1、目 录1 绪论 1.1 选题背景 1.2 研究意义1.3 研究方法2 汽车转向灯单片机控制系统原理2.1 汽车转向灯工作原理2.2 单片机系统的工作原理及设计3 设计方案论证与选择3.1 方案论证一3.2 方案论证二3.3 方案选择4 控制系统的硬件设计4.1 单片机控制系统电路图4.2 单片机控制系统功能模块的设计4.3 元器件清单5 主要芯片介绍5.1 单片机的特点5.2 单片机各引脚介绍5.3 单片机的功能介绍6 控制系统的软件设计7.1 汽车转向灯控制系统流程图7.2 软件和程序设计7 电路功能实现7.1 软件调试7.2 单片机硬件功能实现7.3 仿真操作说明及现象 参考文献.致谢附录
2、I摘 要随着单片机的日益发展，其应用也越来越广泛，通过对“汽车转向灯单片机控制系统”设计，可以对单片机的知识得到巩固和扩张。本设计是设计一个单片机控制系统。在汽车进行左转向、右转向、刹车、合紧急开关、停靠等操作时，实现对各种信号指示灯的控制。本设计主要是对单片机的并行输入/输出口电路的应用，通过 I/O 口控制发光二极管的亮灭闪烁，加上一些复位电路按键电路驱动电路来模拟汽车尾灯的功能。汽车在驾驶时有左转向、右转向、刹车、合紧急开关、停靠等操作。在左转向或右转向时，通过转向操作杆应使左转开关或右转开关合上，从而使左头灯、仪表板左转向灯、左尾灯或右头灯、仪表板右转向灯、右尾灯闪烁；合紧急开关时要求
3、前面所述的 6 个信号灯全部闪烁；汽车刹车时，两个尾灯点亮；如正当转向时刹车，则转向时原应闪烁的信号灯仍应闪烁。以上闪烁，都是频率为 1Hz 的低频闪烁；在汽车停靠而停靠开关合上时，左头灯、右头灯、左尾灯、右尾灯按频率为 30Hz 的高频闪烁。通过做实物，编写程序，完成了设计的要求。通过该设计，对单片机的认识有了更进一步的了解，对单片机的各个口的功能作用了解加深，对设计系统有了了解，掌握了一些设计方法。关键词 单片机；汽车信号转向灯；电路基础；数字电子0Abstract With the increasing development of single chip microcomputer,
4、its application is more and more widely, based on the “design of single chip microcomputer control system of automobile steering lamp“, can the SCM knowledge consolidation and expansion. This design is the design of a microcomputer control system. In the car turning left and right steering, braking,
5、 emergency switch, stop operation, to achieve the control of various signal indicating lamp. This design is mainly on the application of parallel input / output interface circuit of SCM, through the I/O port to control the light emitting diode on-off, flicker, some reset circuit, key circuit, drivin
6、g circuit to simulate the car taillight function plus.Car while driving a turning left and right steering, braking, emergency switch, stop operation. In turn left or right turn when, through the steering lever to make the turn left or turn right switch switch closed, so that the left headlight, dash
