【正文】 : Proteus 軟件具有其它 EDA工具軟件（例： multisim）的功能。 顯著的節(jié)省了設(shè)計時間，設(shè)計師無需手動就可以完成在一大堆焊盤間將線連接這些器件的內(nèi)部管腳。 Altium Designer 對差分信號提供系統(tǒng)范圍內(nèi)的支持，可對高速內(nèi)連的差分信號對進行充分定義、管理和交互式布線。還加入了對 OrCAD 和PowerPCB 的支持能力。 1991 年 Protel for Widows。 （ 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。 硬件電源完成后在把程序通過燒寫器燒入單片機，看是否能實現(xiàn)預(yù)期的功能。在節(jié)約能源、電力資源合理利用的今天， 智能化路燈控制器 有著十分廣闊的社會和商業(yè)前景。 R 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 光電檢測與執(zhí)行電路 第二章 硬件電路部分分析 21 單片機控制電路 單片機最小系統(tǒng)是單片機系統(tǒng)的核心，其他的外圍電路都是在最小系統(tǒng)的基礎(chǔ)上實現(xiàn)的 。光敏電阻沒有極性，純粹是一個電阻器件，使用時既可加直流電壓，也可以加交流電壓。它在光線的作用下其阻值往往變小，這種現(xiàn)象稱為光導(dǎo)效應(yīng)，因此，光敏電阻又稱光導(dǎo)管。 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。他們又分為兩個部分。用作 5 個中斷服務(wù)程序的入口。地址為 1000HFFFFH。 字節(jié)片外數(shù)據(jù)存儲器空間，地址也是從 0000HFFFFH 用 16 位 第二章 硬件電路部分分析 17 地址。 此外，RESET/Vpd 還是一復(fù)用腳， Vcc 掉電其間，此腳可接上備用電源，以保證單片機內(nèi)部RAM 的數(shù)據(jù)不丟失。 INTEL 的 8051 系列單片機采用的是哈佛結(jié)構(gòu)的形式，而后續(xù)產(chǎn)品 16 位的 MCS96 系列單片機則采用普林斯頓結(jié)構(gòu)。 定時 /計數(shù)器 (ROM) 8051 有兩個 16 位的可編程定時 /計數(shù)器，以實現(xiàn)定 時或計數(shù)產(chǎn)生中斷用于控制程序轉(zhuǎn)向。由于大多數(shù)指令都是按順序執(zhí)行得，所以 ，修改的過程只是簡單的加一操作。 （ 3） 指令寄存器：用來保存當(dāng)前正在執(zhí)行的一條指令，當(dāng)執(zhí)行一條指令時，先把它從內(nèi)存中取出，然后再傳送到指令寄存器。 1． 時序產(chǎn)生器：控制器是發(fā)布命令的決策機構(gòu)，即協(xié)調(diào)和指揮整個計算機系統(tǒng)操作。 ALU 執(zhí)行不同的運算操作是由不同控制線上的信息所決定的。 (5) 四個 8位并行輸入輸出接口： P0P3 (6) 兩個定時計數(shù)器：每個計數(shù)器都可以設(shè)置 成計數(shù)方式，用以對外部事件進行計數(shù)。 P3口： 8位雙向 I/O 端口（ 1017 引腳） ， 。 要檢查一個 8051 小系統(tǒng)上電后能否正確到 EPROM 中讀取指令，可用示波器看PSEN 端有無脈沖，如有，說明基本工作正常。 EA/VPP 引腳（ 31腳）：訪問程序存儲器控制信號端（又：外部存儲器地址允許輸入端 ）。 時鐘電路引腳（ XTAL1） 19腳：該腳接外部晶體和微調(diào)電容的另一端。因此， MCS51 系列單片機結(jié)構(gòu)先進，功能強大，增加了更多的電路單元和功能模塊，指令數(shù)達 111 條。 