【正文】 畢業(yè)設(shè)計(jì)報(bào)告 課題： 蒙大新能源脫鹽水 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 與調(diào)試 系 部： 電氣工程系 專 業(yè)： 電氣自動(dòng)化 班 級(jí)： 自動(dòng)化 101 姓 名： 學(xué) 號(hào)： 1002053127 指導(dǎo)老師： 劉艷紅 企業(yè)指導(dǎo)老師： 方林 2021 年 4 月 15 日 目 錄 摘 要 .................................................................................................................................. 1 第一章 緒論 ........................................................................................................................ 2 項(xiàng)目背景 ................................................................................................................. 2 設(shè)計(jì)意義 ................................................................................................................. 2 主要研究?jī)?nèi)容 .......................................................................................................... 2 系統(tǒng) 設(shè)計(jì)方法 .......................................................................................................... 2 第二章 路燈 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) ................................................................................................... 4 光強(qiáng)檢測(cè)模塊設(shè)計(jì) ................................................................................................... 4 單片機(jī)處理模塊設(shè)計(jì) ............................................................................................... 6 電源模塊設(shè)計(jì) .......................................................................................................... 6 指示燈模塊設(shè)計(jì) ..................................................................................................... 7 模塊設(shè)計(jì) ................................................................................................... 8 第三章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) ........................................................................................................ 11 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)流程 ................................................................................................. 11 各功能模塊設(shè)計(jì) .................................................................................................... 12 第四章 運(yùn)行與調(diào)試 ........................................................................................................... 24 硬件電路調(diào)試 ........................................................................................................ 24 軟件程序調(diào)試 ........................................................................................................ 24 綜合聯(lián)機(jī)調(diào)試 ........................................................................................................ 26 結(jié)束語 .............................................................................................................................. 31 致謝 .................................................................................................................................. 32 參考文獻(xiàn) ........................................................................................................................... 33 附錄 .................................................................................................................................. 34 工廠路燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與調(diào)試 1 摘 要 摘 要： 本項(xiàng)目是主要介紹基于 STC89C51 單片機(jī)系統(tǒng)為核心的工廠路燈控制器的 設(shè)計(jì)制作方法。所采用的設(shè)計(jì)思路是先把光照強(qiáng)度的物理信號(hào)轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，然后經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換由單片機(jī)處理數(shù)字量，再通過 LCD1602 顯示當(dāng)前光照強(qiáng)度，并通過信號(hào)燈控制電路對(duì)信號(hào)進(jìn)行控制。采用 5V電壓作為 ADC0809 的基準(zhǔn)電壓，對(duì)電壓信號(hào)的轉(zhuǎn)換比較精確，可以準(zhǔn)確的控制信號(hào)燈的開關(guān)，并正確顯示。通過控制信號(hào)燈的開關(guān)，能有效節(jié)約資源，避免不必要的浪費(fèi)。 