7、board left steering lamp, headlight, tail light left or right dashboard right steering lamp and the right tail lights flashing; or emergency switch requires 6 lights in front of the entire flash; when the automobile brakes, two tail light; brake as legitimate steering, steering when the original sho
8、uld be flashing lights should still flashing. The above flicker, is the frequency of 1Hz low frequency flicker; in the car dock and dock switch is turned on, the left headlight, taillight, right left right headlight, taillight according to frequency of 30Hz scintillator. By doing real, write a progr
9、am to complete the design requirements. Through the design, understanding of the SCM have the further understanding, the function of each port of MCU of understanding, with the understanding of design system, master some design methods.Keywords ： automobile steering signal lamp; basic circuit; digit
10、al electronic11 绪论1.1 选题背景电子技术的发展经历了很长一段路程.而现在我们使用的微型电子技算机是超大规模集成电路所构成，它属于第四代计算机，而单片机则是微型计算机的一部分。从1971 年微型计算机问世以来，由于实际应用的需要，微型计算机向着两个不同的方向发展：一个是向高速度、大容量、高性能的高档微机方向发展；另一个则是向稳定可靠、体积小和价格廉的单片机方向发展。由于科学技术的发展，由模拟电路或数字电路实现的大部分控制功能，现在能够使用单片机通过软件编程方法实现了。单片机的应用改变着控制系统设计方法。软件取代硬件可以提高系统性能的控制 “软化”技术微控制技术，是一个全新的概
11、念。在生活的环境中，自动控制要求中都会有单片机的控制的一部分；从简单到复杂，凡是能想像到的地方几乎都有使用单片机的需求。单片机的应用有利于产品的小型化、多功能化和智能化，能够提高劳动效率、减轻劳动强度，提升产品质量，改善劳动环2境。例如，在工业自动化方面：自动化能使工业系统处于最佳状态、提高经济效益和改善产品质量。自动化控制原理有应用于电子、电力、石油、化工、纺织、食品等轻重工业领域中，无论数据采集和测控技术，还是生产线上的机器人技术，都有单片机的参与。有时，在仪器仪表、信息和通信等产品方面，它在其中发挥着重大作用。现在，虽然单片机的应用很普遍了，但仍有许多项目尚未实现，所以单片机的应用有很大
12、的发展空间。1.2 研究意义单片机在电子科技中发展前景很好，成为电子发展重要组成部分，学习单片机时要理论与实践同步进行，以理论指导实践，实践验证理论，才更有效率。理论部分我们花了大量的时间，只有少量的时间进行制做实物，编程方面，调试在软件上进行的，软件上能编译成功的程序，下载硬件上可能不会成功的。毕业设计过程中，我们在网站上大量收集与课题相关的资料，了解目前与课题相关的科技发展趋势，确定自己的研究方案。还要自己动手制作实物、编写程序并对实物下载程序进行硬件的调试，达到预期所需的控制要求和目的，使理论和实践完满的统一。因此还锻炼了我们的制作能力，提升了综合素质。1.3 研究方法本次单片机的控制系
