路燈控制系統(tǒng)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書

1、<p><b>　　路燈控制系統(tǒng)</b></p><p>　　摘要：本系統(tǒng)以89S52單片機(jī)為控制核心，采用單片機(jī)內(nèi)的定時(shí)/數(shù)器為實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘計(jì)時(shí)，另外采用集成運(yùn)算放大器和D/A轉(zhuǎn)換器構(gòu)成具有深度負(fù)反饋的數(shù)字可控直流電流源，用于調(diào)節(jié)LED 燈的亮度，系統(tǒng)由單片機(jī)控制，具有鍵盤設(shè)定，步進(jìn)，液晶顯示時(shí)間設(shè)定值和LED燈的功率，實(shí)現(xiàn)了按題目要求的兩燈開關(guān)燈控制，以及10mA-600mA之間任

2、意設(shè)定和步進(jìn)。</p><p>　　關(guān)鍵詞：可控電流源，路燈控制器，LED </p><p>　　abstract：The system uses microcontroller of 89S52, using the timer/clock timing of the microcontroller for the realization of the number of device

3、s, while using an integrated operational amplifier and D/A converter which has a deep negative feedback form the number of controllable DC current source, for regulating the LED lamp brightness. the system controlled by

4、microcontroller with a keyboard, step Motor, liquid crystal display time settings and power LED lights to achieve the required two la</p><p>　　Key word：controllable current source，lampcontrolsystem，LED</p

5、><p><b>　　1 引言</b></p><p>　　1.1 基于89S52單片機(jī)的路燈控制系統(tǒng)的研究</p><p>　　當(dāng)今單片機(jī)的發(fā)展相當(dāng)迅速，產(chǎn)品更新?lián)Q代周期也越來越長，其結(jié)構(gòu)不斷改進(jìn)，功能日益增強(qiáng)，性能價(jià)格比越來越高。目前全世界單片機(jī)制造商有很多家，產(chǎn)品有很多系列。它們?cè)谖覈玫搅藦V泛使用。</p><p>

6、;　　路燈控制系統(tǒng)是生產(chǎn)生活和城市道路建設(shè)中必備的系統(tǒng)之一。根據(jù)設(shè)計(jì)題目要求，基于單片機(jī)為中心，通過AT89S52單片機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)路燈定時(shí)開關(guān)及時(shí)間顯示的控制。紅外傳感器部分電路通過可根據(jù)外界環(huán)境明暗的變化，能夠自動(dòng)進(jìn)行開燈和關(guān)燈。紅外傳感器可以接收物體在一定范圍內(nèi)發(fā)出的紅外線，因此，將紅外傳感器置于適當(dāng)位置，便可實(shí)現(xiàn)燈依次點(diǎn)亮的控制。通過對(duì)AT89S52單片機(jī)進(jìn)行編程，使用單片機(jī)的兩個(gè)端口分別對(duì)兩只路燈進(jìn)行控制，并設(shè)定不同的開燈和關(guān)燈時(shí)間

7、。路燈故障時(shí)，支路控制器產(chǎn)生低電平，送入AT89S52單片機(jī)，產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)。</p><p><b>　　1.2 紅外傳感器</b></p><p>　　紅外技術(shù)發(fā)展到現(xiàn)在，已經(jīng)為大家所熟知，這種技術(shù)已經(jīng)在現(xiàn)代科技、國防和工農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用。紅外傳感系統(tǒng)是用紅外線為介質(zhì)的測(cè)量系統(tǒng)，按照功能能夠分成五類：（1）輻射計(jì)，用于輻射和光譜測(cè)量；（2）搜索和跟蹤系統(tǒng)，

8、用于搜索和跟蹤紅外目標(biāo)，確定其空間位置并對(duì)它的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行跟蹤；（3）熱成像系統(tǒng)，可產(chǎn)生整個(gè)目標(biāo)紅外輻射的分布圖像；（4）紅外測(cè)距和通信系統(tǒng)；（5）混合系統(tǒng)，是指以上各類系統(tǒng)中的兩個(gè)或者多個(gè)的組合。 </p><p><b>　　2 系統(tǒng)方案論證</b></p><p>　　2．1方案一：采用單片機(jī)控制，PWM調(diào)節(jié)路燈亮度，需要較貴的PWM模塊，控制較方便。</p

9、><p>　　2．2方案二：采用單片機(jī)控制，運(yùn)放負(fù)反饋和場(chǎng)效應(yīng)管實(shí)現(xiàn)路燈亮度調(diào)節(jié)。其控制原理簡單，且價(jià)格便宜容易實(shí)現(xiàn)。其控制電路簡單，可線性調(diào)節(jié)，硬件電路簡單，調(diào)試方便，電路工作的可靠性高。</p><p>　　綜上所述，我選用第二種方案。</p><p><b>　　系統(tǒng)框圖如圖1：</b></p><p><b&g

10、t;　　圖1：系統(tǒng)框圖</b></p><p>　　本路燈控制系統(tǒng)以單片機(jī)89S52為核心，配上周圍的信息采集系統(tǒng)、路燈控制系統(tǒng)、檢測(cè)電路系統(tǒng)、通信系統(tǒng)和顯示系統(tǒng)?？梢詫?duì)燈一起控制，也可以對(duì)單個(gè)燈進(jìn)行控制，控制功能包括開關(guān)燈時(shí)間，燈的亮度，還可以根據(jù)環(huán)境來進(jìn)行對(duì)燈的控制。</p><p>　　采集系統(tǒng)包括以下幾部分電路：</p><p>　?、? 單片機(jī)