其中緒論部分主要介紹了此次畢業(yè)設(shè)計的重要性、目的和對我們的要求；同時也從總體上宏觀介紹了此次畢業(yè)設(shè)計的總體設(shè)計方案、概述了單片機系統(tǒng)的基本原理知識、其主要的功能和應(yīng)用領(lǐng)域及其發(fā)展趨勢。 （ 3）內(nèi)部資源增多：片內(nèi)資源越豐富，產(chǎn)品的體積就越小，可靠性就越高。以前采用硬件電路實現(xiàn)的大部分控制功能，正在用單片機通過軟件方法來實現(xiàn)。如 各種測控系 統(tǒng)、過程控制、機電一體化、 PLC 等?？梢允鼓M量，也可以是數(shù)字量，標準的 USB 接口也已經(jīng)集成在了單片機內(nèi)部。部分單片機的計算能力已經(jīng)比早期 PC 的 CPU強大，速度也越來越快。 通常，單片機由單塊集成電路芯片構(gòu)成，內(nèi)部包含有計算機的基本功能部件：中央處理器、存儲器和 I/O 接口電路等。 （ 3）系統(tǒng)配置以滿足控制對象的要求出發(fā)點，使得系統(tǒng)具有較高的性價比。 單片機控制系統(tǒng)已基本取代了以前復(fù)雜的電子線路或數(shù)字電路構(gòu)成的控制系統(tǒng)，用軟件來實現(xiàn)產(chǎn)品的智能化。它能夠單獨地完成現(xiàn)代工業(yè)控制系統(tǒng)所要求的智能化控制功能。 實驗所用設(shè)備器材： PC 機一臺及相關(guān)軟件 。其中硬件電路部分主要包括以下幾個部分：單片機最小系統(tǒng) 、路燈控制電路部分、光電檢測與執(zhí)行電路部分和兩位一體數(shù)碼管顯示電路等四個部分；軟件部分主要包括三個電子軟件 Autium designer、 Protues、 KeilC51 軟件和路燈控制、光電檢測和執(zhí)行、延時及時間顯示四個程序模塊。 (5）培養(yǎng)學(xué)生 具的 有一定的 Autium designer 制 PCB 圖能力 。隨著社會文明的不斷發(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。 本系統(tǒng)采用 MSC51 系列單片機 89C51 和 相關(guān)的光電檢測設(shè)備及 設(shè)計 智能路 燈控制器，實現(xiàn)了能根據(jù)實際 光線條件 通過 8051 芯片的 P1 口 控制路燈開關(guān) 的功能 。 (4）培養(yǎng) 我們的 動手 實踐 能力、獨立思考問題的能力和查閱 相關(guān) 資料的能力 。此 課題要求以路燈控制器為對象，完成硬件系統(tǒng)和軟件程序的設(shè)計，實現(xiàn)以光線強弱和延時兩種方式來控制路燈的亮滅功能，屬于軟硬件相結(jié)合的題目。 (6)+5V 直流電壓源一個 。這些電 路能在軟件控制之下，準確、迅速、高效地完成程序設(shè)計者事先規(guī)定的任務(wù)。要利用單片機開發(fā)實際的應(yīng)用系統(tǒng)，就必須掌握其硬件結(jié)構(gòu)特征、指令系統(tǒng)和開發(fā)環(huán)境。 （ 2）單片機具有獨立的指令系統(tǒng)，可以將我們的設(shè)計思想充分表達出來，使產(chǎn)品智能化。單片機微型計算機簡稱單片機，特別適用于控制領(lǐng)域，故 又稱為微控制器。同時它 也 是計算機 — 單片微型計算機。 它的輸入輸出，如前面所說，也是多種多樣的。 （ 4） 工業(yè)自動化控制：工業(yè)自動化控制是最早采用單片機控制的領(lǐng)域之一。 單片機應(yīng)用的 意義不僅在于它的廣闊范圍及所帶來的經(jīng)濟效益，更重要的意義在于，單片機的應(yīng)用從根本上改變了控制系統(tǒng)傳統(tǒng)的設(shè)計思想和設(shè)計方法。 （ 2）存儲器的發(fā)展：增大了片內(nèi)存儲器容量；片內(nèi)采用 EEPROM 和 Flash 可在線編程，讀 /寫更方便；采用了編程加密技術(shù)。 