基于51单片机的汽车中网扫描灯设计

　　0 引言

　　LED产业的迅猛发展给照明和装饰都带来了不小的冲击，特别是LED与汽车的结合更是当前的热门话题。汽车中的阅读灯、示宽灯、刹车灯，甚至照明大灯都渐渐出现了LED的身影。当然作为装饰用的仪表灯，扫描灯和底盘灯也不甘落后，本文介绍了一种LED扫描灯的设计和制作。

　　1 系统构成

　　本系统由高亮LED灯条、汽车中网扫描灯控制器构成。控制器中又包含逻辑控制(单片机最小系统)部分、电源供电部分、电源驱动部分和电路延时部分。具体框图如图1所示。

图1 系统框图

　　2 线路设计

　　图2是本设计的逻辑控制部分，采用经典的8051单片机最小系统，型号为STC89C52RC，STC系列的单片机最方便的是只留出P3.0及P3.1的引脚插针，就可以通过任何一实验板的串口RS232电路将程序下载到单片机中，方便以后作品的修改和升级，也为调试提供了便利。

　　需要注意的是单片机的31脚一定要接高电平，不然单片机不会读片内的存储器，造成单片机不能工作。这里选用40脚的单片机虽然有点体积过大，但引脚用插针引出方便日后功能的扩展。

图2 逻辑控制部

　　图3是本设计的电源部分，因为涉及到给高亮LED灯条和单片机分别供电，电源需要12V和5V两种电压输出。

　　汽车蓄电池电压在12.5V左右。LED灯条部分可以直接由12V供电。单片机部分需要7805转成5V电压供电。为了增强汽车电路的安全性，在电源电路里加入了保险管。

　　其中J2是汽车电源输入，正极可连在汽车示宽灯的正极上，负极接汽车结构中金属部分即可。J1可用于引出控制开关，或直接用跳线帽短接。

图3 电源部分

　　图4是本设计的重点，类似于图4的结构一共有三组，主要器件是光电耦合器，型号可以采用EL817，利用它们既做到了电气隔离，又实现了用单片机的信号控制12V的灯条。其中选用两组，输入端接P2.7～P2.0作为扫描灯的信号控制端。用来控制LED灯条中的八组灯LED1～LED8。

　　值得注意的是光耦的输入端非常脆弱，接入时要接限流电阻。光耦的另一端就可以接LED灯条中的一组，与12V电源构成一个回路，相当于由前面内部LED控制的开关电路。

　　图中C2～C5这一类电容起到延时电路的作用，当光耦接通时，该组LED亮，电容接在12V电源充电，当光耦断开时，电容又与该组LED灯构成放电回路，维持这组灯不是马上熄灭。扫描灯的拖尾效果就是由这部分电路实现的。

　　第三组的四个光耦用作扩展功能。

图4 本设计示意图

　　图5是本设计信号引出端口，其中J5引出的信号用来控制八组汽车扫描灯，J4引出的四组LED信号用于扩展底盘灯或呼吸灯。J9接单片机P3口用于扩展无线遥控或通信等模块。

图5 本设计信号引出端口

　　图6是参考的PCB布板图，采用单面敷铜板增大了布线难度，而且要大量飞线，若采用双层板，布局问题就可简化很多。图3中RX可选用75欧大功率电阻。因设计采用四脚光耦，而光耦是可能发生故障的元件，所以在封装上采用16脚的IC插座。这样每个插座可以安装四个光耦。

图6 参考的PCB布板图

　　3 元件选取

　　与汽车电源相连的线材建议选用粗细合适的硅胶绝缘线，可耐高温和大电流。保险管可选择1A或2A即可。

　　光耦选择EL817，在光耦输入端一定要接限流电阻，在做实验时要注意不要因电流过大烧坏光耦。作为延时储能的电容器要选择品质好的330UF或470UF的大电容。

　　4 安装调试

　　本设计调试简单，只需将流水灯或*样灯的程序写入单片机即可。数据从P2口输出，即连接扫描灯控制光耦的端口。需要注意的是程序中延时的设定要根据实际闪灯的效果修改。只要选择的时间合适，就会产生像火焰的拖尾效果。测试中选用12.5V的电压，最高电流仅达150mA。

　　5 注意事项

　　汽车是移动的，发动机舱的温度也较高。所以本设计的安装环境是高温且震动剧烈的环境。在安装时要注意防震和散热。电源取自汽车示宽灯，这样仪表盘一点亮扫描灯就可以工作了。

　　6 结语

　　本文用简洁的思路实现了LED和单片机的简单应用。为爱车提供了个性化的妆扮。也为生活增添了色彩。

　　附件：实验作品图片：