11、的基本電路。此部分電路主要是單片機(jī)最小系統(tǒng)的最基本的電路之一，也是本系統(tǒng)的核心電路，其余電路都是以該部分電路展開的，它負(fù)責(zé)整個(gè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的處理和協(xié)調(diào)工作。</p><p>　?、? 路燈控制電路。該電路實(shí)現(xiàn)我們?cè)O(shè)置的控制，讓路燈在規(guī)定的時(shí)間和方式開關(guān)。</p><p>　?、? 路燈亮度調(diào)節(jié)電路。該電路由一個(gè)D/A芯片組成，負(fù)責(zé)調(diào)節(jié)路燈的亮度。</p><p>　　④

12、. LCD顯示電路。該電路主要是提供人能夠識(shí)別的信息，即讓人能夠知道系統(tǒng)工作的狀態(tài)。</p><p>　?、?鍵盤輸入電路。該電路是提供一個(gè)人機(jī)交流的平臺(tái)，通過它人能夠?qū)ο到y(tǒng)進(jìn)行基本的設(shè)置，以達(dá)到控制目的。</p><p>　?、? 聲光報(bào)警電路。該電路是本設(shè)計(jì)的最終目的，即在溫度超過規(guī)定范圍時(shí)，提醒操作者控制環(huán)境的溫度，以避免不必要的損失。</p><p>　　⑦

13、晶振時(shí)序電路。該電路主要是為單片機(jī)提供一個(gè)基準(zhǔn)的時(shí)序，讓單片機(jī)能夠按部就班地工作。</p><p>　?、鄦纹瑱C(jī)復(fù)位電路。該電路能夠在系統(tǒng)上電的時(shí)候自動(dòng)復(fù)位，使整個(gè)系統(tǒng)在上電時(shí)，能夠從程序的第一行開始執(zhí)行。該電路還有強(qiáng)制復(fù)位的功能，能夠在系統(tǒng)出現(xiàn)死機(jī)情況的時(shí)候，用人工的方式時(shí)單片機(jī)從程序的第一行開始執(zhí)行。</p><p>　　3 各電路設(shè)計(jì)和論證</p><p>

14、　　3.1電源電路設(shè)計(jì)和論證</p><p>　　3.1.1方案一：采用獨(dú)立的穩(wěn)壓電源。</p><p>　　采用獨(dú)立的穩(wěn)壓電源供電，電源的穩(wěn)壓性能好，直流輸出特性好，系統(tǒng)可以穩(wěn)定工作，但是獨(dú)立穩(wěn)壓電源體積大，價(jià)格昂貴，不易攜帶，只適合系統(tǒng)在實(shí)驗(yàn)室調(diào)試階段使用，即為系統(tǒng)調(diào)試提供一個(gè)通用的電源平臺(tái)。</p><p>　　3.1.2方案二：采用四只干電池提供電源。<

15、;/p><p>　　該方案的優(yōu)點(diǎn)是系統(tǒng)簡明扼要，成本低；缺點(diǎn)是輸出功率不高，只能勉強(qiáng)推動(dòng)單片機(jī)，適合小電流負(fù)載。該方案中需要能提供LED電源，干電池?zé)o法提供這么大的電流。而且在整個(gè)系統(tǒng)工作的過程中，電壓會(huì)隨著時(shí)間的推移而不斷降低，進(jìn)而造成系統(tǒng)出現(xiàn)死機(jī)等情況。 </p><p>　　3.1.3方案三：采用變壓器整流的形式提供電源。</p><p>　　該電源的電路結(jié)構(gòu)簡單

16、，成本較低，輸出功率可以在選擇變壓器的時(shí)候確定，只要變壓器的功率合適，完全可以使整個(gè)電路穩(wěn)定工作。該方案對(duì)于本系統(tǒng)來說，兼具方案一和方案二的優(yōu)點(diǎn)。</p><p>　　為使系統(tǒng)能夠穩(wěn)定工作，必須有可靠電源，在此基礎(chǔ)上綜合考慮降低成本、硬件調(diào)試簡單和設(shè)計(jì)維修方便等因素，選擇第三種方案。電源方案的具體電路如圖2所示。</p><p><b>　　圖2：電源電路</b>&l

17、t;/p><p>　　我們的課題中需要+5V電壓給控制電路供電，需要+12V和-12V給運(yùn)放和恒流源供電。所以我們采用了集成穩(wěn)壓電路LM7812和LM7912提供+12V和-12V。然后在+12V輸出取電到LM7805產(chǎn)生+5V電壓。經(jīng)過試驗(yàn)該電路能很好的提供給我們需要的電壓源。</p><p>　　我們的設(shè)計(jì)中還包括調(diào)光電路，調(diào)光電路是由恒流源組成。我們的恒流源由ADC0832和負(fù)反饋電路組