本文內(nèi)容安排 本文共分為六章，內(nèi)容分別為第一章緒論、第二章 硬件電路分析 、第三章 相關(guān)軟件及程序設(shè)計分析、 第四章 系統(tǒng)方案論證及總體電路調(diào)試與功能實現(xiàn)、 第五章 總結(jié)與展望、 第六章 結(jié)束語。與 MCS48 系列單片機相比，其以典型的體系結(jié)構(gòu)和完善的專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)，堪稱一代“名機”，為之后的其他單片機的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。若采用外部時鐘電路，該引腳輸入外部脈 沖。以保證信息不丟失，電源恢復(fù)后，能夠正常工作 。 PSEN（ 29腳）：程序存儲器允許輸入端（也叫：外部程序存儲器讀選通信號端）：在讀外部 ROM時 PSEN 低電平有效，以實現(xiàn)外部 ROM單元的讀操作 （ 4） 內(nèi)部 ROM 讀取時， PSEN 不動作； （ 5） 外部 ROM 讀取時，在每個機器周期會動作兩次； （ 6） 外部 RAM 讀取時，兩個 PSEN 脈沖被跳過不會輸出； （ 7） 外接 ROM 時，與 ROM 的 OE 腳相接。 P2口： 8位雙向 I/O 端口（ 2128 引腳） ， 。 (4) 片內(nèi)程序存儲器（ ROM）：用以存放原始程序、數(shù)據(jù)何表格。 算數(shù)邏輯單元 ALU 的作用：把傳送到處理器的數(shù)據(jù)進行算數(shù)或邏輯運算， 他具有兩個輸入來源，一來自累加器，二來自數(shù)據(jù)寄存器。 二、控制器： 它由程序計數(shù)器 PC、指令寄存器、指令譯碼器、時序產(chǎn)生器、操作控制器組成。 相對控制器而言，運算器接收控制器的命令而進行操作，即，運算器所進行的所有操作都是由控制器發(fā)出的控制信號來指揮的。在程序開始執(zhí)行之前，必須將其起始地址，即程序的第一條指令所在的內(nèi)存中的單元地址送人 PC，當(dāng)執(zhí)行指令時， CPU 將自動修改 PC 中的內(nèi)容，使之總是保存將要執(zhí)行的下一條指令的地址。 程序存儲器 (ROM) 8051 共有 4096 個 8位掩膜 ROM，用于存放用戶程序，原始數(shù)據(jù)或表格。 單片機的結(jié)構(gòu)有兩種類型，一種是程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器分開的形式，即哈佛 (Harvard)結(jié)構(gòu)，另一種是采用通用計算機廣泛使用的程序存儲器與數(shù)據(jù)存儲器合二為一的結(jié)構(gòu)，即普林斯頓 (Princeton)結(jié)構(gòu)。 8051 的復(fù)位方式可以是 自動復(fù)位，也可以是手動復(fù)位，見下圖 。Pin29: 當(dāng)訪問外部程序存儲器時，此腳輸出負脈沖選通信號， PC 的 16位地址數(shù)據(jù)將出現(xiàn)在 P0 和 P2 口上，外部程序存儲器則把指令數(shù)據(jù)放到 P0口上，由 CPU 讀入并執(zhí)行。 8051 單片機具有四個存儲器空間： （ 1） 片內(nèi)程序存儲器，即單片機芯片內(nèi)置的存儲空間 （ 2） 片外程序存儲器，即當(dāng)單片機芯片內(nèi)置的存儲空間不夠使用時，我們需要外加的一個存儲器芯片 （ 3） 片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器，即單片機芯片內(nèi)置的存儲空間 （ 4） 片外數(shù)據(jù)存儲器，即當(dāng)單片機芯片內(nèi)置的存儲空間不夠使用時，我們需要外加的一個存儲器芯片 但從用戶使用的角度， 8051 存儲器地址空間分為三類： 0000HFFFFH 的 64K 字節(jié)的程序存儲器地址空間，用16 位地址。片外最多可擴至 64K 字節(jié)。 