13、统以AT89C51为控制器；键盘为输入信号，由于AT89C51本身的功能强大，汽车转向灯的驱动用单片机的驱动功能来完成。使得单片机的功能得到了充分的运用；并且显示电路从并行I/O口输出，由限流电阻和发光二极管组成，低电平使发光二极管导通，显示出相应的转向信号；为提升了系统的可靠性，设计看门狗电路，防止PC受到干扰而失控，引起程序跑飞，可能会造成的程序死循环。掉电保护电路防止在单片机工作时突然掉电而失去方向指示功能。进行仿真后，能清晰的看到在控制输入信号的状态下，相应的信号灯发出转向的指示信号。本次设计对汽车转向灯单片机控制系统地分析与设计，对单片机控制系统进行了仿真调试，达到了毕业设计预期目的
14、。3第一章 主要芯片及元器件介绍单片机 8051 介绍本设计设计汽车灯控制系统比较简单，单片机执行的功能不多，在确保实验功能的情况下，为了降低成本，因此选用性价比高的80C1单片机。MCS-51是Intel公司生产的一个单片机系列名称。属于这一系列的单片机有多种。8051便是其中一种性价比高的单片机。8051单片机内部结构按其功能部件划分可以看出由8大部分组成的。这8大部分是: 1、一个8位中央处理机CPU。 2、128个字节的片内数据存储器RAM。3、4KB的片内程序只读存储器ROM或EPROM。4、18个特殊功能寄存器SFR。 5、4个8位并行输入输出I/O接口: P0口、 P1口、 P2
15、口、 P3口（共32线）, 用于并行输入或输出数据。6、1个串行I/O接口。 7、2个16位定时器/计数器。 8、1个具有5个中断源, 可编程为2个优先级的中断系统。 它可以接收外部中断申请, 定时器/计数器中断申请和串行口中断申请。本设计选用的8051单片机芯片为40个引脚，它是HMOS工艺制造的芯片，采用双列直插（DIP）方式封装。1、主电源引脚Vcc和GND VCC（40脚）：接 +5V电源正端; GND（20脚）：接+5V电源地端。 2、外接晶体引脚XTAL1 和XTAL2XTAL1（19脚）：接外部石英晶体的一端。在单片机内部, 它是一个反相放大器的输入端，这个放大器构成了片内振荡器
16、。当采用外部时钟时，对于HMOS单片机，该引脚接地；XTAL2（18脚）：接外部晶体的另一端。在单片机内部，接至片内振荡器的反相放大器的输出端。当采用外部时钟时，对于HMOS单片机，该引脚作为外部振荡信号的输入端。43、复位引脚RST/V PD（9脚）RST（RESET ）是复位信号输入端，高电平有效。当单片机运行时，在此引脚上加上持续时间大于两个机器周期（24个时钟振荡周期）的高电平时，就可以完成复位操作。在单片机正常工作时，此脚应为0.5V低电平。VPD为本引脚的第二功能，即备用电源的输入端。当主电源VCC 发生故障，降低到某一规定值的低电平时，将+5V电源自动接入RST 端，为内部RAM
17、 提供备用电源，以保证片内RAM 中的信息不丢失，从而使单片机在复位后能继续正常运行。4、控制引脚（1）ALE/Error!（30脚）ALE为地址锁存允许信号，当单片机上电正常工作后，ALE 引脚不断输出正脉冲信号。当访问单片机外部存储器时，输出信号的负跳沿用作低8位地址的锁存信号。即使不访问外部锁存器，端仍有正脉冲信号输出，此频率为时钟振荡频率fosc的1/6。但是，每当访问外部数据存储器时，在两个机器周期中ALE 只出现一次，即丢失一个ALE 脉冲。因此，严格来说，不宜用 ALE作精确的时钟源或定时信号。ALE端可以驱动 8个TTL 型负载。Error!为本引脚的第二功能。在对片内EPRO
18、M型单片机编程写入时，此引脚作为编程脉冲输入端。（2） Error!（ 29脚）程序存储器允许输出控制端。在单片机访问外部程序存储器时，此引脚输出的负脉冲作为读外部程序存储器的选通信号。此引脚接外部程序存储器的Error!（输出允许）端。Error! 端可以驱动 8个TTL 型负载。（3）Error!/V PP(31脚)Error!功能为内外程序存储器选择控制端。当Error!端为高电平时，单片机访问内部程序存储器，但在PC（程序计数器）值超过 0FFFH时，将自动转向执行外部程序存储器内的程序。当保持低电平时，则只访问外部程序存储器，不论是否有内部程序存储器。VPP为本引脚的第二功能。在对E