18、成，電流值通過ADC0832轉(zhuǎn)換成電壓，再利用運(yùn)放的負(fù)反饋?zhàn)饔?，把電壓加到電阻R31、R32,從而控制流過場(chǎng)效應(yīng)管的電流，實(shí)現(xiàn)橫流的作用。電流可以通過調(diào)節(jié)ADC0832的電壓值來調(diào)節(jié)。原理圖見下圖：</p><p>　　3．2路燈控制電路的設(shè)計(jì)</p><p>　　3．2．1 方案一 采用晶閘管電子開關(guān)控制LED燈的開關(guān)</p><p>　　晶閘管電子開關(guān)充分利用了

19、電壓過零觸發(fā)、電流過零切除、開關(guān)無觸點(diǎn)、響應(yīng)速度快等晶閘管特性，可使電容上的電壓從零快速上升到額定工作電壓。而在斷開時(shí)，晶閘管上的電流過零切除．可實(shí)現(xiàn)電容器投入無涌流、切除無過壓、投切無電弧的快速動(dòng)態(tài)補(bǔ)償功能，故能較好地解決電容器投切時(shí)產(chǎn)生的暫態(tài)沖擊問題。但是，晶閘管在導(dǎo)通狀態(tài)下存在較大的管壓降(1 V左右)，故在工作時(shí)，要考慮消耗功率和其產(chǎn)生和散發(fā)的大量熱量，而這會(huì)使運(yùn)行和維護(hù)的成本加大。</p><p>　　

20、3．2．2 方案二 采用繼電器控制LED燈的開關(guān)</p><p>　　電磁式繼電器一般由鐵芯、線圈、銜鐵、觸點(diǎn)簧片等組成的。只要在線圈兩端加上一定的電壓，線圈中就會(huì)流過一定的電流，從而產(chǎn)生電磁效應(yīng)，銜鐵就會(huì)在電磁力吸引的作用下克服返回彈簧的拉力吸向鐵芯，從而帶動(dòng)銜鐵的動(dòng)觸點(diǎn)與靜觸點(diǎn)（常開觸點(diǎn)）吸合。當(dāng)線圈斷電后，電磁的吸力也隨之消失，銜鐵就會(huì)在彈簧的反作用力返回原來的位置，使動(dòng)觸點(diǎn)與原來的靜觸點(diǎn)（常閉觸點(diǎn)）吸合

21、。這樣吸合、釋放，從而達(dá)到了在電路中的導(dǎo)通、切斷的目的。</p><p>　　繼電器不僅實(shí)現(xiàn)了開關(guān)作用，還能做到電氣隔離，耗電少。故我們選用方案二。</p><p>　　繼電器我們采用OMEN 的 DC5 -G5V-1</p><p>　　圖3：DC5 -G5V-1的引腳圖（線圈無極性）</p><p>　　它的額定負(fù)載在DC24時(shí)為 1A，

22、機(jī)械壽命達(dá)到500萬次（開關(guān)頻率36000次/h），動(dòng)作時(shí)間在5ms以下，消耗功率僅150mW,完全滿足我們的要求。由于繼電器線圈需要30mA的電流驅(qū)動(dòng)，因此我們采用74LS244來驅(qū)動(dòng)繼電器。74LS244最大能夠提供46mA的電流，輸入和TTL電平兼容。路燈控制原理電路見下圖：</p><p><b>　　圖4：路燈控制電路</b></p><p>　　3．3檢測(cè)

23、電路設(shè)計(jì)和論證</p><p>　　3．3．1 方案一 超聲波檢測(cè)</p><p>　　機(jī)械振動(dòng)在介質(zhì)中的傳播過程叫做波，人耳能夠感受到頻率高于16赫茲，低于20000赫茲的彈性波，所以在這個(gè)頻率范圍內(nèi)的彈性波又叫聲波。頻率小于10赫茲的彈性波又叫次聲波，頻率高于20000赫茲的彈性波叫做超聲波。次聲波和超聲波人耳都不能感受。</p><p>　　超聲波測(cè)距作為一種

24、非接觸性的檢測(cè)方法，因其結(jié)構(gòu)簡單緊湊、可靠性高、價(jià)格低廉、實(shí)時(shí)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，近年來已經(jīng)得到了廣泛應(yīng)用，如液位測(cè)量，修路過程中路面平整檢測(cè)，汽車倒車?yán)走_(dá)，機(jī)器人輔助視覺識(shí)別系統(tǒng)等。但因超聲波在空氣中傳播時(shí)受到諸如環(huán)境溫度、濕度、風(fēng)速等影響，傳統(tǒng)的超聲波測(cè)距系統(tǒng)精度普遍較低。由于超聲波測(cè)距的不穩(wěn)定，我們需要復(fù)雜的超聲波處理電路，處理程序算法也比較復(fù)雜，我們不采用。</p><p>　　3．3．1 方案二 紅外傳感器檢測(cè)

25、</p><p>　　紅外線是介于可見光和微波之間的一種電磁波，因此，它不僅具有可見光直線傳播、反射、折射等特性，還具有微波的某些特性，如較強(qiáng)的穿透能力和能貫穿某些不透明物質(zhì)等。紅外傳感器包括紅外發(fā)射器件和紅外接收器件。自然界的所有物體只要溫度高于絕對(duì)零度都會(huì)輻射紅外線，因而，紅外傳感器須具有更強(qiáng)的發(fā)射和接收能力。</p><p>　　紅外傳感器的的測(cè)距基本原理為發(fā)光管發(fā)出紅外光，光敏接收