0003H0023H 單元被均勻的分為 5段。 (2) 片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器 片內(nèi) RAM 數(shù)據(jù)存儲器最大尋址空間為 256 字節(jié)。構(gòu)成光敏電阻的材料有金屬的硫化物、硒化物、碲化物等半導(dǎo)體。 光敏電阻是采用半導(dǎo)體材料制作，利用內(nèi)光電效應(yīng)工作的光電元件。 第二章 硬件電路部分分析 19 圖 光敏電阻器結(jié)構(gòu) 在光敏 電阻兩端的金屬電極之間加上電壓，其中便有電流通過，受到適當(dāng)波長的光線照射時，電流就會隨光強的增加而變大，從而實現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換。 LM324 引腳圖如圖 所示： LM324引腳圖 基于 51單片機智能路燈控制器的設(shè)計與實現(xiàn) 20 光電檢測與執(zhí)行電路 在設(shè)計中使用光敏電阻作為光傳感器件對外界光線進行檢測，主要是利用了光敏電阻 在光線的作用下其阻值往往變小 的 這種光導(dǎo)效應(yīng)現(xiàn)象 ，也有基于光敏二極管、光敏三極管等光電檢測 元件的相關(guān)電路，如下圖所示： 圖 基于光敏二極管設(shè)計的相關(guān)檢測電路 此外，如圖 圖所示是光電檢測電路將檢測到的信號以高低電平的形式傳送給單片機，從而完成整個光電檢測的過程。應(yīng)用于城市主干道 (Main road) 城市次干道 (Street) 工業(yè)園區(qū)道路、城鄉(xiāng)道路等領(lǐng)域。防止虛焊、漏焊、焊錯等現(xiàn)象的發(fā)生。 （ 1） 系統(tǒng)介紹了光敏電阻的發(fā)光原理、構(gòu)成材料、組成結(jié)構(gòu)，并給出了光敏電阻的結(jié)構(gòu)示意圖。 產(chǎn)品歷史： 1985 年 誕生 dos 版 Protel。 2020 年 Altium Designer Summer 將 ECAD 和 MCAD 兩種文件格式結(jié)合在一起， Altium 在其最新 版的一體化設(shè)計解決方案中為電子工程師帶來了全面驗證機械設(shè)計 (如外殼與電子組件 )與電氣特性關(guān)系的能力。然而， Altium 的理念是讓電子設(shè)計變得更容易， Altium Designer 讓每一位工程師都能使用最新的設(shè)計功能。 Altium Designer 引入了強 大的 ‘ 逃逸布線 ’ 引擎，嘗試將每個定義的焊盤通過布線剛好引到 BGA 邊界，這令對密集 BGA 類型封裝的布線變的非常簡單。雖然目前國內(nèi)推廣剛起步，但已受到單片機愛好者、從事單片機教學(xué)的教師、致力于單片機開發(fā)應(yīng)用的科技工作者的青睞。 Altium designer 是常用的電子設(shè)計軟件之一，它可用于原理圖和 PCB 的制作，是一款功能強大的電子軟件。 Altium Designer 可充分利用當(dāng)今 FPGA 器件上的擴展 I/O 管腳。 基于 51單片機智能路燈控制器的設(shè)計與實現(xiàn) 30 在本系統(tǒng)的電路原理圖設(shè)計中使用 Altium 進行設(shè)計， Altium Limited 宣布發(fā)布 Altium Designer ，它是完全一體化電子產(chǎn)品開發(fā)系統(tǒng)的下一個版本。 2020 年 Protel99se 性能進一步提高，可以對設(shè)計過程有更大控制力。 （ 5） 分別討論了，電路原理圖、 PCB 圖和實物圖、并在最后給出了它們的示意基于 51單片機智能路燈控制器的設(shè)計與實現(xiàn) 28 圖。通過前面的分析，我們可以發(fā)現(xiàn)本次設(shè)計課題的硬件電路部可分為以 下四個組成部分 ：單片機控制電路部分、路燈控制電路部分、光電檢測與執(zhí)行電路部分