基于单片机的汽车车灯控制系统

陈家万，钟承尧

（海南师范大学 物理与电子工程学院，海南 海口 571158）

现代汽车车灯的种类和灯数越来越多，控制系统也随之越来越复杂.传统的汽车车灯控制系统使用机械方法控制，但随着车灯数的增加，需要增加大量的控制线才能满足设计要求，从而给设计、安装、维护带来很大不便；也增加了安全隐患和成本.现代汽车控制系统，改以信号通信、指令控制代替传统的机械控制，自动化、智能化程度越来越高，整车的控制系统向局域网网络化发展.现在流行的局域网控制模式是总线拓扑结构，如CAN、LIN、SAEJ1850、ADVANCED PALMNET等；这些总线系统的优点是：电缆短，布线容易；总线结构简单，又是无源元件等[1-4].近年来，单片机在汽车领域的应用也越来越广泛.用单片机组成汽车车灯控制系统，可大大减少控制线数，且有利于智能化开发[5-7].

1 硬件设计

1.1 汽车车灯系统

汽车车灯按其用途通常分为外部照明灯（外照灯）、内部照明灯（内照灯）、灯光信号装置三大类.外部照明灯包括前照灯、后照灯（倒车灯）、前小灯、雾灯、牌照灯等，内部照明灯是车内照明用灯，灯光信号装置包括转向灯、闪光灯等[8].

本设计是一种汽车总线控制系统，系统硬件包括一个主控制盒、一个前控制盒和一个后控制盒以及输入键盘、控制开关、车灯等组成.系统控制盒以一片MS-51型单片机作处理器组成控制节点，用于接收指令和输出控制命令信号.主控制盒、前控制盒和后控制盒之间通过单片机RXD、TXD做为输入、输出与总线相连接.主控制盒位于主驾驶座，由一片MS-51型单片机、输入键盘、输出车灯系统状况显示灯组、控制线等组成，用于接收和处理驾驶员指令，以及车灯状况的监测和显示.节点控制盒，也由一片MS-51型单片机、输入控制线、输出控制线、汽车车灯组、汽车车灯组开关等组成.控制处理器接收、处理驾驶员的指令，向对应节点发送问询指令，若节点准备就绪，发送指令，反馈到显示器显示.采用这种结构的汽车总线控制系统，明显减少了从汽车前部到后部的控制线的连接线束；同时与一线制系统相比，该系统明显减少了控制盒与控制线的数量，这样不但减小了控制盒发生故障的可能性，而且使控制盒的安装布置非常简单、经济实用.

1.2 硬件电路

车灯系统硬件电路图见图1，其中主控制处理器由控制输入键盘系统、MS-51型单片机、输出显示仪表、控制线等组成.

图1 系统硬件电路图Fig.1 Hardware circuit diagram of system

采用12MHz晶振片，串行口工作方式2.P1口作为车灯键盘控制输入接口；P2口作为车灯输出仪表显示接口，输出高电平显示灯亮，输出低电平显示灯灭，其I/O分配如表1所示.

表1 I/O分配表Tab.1 Assignment table of I/O

前车灯节点由MS-51型单片机、间接开关、前左右转向灯、前大灯（远灯）、前大灯（近灯）、前左右雾灯等组成.RXD、TXD做为总线通信输入、输出口，采用12MHz晶振片，串行口工作方式2.P1口作为车灯控制输出接口，输出高电平控制间接开关打开，车灯亮，输出低电平控制间接开关关闭，车灯灭.P1.0为左转向控制输出口、P1.1为前大灯（远）控制输出口、P1.2为前大灯（近）控制输出口、P1.4为紧急灯控制输出口、P1.5为右转向控制输出口.

后车灯节点包括MS-51型单片机、间接开关、后左右转向灯、后左右雾灯、后左右倒车灯、后左右制动灯等组成.RXD、TXD做为总线通信输入、输出口，采用12MHz晶振片，串行口工作方式2.P1口作为车灯控制输出接口，P1.0为左转向控制输出口、P1.3为后大灯控制输出口、P1.4为紧急灯控制输出口、P1.5为右转向控制输出口、P1.6为刹车控制输出口.

车内车灯节点包括MS-51型单片机、车内照明灯组、车门灯、间接开关等组成，也可将车内车灯节点合并于主控制盒.

2 软件设计

系统软件设计包括主控制器和节点制器两个部分.

2.1 主控制器

图2 主处理器软件流程图Fig.2 Software flowchart of main processor

汽车车灯系统主处理器软件流程图见图2，各处理器间的通信采用主处理器应答方式进行通信.开机时主处理器初始化，使处理器工作在多机通信方式即串行口工作方式2.主处理器监视控制输入信号，当有信号输入时，对信号进行处理，将命令指令送各支点处理器.在主处理器发送命令指令至各支点处理器前，主处理器会先发送问询信号，询问节点处理器是否准备就绪.问询信息帖：发送节点地址，节点应答.如果一切正常，则发送命令指令至支点处理器；若未准备就绪，则继续问询；若长时间无法通信，则发出警报，显示故障，需要进行检测、维护.节点在收到主处理器发送过来的地址信息，判断是否是发送给本节点的问询信号，如果是，则向主处理器发送准备就绪信号.信号贴格式以从机地址做信息验证码.

2.2 节点控制器

系统节点控制器软件流程图见图3.系统节点处理器：开机节点处理器初始化，使处理器工作在多机通信方式即串行口工作方式2，确定通信速率等，PCON=80H、SCON=B0H.初始化输出，检测本节点工作状态是否正常，正常则开始监视接收，不正常发送错误信息.监视接收地址信息，接收到指令后，判断指令送达地址，若为本节点地址，打开指令接收口，SETB RI，则准备接收命令、指令信息，并向主处理器单片机发送准备就绪信息.监视接收指令信息标志为RI，接收到指令信息，发送收到指令信息给主处理器，分析、处理指令，向开关发送信号，使相应的车灯开通或关闭.

3 小结

现代汽车车灯控制系统，自动化、智能化程度越来越高，也越来越复杂，整车的控制系统向局域网化发展.本系统利用单片机组成车灯控制系统，系统简单、明了，且具有可靠性高、性能价格比高、指令系统相对简单、小巧灵活、方便操作、易于扩展、易于检修、维护等特点，可推广应用到汽车车灯控制系统中.P1输入接口如果改用矩阵键盘，则可以至少扩展到28=256个输入，完全可以满足系统未来扩展的需要.

[1]李东江.现代汽车电子控制系统结构与维修[M].南京：江苏科学技术出版社,2001.

[2]许艳英,包宋建.基于单片机的汽车车灯控制器的设计[J].数字技术与应用,2012(2)：137-138.

[3]陈楚云.单片机控制汽车信号灯模拟系统的设计与实现[J].中国现代教育装备,2012(7)：34-35,38.

[4]倪彰,范鑫,潘茂辉,等.基于CAN总线的电动汽车车灯控制系统设计[J].传感器与微系统,2011,30(12)：82-84.

[5]丁元杰,吴大伟,陈瀛清.单片机原理及应用[M].北京：机械工业出版社,2005.

[6]李玉梅.基于MS-51型系列单片机原理的应用设计[M].北京：国防工业出版社,2006.

[7]南建辉,熊鸣,王军茹.MS-51单片机原理及应用实例[M].北京：清华大学出版社,2004.

[8]吴基安.汽车电气/电子工程师手册[M].哈尔滨：黑龙江科学技术出版社,2005.