【正文】 和兩位一體的數(shù)碼顯示電路電路部分。通過它，可以將 BCD碼變?yōu)槭M(jìn)制數(shù)字，并在數(shù)碼管上顯示出來(lái)，在數(shù)字儀表、數(shù)控設(shè)備、和微型計(jì)算機(jī)中不可缺少的人機(jī)聯(lián)系手段。 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。其特點(diǎn)可歸納如下：（ 1）短跑保護(hù)輸出 （ 2） 真差動(dòng)輸入級(jí) (3)可單電源工作： 3V32V(4)低偏置電流：最大100nA（ LM324A） (5)每封裝含 四個(gè)運(yùn)算放大器。光敏電阻的原理結(jié)構(gòu)如圖所示。當(dāng)光敏電阻兩端加上電壓后，流過光敏電阻的電流隨光照增大而增大。 基于 51單片機(jī)智能路燈控制器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 18 光敏電阻介紹 光敏電阻是一種特殊的電阻，其阻值隨著光線強(qiáng)度的變化而變化。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間也分為片內(nèi)和片外兩大部分，即片內(nèi) RAM 和片外 RAM。當(dāng)指令地址超過 0FFFH 后，就自動(dòng)轉(zhuǎn)向片外 ROM 中取指令。程序存儲(chǔ)器通過 16 位程序計(jì)數(shù)器 PC 尋址。顯然，對(duì)內(nèi)部無(wú)程序存儲(chǔ)器的 8031,EA 端必須接地。而訪問內(nèi)部程序存儲(chǔ)器時(shí)， ALE 端將有一個(gè) 1/6 時(shí)鐘頻率的正脈沖信號(hào)，基于 51單片機(jī)智能路燈控制器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 16 這個(gè)信號(hào)可以用于識(shí)別單片機(jī)是否工作，也可以當(dāng)作一個(gè)時(shí)鐘向外輸出?，F(xiàn)在我們對(duì)這些引腳的功能加以說明： 第二章 硬件電路部分分析 15 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 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 427P 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 115U18 0 5 1 圖 8051單片機(jī)引腳圖 Pin9: RESET/Vpd復(fù)位信號(hào)復(fù)用腳，當(dāng) 8051 通電，時(shí)鐘電路開始工作，在 RESET引腳上出現(xiàn) 24 個(gè)時(shí)鐘周期以上的高電平，系統(tǒng)即初始復(fù)位。 中央處理器 中央處理器 (CPU)是整個(gè)單片機(jī)的核心部件，是 8位數(shù)據(jù)寬度的處理器，能處理 8 位二進(jìn)制數(shù)據(jù)或代碼， CPU負(fù)責(zé)控制、指揮和調(diào)度整個(gè)單元系統(tǒng)協(xié)調(diào)的工作，完成運(yùn)算和控制輸入輸出功 能等操作。操作碼一經(jīng)譯碼后，即可向操作控制器發(fā)出具體操作的特定信號(hào)。 2． 操作控制器的主要功能： （ 1） 從內(nèi)存中取出一條指令，并指出下一條指令在內(nèi)存中的位置。 ALU 可以對(duì)這兩個(gè)操作數(shù)進(jìn)行加、減、與、或、比較大小等操作，最后將結(jié)果存入累加器。 (8) 一個(gè)全雙工 UART 的串行 I/O 口，可以實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與單片機(jī)或 其他微機(jī)系統(tǒng)串行通訊。 P2 口有兩個(gè)功能：擴(kuò)展外部存儲(chǔ)器時(shí)，當(dāng)作地址總線使用 ； 做一般 I/O 口使用，其內(nèi)部有上拉電阻 。平時(shí)不訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)， ALE 也以六分之一的振蕩頻率固定輸出正脈沖。 （ 2） 當(dāng) EA 腳接低電平時(shí)， CPU 只訪問外部 EPROM，并執(zhí)行外部程序存儲(chǔ)器中的指令。 復(fù)位引腳（ RESET） （ 9 腳 ） ：它是復(fù)位信號(hào)輸入端，高電平有效，當(dāng)此腳保持兩個(gè)機(jī)器周期，即 24 個(gè)時(shí)鐘振蕩周期為高電平時(shí)，即可完成復(fù)位操作。 振蒎電路（ 1 19）：?jiǎn)纹瑱C(jī)是一種時(shí)序電路，必須提供脈沖信號(hào)才能正常工作，在單片機(jī)內(nèi)部已集成了振蕩器，使用晶體振蕩器，接 1 19 腳。 第 四章主要介紹了與本課題相關(guān)的幾種設(shè)計(jì)方案，通過對(duì)比分析論證了本 案最佳，然后對(duì)硬 件電路和軟件電路都進(jìn)行了認(rèn)真的調(diào)試，小結(jié)了本章內(nèi)容。 （ 6）低電壓和低功耗：?jiǎn)纹瑱C(jī)制造時(shí)普遍采用 CMOS 工藝。隨著單片機(jī)應(yīng)用的推廣，微控制技術(shù)將不斷發(fā)展完善 。如數(shù)據(jù)處理和存儲(chǔ)、故障診斷、聯(lián)網(wǎng)集控等。如洗衣機(jī) 、空調(diào)、電視機(jī)、錄像機(jī)、微波爐、電冰箱、電飯煲以及各種視聽設(shè)備等。