關(guān)鍵詞： ；單片機(jī) STC89C51。 LCD1602。 光敏電阻； ACD0809 江蘇信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)報(bào)告 2 第一章 緒論 項(xiàng) 目背景 節(jié)能與環(huán)保已經(jīng)成為當(dāng)代產(chǎn)品開發(fā)的首要考慮因素和最大賣點(diǎn)。近十年以來，我國建筑工業(yè)體系的不斷發(fā)展，也對(duì)照明系統(tǒng)提出了更高的要求。隨著大量采用電子技術(shù)等的家用電器面市，住宅電子化出現(xiàn)。近年樓宇智能化有飛速發(fā)轉(zhuǎn)起來，其中實(shí)現(xiàn)自動(dòng)照明系統(tǒng)可以減少電能的浪費(fèi)成為實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化住宅的重要一筆。隨著現(xiàn)代化的發(fā)展，工業(yè)，農(nóng)業(yè)，商業(yè)，教育等等行業(yè)的用電量都大幅增加，在這種情況下電能的浪費(fèi)成為人們專注的問題。 設(shè)計(jì)意義 設(shè)計(jì)的工廠路燈控制器主要用于安裝在公共場(chǎng)所或工廠車間的指示燈，希望隨日照光 亮的變化而自動(dòng)開啟和斷開，既滿足使用人的需要，更重要的是他能節(jié)約電。了解常用信號(hào)燈控制的各種方法，級(jí)各自的優(yōu)缺點(diǎn)，通過相互的比較，確定實(shí)際方案，并對(duì)所用傳感器的各種方法，同時(shí)加以電路的設(shè)計(jì)與分析，完成設(shè)計(jì)任務(wù)。 本設(shè)計(jì)需要單片機(jī)，模擬電路，數(shù)字電路的知識(shí)。通過設(shè)計(jì)能加深對(duì)課本內(nèi)容的認(rèn)識(shí)，通過對(duì)論文的撰寫能提高自己的論文能力，便于自己在以后的工作學(xué)習(xí)中能更好的運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)。 主要研究?jī)?nèi)容 通過采集光明電阻的電壓來計(jì)算光照強(qiáng)度，并通過單片機(jī)采集模擬電壓信號(hào)。單片機(jī)采集的信號(hào) 要通過 LCD1602 進(jìn)行顯示當(dāng)前的光照強(qiáng)度。并根據(jù)當(dāng)前的光照強(qiáng)度判斷是否要開啟照明電路。 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 圖 11 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)框圖 工廠路燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與調(diào)試 3 先由光采集信號(hào)，將信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，經(jīng)過 ADC0809 處理轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，再 給單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理，從而驅(qū)動(dòng) LCD1602 液晶模塊實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前信號(hào)強(qiáng)度。處理的數(shù)據(jù)與設(shè)定的值進(jìn)行比較，從而控制路燈的開關(guān)，各功能模塊都是通過單片機(jī)這一核心實(shí)現(xiàn)的。 江蘇信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)報(bào) 告 4 第二章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 光強(qiáng)檢測(cè)模塊設(shè)計(jì) 光強(qiáng)測(cè)量的原理及常用器件 光電傳感器是將 被測(cè)量的變化通過光信號(hào)變化轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的傳感器，具有這種功能的材料稱為光敏材料，做成的器件則叫 光敏電阻。而光敏元件和光傳感器是光電元件中的核心元件，是光電系統(tǒng)系統(tǒng)的重要組成部分，主要包括光敏材料的制作探測(cè)器件，光電二極管和光電倍增管，利用內(nèi)光點(diǎn)效應(yīng)的光導(dǎo)管，以及應(yīng)用光電應(yīng)的光敏二極管，光敏三極管，光電池等。 光敏電阻的工作原理是基于內(nèi)光電效應(yīng)。在光線照射下，其并不產(chǎn)生電流，而是改變其電阻值，電阻值的變化與光照強(qiáng)度成正比，光照越強(qiáng)，電阻越小。電子線路可將其變化的電阻值測(cè)量出 來，并轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電流或電壓信號(hào)，所以一定要有外部電池才能正常工作。其光照特性指光敏電阻輸出的電信號(hào)隨光照度而變化的特性。如圖 21 所示； 圖 21 光敏電阻的光照特性 工廠路燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與調(diào)試 5 圖 21 是光電流與光照度的幻術(shù)關(guān)系。不同的光敏電阻的光照特性是不同的，在大多數(shù)的情況下，曲線的形狀都與圖 21 的結(jié)果類似。 江蘇信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)報(bào) 告 6 光照采集電路是將光電信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)的一個(gè)電路。 此電路采集有 1 個(gè)光敏電阻，一個(gè) 100K 的短租，一個(gè) 的電阻，一個(gè)NPN 型的三極管組成如圖 22 所示； 圖 22 光照采集電路 外界光強(qiáng)變大時(shí)，光敏電阻 R1 阻值變小，電流 IR1 變小，三極管基級(jí)電流 IB 小，集電級(jí)電壓，及輸出電壓 INOBAK 變大。同理當(dāng)外界光強(qiáng)變小時(shí)，輸出電壓 INOBAK 變小。這樣，三極管將由光強(qiáng)變化引起的電流變化為電壓輸出，接入轉(zhuǎn)換的輸入端口。 A/D 轉(zhuǎn)換部分由 ADC0809， 74L373， 74LS04， 74LS32，單片機(jī)組成，下面我們一一介紹各芯片的組成及與其 單片機(jī)的接口電路。 工廠路燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與調(diào)試 7 轉(zhuǎn)換器 ADC0809 轉(zhuǎn)換器是一種應(yīng)用較為廣泛的 8 位 A/D 轉(zhuǎn)換器， ADC0809 是 TI公司生產(chǎn)的 8 位主次逼近式模數(shù)轉(zhuǎn)換器，包括一個(gè) 8 位的逼近型的 ADC 部分，并提供一個(gè) 8 通道的模擬多路開關(guān)和聯(lián)合尋址邏輯，為模擬通道的設(shè)計(jì)提供了很大的方便。 它可以直接將 8 個(gè)單端模擬信號(hào)輸入，分時(shí)進(jìn)行 A/D 的轉(zhuǎn)換，在多點(diǎn)巡回檢測(cè)，過程控制等領(lǐng)域中實(shí)用廣泛，所以本設(shè)計(jì)中選用芯片作為 A/D 轉(zhuǎn)換電路的核心。如圖 23 所示為 ADC0809 的引腳構(gòu)圖； 圖 23ADC0809 引腳圖 A/D 轉(zhuǎn)換器芯片 ADC0809 簡(jiǎn)介 8 路模擬信號(hào)的分時(shí)采集，片內(nèi)有 8 路模擬選通開關(guān)，以及相應(yīng)的通道抵制鎖存用譯碼電路，其轉(zhuǎn)換時(shí)間為 100us 左右。 對(duì) ADC0809 主要信號(hào)引腳的功能說明如下； IN7~IN0模擬量輸入通道。 ALE地址鎖存允許信號(hào)。對(duì)應(yīng) ALE 上跳沿， A,B,C 抵制狀態(tài)送入地址鎖存器中。 START轉(zhuǎn)換啟動(dòng)信 號(hào)。 START 上升沿時(shí)，復(fù)位ADC0809。START 下降