單片機(jī)畢業(yè)設(shè)計(jì)單片機(jī)光控路燈的設(shè)計(jì)

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1、 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論文） 題 目：?jiǎn)纹瑱C(jī)光控路燈的設(shè)計(jì) 專(zhuān) 業(yè)： 電子信息工程 班 級(jí)： 姓 名： 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)教師： 日 期： 2011年12月 目錄 引言： 3 1 概況與現(xiàn)狀分析 3 1.1 路燈發(fā)

2、展的概況 3 1.2 現(xiàn)狀分析 4 2 總體電路設(shè)計(jì)及方案論證 4 2.1 總體電路設(shè)計(jì)及分析 4 2.2 方案論證 4 2.2.1 傳感電路部分 5 2.2.2 執(zhí)行電路部分 5 3 單片機(jī)介紹 5 3.1 單片機(jī)概述 5 3.2 單片機(jī)的主要功能及應(yīng)用領(lǐng)域 5 3.3 單片機(jī)的發(fā)展趨勢(shì) 6 4 硬件電路設(shè)計(jì) 7 4.1 AT89c51簡(jiǎn)介 8 4.2 光敏電阻介紹 8 4.3 LM324簡(jiǎn)介 9 4.4 單片機(jī)最小系統(tǒng)電路 9 4.5 路燈控制電路 9 4.6 硬件電路原理圖 10 5 軟件設(shè)計(jì) 11 5.1 protues軟件介

3、紹 11 5.2 keil c51簡(jiǎn)介 12 5.3 主程序 12 6 系統(tǒng)調(diào)試及仿真 13 6.1 系統(tǒng)調(diào)試 13 6.2 系統(tǒng)仿真 13 7 總結(jié)與致謝 13 參考文獻(xiàn) 14 單片機(jī)光控路燈的設(shè)計(jì) 摘要：隨著社會(huì)進(jìn)步，需求和單片機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)展，各類(lèi)智能產(chǎn)品、控制系統(tǒng)都是以單片機(jī)技術(shù)為核心來(lái)進(jìn)行開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)。本系統(tǒng)采用MSC-51系列單片機(jī)AT89C51和相關(guān)的光電檢測(cè)設(shè)備設(shè)計(jì)智能路燈控制器，實(shí)現(xiàn)了能根據(jù)實(shí)際光線條件通過(guò)8051芯片的P1口控制路燈開(kāi)關(guān)的功能。 關(guān)鍵詞：路燈；單片機(jī)技術(shù)；控制 The design of the single

4、 chip microcomputer control street lamp Abstract: along with the social progress and needs and microcomputer application field of expanding, all kinds of intelligent product, control system are based on single chip microcomputer as the core to develop design. The system USES the MSC-51 single-

5、chip microcomputer AT89C51 series and related photoelectric detection equipment design intelligent street light controller, realized according to the actual conditions of light can through 8051 chip P1 ofthemouth of the switch control street lamps function. Key word: lamp; MCU-technology; con

6、trol 引言 當(dāng)今，路燈已經(jīng)是城市道路景觀的一個(gè)重要部分，已經(jīng)成為城市照明系統(tǒng)中不可缺少和不可分割的一部分，成為了市民出行和城市美化、亮化的一個(gè)基本要求。隨著社會(huì)文明的不斷發(fā)展，城市照明已不僅局限于街道的照明，而且發(fā)展成了了城市景觀等裝飾性照明的綜合市政工程。社會(huì)對(duì)亮燈率、開(kāi)關(guān)燈的準(zhǔn)確率、故障檢測(cè)的實(shí)時(shí)性和維修的及時(shí)性要求不斷提高。 1 概況與現(xiàn)狀分析 1.1 智能路燈發(fā)展的概況 我國(guó)目前大部分城市都采用全夜燈的方式進(jìn)行照明，普遍存在的問(wèn)題有兩點(diǎn)：一方面因?yàn)楹蟀胍剐腥讼∩?，采用全夜燈的方式浪費(fèi)太大，因此，有的地方采取前半夜全亮，后半夜全滅的照明方式；有的地方在后半夜采用亮一