26、管接收前方物體反射光，據(jù)此判斷前方是否有障礙物。根據(jù)發(fā)射光的強(qiáng)弱可以判斷物體的距離，它的原理是接收管接收的光強(qiáng)隨反射物體的距離而變化的，距離近則反射光強(qiáng)，距離遠(yuǎn)則反射光弱。</p><p>　　目前，使用較多的一種傳感器-紅外光電開關(guān)，它的發(fā)射頻率一般為38 kHz左右，探測(cè)距離一般比較短，通常被用作近距離障礙目標(biāo)的識(shí)別。本系統(tǒng)采用的即為此種傳感器。</p><p><b>　　

27、檢測(cè)電路見下圖： </b></p><p>　　圖5：障礙物檢測(cè)電路 圖6：光線檢測(cè)電路</p><p>　　3．4 按鍵電路設(shè)計(jì)和論證</p><p>　　3.4.1 方案一 4×4矩陣式鍵盤。</p><p>　　此方案需要占用8個(gè)I/O口，采用行列掃描的方式工作，即每個(gè)

28、程序的執(zhí)行周期要對(duì)鍵盤進(jìn)行至少一次的掃描，這就占用了系統(tǒng)的時(shí)間，增長了程序的執(zhí)行周期，變相的減緩了溫度的讀取速度，本系統(tǒng)需要的I/O口比較多，該方案占用的資源過多，只能放棄。</p><p>　　3.4.2 方案二 采用掃描方式工作的獨(dú)立式按鍵。</p><p>　　對(duì)于獨(dú)立式按鍵來說，如果設(shè)置過多按鍵，顯然會(huì)占用較多I/O口，給布線帶來不便，此方案適用于按鍵較少的情況。但是該方案在修改告

29、警溫度時(shí)的靈敏度不夠，需要在程序中不斷的掃描鍵盤的輸入情況，才能彌補(bǔ)靈敏度不高的缺陷，但是，這就造成了程序的冗余，程序的執(zhí)行周期變長，執(zhí)行效率降低，浪費(fèi)CPU資源。</p><p>　　3.4.2 方案三 采用編碼式鍵盤</p><p>　　該方案電路結(jié)構(gòu)簡單，需要的接口少，編碼式鍵盤芯片里設(shè)計(jì)了鍵盤防抖電路，使鍵盤更可靠。故我們采用該方案。</p><p>　　

30、ZLG7289B 是廣州周立功單片機(jī)發(fā)展有限公司自行設(shè)計(jì)的數(shù)碼管顯示驅(qū)動(dòng)及鍵盤掃描管理芯片，可直接驅(qū)動(dòng) 8 位共陰式數(shù)碼管（或 64 只獨(dú)立 LED） ，同時(shí)還可以掃描管理多達(dá)64 只按鍵。ZLG7289B 內(nèi)部含有顯示譯碼器，可直接接受 BCD 碼或 16 進(jìn)制碼，并同時(shí)具有 2 種譯碼方式。此外，還具有多種控制指令，如消隱﹑閃爍﹑左移﹑右移﹑段尋址等。ZLG7289B采用 SPI 串行總線與微控制器接口，僅占用少數(shù)幾根 I/O口線。

31、利用片選信號(hào)，多片 ZLG7289B 還可以并接在一起使用，能夠方便地實(shí)現(xiàn)多于 8 位的顯示或多于 64只按鍵的應(yīng)用。</p><p>　　圖7：ZLG7289引腳圖</p><p>　　按鍵電路原理圖如下圖</p><p>　　圖8：按鍵電路原理圖</p><p>　　該方案中我們只需要16個(gè)案件 ，所以只取前16個(gè)編碼的按鍵，他們的按鍵編

32、碼是從0x00到0x0F。</p><p><b>　　表一：按鍵定義</b></p><p>　　3．5顯示電路的設(shè)計(jì)論證</p><p>　　3．5．1方案一：采用液晶顯示屏和通用矩陣鍵盤。</p><p>　　液晶顯示屏（LCD）具有功耗小、輕薄短小無輻射危險(xiǎn)，平面直角顯示以及影象穩(wěn)定不閃爍，可視面積大，畫面效果好

33、，抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)。</p><p>　　3.5.2方案二：采用LED七段數(shù)碼管顯示。</p><p>　　雖然數(shù)碼管具有低損耗、低壓、壽命長、價(jià)格便宜、耐老化，對(duì)外界環(huán)境要求較低等特點(diǎn)，但是數(shù)碼管硬件接線麻煩，占用的I/O口比LCD要多，浪費(fèi)資源，而且走線繁瑣，不利于系統(tǒng)的擴(kuò)展。</p><p>　　綜合考慮顯示電路的顯示和抗干擾的性能，選用方案一。</p

34、><p>　　因?yàn)閮?nèi)藏KS0108B及其兼容控制驅(qū)動(dòng)器的液晶模塊的接口時(shí)序?yàn)?8時(shí)序，所以用8031的總線方式控制管理，就需要經(jīng)過一些簡單的時(shí)序改造。其基本接線圖見圖8。</p><p>　　圖9：12864顯示電路</p><p>　　該類液晶顯示模塊均是使用KS0108B及其兼容控制驅(qū)動(dòng)器（例如HD61202）作為列驅(qū)動(dòng)器，同時(shí)使用KS0107B及其兼容驅(qū)動(dòng)器（例如

