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(chē)危險(xiǎn)報(bào)警燈與轉(zhuǎn)向燈的隨動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

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(guò)運(yùn)用AVR單片機(jī)及汽車(chē)電路轉(zhuǎn)換原理設(shè)計(jì)一個(gè)電路系統(tǒng)，對(duì)車(chē)燈系統(tǒng)的構(gòu)造進(jìn)行改善，使轉(zhuǎn)向燈打開(kāi)的同時(shí)危險(xiǎn)報(bào)警燈相應(yīng)關(guān)閉，使其他車(chē)輛和行人輕松分辨該車(chē)的轉(zhuǎn)向，從而增強(qiáng)了機(jī)動(dòng)車(chē)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(qiáng)、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(diǎn)。

關(guān)鍵詞：AVR單片機(jī)；轉(zhuǎn)向燈；危險(xiǎn)報(bào)警燈；隨動(dòng)系統(tǒng)

0引言

隨著汽車(chē)行業(yè)的高速發(fā)展，汽車(chē)的保有量迅速增加。同時(shí)，每年因交通事故造成的人民生命財(cái)產(chǎn)損失也不計(jì)其數(shù)，汽車(chē)安全性能越來(lái)越受到人們的重視。當(dāng)遇到緊急情況時(shí)，汽車(chē)應(yīng)打開(kāi)危險(xiǎn)報(bào)警燈，兩側(cè)閃光燈閃起，以提醒其他車(chē)輛和行人。此時(shí)汽車(chē)若再打開(kāi)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(guó)內(nèi)外雖然有很多關(guān)于這個(gè)問(wèn)題的研究，但是針對(duì)這個(gè)問(wèn)題的具體解決方案和設(shè)計(jì)仍然沒(méi)有實(shí)現(xiàn)[1-2]。設(shè)計(jì)的汽車(chē)危險(xiǎn)報(bào)警燈與轉(zhuǎn)向燈的隨動(dòng)系統(tǒng)便可以解決這個(gè)問(wèn)題，運(yùn)用AVR單片機(jī)和汽車(chē)電路轉(zhuǎn)換原理設(shè)計(jì)，能夠使轉(zhuǎn)向燈打開(kāi)的同時(shí)危險(xiǎn)報(bào)警燈相應(yīng)地關(guān)閉，使其他車(chē)輛和行人輕松辨別其轉(zhuǎn)向，從而達(dá)到增強(qiáng)汽車(chē)安全性，避免交通事故的目的[3]。在原來(lái)的設(shè)計(jì)下，當(dāng)汽車(chē)危險(xiǎn)報(bào)警燈時(shí)，兩側(cè)閃光燈同時(shí)閃爍，此時(shí)轉(zhuǎn)向燈開(kāi)關(guān)對(duì)其控制不起作用[4]。

通過(guò)在電路系統(tǒng)中對(duì)單片機(jī)寫(xiě)入相應(yīng)的程序，使不同的按鍵信號(hào)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(shí)現(xiàn)在打開(kāi)危險(xiǎn)報(bào)警燈時(shí)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(xiǎn)報(bào)警燈開(kāi)關(guān)；中間為單片機(jī)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(shí)電阻為10 Ω，串聯(lián)電阻均為10 Ω)。正常情況下，汽車(chē)左轉(zhuǎn)時(shí)打開(kāi)L開(kāi)關(guān)，D1、D3、D5燈閃起；汽車(chē)右轉(zhuǎn)時(shí)打開(kāi)右轉(zhuǎn)向開(kāi)關(guān)，D2、D4、D6燈閃起。當(dāng)危險(xiǎn)報(bào)警開(kāi)關(guān)D打開(kāi)后，D1、D2、D3、D4、D5、D6燈同時(shí)閃起。而此時(shí)若右轉(zhuǎn)，再打開(kāi)右轉(zhuǎn)向開(kāi)關(guān)R，則D1、D3、D5燈會(huì)立即熄滅，當(dāng)右轉(zhuǎn)向開(kāi)關(guān)R關(guān)閉后又恢復(fù)閃爍；此時(shí)若需左轉(zhuǎn)，再打開(kāi)左轉(zhuǎn)向開(kāi)關(guān)L、D2、D4、D6燈會(huì)立即熄滅，當(dāng)左轉(zhuǎn)向開(kāi)關(guān)L關(guān)閉后又恢復(fù)閃爍，從實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向功能[5-7]。

圖1　電路設(shè)計(jì)Fig.1 Circuit design

1電路設(shè)計(jì)

單片機(jī)作為一種微型電腦，通過(guò)對(duì)它輸入特定程序，便可實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的需求。通過(guò)對(duì)按鍵和發(fā)光二極管的控制來(lái)模擬汽車(chē)危險(xiǎn)報(bào)警和轉(zhuǎn)向燈，AVR單片機(jī)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(xiǎn)報(bào)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(jī)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(guò)給其正負(fù)兩端加上一定的電壓，二極管由正極到負(fù)極有一定電流經(jīng)過(guò)，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(jī)向?qū)?yīng)的控制I/O口寫(xiě)入“0”時(shí)，與之相連接的二極管發(fā)光，當(dāng)單片機(jī)向?qū)?yīng)的控制I/O口寫(xiě)入“1”時(shí)，與之相連接的二極管熄滅[5]。