7、隔一或亮一隔二的節(jié)能措施，此種方式雖然節(jié)約了電費(fèi)支出，卻帶來(lái)了社會(huì)治安和交通安全問(wèn)題，不利于城市安全問(wèn)題。 另一方面，在后半夜因行人稀少，而應(yīng)該降低路燈的亮度，以避免光源污染，影響居民的晚間的休息。但由于后半夜是用電低谷期，電力系統(tǒng)電壓升高，路燈反而比白天更亮了。這不僅造成了能源浪費(fèi)，還大大影響了設(shè)備和燈具的使用壽命。而且，我國(guó)絕大多數(shù)地區(qū)的路燈關(guān)開(kāi)燈都是采用人工控制或者定時(shí)控制，這樣也有許多不利之處：若采用人工控制，則路燈開(kāi)關(guān)存在著一定的不確定性，同時(shí)也占用了一定的人力資源；定時(shí)控制則存在著夏冬季白黑晝時(shí)間不同的情況，使得天還沒(méi)黑路燈就開(kāi)，天還沒(méi)亮路燈就滅的情況，大大影響了人們的日常出生活

8、。 1.2 現(xiàn)狀分析 隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，能源短缺已經(jīng)日益制約著經(jīng)濟(jì)發(fā)展的嚴(yán)重障礙，其中電力短缺已成為制約國(guó)民經(jīng)濟(jì)的突出矛盾。我國(guó)目前的市場(chǎng)上有多種路燈節(jié)能控制產(chǎn)品，能達(dá)到一定的節(jié)能效果，但就功能和效果上還不能盡如人意，主要有以下幾種情況：第一種，采用自耦變壓器及磁飽和電抗器的降壓技術(shù)。其不足是由于反應(yīng)速度較慢，用電高峰時(shí)電壓降到非穩(wěn)定區(qū)容易造成燈光閃滅，不能自動(dòng)調(diào)節(jié)，同時(shí)如果電壓突然升高，則會(huì)對(duì)燈具造成損壞，相對(duì)來(lái)說(shuō)穩(wěn)壓效果較差；第二種是采用電子器件構(gòu)成的可控硅式設(shè)備。該設(shè)備主要采取簡(jiǎn)單的相控技術(shù)，不足之處是元器件較容易發(fā)熱損壞。而為了更好的達(dá)到控制的目的，現(xiàn)在國(guó)內(nèi)外都開(kāi)始采用智能

9、控制方式，如光控、聲控、時(shí)控等，國(guó)外甚至開(kāi)始采用太陽(yáng)能供能光控方式來(lái)控制路燈，基本可以達(dá)到完全自給自足的效果。而本文中研究的就是光控路燈的控制器設(shè)計(jì)。 2 總體電路設(shè)計(jì)及方案論證 2.1 總體電路設(shè)計(jì)及分析 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)課題是《基于單片機(jī)的光控路燈的設(shè)計(jì)》。此課題要求以路燈控制器為對(duì)象，完成硬件系統(tǒng)和軟件程序的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)以光線強(qiáng)弱和延時(shí)兩種方式來(lái)控制路燈的亮滅功能，屬于軟硬件相結(jié)合的題目。其中硬件電路部分主要包括以下幾個(gè)部分：?jiǎn)纹瑱C(jī)最小系統(tǒng)、路燈控制電路部分、光電檢測(cè)電路部分；軟件部分主要包括二個(gè)電子軟件Protues、 Keil-C51軟件和路燈控制、光電檢測(cè)兩個(gè)程序模塊。工作原理如下

10、圖所示： 圖2-1 工作原理圖 2.2方案論證 光控路燈控制系統(tǒng)分為光線檢測(cè)和執(zhí)行控制命令（開(kāi)路燈、關(guān)路燈），在光線滿足設(shè)定條件的情況下，光線檢測(cè)電路將檢測(cè)到的情況傳送給控制器并由控制器發(fā)出指令控制相應(yīng)的電路執(zhí)行。 2.2.1傳感電路部分： 方案一：使用光敏電阻直接提供給51單片機(jī)輸入信號(hào)，并進(jìn)行相應(yīng)的后續(xù)程序操作； 方案二：使用光敏電阻和三極管聯(lián)合驅(qū)動(dòng)的方式，提供給單片機(jī)輸入傳感信號(hào)。 由于方案一提供的輸入信號(hào)相對(duì)來(lái)說(shuō)對(duì)環(huán)境的要求較高，難以實(shí)現(xiàn)且不符合系統(tǒng)在現(xiàn)實(shí)生活中的實(shí)用性等原則，故選取方案二。 2.2.2執(zhí)行電路部分： 方案一：由單片機(jī)端口對(duì)相應(yīng)電路進(jìn)行操作；