35、HD61203）作為行驅(qū)動(dòng)器的液晶模塊。由于KS0107B (或HD61203)不與MPU發(fā)生聯(lián)系，只要提供電源就能產(chǎn)生行驅(qū)動(dòng)信號(hào)和各種同步信號(hào)，比較簡單，在此就不作介紹。下面主要介紹一下MGLS-12864模塊的邏輯電路圖。</p><p>　　圖10是VPG12864、QH2001的邏輯電路圖，從圖中可看出它們?cè)黾恿似珘弘娫窗l(fā)生器，該發(fā)生器自帶溫度補(bǔ)償電路，所以使用中無須考慮液晶驅(qū)動(dòng)電壓的實(shí)現(xiàn)和溫度變化造成的

36、對(duì)比度的變化。</p><p>　　圖10： VPG12864、QH2001的邏輯電路圖</p><p>　　由圖中可以看出，/CSA，/CSB選通組合信號(hào)為/CSA，/CSB＝00選通KS0108B(1)；/CSA，/CSB＝01選通KS0108B(2)；/CSA，/CSB＝10選通KS0108B(3)；/CSA，/CSB＝11時(shí)禁止選通，總線處于高阻，如表二。</p>

37、<p><b>　　表二：片選信號(hào)組合</b></p><p>　　對(duì)于MGLS-12864，只要供給GND、Vcc和V0即可，KS0108B（或HD61202）和KS0107B（或HD61203）所需的電源將由模塊內(nèi)部電路在Vcc和V0、GND的作用下產(chǎn)生。</p><p>　　KS0108B及其兼容控制驅(qū)動(dòng)器的引腳功能</p><p&

38、gt;　　表三：與微處理器的接口信號(hào)</p><p>　　說明：對(duì)應(yīng)模塊接口為D/I</p><p>　　3.6 報(bào)警電路的設(shè)計(jì)論證</p><p>　　本設(shè)計(jì)采用LED作為光報(bào)警器件，蜂鳴器作為聲報(bào)警器件。在光報(bào)警硬件設(shè)計(jì)方面，本系統(tǒng)只有在溫度正常時(shí)，蜂鳴器沒有聲響發(fā)出。本系統(tǒng)采用聲光報(bào)警的原因是：</p><p>　　一：從聲、光兩方面

39、著手，刺激人的視覺和聽覺。這從感官方面來講，提供了雙保險(xiǎn)設(shè)計(jì)。</p><p>　　二：在電路設(shè)計(jì)方面來講，當(dāng)聲或是光中的一方出現(xiàn)問題時(shí)，另一方面還可以正常報(bào)警，從硬件上提供了雙保險(xiǎn)設(shè)計(jì)。具體電路如圖13所示。</p><p>　　圖11：聲光報(bào)警電路</p><p>　　3.7通信電路的設(shè)計(jì)</p><p>　　該電路主要提供和上位機(jī)通信，

40、還可以和無線模塊連接實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離的無線控制。由于AT89S52芯片帶有串行通信接口，它是一個(gè)能進(jìn)行全雙工異步通信或同步移位寄存器，具有4種工作方式的可編程接口。其幀格式可為8位、10位和11位，并可以設(shè)置多種不同的波特率。通過端子RXD(P3.0串行數(shù)據(jù)接收端子)和端子TXD(P3.1串行數(shù)據(jù)發(fā)送端子)與外界進(jìn)行通信。AT89S52單片機(jī)內(nèi)有發(fā)送緩沖寄存器SBUF、發(fā)送控制器、接收緩沖寄存器SBUF、接收控制寄存器、移位寄存器、和中斷等部

41、分組成。因此我們只需要利用MAX3232實(shí)現(xiàn)TTL電壓和RS-232C電壓轉(zhuǎn)化就行了。接口原理圖見下圖：</p><p>　　3.8 時(shí)序電路的設(shè)計(jì)</p><p>　　3.8.1方案一：用單極晶體管觸發(fā)電路提供時(shí)序脈沖。</p><p>　　此方案是用LC震蕩回路產(chǎn)生脈沖，然后對(duì)脈沖進(jìn)行整形，這種方法得到的脈沖頻率難以準(zhǔn)確，而且電路難以調(diào)試。</p>

42、<p>　　3.8.2方案二：采用石英晶體振蕩器。</p><p>　　石英晶體振蕩器頻率準(zhǔn)確，外圍元件少，易于調(diào)試。電路搭建容易，維修簡單方便，價(jià)格低廉。從本系統(tǒng)的頻率精度要求和電路的實(shí)用性考慮，采用方案二。電路如圖12所示。</p><p><b>　　圖12：時(shí)序電路</b></p><p>　　3.9 復(fù)位電路的設(shè)計(jì)&l

43、t;/p><p>　　3.9.1方案一：采用上電復(fù)位電路。</p><p>　　該方案電路簡單，可靠性高，但是只有當(dāng)系統(tǒng)上電時(shí)，自動(dòng)復(fù)位。而當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)死機(jī)情況的時(shí)候，要把整個(gè)系統(tǒng)斷電。</p><p>　　3.9.2方案二：采用上電復(fù)位和手動(dòng)復(fù)位相結(jié)合。</p><p>　　該方案彌補(bǔ)了方案一的不足。具體電路如圖13所示。本電路中電容C1和C2是