幾乎您上網(wǎng)用的計(jì)算機(jī)能做的事情，它都同樣能做。隨著微電子技術(shù)和集成電子技術(shù)的不斷發(fā)展，單片機(jī)正朝著高集成度、低功耗、低電壓、多功能方向發(fā)展。 （ 6）單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)所使用的存儲(chǔ)芯片可選用 EPROM、 EEPROM、 OTP 芯片或利用掩膜形式生產(chǎn)，便于批量生產(chǎn)和應(yīng)用。 隨 著嵌入式系統(tǒng)的快速發(fā)展和在各行各業(yè)的深入應(yīng)用，人們的電子設(shè)備的小 型化、智能化的要求也越來(lái)越高。在特定的程序控制下，就能使該芯片實(shí)現(xiàn)特定的功能。 最小系統(tǒng)是 51 單片機(jī)的最基本的組成部分， 51 單片機(jī)的引腳雖然只有四十，但它有很多的擴(kuò)展功能，根據(jù)相應(yīng)的課題設(shè)計(jì)要求可以設(shè)計(jì)相應(yīng)的外圍電路。 （ 2）單片機(jī)最小系統(tǒng)所需的 12M 晶振一個(gè)， 22pF 電容兩個(gè)，復(fù)位開關(guān)一個(gè)，20uF 極性電容一個(gè)， 1K 電阻一個(gè) 。 (8）培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)乃伎?、思維模式。因此，做好畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）將為我們由學(xué)校走入社會(huì)打下良好的基礎(chǔ)。摘要 摘 要 現(xiàn)在，隨著微電子技術(shù)和集成電路技術(shù)的快速發(fā)展，單片機(jī)技術(shù)無(wú)處不在。 通過此次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我將會(huì)達(dá)到如下要求： (1) 對(duì) 課本上所學(xué)的 理論 知識(shí)進(jìn)一步加深和鞏固； 學(xué)習(xí)基本理論在實(shí)踐中綜合運(yùn)用的經(jīng)驗(yàn)，掌握單片機(jī)的基本知識(shí)、系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本方法、設(shè)計(jì)步驟，進(jìn)一步熟悉和掌握常用單片機(jī)模塊的應(yīng)用。 (9）培養(yǎng)實(shí)踐技能，提高分析和解決實(shí)際問題的能力。 （ 3）路燈控制電路部分所需的 LED 燈六個(gè)， 470 歐姆電阻六個(gè) 。此外，在本課題的設(shè)計(jì)過程中，還應(yīng)注意 P0 口，通常 P0P3 口用作通用 I/OK 口，當(dāng) P0 接口用于 I/O 口時(shí)，必須接上拉電阻，而其他接口不需要。 然而，不同單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)和指令系統(tǒng)不盡相同，即它們的技術(shù)特征也不同，硬件 特征主要和單片機(jī)芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)有關(guān)，因此，設(shè)計(jì)人員必須熟練掌握其性能是否滿足需要的功能和應(yīng)用系統(tǒng)所要求的特性指標(biāo)（功能特性、控制特性和相關(guān)的電氣參數(shù)特性等），這些信息我們可以從生產(chǎn)廠商的技術(shù)手冊(cè)中得到。在航空航天、機(jī)械加工、工程控制、智能儀器儀表、家用電器、通信系統(tǒng)等領(lǐng)域，單片機(jī)都正在發(fā)生著非常重要的作用。大多數(shù)單片機(jī)如 51系列，開發(fā)芯片和擴(kuò)展應(yīng)用芯片相互配套，降低了系統(tǒng)成本。 MCS51 系列單片 是眾多單片機(jī)中的一種，由于它們都是基于 8051 內(nèi)核發(fā)展起來(lái)的，所以稱 51 單片機(jī)，而本次設(shè) 計(jì)就是基于 51 單片機(jī)完成的。只是能力沒那么強(qiáng)大。 （ 2）辦公自動(dòng)化設(shè)備：現(xiàn)代辦公室使用的大量通信和辦公設(shè)備多數(shù)嵌入了單片機(jī)。 基于 51單片機(jī)智能路燈控制器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 6 （ 6）智能化通信產(chǎn)品：最突出的是手機(jī)，當(dāng)然手機(jī)內(nèi)的芯片屬專用型單片機(jī)。 單片機(jī)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì) 隨著微電子技術(shù)和集成電 路 技術(shù)的迅速發(fā)展，目前各個(gè)公司 研制出了能夠適用于各種領(lǐng)域的 單片機(jī)。 第一章 緒論 7 本文的主要研究成果及內(nèi)容安排 主要研究成果 經(jīng)過兩個(gè)多月的研究，本文主要設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了 基于 51單片機(jī)智能路燈控制器 ，主要包括了有硬件電路系統(tǒng)和軟件程序。 