11、 方案二：由單片機(jī)對(duì)后續(xù)的執(zhí)行元件進(jìn)行操作，如繼電器等相關(guān)的執(zhí)行元件。 由于方案二使用繼電器等相關(guān)的執(zhí)行元件，使系統(tǒng)的設(shè)計(jì)更加接近實(shí)際應(yīng)用，在實(shí)際應(yīng)用中，系統(tǒng)是由電子電路→電氣電路的控制，使用繼電器等可使系統(tǒng)的現(xiàn)實(shí)性大大增強(qiáng)。 3 單片機(jī)介紹 3.1 單片機(jī)概述 單片機(jī)是一種集成在電路芯片，是采用超大規(guī)模集成電路技術(shù)把具有數(shù)據(jù)處理能力的中央處理器CPU隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM、只讀存儲(chǔ)器ROM、多種I/O口和中斷系統(tǒng)、定時(shí)器/計(jì)時(shí)器等功能（可能還包括顯示驅(qū)動(dòng)電路、脈寬調(diào)制電路、模擬多路轉(zhuǎn)換器、A/D轉(zhuǎn)換器等電路）集成到一塊硅片上構(gòu)成的一個(gè)小而完善的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。 單片機(jī)內(nèi)部也

12、用和電腦功能類(lèi)似的模塊，比如CPU，內(nèi)存，并行總線，還有和硬盤(pán)作用相同的存儲(chǔ)器件，不同的是它的這些部件性能都相對(duì)我們的家用電腦弱很多，不過(guò)價(jià)錢(qián)也是低的，一般不超過(guò)10元即可......用它來(lái)做一些控制電器一類(lèi)不是很復(fù)雜的工作足矣了。我們現(xiàn)在用的全自動(dòng)滾筒洗衣機(jī)、排煙罩、VCD等等的家電里面都可以看到它的身影！......它主要是作為控制部分的核心部件。 　　它是一種在線式實(shí)時(shí)控制計(jì)算機(jī)，在線式就是現(xiàn)場(chǎng)控制，需要的是有較強(qiáng)的抗干擾能力，較低的成本，這也是和離線式計(jì)算機(jī)的（比如家用PC）的主要區(qū)別。 　　 3.2 單片機(jī)的主要功能及應(yīng)用領(lǐng)域 現(xiàn)在的單片機(jī)功能越來(lái)越強(qiáng)大，集成度越來(lái)越高，有很

13、多曾經(jīng)的外圍器件都已經(jīng)在內(nèi)部集成。 它的功能很多：比較器；模數(shù)/數(shù)模轉(zhuǎn)換器；PWM；多種多樣的接口；LCD驅(qū)動(dòng)；存儲(chǔ)器等等。同時(shí)它也是計(jì)算機(jī)—單片微型計(jì)算機(jī)。部分單片機(jī)的計(jì)算能力已經(jīng)比早期PC的CPU強(qiáng)大，速度也越來(lái)越快。甚至也有類(lèi)似雙核CPU的設(shè)計(jì)出現(xiàn)。因?yàn)槟軌蜻\(yùn)行程序，所以可以做很多的事情。幾乎您上網(wǎng)用的計(jì)算機(jī)能做的事情，它都同樣能做。只是能力沒(méi)那么強(qiáng)大。比如：可以讀寫(xiě)硬盤(pán)、可以接受按鍵輸入、可以顯示輸出、可以驅(qū)動(dòng)打印、您甚至可以給它接個(gè)鼠標(biāo)。當(dāng)然這可能涉及一些接口的問(wèn)題，但是CPU也不是直接做這些事情的。 它的輸入輸出，如前面所說(shuō)，也是多種多樣的?？梢允悄M量，也可以是數(shù)字量，標(biāo)準(zhǔn)的