44、起濾波作用的電容，這兩個(gè)電容濾波的目的有兩個(gè)：</p><p>　　一：為整個(gè)系統(tǒng)提供一個(gè)穩(wěn)定而平緩的電壓。</p><p>　　二：提高復(fù)位的可靠性。</p><p><b>　　圖13：復(fù)位電路</b></p><p>　　在本設(shè)計(jì)中，采用AT89S52作為處理器，是因?yàn)锳T89S52才有足夠的資源供從機(jī)使用。AT8

45、9S52是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系統(tǒng)可編程 Flash 存儲(chǔ)器。使用Atmel公司高密度非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)制造，與工業(yè)80C51產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。片上Flash允許程序存儲(chǔ)器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的8位CPU和在系統(tǒng)可編程Flash，使得AT89S52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。AT89S52具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能：8k字節(jié)Flash，256字節(jié)RAM，

46、32位I/O口線，看門狗定時(shí)器，2個(gè)數(shù)據(jù)指針，三個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，一個(gè)6向量2級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時(shí)鐘電路。另外，AT89S52可降至0Hz靜態(tài)邏輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式?？臻e模式下，CPU停止工作，允許RAM、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護(hù)方式下，RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直到下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止。AT89S52的引腳圖如圖14。</p><

47、;p>　　圖14：AT89S52DIP封裝引腳圖</p><p>　　AT89S52引腳功能如下：</p><p>　　VCC：正電源輸入端。電壓范圍為+4.5V～+5.5V。</p><p><b>　　GND：地。</b></p><p>　　P0口：P0口是一個(gè)8位漏極開路的雙向I/O口。作為輸出口，每位能驅(qū)

48、動(dòng)8個(gè)TTL邏輯電平。對(duì)P0端口寫“1”時(shí)，引腳用作高阻抗輸入。當(dāng)訪問外部程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，P0口也被作為低8位地址/數(shù)據(jù)復(fù)用。在這種模式下，P0具有內(nèi)部上拉電阻。在 flash編程時(shí)，P0口也用來接收指令字節(jié)；在程序校驗(yàn)時(shí)，輸出指令字節(jié)。程序校驗(yàn)時(shí)，需要外部上拉電阻。</p><p>　　P1 口：P1 口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P1輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng)4 個(gè)TTL邏輯電平。對(duì)P1端口寫“1”時(shí)

49、，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（IIL） 。此外，P1.0和P1.2分別作定時(shí)器/計(jì)數(shù)器2的外部計(jì)數(shù)輸入（P1.0/T2）和時(shí)器/計(jì)數(shù)器2的觸發(fā)輸入（P1.1/T2EX） ，具體如下表所示。在flash編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口接收低8位地址字節(jié)。</p><p>　　P2 口：P2 口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口，P

50、2 輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng) 4 個(gè)TTL 邏輯電平。對(duì) P2 端口寫“1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（IIL）。在訪問外部程序存儲(chǔ)器或用16位地址讀取外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，P2口送出高八位地址。在這種應(yīng)用中，P2口使用很強(qiáng)的內(nèi)部上拉發(fā)送 1。在使用8位地址訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，P2口輸出P2鎖存器的內(nèi)容。在flash編程和校驗(yàn)時(shí)，P2口也接收高8位地址字節(jié)和一

51、些控制信號(hào)。 </p><p>　　P3口：P3 口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL邏輯電平。對(duì)P3端口寫“1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（IIL）。在flash編程和校驗(yàn)時(shí)，P3口也接收一些控制信號(hào)。P3口亦作為AT89S52特殊功能（即第二功能）使用，如表三所示。</p>

52、<p>　　表四：AT89S52的P3口的第二功能</p><p><b>　　4. 軟件設(shè)計(jì)</b></p><p>　　4．1 采用C語言編程</p><p>　　本系統(tǒng)采用C語言編程，因?yàn)镃語言具有以下特點(diǎn)：</p><p>　　1. 簡潔緊湊、靈活方便 </p>&

53、lt;p>　　C語言一共只有32個(gè)關(guān)鍵字,9種控制語句，程序書寫自由，主要用小寫字母表示。它把高級(jí)語言的基本結(jié)構(gòu)和語句與低級(jí)語言的實(shí)用性結(jié)合起來。 C 語言可以象匯編語言一樣對(duì)位、字節(jié)和地址進(jìn)行操作, 而這三者是計(jì)算機(jī)最基本的工作單元。</p><p><b>　　2. 運(yùn)算符豐富</b></p><p>　　C的運(yùn)算符包

54、含的范圍很廣泛，共有種34個(gè)運(yùn)算符。C語言把括號(hào)、賦值、強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換等都作為運(yùn)算符處理。從而使C的運(yùn)算類型極其豐富表達(dá)式類型多樣化，靈活使用各種運(yùn)算符可以實(shí)現(xiàn)在其它高級(jí)語言中難以實(shí)現(xiàn)的運(yùn)算。</p><p>　　3. 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)豐富 </p><p>　　C的數(shù)據(jù)類型有：整型、實(shí)型、字符型、數(shù)組類型、指針類型、結(jié)構(gòu)體類型、共用體類型等。能用來實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜的數(shù)據(jù)類型的運(yùn)算。