ATmeaga128A共有53個(gè)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(jī)的PC4、PC5、PD0作為3個(gè)按鍵的控制口[8-9]。通過(guò)將單片機(jī)的PB0-PB7口設(shè)置為輸出狀態(tài)，根據(jù)S20、S21、S22三個(gè)按鍵的按下情況，控制不同的發(fā)光二極管點(diǎn)亮或熄滅。

2控制程序設(shè)計(jì)

#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(jìn)制轉(zhuǎn)化為二進(jìn)制后每一位控制一個(gè)端口。DDRX代表方向寄存器，同理轉(zhuǎn)化為二進(jìn)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(shí)，應(yīng)讀取PINxn的值，而不是PORTxn的值。

3實(shí)物調(diào)試

按照前文進(jìn)行設(shè)計(jì)，將單片機(jī)板上的S20鍵、S21鍵、S22鍵，分別做為危險(xiǎn)報(bào)警燈開(kāi)關(guān)，右轉(zhuǎn)向燈開(kāi)關(guān)，左轉(zhuǎn)向燈開(kāi)關(guān)；1234號(hào)發(fā)光二極管做為右轉(zhuǎn)向燈，5678號(hào)二極管做為左轉(zhuǎn)向燈。對(duì)AVR單片機(jī)輸入編寫(xiě)好的程序。

此時(shí)8個(gè)發(fā)光二極管全部為熄滅狀態(tài)。此時(shí)按下S20鍵(危險(xiǎn)報(bào)警燈開(kāi)關(guān))，則8個(gè)發(fā)光二極管(左右轉(zhuǎn)向燈)全部發(fā)光(即危險(xiǎn)報(bào)警燈打開(kāi)，進(jìn)行危險(xiǎn)報(bào)警提醒)，如果此時(shí)按下S22(左轉(zhuǎn)向燈開(kāi)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(shí)按下S21(右轉(zhuǎn)向燈開(kāi)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(chē)輛技術(shù)發(fā)展越來(lái)越快，無(wú)疑也暴露了越來(lái)越多的問(wèn)題，危險(xiǎn)報(bào)警燈與轉(zhuǎn)向燈之間的矛盾便是其一。運(yùn)用AVR單片機(jī)原理和車(chē)燈系統(tǒng)基本原理對(duì)AVR單片機(jī)輸入改進(jìn)后的程序，可以智能靈活的控制車(chē)燈系統(tǒng)的運(yùn)行。

通過(guò)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)表明，該系統(tǒng)簡(jiǎn)單易行；造價(jià)低；工作可靠；通過(guò)對(duì)車(chē)燈系統(tǒng)的構(gòu)造進(jìn)行改善，實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)向燈打開(kāi)的同時(shí)危險(xiǎn)報(bào)警燈相應(yīng)關(guān)閉，如打開(kāi)危險(xiǎn)報(bào)警燈的前提下，再打開(kāi)左轉(zhuǎn)向燈，右測(cè)轉(zhuǎn)向燈對(duì)應(yīng)關(guān)閉，使其他車(chē)輛和行人輕松分辨該車(chē)的轉(zhuǎn)向，從而增強(qiáng)了機(jī)動(dòng)車(chē)的安全性能，將起到避免交通事故的作用。

【參考文獻(xiàn)】

[1]奚碧清.基于MATLAB 的汽車(chē)被動(dòng)安全評(píng)價(jià)模型研究[J].機(jī)械工程與自動(dòng)化，2015，2(1)：61-62.

[2]安妮.用單片機(jī)設(shè)計(jì)汽車(chē)轉(zhuǎn)向燈控制系統(tǒng)[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2011，11(26)：83.

[3]吳凌燕，王劍舵，邵紅.基于Proteus的汽車(chē)轉(zhuǎn)向燈設(shè)計(jì)[J].計(jì)量與測(cè)試技術(shù)，2011，38(11)：26-27.

[4]郭宏亮，范青青.基于單片機(jī)控制的汽車(chē)轉(zhuǎn)向同步照明裝置[J].制造業(yè)自動(dòng)化，2009，31(7)，121.

[5]沈亞丹.汽車(chē)電子中的LED驅(qū)動(dòng)電路的研究設(shè)計(jì)[D].杭州：浙江大學(xué)，2013.

[6]王秀.汽車(chē)轉(zhuǎn)向燈控制器設(shè)計(jì)[J].電子技術(shù)，2011，38(1)：75-77.

[7]杜利光.復(fù)雜行車(chē)環(huán)境下智能車(chē)燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].北京：中國(guó)科學(xué)院，2012.

[8]張新，陳躍琴.AVR單片機(jī)應(yīng)用開(kāi)發(fā)24例-基于proteus仿真[M].北京：電子工業(yè)出版社，2014.

[9]邵子揚(yáng).AVR單片機(jī)應(yīng)用專(zhuān)題精講[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2013.

[10]Barnntt R，O’cull L，Cox S.嵌入式C編程與Atmel AVR[M].周俊杰等，譯.北京：清華大學(xué)出版社，2003.

[11]黃國(guó)純，匡松.C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)[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(lèi)號(hào)：U 467.3

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1001-005X(2016)03-0057-03

作者簡(jiǎn)介：第一宋百玲，博士，副教授。研究方向：動(dòng)力機(jī)械自動(dòng)控制與測(cè)試。E-mail：sbllht@163.com

基金項(xiàng)目：東北林業(yè)大學(xué)生創(chuàng)新項(xiàng)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(chē)危險(xiǎn)報(bào)警燈與轉(zhuǎn)向燈的隨動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].森林工程，2016，32(3)：57-59.