14、USB接口也已經(jīng)集成在了單片機(jī)內(nèi)部。 此外，單片機(jī)的體積小、價(jià)格低、可靠性高、適用面寬、有著其本身的指令系統(tǒng)等諸多優(yōu)勢(shì)，在各行各業(yè)都得到廣泛應(yīng)用。單片機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域可歸納為幾個(gè)方面： 1) 在智能儀器儀表上的應(yīng)用:單片機(jī)具有體積小、功耗低、控制功能強(qiáng)、擴(kuò)展靈活、微型化和使用方便等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于儀器儀表中，結(jié)合不同類(lèi)型的傳感器，可實(shí)現(xiàn)諸如電壓、功率、頻率、濕度、溫度、流量、速度、厚度、角度、長(zhǎng)度、硬度、元素、壓力等物理量的測(cè)量。采用單片機(jī)控制使得儀器儀表數(shù)字化、智能化、微型化，且功能比起采用電子或數(shù)字電路更加強(qiáng)大。例如精密的測(cè)量設(shè)備（功率計(jì)，示波器，各種分析儀）。 2） 在工業(yè)控制中的應(yīng)用

15、：用單片機(jī)可以構(gòu)成形式多樣的控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。例如工廠流水線的智能化管理，電梯智能化控制、各種報(bào)警系統(tǒng)，與計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)構(gòu)成二級(jí)控制系統(tǒng)等。 3） 在家用電器中的應(yīng)用:可以這樣說(shuō)，現(xiàn)在的家用電器基本上都采用了單片機(jī)控制，從電飯褒、洗衣機(jī)、電冰箱、空調(diào)機(jī)、彩電、其他音響視頻器材、再到電子秤量設(shè)備，五花八門(mén)，無(wú)所不在。 4) 在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和通信領(lǐng)域中的應(yīng)用:現(xiàn)代的單片機(jī)普遍具備通信接口，可以很方便地與計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，為在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和通信設(shè)備間的應(yīng)用提供了極好的物質(zhì)條件，現(xiàn)在的通信設(shè)備基本上都實(shí)現(xiàn)了單片機(jī)智能控制，從手機(jī)，電話機(jī)、小型程控交換機(jī)、樓宇自動(dòng)通信呼叫系統(tǒng)、列車(chē)無(wú)線通信、再到日

16、常工作中隨處可見(jiàn)的移動(dòng)電話，集群移動(dòng)通信，無(wú)線電對(duì)講機(jī)等。 5)單片機(jī)在醫(yī)用設(shè)備領(lǐng)域中的應(yīng)用:單片機(jī)在醫(yī)用設(shè)備中的用途亦相當(dāng)廣泛，例如醫(yī)用呼吸機(jī)，各種分析儀，監(jiān)護(hù)儀，超聲診斷設(shè)備及病床呼叫系統(tǒng)等等。 3.3 單片機(jī)的發(fā)展趨勢(shì) 現(xiàn)在可以說(shuō)單片機(jī)是百花齊放，百家爭(zhēng)鳴的時(shí)期，世界上各大芯片制造公司都推出了自己的單片機(jī)，從8位、16位到32位，數(shù)不勝數(shù)，應(yīng)有盡有，有與主流C51系列兼容的，也有不兼容的，但它們各具特色，互成互補(bǔ)，為單片機(jī)的應(yīng)用提供廣闊的天地?？v觀單片機(jī)的發(fā)展過(guò)程，可以預(yù)示單片機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)，大致有： 1　 低功耗CMOS化:MCS-51系列的8031推出時(shí)的功耗達(dá)630mW，而