19、PROM 型单片机8751 片内EPROM 固化编程时，用于施加较高编程电压的输入端，对于89C51则V PP编程电压为+12V 或+5V。5、I/O 口线引脚排列（1）P0口 8位、漏极开路的双向 I/O口。也即地址 /数据总线复位口。当使用片外储存器及外扩I/O口时，P0口做为低字节地址 /数据复线。在编程时，P0口可用于接收指令代码字节；在程序校检时，P0口可输出指令字节（这是需要外加上拉电阻）。（2）P0口也可作为通用 I/O使用，变成准双向口。当作为普通输入时，应将输出锁存器置1。P0 口可驱动8 个TTL负载。P1口8位、准双口 I/O，具有内部上拉电阻。P1口是为用户准备的 I/
20、O双向口。在编程和校检时，可用做输入低 8位地址；用做输入时，应先将输出锁存器置1；对端口写“1” ，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可做输出口。做输出口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流。P1口可驱动4个TTL负载。P1口的P1.0和P1.1具有替代功能。（3）P2口 8位、准双向 I/O口，具有内部上拉电阻。当使用片外储存器或外扩I/O端口，在访问外部程序存储器获16位地址的外部数据5存储器时，P2 口输出高8位地址； 在访问8位地址的外部数据存储器时，P2 口线上的内容（也即特殊功能寄存器（SFR）区中R2寄存器的内容） ，在整个访问期间不改变。
21、在编程校检时，P2 口可接收高字节地址和某些控制信号。P2口也可作为 I/O口使用。用做输入时，应先将输出锁存器置 1；P2 口可驱动4个TTL负载。（4）P3口 8位、准双向 I/O口，具有内部上拉电阻。P3口可作为普通 I/O口。用作输入时，应先将输出锁存器置 1；在编程校检时，P3口接收某些控制信号；可驱动4个TTL。P3口除了作为一般的I/O口线外，更重要的用途是它的第二功能，如表1.1所示：表 1.1 AT89C51 的 P3 口各种专用功能表引脚 替代的专用功能P3.0 （串行输入口）RXDP3.1 （串行输出口）TP3.2 （外部中断 0）INP3.3 （外部中断 1）P3.4
22、（定时器 0 的外部输入）TP3.5 （定时器 1 的外部输入）P3.6 （外部数据存储器写选通）WRP3.7 （外部数据存储器读选通）D80C51设有稳态逻辑，可以在低到零频率的条件下静态逻辑，支持两种软件可选的掉电模式。在闲置模式下，CPU停止工作。但RAM，定时器，计数器，串口和中断系统仍在工作。在掉电模式下，保存RAM的内容并且冻结振荡器，禁止所用其他芯片功能，直到下一个硬件复位为止。CD4060 介绍CD4060 由一振荡器和 14 级二进制串行计数器位组成，振荡器的结构可以是 RC 或晶振电路，RESET 为高电平时，计数器清零且振荡器使用无效。所有的计数器位均为主从触发器。在 C
23、P1(和 CP0)的下降沿计数器以二进制进行计数。在时钟脉冲线上使用斯密特触发器对时钟上升和下降时间无限制。CD4060 的引脚功能图如图所示：6CD4060 引脚功能图CD4060B 典型振荡器连接：上图-RC 振荡器 下图-晶体振荡器LED 的结构LED 是一种固态的半导体器件，它直接可以把电能转化为光能。半导体芯片的核心是“PN 结” ，也就是在一块本征半导体的两端掺入不同的杂质，分别形成 P 型半导体和N 型半导体。在 PN 结上增加相应的导线、壳体、支架等零件形成 LED。LED 的内部结构如图所示。7图 1.1 LED 的内部结构（1）芯片。LED 芯片的实质就是一个 PN 结，其
24、内电子与空穴复合发出光。芯片是LED 最重要的发光部件。其材料主要由砷、铝、镓、铟、磷、氮、锶元素组成。具体选择何种元素则是由所需 LED 的发光颜色决定。（2）封装。封装就是将 LED 芯片及其它一些器件包裹起来，起到一定的防腐、抗震、导热的作用，从而保证芯片正常工作。车灯 LED 常用的封装材料是有机硅。封装除了保护作用以外，对 LED 的光线出射影响重大，这主要是由于封装材料与空气的折射率不同。LED 芯片的光线输出通常被理解为电光源，但光线经过两种折射率不同的材料，会发生折射现象。当入射角度超过某个限度时，光线发生全反射。即 LED只能在特定角度内存在光线输出。因此出现“光线出射角”
