【正文】 14 7 0R24 7 0R34 7 0R44 7 0X1CR Y S T A LC12 2 p FC22 2 p FR51kC32 0 u FD5L E D B L U ED6L E D B L U ER84 7 0R94 7 0R 1 03 0 0R 1 13 0 0L D R 1T O RC H_L DR321411U 2 : AL M 3 2 4R71 0 kR 1 21 0 kR V 11 0 0 k 圖 硬件部分電路原理圖 硬件電路是整個(gè)設(shè)計(jì)內(nèi)容的重要組成部分之一，其核心部分是單片機(jī)最小系統(tǒng)，主要有復(fù)位電路和時(shí)鐘電路組成。 （ 2） 引用了 LM324 芯片的引腳示意圖，介紹了 LM324 的工作條件及其特點(diǎn)。 第三章 相關(guān)軟件分析 29 第 三章 相關(guān)軟件分析 Altium designer 簡(jiǎn)介 Protel 是目前 EDA 行業(yè)中使用最方便 ,操作最快捷，人性化界面最好的輔助工具。 1991 年 Protel for Widows。 2020 年 Protel DXP 集成了更多工具，使用方便，功能更強(qiáng)大。還加入了對(duì) OrCAD 和PowerPCB 的支持能力。 Altium Designer 是業(yè)界首例將設(shè)計(jì)流程、集成化 PCB 設(shè)計(jì)、可編程器件（如 FPGA）設(shè)計(jì)和基于處理器設(shè)計(jì)的嵌入式軟件開(kāi)發(fā)功能整合在一起 的產(chǎn)品。 Altium Designer 對(duì)差分信號(hào)提供系統(tǒng)范圍內(nèi)的支持，可對(duì)高速內(nèi)連的差分信號(hào)對(duì)進(jìn)行充分定義、管理和交互式布線。 Altium Designer Board Insight? 系統(tǒng)把設(shè)計(jì)師的鼠標(biāo)變成了交互式的數(shù)據(jù)挖掘工具。 顯著的節(jié)省了設(shè)計(jì)時(shí)間，設(shè)計(jì)師無(wú)需手動(dòng)就可以完成在一大堆焊盤(pán)間將線連接這些器件的內(nèi)部管腳。 第三章 相關(guān)軟件分析 31 Protues 軟件介紹 Proteus 軟件是英國(guó) Labcenter electronics 公司出版的 EDA 工具軟件。 其功能特點(diǎn)如下 : Proteus 軟件具有其它 EDA工具軟件（例： multisim）的功能。它是目前最好的仿真單片機(jī)及外圍器件的工具。 Altium Designer 充分利用可得到的板卡空間和現(xiàn)代封裝技術(shù)，以更有效的設(shè)計(jì)流程和更 低的制造成本縮短上市時(shí)間。工程師可以專(zhuān)注于其目前的編輯任務(wù)，也可以完全進(jìn)入目標(biāo)區(qū)域內(nèi)的任何其他對(duì)象，這增加了在密集、多層設(shè)計(jì)環(huán)境中的編輯速度。 LVDS 是差分信號(hào)最通用的標(biāo)準(zhǔn)，廣泛應(yīng)用于可編程器件。 以前這些高級(jí)的 PCB 設(shè)計(jì)技術(shù)被限定在 ‘ 高級(jí) ’ 的 PCB 設(shè)計(jì)產(chǎn)品，這些產(chǎn)品對(duì)于大多數(shù)工程師來(lái)說(shuō)價(jià)格昂貴。增強(qiáng)功能的電路板設(shè)計(jì)空間，讓您可以更快地設(shè)計(jì)，全三維 PCB 設(shè)計(jì)環(huán)境，避免出現(xiàn)錯(cuò)誤和不準(zhǔn)確的模型設(shè)計(jì)。 2020 年 Altium Designer 成功推出，集成了更多工具，使用方便，功能更強(qiáng)大，特別在 PCB 設(shè)計(jì)這一塊性能大大提高。 1999 年 Protel99 構(gòu)成從電路設(shè)計(jì)到真實(shí)板分析的完整體系。 Altium 聲稱(chēng) ： 中國(guó)有 73%的工程師和 80%的電子工程相關(guān)專(zhuān)業(yè)在校學(xué)生正在使用其所提供的解決方案，而目前正版率只有 3%左右。 （ 4） 結(jié)合相應(yīng)的程序，通過(guò)對(duì)硬件電路的調(diào)試，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，及時(shí)解決存在的問(wèn)題，同時(shí)總結(jié)了在本次設(shè)計(jì)過(guò)程中，硬件電路 圖的設(shè)計(jì)與仿真、 PCB 板的設(shè)計(jì)仿真、元器件的焊接過(guò)程的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，希望能在以后的電子設(shè)計(jì)生涯中能避免類(lèi)似錯(cuò)誤的發(fā)生。 