55、并引入了指針概念,使程序效率更高。另外C語言具有強(qiáng)大的圖形功能, 支持多種顯示器和驅(qū)動(dòng)器。且計(jì)算功能、邏輯判斷功能強(qiáng)大。</p><p>　　4. C是結(jié)構(gòu)式語言 </p><p>　　結(jié)構(gòu)式語言的顯著特點(diǎn)是代碼及數(shù)據(jù)的分隔化,即程序的各個(gè)部分除了必要的信息交流外彼此獨(dú)立。這種結(jié)構(gòu)化方式可使程序?qū)哟吻逦? 便于使用、維護(hù)以及調(diào)試。C語言是以函數(shù)形式提

56、供給用戶的,這些函數(shù)可方便的調(diào)用,并具有多種循環(huán)、條件語句控制程序流向,從而使程序完全結(jié)構(gòu)化。</p><p>　　5. C語法限制不太嚴(yán)格，程序設(shè)計(jì)自由度大 </p><p>　　雖然C語言也是強(qiáng)類型語言，但它的語法比較靈活，允許程序編寫者有較大的自由度。 </p><p>　　6. C語言允許直接訪問物理地址，可以直接對(duì)硬

57、件進(jìn)行操作 </p><p>　　因此既具有高級(jí)語言的功能，又具有低級(jí)語言的許多功能，能夠象匯編語言一樣對(duì)位、字節(jié)和地址進(jìn)行操作,而這三者是計(jì)算機(jī)最基本的工作單元，可以用來寫系統(tǒng)軟件。 </p><p>　　7. C語言程序生成代碼質(zhì)量高，程序執(zhí)行效率高 </p><p>　　一般只比匯編程序生成的目標(biāo)代碼效率低10～20%。

58、</p><p>　　8. C語言適用范圍大，可移植性好 </p><p>　　C語言有一個(gè)突出的優(yōu)點(diǎn)就是適合于多種操作系統(tǒng), 如DOS、UNIX,也適用于多種機(jī)型。同樣也適用于嵌入式系統(tǒng)編程。</p><p><b>　　4.2程序流程圖</b></p><p>　　4.2.1系統(tǒng)主程序流

59、程圖</p><p>　　該設(shè)計(jì)主要包括路燈控制，鍵盤，液晶顯示，執(zhí)行設(shè)置，報(bào)警等功能。流程圖見圖15，</p><p><b>　　圖15：主流程圖</b></p><p>　　4.2.2各子程序流程圖</p><p>　　4.2.2.1 按鍵處理流程圖，該部分包括鍵盤中斷和鍵值處理，鍵盤中斷讀取鍵值，鍵值處理根據(jù)當(dāng)前

60、界面處理按鍵功能。</p><p>　　圖16：鍵盤中斷處理流程圖</p><p>　　圖17：鍵盤處理流程圖</p><p>　　4.2.2.1 執(zhí)行處理子程序，該處理程序包括執(zhí)行模式一和模式二，模式一為固定開關(guān)機(jī)，模式二根據(jù)環(huán)境和車輛來開關(guān)燈。</p><p>　　流程圖見執(zhí)行流程圖附件。</p><p>　　4.

61、2.2.2界面顯示流程圖。</p><p>　　圖18：顯示界面流程圖</p><p>　　4.2.2.3 報(bào)警處理流程圖。</p><p><b>　　圖19：報(bào)警流程圖</b></p><p><b>　　4.3程序</b></p><p><b>　　4.3.

62、1主程序</b></p><p><b>　　主程序如下：</b></p><p><b>　　main()</b></p><p><b>　　{</b></p><p>　　MCUinit(); // 初始化</p><p>

63、;<b>　　while(1)</b></p><p><b>　　{</b></p><p>　　Keyregulate(); // 按鍵處理</p><p>　　Display(); // 液晶顯示</p><p>　　Execute(); // 執(zhí)行設(shè)置</p>

64、;<p>　　Alarm(); // 報(bào)警</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　4.3.2 各子程序</p><p>　　4.3.2.1 按鍵處理子程序</p><p>　　該部分包括

65、鍵盤中斷和鍵值處理，鍵盤中斷讀取鍵值，鍵值處理根據(jù)當(dāng)前界面處理按鍵功能。</p><p>　　鍵盤中斷函數(shù) TimerINT() 和鍵值處理函數(shù) Keyregulate() 見附錄一。</p><p>　　4.3.2.2 執(zhí)行處理子程序</p><p>　　該處理程序包括執(zhí)行模式一和模式二，模式一為固定開關(guān)機(jī)，模式二根據(jù)環(huán)境和車輛來開關(guān)燈。</p>&

66、lt;p>　　程序函數(shù)是Execute() ，程序見附錄一。</p><p>　　4.3.2.3界面顯示子程序</p><p>　　該子程序根據(jù)界面標(biāo)志winflag判斷顯示界面，顯示界面一共有12種，分別是：</p><p>　　enum DisplayInterface </p><p><b>　　{</b&g

67、t;</p><p>　　winmain ,</p><p>　　wincurrentreq ,</p><p>　　winsetup ,</p><p>　　wincurrentsetup ,</p><p>　　winmodelselect ,</p><p&

68、gt;　　wintimersetup ,</p><p>　　winmodel1 ,</p><p>　　winmodel2 ,</p><p>　　winmodel1setup ,</p><p>　　winmodel2setup ,</p><p>　　winlight1setup