25、，它对 LED 车灯系统配光影响重大。封装的材料与形状对 LED 的光线输出起到至关重要的作用。有的 LED 为了增大光线出射角，以及更好地控制光线输出，内部增加了发射碗。（3）散热元件。由 LED 本身的发光原理决定，LED 在整个发光过程中没有从发热到发光的热量转换。但 LED 的芯片以及 PCB 在工作时，会有大量的热量产生，需要配置相应的散热元件。虽然目前采用 LED 技术的成本仍然远远高于采用普通灯泡，但 LED 汽车信号灯系统具有明显的优势，从而能够得到长远的研究及开发空间。其优势有：布置紧凑。LED 体积小，可以实现更为紧凑的光学设计。节省了车灯系统的后部空间，为整车布置及相关车
26、身结构设计提供了便利。使用寿命长。LED 的使用寿命长，基本可以使车灯系统达到整车寿命，无需更换。环保。LED 不含有害物质汞，减少对环境的污染。节能。LED 的实际光效可以达到 80%以上。82 汽车转向灯单片机控制系统工作原理2.1 汽车转向灯工作原理由定时器/计数器与中断系统的联合组成控制系统的工作原理。如汽车上有一个转向控制杆，其中有三个位置：中间位置，汽车不转向；向上，汽车左转；向下汽车右转。转向时，规定左右尾灯、左右头灯仪表板上 2 个指示灯相应地发出闪烁信号。应急开关合上时， 6 个信号灯都应闪烁。汽车刹车时，2 个尾灯发出不闪烁信号。如正当转向时刹车，转向时原应闪烁的信号仍应闪
27、烁。它们都是频率为 1Hz 低频闪烁，在汽车停靠而停靠开关合上时，左头灯、右头灯、左尾灯、右尾灯按频率为 30Hz 的高频闪烁。由上所述，各种情况作操作时，信号灯应输出信号列于表 2.1。表 2.1 汽车驾驶操纵与信号输 出 信 号驾 驶 操 作 仪表板左转向灯仪表板右转向灯 左头灯 右头灯 左尾灯 右尾灯左转向（合上左转开关） 闪烁 闪烁 闪烁 右转向（合上右转开关） 闪烁 闪烁 闪烁合紧急开关 闪烁 闪烁 闪烁 闪烁 闪烁 闪烁刹车（合上刹车开关） 亮 亮左转向时刹车 闪烁 闪烁 闪烁 亮9右转向时刹车 闪烁 闪烁 亮 闪烁刹车，并合紧急开关 闪烁 闪烁 闪烁 闪烁 亮 亮左转向时刹车，并
28、合紧急开关 闪烁 闪烁 闪烁 闪烁 闪烁 亮右转向时刹车，并合紧急开关 闪烁 闪烁 闪烁 闪烁 亮 闪烁停靠（合停靠开关） 30Hz闪烁 30Hz闪烁 30Hz闪烁 30Hz闪烁2.2 单片机系统的工作原理及设计中断系统中断技术是为使单片机具有对外部或内部随机发生的事件实时处理而设置的，中断功能的存在，很大程度上提高了单片机处理外部或内部事件的能力。中断是指 CPU在处理某一事件 A 时，发生了另一事件 B，请求 CPU 迅速去处理(中断发生)；CPU 暂时停止当前的工作（中断响应） ，转去处理事件 B（中断服务） ；待 CPU 将事件 B 处理完毕后，再回到原来事件 A 被中断的地方继续处理
29、事件 A（中断返回） ，单片机在执行程序时，中断随时可能发生，但无论何时发生，只要一旦发生，单片机将立即暂时当前程序，去处理中断程序。单片机在执行程序时其流程图如图 2.1 所示。图 2.1 单片机中断过程中断的开启与关闭、设置启动哪一个中断等都是由单片机内部的一些特殊功能寄存器来决定的。80C51 的中断系统有 5 个中断源（8052 有 6 个） ，2 个优先级，可实现二级中断服务嵌套。每个中断源的中断优先级都是由中断优先级寄存器 IP 中的相应位的状态来规定的。同一优先级中的中断申请不止一个时，则有中断优先权排队问题。同一优先级的中断优先权排队，由中断系统硬件确定的自然优先级形成，其排列
30、如表 2.2所示。表 2.2 各中断源响应优先级及中断服务程序入口表中断源 中断标志 中断服务程序入口 优先级顺序10外部中断 0（Error!） IE0 0003H 高定时器/计数器 0（T0） TF0 000BH 外部中断 1（Error!） IE1 0013H 定时器/计数器 1（T1） TF1 001BH 串行口 RI 或 TI 0023H 低单片机使用中断功能时，通常需要设置两个与中断有关的寄存器：中断允许寄存器 IE 和中断优先级寄存器 IP。(1)中断允许控制寄存器（IE） 。中断允许寄存器用来设定各个中断源的打开和关闭，IE 在特殊功能寄存器中，字节地址为 A8H，位地址（由低