17、現(xiàn)在的單片機(jī)普遍都在100mW左右，隨著對(duì)單片機(jī)功耗要求越來(lái)越低，現(xiàn)在的各個(gè)單片機(jī)制造商基本都采用了CMOS(互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體工藝)。象80C51就采用了HMOS(即高密度金屬氧化物半導(dǎo)體工藝)和CHMOS(互補(bǔ)高密度金屬氧化物半導(dǎo)體工藝)。CMOS雖然功耗較低，但由于其物理特征決定其工作速度不夠高，而CHMOS則具備了高速和低功耗的特點(diǎn)，這些特征，更適合于在要求低功耗象電池供電的應(yīng)用場(chǎng)合。所以這種工藝將是今后一段時(shí)期單片機(jī)發(fā)展的主要途徑。 2　 微型單片化:現(xiàn)在常規(guī)的單片機(jī)普遍都是將中央處理器(CPU)、隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)(RAM)、只讀程序存儲(chǔ)器(ROM)、并行和串行通信接口，中斷系

18、統(tǒng)、定時(shí)電路、時(shí)鐘電路集成在一塊單一的芯片上，增強(qiáng)型的單片機(jī)集成了如A/D轉(zhuǎn)換器、PMW(脈寬調(diào)制電路)、WDT(看門(mén)狗)、有些單片機(jī)將LCD(液晶)驅(qū)動(dòng)電路都集成在單一的芯片上，這樣單片機(jī)包含的單元電路就更多，功能就越強(qiáng)大。甚至單片機(jī)廠商還可以根據(jù)用戶的要求量身定做，制造出具有自己特色的單片機(jī)芯片。 此外，現(xiàn)在的產(chǎn)品普遍要求體積小、重量輕，這就要求單片機(jī)除了功能強(qiáng)和功耗低外，還要求其體積要小。現(xiàn)在的許多單片機(jī)都具有多種封裝形式，其中SMD(表面封裝)越來(lái)越受歡迎，使得由單片機(jī)構(gòu)成的系統(tǒng)正朝微型化方向發(fā)展。 3　 主流與多品種共存:現(xiàn)在雖然單片機(jī)的品種繁多，各具特色，但仍以80C51為核心

19、的單片機(jī)占主流，兼容其結(jié)構(gòu)和指令系統(tǒng)的有PHILIPS公司的產(chǎn)品，ATMEL公司的產(chǎn)品和中國(guó)臺(tái)灣的Winbond系列單片機(jī)。所以C8051為核心的單片機(jī)占據(jù)了半壁江山。而Microchip公司的PIC精簡(jiǎn)指令集(RISC)也有著強(qiáng)勁的發(fā)展勢(shì)頭，中國(guó)臺(tái)灣的HOLTEK公司近年的單片機(jī)產(chǎn)量與日俱增，與其低價(jià)質(zhì)優(yōu)的優(yōu)勢(shì)，占據(jù)一定的市場(chǎng)分額。此外還有MOTOROLA公司的產(chǎn)品，日本幾大公司的專(zhuān)用單片機(jī)。在一定的時(shí)期內(nèi)，這種情形將得以延續(xù)，將不存在某個(gè)單片機(jī)一統(tǒng)天下的壟斷局面，走的是依存互補(bǔ)，相輔相成、共同發(fā)展的道路。 4 硬件電路設(shè)計(jì) 4.1 AT89c51簡(jiǎn)介 MCS-51系列單片機(jī)是由美國(guó)

20、的Intel公司開(kāi)發(fā)研制，并于1980年推出的產(chǎn)品。與MCS-48系列單片機(jī)相比，其以典型的體系結(jié)構(gòu)和完善的專(zhuān)用寄存器集中管理方式，方便的邏輯位操作功能及豐富的指令系統(tǒng)[5]，堪稱(chēng)一代“名機(jī)”，為之后的其他單片機(jī)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。因此，MCS-51系列單片機(jī)結(jié)構(gòu)先進(jìn)，功能強(qiáng)大，增加了更多的電路單元和功能模塊，指令數(shù)達(dá)111條。其中的代表作便是AT89C5x系列單片機(jī)，而本文所用的便是AT89C51單片機(jī)?，F(xiàn)簡(jiǎn)要介紹如下： 1. 中斷系統(tǒng) 8051具備較完善的中斷功能，有兩個(gè)外中斷、兩個(gè)定時(shí)/計(jì)數(shù)器中斷和一個(gè)串行中斷，可滿足不同的控制要求，并具有2級(jí)的優(yōu)先級(jí)別選擇。 2. 時(shí)鐘電路

