0 引言

隨著社會的發展，道路上到處都是飛速的汽車。如何保證行人安全，一直都是人們關注的重心。要減少交通事故，就得從汽車的各種安全設計考慮，這不僅僅是汽車本身的質量問題，還應關注汽車在行駛過程中對路人的引導指示方面。其中汽車的各種燈就是安全警示的一個方面，汽車的轉彎燈、頭燈、尾燈和警示燈等能夠幫助路人識別汽車的動向，尤其是當遇到緊急事件時，打開緊急開關就可以警示路人該車現在不安全了，需要小心避車。轉彎燈能提示路人該車要進行左轉或是右轉了，小心碰撞。傳統的汽車閃光器結構簡單體積小、閃光頻率穩定、監控作用明顯，故被廣泛使用。但這樣的繼電器由于自身條件的限制，可靠性低，定時時間不夠精確，使用壽命較短，且繼電器受溫度影響較大，對于溫度變化較大的環境往往不能滿足要求。本文中汽車轉向燈設計是用單片機來實現的，單片機控制系統可避免傳統的缺點，因為單片機功能強、使用靈活、可靠性高、成本低、體積小、面向控制、具有智能化功能等很多優點。

1 Proteus仿真軟件介紹

本文中用單片機控制的汽車轉向燈控制器是在Proteus的設計仿真環境中實現的。Proteus是由英國Labeenter Electronics公司開發的EDA工具軟件。它主要由Ares和Isis兩個程序組成。前者主要用于PCB自動或人工布線及其電路仿真，后者主要采用原理布圖的方法繪制電路并進行相應的仿真。除了上述基本應用之外，Proteus革命性的功能在于其電路仿真是互動的，針對微處理器的應用，可以直接在基于原理圖的虛擬原型上編程，并實現軟件代碼級的調試，還可以直接實時動態地模擬按鈕、鍵盤的輸入，LED、液晶顯示的輸出，同時配合虛擬工具如示波器、邏輯分析儀等進行相應的測量和觀測。基于Proteus的單片機控制系統設計極大地簡化了設計工作。基于VSM的理論，Proteus可以仿真很多常用的微處理器。

具體來講，它支持PIC、8051、AVR、HC11、ARM7／LPC2000等系列多種型號的微處理器、微控制器，仿真時只需在設定元件屬性時指定下載程序的路徑即可進行實時動態仿真。

2 汽車轉向燈控制器的單片機硬件系統設計

2．1 本汽車轉向燈控制器所實現的功能

汽車轉向燈控制器應具有自動診斷故障、轉彎、停靠和警示燈多種功能。本文中汽車轉向燈所具有的具體功能有下面5個：

(1)正常駕駛時，接通左轉彎開關，左轉彎燈、左頭燈、左尾燈同時閃爍；反之右轉彎燈、右頭燈、右尾燈同時閃爍，閃爍頻率為2Hz。

(2)剎車時，接通剎車開關，左尾燈、右尾燈同時亮。

(3)停靠站時，接通停靠開關，左頭燈、右頭燈、左尾燈和右尾燈同時閃爍，閃爍頻率為2Hz。

(4)出現緊急情況時，接通緊急開關，左轉彎燈、右轉彎燈、左頭燈、右頭燈、左尾燈和右尾燈同時閃爍，閃爍頻率為10Hz。

(5)若出現控制燈故障，能自動反饋到單片機控制中心，實現故障自動診斷功能。

2．2 汽車轉向燈控制器硬件設計

2．2．1 汽車轉向燈硬件框圖

根據自動控制原理，汽車轉向燈控制器應該由輸入、輸出和反饋檢測電路組成，由AT89C51單片機組成控制器來處理和控制這些信號。汽車轉向燈控制器硬件框圖如圖1所示。



2．2．2 汽車轉向燈硬件原理圖

51單片機結構簡單，價格便宜，應用廣泛，所以本系統采用AT89C5 1單片機作為微控制器。輸入信號采用按鍵開關，連到單片機的P3口上，當人按下某個開關時，把控制命令傳給單片機，從而驅動相應的燈組進行工作。輸出信號燈在Proteus用LED來代替，這些燈的亮滅由智能功率開關BTS724來控制和檢測反饋。BTS724是4通道、低通態電阻的高端開關，內部集成充電泵，兼容CMOS、TTL電平，具有狀態反饋功能，用于控制各種標識燈。BTS724帶有四通道輸入輸出，且每一對輸入輸出相互獨立，數字量輸出的診斷反饋，在OFF狀態(指車燈在未接通的狀態下)可檢測開路故障，在ON狀態(指車燈在接通的狀態下)反饋過熱關斷。對于數字量輸出類型的診斷，通過加一個外部上拉電阻到輸出，能在負載關閉的情況下檢測到開路故障。當按下緊急開關時，不僅6個標識燈急閃而且要同時響鈴警示，增強緊張氣氛，驅使路人小心避車。響鈴在Proteus里用訊響器來代替，發出滴滴聲音。根據以上分析，先從元件庫里取出元件并在繪圖區放好，根據要求設置元件屬性，然后連線，完成電氣原理圖的繪制。對于不在基本庫里的元件可以自制，也可以再加庫。圖2為汽車轉向燈控制原理圖。

3 汽車轉向燈軟件設計

汽車轉向燈控制器實際上是根據車燈的狀態信息及駕駛員對車燈狀態的要求來實現的。車燈的狀態信息主要是故障信息的反饋，而駕駛員對車燈狀態的要求通過按下不同的開關來實現。具體控制思想如下：在系統啟動并進行初始化以后，定時器被啟動并周期地對BTS724控制的車燈進行檢測，同時亦周期地對車燈開關進行掃描，根據診斷結果和車燈開關，決定燈組怎么顯示和是否工作。當有故障發生時，跳到相應的故障分辨程序。在故障分辨程序里分清故障產生的原因，并轉去具體處理。與此同時對5個開關進行循環周期掃描，當有緊急開關按下時，左轉彎燈、左頭燈、左尾燈、右轉彎燈、右頭燈和右尾燈同時急閃，閃爍頻率為10Hz；當按下剎車開關時，左尾燈、右尾燈同時亮；當按下停靠站開關，左頭燈、右頭燈、左尾燈和右尾燈同時閃爍，閃爍頻率為2Hz；當接通左轉彎開關，左轉彎燈、左頭燈、左尾燈同時閃爍；接通右轉彎開關，右轉彎燈、右頭燈、右尾燈同時閃爍，閃爍頻率均為2Hz。

汽車轉向燈控制具體流程圖如圖3所示。



單片機仿真軟件Proteus可以和KEIL軟件進行聯合開發仿真，經過簡單設置，同時打開Proteus里原理圖和KEIL程序，在KEIL中啟動調試Debug-start／stop Debugsession，并運行Debug-go，此時Proteus的硬件仿真可被KEIL啟動。

部分關鍵程序：





4 結束語

本文汽車轉向燈控制器主要實現了對6個車燈的電子控制，通過控制器可以實現對每個車燈的控制顯示，比如緊急情況時，6燈急閃響鈴，轉彎時左路車燈工作閃爍等；還可以通過功率開關器件BTS724實現故障反饋，從而實現對每個車燈的故障診斷，讓駕駛員清楚知道車輛的燈組狀態，好采取措施，以防出現該亮不亮，該閃不閃的危險狀態，好提醒路人車輛的行駛意向，大大提高行車的安全。