31、位到高位）分别是 A8HAFH，该寄存器可进行位寻址，即可对该寄存器的每一位进行单独操作。单片机复位时 IE 全部被清零。各位定义如表2.3 所示。表 2.3 IE 各位定义位序 B7 B6 B5 B4 B3 B2 B1 B0位符号 EA ES ET1 EX1 ET0 EX0位地址 AFH ACH ABH AAH A9H A8HIE 寄存器中与定时器/计数器有关的位置介绍：EA-中断允许总控制位EA=1，打开全局中断控制，在此条件下，由各个中断控制位确定相应中断的打开或关闭。EA=0，关闭全部中断。ES-串行口中断允许控制位ES=0 关闭外部中断ES=1 打开外部中断ET0 和 ET1-定时器
32、/计数器中断允许控制位ET0（ET1）=0 关闭定时器/计数器中断ET0（ET1）=1 打开定时器/计数器中断EX0 和 EX1-外部中断允许控制位EX0（EX1）=0 关闭外部中断EX0（EX1）=1 打开外部中断“”表示无效位。(2)中断优先级寄存器 IP。中断优先级寄存器在特殊功能寄存器中，字节地址为 B8H，位地址（由低位到高位）分别是 B8HBFH，该寄存器可进行位寻址。IP 用来设定各个中断源属于两级中断中的哪一级。单片机复位时 IE 全部被清 0。各位定义如表 2.4 所示。表 2.3 IP 各位定义位序 B7 B6 B5 B4 B3 B2 B1 B0位符号 PS PT1 PX1
33、 PT0 PX0位地址 BCH BBH BAH B9H B8H11IP 中相应位被置 1 时，相应的中断定义为高优先级中断；相应位被清 0 时，相应的中断定义为低优先级中断。在 51 单片机系列中，高优先级中断能够打断低优先级中断形成中断嵌套，同优先级中断之间，或低级对高级中断则不能形成中断嵌套。中断技术的重要作用有如下四点：第一，高速 CPU 和低速外设之间的配合。利用中断方式进行的 I/O 口操作，在宏观上可以看成 CPU 和外设的并行工作，提高了单片机的利用率；。第二，实现故障的紧急处理。当外设发生故障时，可以利用中断系统请求 CPU 及时处理这些故障，从而使系统可靠性提高。第三，可以实
34、现实时控制，CPU 能够及时处理应用系统的随机事件，系统的实时性大大增强。第四，便于人机联系。操作人员可以利用键盘等实现中断，完成人工介入。定时器和计数器信号的控制是定时器与中断系统的联合使用得以实现。单片机的控制系统应用中，定时器是必需的，在汽车转向灯的控制中也是必不可少。定时有三种选择方法。(1)软件的定时它是靠执行一个循环程序以进行时间的延迟。软件定时的优点是时间精确，且不需外加硬件电路。但它要占用 CPU 的时间，降低利用率，因此软件定时的时间不能太长。此外，软件定时方法有时候无法使用。(2)硬件的定时时间较长的定时，常使用硬件电路完成。硬件定时方法的优点是定时功能全部由硬件电路完成，
35、不需要占 CPU 的时间。用元件参数来调节定时时间，这方面使用上不够灵活方便。(3)可编程定时器的定时它是通过对系统时钟脉冲的计数来实现的。计数值由程序设定，改变计数值，同时也改变了定时时间，用起来既灵活且方便。此外，采用计数方法实现定时，可编程定时器都兼有计数功能，能对外来脉冲进行计数。在 AT89C51 单片机内部共有 2 个可编程的定时器和计数器，称定时器/计数器 0 和定时器/计数器 1，其实质就是加 1 计数器，这两个计数器分别由 TH0，TL0 和TH1，TL1 四个 8 位的寄存器单元组成，即每个计数器都是 16 位的计数器，最大的计数量时 65536。TMOD 是定时器/计数器
36、的工作方式寄存器，确定工作方式和功能；TCON 是控制寄存器，控制 T0、T1 的启动和停止及设置溢出标志。其具体结构如图 2.1 所示。12图 2.1 定时器/记数器的结构定时器/计数器计数功能和定时功能：(1)计数器功能计数是指对外部事件进行计数。它的发生以输入脉冲表示，计数功能的实质就是对外来的脉冲进行计数。AT89C51 芯片有 T0（P3.4）和 T1（P3.5）两个信号引脚，是这两个计数器的计数输入端。外部输入的脉冲在负跳变时有效，进行计数器加 1（加法计数） 。当加到计数器全为 1 时，再输入一个脉冲就使计数器清零，同时计数器的溢出使 TCON 寄存器中 TF0 或 TF1 置