21、 8051內(nèi)置最高頻率達(dá)12MHz的時(shí)鐘電路，用于產(chǎn)生整個(gè)單片機(jī)運(yùn)行的脈沖時(shí)序，但8051單片機(jī)需外置振蕩電容。 3. 8051的引腳說(shuō)明 8051系列單片機(jī)中的8031、8051及8751均采用40Pin封裝的雙列直接DIP結(jié)構(gòu)，右圖是它們的引腳配置，40個(gè)引腳中，正電源和地線兩根，外置石英振蕩器的時(shí)鐘線兩根，4組8位共32個(gè)I/O口，中斷口線與P3口線復(fù)用。現(xiàn)在我們對(duì)這些引腳的功能加以說(shuō)明： 圖4-1 AT89C51引腳 4.2 光敏電阻介紹 光敏電阻又稱(chēng)光導(dǎo)管，常用的制作材料為硫化鎘，另外還有硒、硫化鋁、硫化鉛和硫化鉍等材料。這些制作材料具有在特定波長(zhǎng)的光照射

22、下，其阻值迅速減小的特性。這是由于光照產(chǎn)生的載流子都參與導(dǎo)電，在外加電場(chǎng)的作用下作漂移運(yùn)動(dòng)，電子奔向電源的正極，空穴奔向電源的負(fù)極，從而使光敏電阻器的阻值迅速下降。 4.3光敏電阻工作原理 光敏電阻的工作原理是基于內(nèi)光電效應(yīng)。在半導(dǎo)體光敏材料兩端裝上電極引線，將其封裝在帶有透明窗的管殼里就構(gòu)成光敏電阻，為了增加靈敏度，兩電極常做成梳狀。用于制造光敏電阻的材料主要是金屬的硫化物、硒化物和碲化物等半導(dǎo)體。通常采用涂敷、噴涂、燒結(jié)等方法在絕緣襯底上制作很薄的光敏電阻 光敏電阻原理圖 及梳狀歐姆電極，接出引線，封裝在具有透光鏡的密封殼體內(nèi)，以免受潮影響其靈敏度。在黑暗環(huán)境里，它

23、的電阻值很高，當(dāng)受到光照時(shí)，只要光子能量大于半導(dǎo)體材料的禁帶寬度，則價(jià)帶中的電子吸收一個(gè)光子的能量后可躍遷到導(dǎo)帶，并在價(jià)帶中產(chǎn)生一個(gè)帶正電荷的空穴，這種由光照產(chǎn)生的電子—空穴對(duì)了半導(dǎo)體材料中載流子的數(shù)目，使其電阻率變小，從而造成光敏電阻阻值下降。光照愈強(qiáng)，阻值愈低。入射光消失后，由光子激發(fā)產(chǎn)生的電子—空穴對(duì)將復(fù)合，光敏電阻的阻值也就恢復(fù)原值。在光敏電阻兩端的金屬電極加上電壓，其中便有電流通過(guò)，受到波長(zhǎng)的光線照射時(shí)，電流就會(huì)隨光強(qiáng)的而變大，從而實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換。光敏電阻沒(méi)有極性，純粹是一個(gè)電阻器件，使用時(shí)既可加直流電壓，也加交流電壓。半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力取決于半導(dǎo)體導(dǎo)帶內(nèi)載流子數(shù)目的多少。 4.4