基于 51單片機(jī)智能路燈控制器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 26 PCB 圖分析介紹 通過(guò)在 Altium designer 中制作原理圖，仿真，最終給出其相應(yīng)的 PCB 圖，如圖 所示： PCB圖 第二章 硬件電路部分分析 27 實(shí)物圖 圖 實(shí)物圖 本章小結(jié) 在這一章中，我們共討論了以下九個(gè)方面的問(wèn)題，現(xiàn)在將這些問(wèn)題歸納小結(jié)如下： 先詳細(xì)分析介紹了 MCS51 系列單片機(jī)的相關(guān)知識(shí)，接著介紹該系列中的AT89C51 單片機(jī)，最后介紹了 51 家族芯片的內(nèi)核 8051 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、 引腳說(shuō)明及存儲(chǔ)器資源等知識(shí)并給出了相應(yīng)的結(jié)構(gòu)圖。 電路原理圖分析介紹 本著勤奮好學(xué)、求真務(wù)實(shí)、刻苦專(zhuān)研的 精神，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。其次是對(duì)電路的焊接，在焊接過(guò)程中要膽大、心細(xì)。數(shù)碼管根據(jù)發(fā)光的段數(shù)可分為七段數(shù)碼管和八段數(shù)碼管，發(fā)光段可以用熒光材料（稱(chēng)為熒光數(shù)碼管）或是發(fā) 第二章 硬件電路部分分析 23 光二極管（稱(chēng)為 LED 數(shù)碼管）或是液晶（稱(chēng)為 LCD 數(shù)碼管）。該部分電路如圖 所示： X T A L 218X T A L 119A L E30EA31P S E N29RS T9P 0 .0 /A D 039P 0 .1 /A D 138P 0 .2 /A D 237P 0 .3 /A D 336P 0 .4 /A D 435P 0 .5 /A D 534P 0 .6 /A D 633P 0 .7 /A D 732P 1 . 01P 1 . 12P 1 . 23P 1 . 34P 1 . 45P 1 . 56P 1 . 67P 1 . 78P 3 .0 /R X D10P 3 .1 /T X D11P 3 .2 /I NT 012P 3 .3 /I NT 113P 3 .4 /T 014P 3 .7 / R D17P 3 . 6 / W R16P 3 .5 /T 115P 2 .7 /A 1 528P 2 .0 / A 821P 2 .1 / A 922P 2 .2 /A 1 023P 2 .3 /A 1 124P 2 .4 /A 1 225P 2 .5 /A 1 326P 2 .6 /A 1 427U1A T 8 9 C5 1D1L E D B L U ED2L E D B L U ED3L E D B L U ED4L E D B L U ER14 7 0R24 7 0R34 7 0R44 7 0R51kD5L E D B L U ED6L E D B L U ER84 7 0R94 7 0 圖 路燈控制電路原理圖 智能化路燈具有發(fā)光效率高、耗電量少、使用壽命長(zhǎng)、安全可靠，光源出光率強(qiáng) ， 有利于環(huán)保等特性。單片機(jī)最小系統(tǒng)是單片機(jī)控制電路的核心。由于LM324 芯片四運(yùn)放電路具有電源電壓范圍寬，靜態(tài)功耗小，可單電源使用，價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，因此被廣泛應(yīng)用在各種電路中?？晒ぷ髟?單電源 下，電壓范圍是 或 +16V。入射光消失后，由光子激發(fā)產(chǎn)生的電子 — 空穴對(duì)將逐漸復(fù)合，光敏電阻的阻值也就逐漸恢復(fù)原值。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體及梳狀歐姆電極 ，然后接出引線，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。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，也可以加交流電壓。光照愈強(qiáng)，光生電子 — 空穴對(duì)就越多，阻值就愈低。為了增加靈敏度，兩電極常做成梳狀。每組又分為 8 個(gè)寄存器區(qū) R0R7。外部數(shù)據(jù)RAM 與內(nèi)部數(shù)據(jù) RAM 的功用基本相同，但外部數(shù)據(jù) RAM不能進(jìn)行堆棧操作。 二、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器空間 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 RAM 用于存放運(yùn)算中的結(jié)果、數(shù)據(jù)暫存或緩沖、標(biāo)志位等。因?yàn)?8051 上電復(fù)位后程序計(jì)數(shù)器 PC 的內(nèi)容為0000H，所以 CPU總是從 0000H 開(kāi)始執(zhí)行程序，如果在這三個(gè)單元中有跳轉(zhuǎn)指令，那么，程序就被引導(dǎo)到轉(zhuǎn)移指令所指的 ROM 空間去執(zhí)行。當(dāng)引腳 EA 接高電平時(shí)， 8051 程序計(jì)數(shù)器 PC在 0000H0FFFH 范圍內(nèi)，即前 4K 字節(jié)地址執(zhí)行片內(nèi) ROM 中的程序。