37、1，向 CPU 发出中断请求（定时器/计数器中断允许时） ，表示计数值已满。AT89C51 在每个机器周期的 S5P2 拍节对外部计数脉冲进行采样。当某一个机器周期采样为高电平，而下一个机器周期采样为低电平，这样就是一个有效的计数脉冲,则计数器加 1，更新的计数值在下一个机器周期的 S3P1 期间装入计数器。由于检测一个从 10 的下降沿需要 2 个机器周期，因此要求被采样的电平至少要维持一个机器周期。计数脉冲频率不能高于振荡脉冲频率的 1/24。当晶振频率为 12MHz 时，最高计数频率不超过 1/2MHz，即计数脉冲的周期要大于 2us。(2)定时器功能实际也是通过计数器来实现的，但此时的
38、计数脉冲来自单片机的内部，由系统的时钟振荡器输出脉冲经 12 分频后送来，也即每个机器周期计数器加 1。一个机器周期等于 12 个振荡脉冲周期，因此计数频率为振荡频率的 1/12。单片机采用 12MHz 晶体，计数频率为 1MHz。每 us 计数器加 1。由此可见，由溢出时计数器的值减去计数初值才是加 1 计数器的计数值。根据计数值计算出定时时间，也可以反过来按定时时间的要求计算出计数器的预置值。在计数器计数满回零时能自动产生溢出中断请求，一次计数完成。T1、T2 的最大计数值 65536-1，需 65535 个脉冲才能把它们从全“0”状态变为全“1”状态。输一个脉冲，计数器加 1，当加到计数
39、器各位全为 1 时，再去输一个脉冲，计数器各位就变为全 0，发出溢出信号，使标志置 1，此时向 CPU 申请中断，执行相应的中断程序。2.2.4 定时初始化13单片机在使用时，通常要对定时器/计数器控制寄存器（TCON） 、工作方式控制寄存器（TMOD）和中断允许控制寄存器（IE）进行设置。(1) 定时器/计数器控制寄存器（TCON） 。定时器/计数器控制寄存器在特殊功能寄存器中，字节地址为 88H，位地址（由低位到高位）分别是 88H8FH，该寄存器可进行位寻址。TCON 寄存器用来控制定时器的启动与停止，标志定时器溢出和中断情况。单片机复位时 TCON 全部被清零，各位定义如表 2.1 所
40、示。其中，TF1、TR1、TF0 和 TR0 位用于定时器/计数器；IE1、IT1、IE0和 IT0 位用于外部中断。表 2.1 TCON 各位定义位序 B7 B6 B5 B4 B3 B2 B1 B0位符号 TF1 TR1 TF0 TR0 IE1 IT1 IE0 IT0位地址 8FH 8EH 8DH 8CH 8BH 8AH 89H 88HTF1（TCON.7）：定时器 1 溢出中断请求标志位。当定时器 1 计数满溢出时，由硬件自动置 TF1 为 1，并且申请中断。CPU 响应中断后 TF1 由硬件自动清 0。T1 工作时，CPU 可随时查询 TF1 的状态。所以，TF1 可用作查询测试的标志。
41、TF1 也可以用软件置 1 或清 0，同硬件置 1 或清 0 的效果一样。TR1（TCON.6）：定时器 1 运行控制位。TR1 由软件置 1 或清 0 控制定时/计数器的启动与停止。由软件清 0 关闭定时器1。当 GATE=1，且 INT1 为高电平时，TR1 置 1 定时器开始工作；当 GATE=0 时，TR1 置1 启动定时器 1。TF0（TCON.5）：T0 溢出中断请求标志位，其功能及操作方法与 TF1 类同。TR0（TCON.4）：T0 运行控制位，其功能及操作方法与 TR1 类同。IE1（TCON.3）：外部中断 1 请求标志位。当 IT1=0 时，为电平触发方式，每个机器周期的
42、 S5P2 采样 INT1 引脚，若 INT1 脚为低电平，则置 1，否则 IE1 清 0.当Error! =1 时，Error! 为跳变沿触发方式，当第一个机器周期采样到Error!为低电平时，则 IE1 置 1。IE1=1，表示外部中断 1 正向 CPU 申请中断。当 CPU 响应中断，转向中断服务程序时，该位由硬件清 0。IT1（TCON.2）：外部中断 1 触发方式选择位。IT1=0 时，为电平触发方式，引脚Error!上低电平有效。IT1=1 时，为跳变沿触发方式，引脚Error!上的电平从高到低的负跳变有效。IE0（TCON.1）：外部中断 0 请求标志，其功能及操作方法与 IE1
