計(jì).通信電源技術(shù)，2008（2）：35-38

[7]屠其非,周偉.LED 用于汽車信號(hào)燈的展望. 燈與照明, 24（6）10-15

[8]袁桂慈，丁守成.基于89C51的數(shù)字化汽車儀表硬件電路設(shè)計(jì).科學(xué)技術(shù)與工程，2008（22）：51-56

張耀輝（1972-04），男，漢，湖南南縣人，研究生，講師，專業(yè)：車輛工程；

二作：吳海東 男 職稱：講師。工作單位：廣東輕工職業(yè)技術(shù)學(xué)院汽車系。

Hardware design of detection and processing system for automobile signal lamp

Zhang Yaohui,Wu Haidong
（Department of automotive engineering, Guangdong Industry Technical College,Guangdong Guangzhou,510300）

The design is based on AT89C51 MCU development automobile signal lamp system fault detection and the replacement of the intelligent control software and hardware system. This scheme can detect the faults of the automobile signal lamp, and carry out the software processing. Normal system, control according to the requirements of the normal signal lights; signal lamp failure, visual warning also in does not affect the other signal lamp control of signal lamp failure function alternative, reduce and prevent possible traffic hazards. The scheme can prompt the fault parts for text visualization, passengers can timely and accurately discover a problem, but also for the maintenance personnel to help solve their problems.Automobile signal lamp control system includes two parts: hardware and software. The hardware includes power, host, and controller, text display, software used to prepare a compilation, including signal lamp control, fault scanning and tips, fault substitution module. The following is the overall design of the hardware control system.

intelligent control of the signal lamp fault display fault

圖3 單片機(jī)的整體連接

U463.6

A

汽車信號(hào)燈控制系統(tǒng)包括軟硬件兩部分，硬件主要包括電源、主機(jī)、前后控制器、文字顯示等，軟件用匯編編寫，包括信號(hào)燈控制、故障掃描、故障提示、故障替代等模塊。以下為控制系統(tǒng)硬件整體設(shè)計(jì)。