24、單片機(jī)最小系統(tǒng)電路 單片機(jī)最小系統(tǒng)是單片機(jī)系統(tǒng)的核心，其他的外圍電路都是在最小系統(tǒng)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的。單片機(jī)最小系統(tǒng)是由單片機(jī)、復(fù)位電路、時(shí)鐘電路、電源和地端組成，一般情況下，單片機(jī)系統(tǒng)采用外接石英晶體與內(nèi)部運(yùn)放組成時(shí)鐘振蕩器作為系統(tǒng)時(shí)鐘源，而在多機(jī)系統(tǒng)中，單片機(jī)只作為一個(gè)功能模塊使用，為節(jié)省硬件和統(tǒng)一系統(tǒng)的時(shí)鐘信號(hào)，常采用外時(shí)鐘源。單片機(jī)最小系統(tǒng)是單片機(jī)控制電路的核心[11]。 在整個(gè)系統(tǒng)中，單片機(jī)控制電路是整個(gè)系統(tǒng)的核心，負(fù)責(zé)對(duì)光電檢測(cè)電路采集到光信號(hào)進(jìn)行處理和加工，并按照之前設(shè)定好的指令進(jìn)行執(zhí)行、運(yùn)算，并將結(jié)果傳送給相應(yīng)的執(zhí)行電路。 單片機(jī)控制電路相關(guān)的電路原理圖如下圖所示： 圖

25、4-4 單片機(jī)最小系統(tǒng)電路 4.5 路燈控制電路 路燈控制電路是智能路化燈控制器電路的發(fā)光部分，也是整個(gè)硬件電路的基本組成部分之一，這一部分電路相對(duì)來(lái)說(shuō)比較簡(jiǎn)單，起控制作用的元件是單片機(jī)[12]，其控制功能主要通過(guò)指令系統(tǒng)的指令來(lái)實(shí)現(xiàn)。 這一部分電路主要有8個(gè)LED燈、8個(gè)470歐姆的電阻、電源和單片機(jī)組成。該部分電路如下圖所示： 圖4-5路燈控制電路 4.6 硬件電路原理圖 經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的設(shè)計(jì)，仿真，才得出了本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的硬件電路部分。通過(guò)前面的分析，我們可以發(fā)現(xiàn)本次設(shè)計(jì)課題的硬件電路部可分為以下四個(gè)組成部分：?jiǎn)纹瑱C(jī)控制電路部分、路燈控制電路部分、光電檢測(cè)與執(zhí)行

26、電路部分和兩位一體的數(shù)碼顯示電路電路部分。 將前面介紹的電路加以分析和組合，就可以得到整個(gè)硬件電路部分的相關(guān)原理圖，現(xiàn)將硬件原理圖表示如下： 圖4-6 總體電路圖 5 軟件設(shè)計(jì) 5.1 protues軟件介紹 Proteus軟件是英國(guó)Labcenter electronics公司出版的EDA工具軟件[13]。它不僅具有其它EDA工具軟件的仿真功能，還能仿真單片機(jī)及外圍器件。它是目前最好的仿真單片機(jī)及外圍器件的工具。雖然目前國(guó)內(nèi)推廣剛起步，但已受到單片機(jī)愛(ài)好者、從事單片機(jī)教學(xué)的教師、致力于單片機(jī)開(kāi)發(fā)應(yīng)用的科技工作者的青睞。 其功能特點(diǎn)如下: Proteus軟件具有其它ED

27、A工具軟件（例：multisim）的功能。這些功能是：原理布圖；PCB自動(dòng)或人工布線；SPICE電路仿真。 其功能特點(diǎn)如下：Protues軟件具有其它EDA工具軟件（例：multisim）的功能。這些功能是：（1）原理布圖 （2）PCB自動(dòng)或人工布線 　?。?）SPICE電路仿真　 　　 革命性的特點(diǎn)： 　?。?）互動(dòng)的電路仿真。用戶甚至可以實(shí)時(shí)采用諸如RAM，ROM，鍵盤(pán)，馬達(dá)，LED，LCD，AD/DA，部分SPI器件，部分IIC器件。 　?。?）仿真處理器及其外圍電路?？梢苑抡?1系列、AVR、PIC、ARM、等常用主流單片機(jī)。還可以直接在基于原理圖的虛擬原型上編程，再配合顯示及輸

