天津科技大學大學生實驗室創新基金項目

孫涌++梁金忠

摘要：本文包括汽車單片機實驗板的主要設計思路和方法，詳細介紹了汽車轉向燈控制、汽車直流電機的正反轉控制、汽車車輪測速系統、車內溫度傳感器四個實驗模塊的功能設計和硬件設計。實驗板以STC單片機為控制核心，采用通用的程序下載模塊，對于汽車電子技術的教學和實驗提供方便。

關鍵詞：單片機；實驗板；汽車電子

1.引言

本設計由天津科技大學大學生實驗室創新基金資助，旨在開發一款能夠滿足本科汽車專業汽車電子技術課程使用的單片機控制實驗板。根據教學經驗，通過對學生的情況了解，本設計重點在實驗板上完成四個汽車電子控制實驗，分別是汽車轉向燈控制、直流電機的旋轉控制、汽車車輪測速、車內溫度檢測。

2.實驗板的設計思路

本設計根據教學需要主要完成以下功能：

（1）汽車轉向燈的控制實驗：用兩個按鍵模擬左右轉向燈的開關，用兩個LED模擬對應的左右轉向燈，通過按鍵操作實現轉向燈控制。

（2）汽車直流電動機的正反轉控制實驗：直流電機的兩個引腳與兩個繼電器相連，通過正轉、反轉、關閉按鍵來控制直流電機的正反轉工作。

（3）汽車車輪轉速檢測實驗：通過一對紅外發射接收管作為轉速傳感器，當旋轉物體在接收和發射管之間轉動時，通過遮擋與否來測定轉速，并顯示在數碼管中。

（4）車內溫度傳感器的實驗：采用一個DS18B20溫度傳感器，模擬車內溫度傳感器的應用。

3.實驗板的硬件設計

3.1 單片機

本實驗板單片機采用STC89系列，為了方便驗證實驗效果，采用在線程序下載的設計，通過通用的下載模塊連接到單片機P3.0和P3.1腳，可直接將編寫的程序下載到單片機。單片機的晶振選用12M，電源電路由5V電源供電，通過一個開關S4控制整個實驗板的啟動和關閉。如圖1所示為單片機最小系統設計。

3.2 按鍵與顯示模塊

本實驗板使用三個按鍵以滿足設計要求，三個按鍵可用于直流電動機的正反轉與關閉控制，同時其中兩個按鍵還可用于轉向燈控制實驗，分別接在單片機的P1.2-1.4口，具體定義可由編程完成。顯示模塊有兩個，分別為兩個LED和四個數碼管來實現其功能，LED用以模擬轉向燈，接在單片機P1.0和P1.1口；數碼管顯示車輪轉速和溫度檢測的結果，其位選和段選通過兩個74LS573連接到單片機的P0口。如圖2為顯示與按鍵模塊。

3.3 繼電器與紅外模塊

實驗板通過兩個繼電器控制電機的正反旋轉。工作時，由按鍵控制繼電器的接通和斷開，當一個開關按下后，其中一個繼電器接通電源，另一個繼電器接地，電機向一個方向旋轉；當另一個開關按下后，則之前接電源的繼電器接地，而之前接地的繼電器接電源，電機向另一個方向旋轉，當按下關閉按鍵時，兩個繼電器都閉合到接地，電機停止轉動。電機的旋轉接一個有間隙的圓盤，圓盤置于紅外發射和接收管之間，當圓盤中的間隙經過紅外發射端時，紅外傳感器有信號接收，否則則無，依次來進行直流電機的測速。紅外模塊設計有四個引腳，分別為電源、接地和數據輸出口DO，AO口不使用。下圖3為繼電器和紅外模塊。

x3.4 溫度傳感器模塊

為了模擬汽車內的溫度檢測功能，本實驗板采用DS18B20來模擬車內的溫度傳感器，通過對其進行單片機控制，以檢測出外界的溫度，并將溫度數值顯示在數碼管當中。圖4為溫度傳感器的接線圖，其數據輸出口與單片機的P1.5口相連。

4 總結

汽車單片機技術是一門應用型很強的課程，本實驗板根據教學中的實際需求進行設計，滿足課程中的教學需要。同時也能鍛煉學生的自我開發和設計的能力，為今后的課程設計和汽車電子設計等活動提供了支持。

參考文獻

[1] 安曉莉.AT89S51單片機開發板的設計[J].電子設計工程，2009，17（9），121-123.

[2] 石建國，王麗娟，羅朗，賴澤鴻.在線調試與編程的單片機教學實驗板設計[J].實驗科學與技術，2008，6（3），75.endprint