第五六章總結(jié)了全文，本次設(shè)計(jì)過程，并從中得出此次畢業(yè)設(shè)計(jì)的心得體會(huì)， 總結(jié)出 經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)行進(jìn)一步的后續(xù)工作，安排接下來(lái)要進(jìn)行的答辯工作，最后 對(duì)本基于 51單片機(jī)智能路燈控制器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 8 次設(shè)計(jì)過程中給予我?guī)椭睦蠋?、同學(xué)都致以誠(chéng)摯的謝意。只要買來(lái)晶振，電容，連上就可以了，按圖接即可。 它 還具有第二功能。而不管是否有片內(nèi)程序存儲(chǔ)器。因而， ALE 信號(hào)可以作為對(duì)外輸出時(shí)鐘或定時(shí)信號(hào)。 P3 口有兩個(gè)功能： 第二章 硬件電路部分分析 11 除了作為 I/O 使用外（其內(nèi)部有上拉電阻），還有一些特殊功能，由特殊寄存器來(lái)設(shè)置，具體功能請(qǐng)參考我們后面的引腳說明。 (9) 片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘產(chǎn)生電路。例如： 12 和 31 相加，在相加之前，操作數(shù) 12 放在一個(gè)暫存器（累加器或寄存器）基于 51單片機(jī)智能路燈控制器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 12 中，操作數(shù) 31 放在另一個(gè)暫存器（累加器或寄存器）中。 （ 2）對(duì)指令進(jìn)行譯碼或測(cè)試 ，并產(chǎn)生相應(yīng)的操作控制信號(hào)，以便啟動(dòng)規(guī)定的動(dòng)作。 （ 5） 程序計(jì)數(shù)器 PC:為了保證程序能夠連續(xù)的執(zhí)行下去， CPU 必須具有某些手段來(lái)確定一條 指令的地址。 全雙工串行口 8051 內(nèi)置一個(gè)全雙工串行通信口，用于與其它設(shè)備間的串行數(shù)據(jù)傳送，該串基于 51單片機(jī)智能路燈控制器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 14 行口既可以用作異步通信收發(fā)器，也可以當(dāng)同步移位器使用。初始化后，程序計(jì)數(shù)器 PC 指向 0000H， P0P3 輸出口全部為高電平，堆棧指 針 寫入 07H，其它專用寄存器被清 “0” 。更有一個(gè)特點(diǎn)，當(dāng)訪問外部程序存儲(chǔ)器， ALE 會(huì)跳過一個(gè)脈沖。 8051 單片機(jī)的存儲(chǔ)器系統(tǒng) 8051 單片機(jī)存儲(chǔ)器在的物理結(jié)構(gòu)上分為程序存儲(chǔ)器空間和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器空間 ，程序存儲(chǔ)器 ROM：我們?yōu)榱俗寙纹瑱C(jī)實(shí)現(xiàn)某一功能，需要利用利用匯編語(yǔ)言或其他語(yǔ)言編寫一些源程序，然后再燒錄到芯片中 。尋址能力為 64K 字節(jié)。 程序存儲(chǔ)器的某些單元是留給系統(tǒng)使用的。 (1) 片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器又稱為外部數(shù)據(jù) RAM，當(dāng) 805l 片內(nèi) 256 個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù) RAM 不能滿足數(shù)量上的要求時(shí)，可通過總線端口和其它 I／ O端口擴(kuò)展外部數(shù)據(jù) RAM(擴(kuò)展方 法見相關(guān)章節(jié) )，其最大容量可達(dá) 64K 字節(jié)。 其 工作原理是基于內(nèi)光電效應(yīng)。入射光消失，電子 空穴對(duì)逐漸復(fù)合，電阻也逐漸恢復(fù)原 值，電流也逐漸減小。在黑暗環(huán)境里，它的電阻值很高，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)增加了半導(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。 (6)具有內(nèi)部補(bǔ)償?shù)墓δ堋? 單片機(jī)控制電路相關(guān)的電路原理圖如 圖 所示： 圖 單片機(jī)控制相關(guān) 電路 基于 51單片機(jī)智能路燈控制器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 22 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)說比較簡(jiǎn)單，起控制作用的元件是 單片機(jī)，其控制功能主要通過指令系統(tǒng)的指令來(lái)實(shí)現(xiàn)。七段數(shù)碼管顯示電路如下圖所示： 圖 七段數(shù)碼管顯示電路 然而，本文所使用的是共陽(yáng)的兩位一體的數(shù)碼管顯示電路，它是數(shù)字電路中重要的數(shù)碼顯示器件，它的每一段為一發(fā)光二極管，只要加上適當(dāng)?shù)?電壓即可發(fā)光， LED內(nèi)部共有兩種接法，即共陽(yáng)接法和共陰接法兩種，因其公共端接電源。 將前面分析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)將相關(guān)原理圖表示如下： 第二章 硬件電路部分分析 25 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