28、出，能看到運(yùn)行后輸入輸出的效果。配合系統(tǒng)配置的虛擬邏輯分析儀、示波器等，Protues建立了完備的電子設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)環(huán)境。 5.2 keil c51簡(jiǎn)介 Keil C51是美國(guó)Keil Software公司出品的51系列兼容單片機(jī)C語(yǔ)言軟件開(kāi)發(fā)系統(tǒng)[14]，與匯編相比，C語(yǔ)言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護(hù)性上有明顯的優(yōu)勢(shì)，因而易學(xué)易用。用過(guò)匯編語(yǔ)言后再使用C來(lái)開(kāi)發(fā)，體會(huì)更加深刻。 Keil C51軟件提供豐富的庫(kù)函數(shù)和功能強(qiáng)大的集成開(kāi)發(fā)調(diào)試工具，全Windows界面。另外重要的一點(diǎn)，只要看一下編譯后生成的匯編代碼，就能體會(huì)到Keil C51生成的目標(biāo)代碼效率非常之高，多數(shù)語(yǔ)句生成的匯編代碼

29、很緊湊，容易理解。在開(kāi)發(fā)大型軟件時(shí)更能體現(xiàn)高級(jí)語(yǔ)言的優(yōu)勢(shì)。 5.3 主程序 AT89C51單片機(jī)的各路接口有高低電平之分，各路接口與外圍電路之間連接起來(lái)，通過(guò)導(dǎo)入單片機(jī)內(nèi)部程序來(lái)控制接口的電平高低從而達(dá)到控制外部電路的目的。而本文中的控制系統(tǒng)則是通過(guò)導(dǎo)入文中的程序完成的，見(jiàn)附錄中程序。路燈開(kāi)關(guān)控制流程圖如下圖： 6 系統(tǒng)調(diào)試及仿真 6.1 系統(tǒng)調(diào)試 系統(tǒng)調(diào)試包括兩部分：硬件調(diào)試部分及軟件調(diào)試部分。 硬件調(diào)試指做成實(shí)物后，通過(guò)調(diào)試發(fā)現(xiàn)電路中的短路、虛焊、過(guò)焊等問(wèn)題并加以解決。由于本次論文設(shè)計(jì)并未做成實(shí)物，故這一步省去。 軟件調(diào)試主要是程序的調(diào)試，指硬件圖設(shè)計(jì)好以后，通過(guò)

30、向單片機(jī)內(nèi)燒入程序進(jìn)行仿真，根據(jù)仿真的結(jié)果來(lái)判定程序的正確與否，從而達(dá)到調(diào)試的目的。 6.2 系統(tǒng)仿真 系統(tǒng)的硬件及軟件都已經(jīng)調(diào)試完成，然后利用protues進(jìn)行系統(tǒng)仿真。在仿真中，利用光敏電阻模擬天黑天亮，用滑動(dòng)變阻器來(lái)調(diào)整光亮的強(qiáng)度。 仿真圖如下所示： 7 總結(jié)與致謝 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)是以基于單片機(jī)的智能光控路燈控制器為研究對(duì)象，通過(guò)對(duì)控制系統(tǒng)所要完成的功能進(jìn)行分析，從而確定所要用到的元器件，然后根據(jù)其工作原理將各個(gè)功能部分進(jìn)行組合連接，完成其硬件圖。然后利用C51編程軟件根據(jù)系統(tǒng)的功能要求進(jìn)行編程，導(dǎo)入單片機(jī)中，最后進(jìn)行調(diào)試及仿真。 總而言之，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)我收獲頗多。不僅學(xué)會(huì)了

31、兩款新的軟件protues和KEIL C51，也了解了單片機(jī)的一些工作原理及常見(jiàn)的用途。 考文獻(xiàn) [1] 單片機(jī)中級(jí)教程-----------北京航空航天大學(xué)出版社 張俊謨編著 [2] 雷麗文 等.微機(jī)原理與接口技術(shù)[M].北京：電子工業(yè)出版社，1997.2 [3] 微型計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用-----------西安電子科技大學(xué)出版社 李伯成 侯伯亨 張毅坤 編著. [4] 常玉燕, 呂光譯. 日本電子電路精選[M]. 北京: 電子工業(yè)出版社, 1990. [5] 張毅坤. 單片微型計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用，西安電子科技大學(xué)出版社 1998 [6] 余錫存 曹?chē)?guó)華.單片機(jī)原理及接口技術(shù)[M]. 陜西:西安電子科技大學(xué)出版社,2000.7 [7] WWW部分資料。 [8] -------單片機(jī)學(xué)習(xí)網(wǎng)部分資料