43、 类同。IT0（TCON.0）：外部中断 0 触发方式选择位，其功能及操作方法与 IT1 类同。(2)工作方式控制寄存器（TMOD）定时器/计数器工作方式寄存器在特殊功能寄存器中，字节地址为 89H，不可进行位寻址。TMOD 用来确定定时器的工作方式及功能选择，它的低半字节设置定时器/计数器 0，高半字节设置定时器/计数器 1。单片机复位时 TMOD 全部被清零。各位定义如表2.2 所示。表 2.2 TMOD 各位定义位序 B7 B6 B5 B4 B3 B2 B1 B0位符号 GATE C/TM1 M0 GATE C/TM1 M014其中：GATE-门控制位。GATE0 时，只要用软件使 TC
44、ON 中的 TR0 或 TR1 为 1，就可以启动定时/计数器工作；GATA1 时，要用软件使 TR0 或 TR1 为 1，同时外部中断引脚或也为高电平时，才能启动定时/计数器工作。C/ -定时方式或计数模式选择位。TC/ =0 定时工作方式；C/ =1 计数工作方式TM1M0-工作方式选择位。每个定时器/计数器都有四种工作方式，它们由 M1M0 进行设置，对应关系如表 2.3所示。表 2.3 定时器/计数器的四种工作方式M1 M0 工作方式0 0 方式 0，为 13 位定时器/计数器0 1 方式 1，为 16 位定时器/计数器1 0 方式 2,8 位初值自动重装的 8 位定时器/计数器1 1
45、 方式 3，仅适用于 T0，分成两个 8 位计数器，TI 停止计数本设计采用的是定时器 0 的工作方式 1，由 TL0 寄存器作为低 8 位、TH0 寄存器作为高 8 位，组成了 16 位加 1 计数器，其逻辑结构框图如图 2.2 所示。图 2.2 定时器 0 方式 1 逻辑结构框图分析上面的逻辑图，当 GATE=0，TR0=1 时，TL0 便在机器周期的作用下开始加 1 计数，当 TL0 计满后向 TH0 进一位，直到把 TH0 也计满，此时计数器溢出，置 TF0 为 1，接着向 CPU 进行中断处理。在这种情况下，只要 TR0 为 1，那么计数器就不会停止。接下来计算定时器的初值。定时器一
46、旦启动，它便在原来的数值上开始加 1 计数，设机器周期为 Tcy，定时器产生一次中断的时间为 t，那么需要计数的个数 N=t/Tcy,装入 TH0 和 TL0 中的数分别为TH0=（65536- N）/256 ， TL0=（65536- N）%256要计算机器周期 Tcy，就需要知道系统时钟频率，本设计采用单片机的时钟频率为12MHz，机器周期 1us。15注意在用工作方式 1 时，我们必须要重新装载初值。第四章 控制系统的硬件设计4.1 单片机控制系统电路图4.1.1 汽车转向灯单片机控制系统框图汽车转向灯单片机控制系统电路是由单片机 AT89C51、复位、电源、时钟、LED 显示电路、按键
47、电路、看门狗电路和掉电保护电路构成。电源电路给控制相关电路提供所需电源；复位电路供上电时复位用。时钟电路用来产生时钟脉冲信号，供单片机工作使用；通过并行 I/O 口构成键盘和显示电路，当单片机处于死循环时，看门狗电路自动使单片机复位，当电源故障时，掉电保护电路自动切换至备用电源端为单片机提供电源，提高了系统的可靠性。汽车转向灯单片机控制系统框图如图 4.1 所示。图 4.1 汽车转向灯单片机控制系统框图4.2 单片机控制系统功能模块的设计4.2.1 电源电路电源电路中可选电子管稳压电路、三极管稳压电路、可控硅稳压电路，集成稳压16电路等；根据调整元件与向载连接方法，可分为并联型和串联型；根据调整元件工作状态不同，可分为线性和开关稳压电路。单片机系统中使用的集成电路器件大多数在5V 电源电压工作。随着集成制造技术的发展以及数字式电子元器件的微小型化，集成电路元器件采用更先进精细的制造工艺，在减小集成芯片几何尺寸的同时，降低工作电压。本设计采用 LM7805 三端集成稳压器完成直流电源的转换，由汽车 12V 电压转换为单片机系统正常工作需要的 5V 电压。电路如图 4.2 所示。12PWRCON1 D7IN4001 C1100U/25V C01104Vout 3Vin1GND2U2LM780
