天津科技大学大学生实验室创新基金项目

孙涌++梁金忠

摘要：本文包括汽车单片机实验板的主要设计思路和方法，详细介绍了汽车转向灯控制、汽车直流电机的正反转控制、汽车车轮测速系统、车内温度传感器四个实验模块的功能设计和硬件设计。实验板以STC单片机为控制核心，采用通用的程序下载模块，对于汽车电子技术的教学和实验提供方便。

关键词：单片机；实验板；汽车电子

1.引言

本设计由天津科技大学大学生实验室创新基金资助，旨在开发一款能够满足本科汽车专业汽车电子技术课程使用的单片机控制实验板。根据教学经验，通过对学生的情况了解，本设计重点在实验板上完成四个汽车电子控制实验，分别是汽车转向灯控制、直流电机的旋转控制、汽车车轮测速、车内温度检测。

2.实验板的设计思路

本设计根据教学需要主要完成以下功能：

（1）汽车转向灯的控制实验：用两个按键模拟左右转向灯的开关，用两个LED模拟对应的左右转向灯，通过按键操作实现转向灯控制。

（2）汽车直流电动机的正反转控制实验：直流电机的两个引脚与两个继电器相连，通过正转、反转、关闭按键来控制直流电机的正反转工作。

（3）汽车车轮转速检测实验：通过一对红外发射接收管作为转速传感器，当旋转物体在接收和发射管之间转动时，通过遮挡与否来测定转速，并显示在数码管中。

（4）车内温度传感器的实验：采用一个DS18B20温度传感器，模拟车内温度传感器的应用。

3.实验板的硬件设计

3.1 单片机

本实验板单片机采用STC89系列，为了方便验证实验效果，采用在线程序下载的设计，通过通用的下载模块连接到单片机P3.0和P3.1脚，可直接将编写的程序下载到单片机。单片机的晶振选用12M，电源电路由5V电源供电，通过一个开关S4控制整个实验板的启动和关闭。如图1所示为单片机最小系统设计。

3.2 按键与显示模块

本实验板使用三个按键以满足设计要求，三个按键可用于直流电动机的正反转与关闭控制，同时其中两个按键还可用于转向灯控制实验，分别接在单片机的P1.2-1.4口，具体定义可由编程完成。显示模块有两个，分别为两个LED和四个数码管来实现其功能，LED用以模拟转向灯，接在单片机P1.0和P1.1口；数码管显示车轮转速和温度检测的结果，其位选和段选通过两个74LS573连接到单片机的P0口。如图2为显示与按键模块。

3.3 继电器与红外模块

实验板通过两个继电器控制电机的正反旋转。工作时，由按键控制继电器的接通和断开，当一个开关按下后，其中一个继电器接通电源，另一个继电器接地，电机向一个方向旋转；当另一个开关按下后，则之前接电源的继电器接地，而之前接地的继电器接电源，电机向另一个方向旋转，当按下关闭按键时，两个继电器都闭合到接地，电机停止转动。电机的旋转接一个有间隙的圆盘，圆盘置于红外发射和接收管之间，当圆盘中的间隙经过红外发射端时，红外传感器有信号接收，否则则无，依次来进行直流电机的测速。红外模块设计有四个引脚，分别为电源、接地和数据输出口DO，AO口不使用。下图3为继电器和红外模块。

x3.4 温度传感器模块

为了模拟汽车内的温度检测功能，本实验板采用DS18B20来模拟车内的温度传感器，通过对其进行单片机控制，以检测出外界的温度，并将温度数值显示在数码管当中。图4为温度传感器的接线图，其数据输出口与单片机的P1.5口相连。

4 总结

汽车单片机技术是一门应用型很强的课程，本实验板根据教学中的实际需求进行设计，满足课程中的教学需要。同时也能锻炼学生的自我开发和设计的能力，为今后的课程设计和汽车电子设计等活动提供了支持。

参考文献

[1] 安晓莉.AT89S51单片机开发板的设计[J].电子设计工程，2009，17（9），121-123.

[2] 石建国，王丽娟，罗朗，赖泽鸿.在线调试与编程的单片机教学实验板设计[J].实验科学与技术，2008，6（3），75.endprint