69、 ,</p><p>　　winlight2setup </p><p><b>　　};</b></p><p>　　enum DisplayInterface displayinterface; //顯示界面</p><p>　　另外顯示還包括提示符和反底色。 他們通過byteflag判斷顯示的位置。<

70、;/p><p>　　處理函數(shù)Display()見附錄一。</p><p>　　4.3.2.4 報(bào)警處理子程序</p><p>　　報(bào)警子程序檢測(cè)LED燈是否壞，如果壞了則報(bào)警。流程圖見圖19，函數(shù)名是 Alarm()，程序見附錄一。</p><p>　　5．軟硬件系統(tǒng)的調(diào)試</p><p><b>　　5.1硬

71、件調(diào)試</b></p><p><b>　　1.正確焊接硬件。</b></p><p>　　一般來講，焊料不能過少，也不能過多，不能有虛焊，脫焊等現(xiàn)象出現(xiàn)。焊接的時(shí)間不能過長，過長會(huì)造成焊盤的脫落，絕緣層的燒毀，影響電路的電器性能。焊接時(shí)間也不能過短，過短會(huì)造成冷焊，虛焊脫焊，等現(xiàn)象。一般以5秒鐘為宜。焊接結(jié)束后清理焊點(diǎn)上的殘?jiān)?，以免殘?jiān)鼘?duì)焊點(diǎn)產(chǎn)生腐蝕作用

72、，造成電路功能性故障。</p><p>　　2.正確安裝硬件，檢查硬件的電氣連接是否可靠。電路是否完整，有無短路、斷路現(xiàn)象存在。</p><p>　　3.上電測(cè)試硬件，看硬件能否工作。注意，上電前一定要先檢測(cè)電源正負(fù)級(jí)是否短路。加穩(wěn)壓管VD1,VD2可以有效保護(hù)LED燈，防止因電流過大二燒壞LED。在調(diào)試時(shí)發(fā)現(xiàn)電源線太長會(huì)起分壓作用，影響我們的供電電壓。故，在關(guān)鍵器件的供電一定要直接接電源

73、輸出端和共地點(diǎn)。</p><p>　　4. 測(cè)試系統(tǒng)性能，將測(cè)得參數(shù)與設(shè)計(jì)參數(shù)比較，若兩者不符，修改軟件，重復(fù)軟硬件調(diào)試的所有步驟，直到兩者相符為止。</p><p><b>　　5.2 軟件調(diào)試</b></p><p>　　本系統(tǒng)主要是用Keil uVision2程序，來調(diào)試和編譯的。KEILC51標(biāo)準(zhǔn)C編譯器為8051微控制器的軟件開發(fā)提供

74、了C語言環(huán)境,同時(shí)保留了匯編代碼高效,快速的特點(diǎn)。C51編譯器的功能不斷增強(qiáng)，使你可以更加貼近CPU本身，及其它的衍生產(chǎn)品。C51已被完全集成到uVision2的集成開發(fā)環(huán)境中，這個(gè)集成開發(fā)環(huán)境包含：編譯器，匯編器，實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，項(xiàng)目管理器，調(diào)試器。uVision2 IDE可為它們提供單一而靈活的開發(fā)環(huán)境。C51 V7版本是目前最高效、靈活的8051開發(fā)平臺(tái)。它可以支持所有8051的衍生產(chǎn)品，也可以支持所有兼容的仿真

75、器，同時(shí)支持其它第三 方開發(fā)工具。因此，C51 V7版本無疑是8051開發(fā)用戶的最佳選擇。</p><p>　　5．2．1主要調(diào)試步驟如下：</p><p>　?、俅蜷_Keil uVision7程序，新建一個(gè)工程并保存。</p><p>　?、谠诔绦蚓庉媴^(qū)編寫程序。</p><p>　?、劬幾g所編寫的程序。若無錯(cuò)誤，此時(shí)在

76、主程序窗口下方會(huì)出現(xiàn)提示信息。</p><p>　　④生成可寫入單片機(jī)的文件。在輸出選項(xiàng)卡中將產(chǎn)生HEX文件選項(xiàng)選中，具體設(shè)置如圖所示：</p><p>　　⑤設(shè)置完成后，編譯生成HEX文件，此時(shí)程序窗口下方會(huì)出現(xiàn)提示信息。</p><p>　?、逕龑懗绦颍瑹龑懗绦蛑靶枰惭bPL2030的驅(qū)動(dòng)程序，因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)采用SP180S編程器燒寫系統(tǒng)程序，該編程器是用PL20

77、30進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換后與電腦通信的。安裝好PL2030的驅(qū)動(dòng)后，連接編程器，在確保連接可靠且正確的情況下，打開與之配套的聯(lián)機(jī)軟件WLPRO V2.01,軟件會(huì)自動(dòng)識(shí)別編程器。然后在程序窗口中選擇所用的器件。</p><p>　　⑦加載HEX文件。在窗口中點(diǎn)擊加載，此時(shí)會(huì)彈出打開對(duì)話框，選擇HEX文件的存放路徑。</p><p>　?、酂龑懗绦颉｜c(diǎn)擊程序窗口的的編程選項(xiàng)，燒寫完成后，程序窗口會(huì)出