地址為 0000H0FFFH。 一、程序存儲(chǔ)器地址空間 8051 程序存儲(chǔ)器用于存放編寫(xiě)好的程序和表格常數(shù)。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 RAM：我們編寫(xiě)的源程序，在運(yùn)行的過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生一些臨時(shí)的運(yùn)算結(jié)果，這些結(jié)果需要臨時(shí)存放在一個(gè)地方，這個(gè)地方就是數(shù)據(jù)寄存器。如 EA 為低電平，則不管地址大小，一律讀取外部程序存儲(chǔ)器指令。 Pin30:ALE/ 當(dāng)訪問(wèn)外部程序器時(shí)， ALE(地址鎖存 )的輸出用于鎖存地址的低位字節(jié)。然而，初始復(fù)位不改變 RAM（包括工作寄存器 R0R7）的狀態(tài)， 8051 的初始態(tài) ?，F(xiàn)在我們對(duì)這些引腳的功能加以說(shuō)明： 8051 的引腳說(shuō)明： 8051 系列單片機(jī)中的 803 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。 時(shí)鐘電路 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。 并行輸入輸出 (I/O)口 8051 共有 4組 8位 I/O 口 (P0、 P P2或 P3)，用于對(duì)外部數(shù)據(jù)的傳輸。 圖 8051 內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖 8051 單片機(jī)包含中央處理器、程序存儲(chǔ)器 (ROM)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 (RAM)、定時(shí) / 第二章 硬件電路部分分析 13 計(jì)數(shù)器、并行接口、串行接口和中斷系統(tǒng)等幾大單元及數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線等三大總線，現(xiàn)在我們分別加以說(shuō)明： 所以通常又稱(chēng)其為指令地址計(jì)數(shù)器。 指令譯碼器就是負(fù)責(zé)這項(xiàng)工作的，指令寄存器中操作碼的輸出，就是指令譯碼器的輸入。指揮并控制 CPU，內(nèi)存和輸入設(shè)備之間的數(shù)據(jù)流動(dòng)的方向?？刂破鲀?nèi)部各部分要協(xié)調(diào)工作，必須有一個(gè)同步信號(hào)，這個(gè)同步信號(hào)就是時(shí)鐘，時(shí)鐘是由晶體振蕩電路產(chǎn)生的周期固定的方波序列。（ 12 或 31）。因?yàn)橐獙?duì)要對(duì)這兩個(gè)輸入的數(shù)據(jù)進(jìn)行操作（如，數(shù)據(jù)進(jìn)行算數(shù)或邏輯運(yùn)算），所以將這兩個(gè)輸入的數(shù)據(jù)均稱(chēng)為操作數(shù)。 下面分別詳細(xì)講述： 一、運(yùn)算器： 運(yùn)算器的組成：算數(shù)邏輯單元 ALU、累加器、寄存器。 (7) 五個(gè)中斷源的中斷控制系統(tǒng)。如運(yùn)算結(jié)果、 最終結(jié)果 ， 何欲顯示的數(shù)據(jù)。 P1 口只做 I/O口使用：其內(nèi)部有上拉電阻。 P1口： 8位雙向 I/O 端口（ 18 引腳） ， 。 8051 正常工作時(shí)， ALE腳不斷向外輸出正脈沖信號(hào)，頻率為振蕩器頻率 fosc 的 六分之一， CPU 訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)， ALE作為鎖存 8 位地址的控制信號(hào)。即： 8751 燒寫(xiě)內(nèi)部 EPROM 時(shí)，利用此腳輸入 21V 的燒寫(xiě)電壓。但在程序計(jì)數(shù)器 PC的值超過(guò) 0FFFH（ 8051） 1FFFH（ 8052）時(shí)，將自動(dòng)基于 51單片機(jī)智能路燈控制器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 10 轉(zhuǎn)向片外程序存儲(chǔ)器內(nèi)的程序。為 單片機(jī)提供備用電源。在采 用外部時(shí)鐘 時(shí) ，該腳必須接地。振蕩電路的頻率就是固有頻率。單片機(jī)使用的是 5V 電源，其中 40 引腳接正極（ VCC）， 20引腳接負(fù)極（ VSS）或地（ GND）。 第二章 硬件電路部分分析 9 第二章 硬件電路部分分析 AT89C51 介紹 MCS51系列單片機(jī)是由美國(guó)的 Intel公司開(kāi)發(fā)研 制，并于 1980年推出的產(chǎn)品。 在第三章中，集中介紹了本文用到的三款重要的電路設(shè)計(jì)軟件 — Autium designer、 Protues、 KeilC51，并分析設(shè)計(jì)了本文要用的程序，最后對(duì)