【導(dǎo)讀】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。隨著社會(huì)需求和單片機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)展，各類智能產(chǎn)品、控制系統(tǒng)都是。以單片機(jī)技術(shù)為核心來(lái)進(jìn)行開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)的。燈控制器，實(shí)現(xiàn)了能根據(jù)實(shí)際光線條件通過(guò)8051芯片的P1口控制路燈開(kāi)關(guān)功能。景觀等裝飾性照明的綜合市政工程。

　　

【正文】 一體化電子產(chǎn)品開(kāi)發(fā)系統(tǒng)的下一個(gè)版本。 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 極大地增強(qiáng)了對(duì)高密板設(shè)計(jì)的支持，可用于高速數(shù)字信號(hào) 設(shè)計(jì)，提供大量新功能和改進(jìn)，改善了對(duì)復(fù)雜多層板卡的管理和異航，可將器件放置在 PCB 板的正反兩面，處理高密度封裝技術(shù)，如高密度引腳數(shù)量的球型網(wǎng)格陣列 (BGAS)。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)大多數(shù)工程師來(lái)說(shuō)價(jià)格昂貴。然而， Altium 的理念是讓電子設(shè)計(jì)變得更容易， Altium Designer 讓每一位工程師都能使用最新的設(shè)計(jì)功能。 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。支 持包括對(duì)在 FPGA 項(xiàng)目?jī)?nèi)部定義的LVDS 信號(hào)的物理設(shè)計(jì)進(jìn)行自動(dòng)映射。 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。 Altium Designer 可允分利用當(dāng)今 FPGA 器件上的擴(kuò)展 I/O 管腳。 Altium Designer 中的 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。 Board Insight 集成了“警示”顯示功能，可毫不費(fèi)力地瀏覽和編輯設(shè)計(jì)中疊放的對(duì)象。工程師可以專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。Altium Designer 引入了強(qiáng)大的“逃逸布線”引擎，嘗試將每個(gè)定義的焊盤(pán)通過(guò)布線剛好引到 BGA 邊界，這令對(duì)密集 BGA 類型封裝的布線變的非常簡(jiǎn)單。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。 Altium Designer 極大減少了帶有大量管腳的器件封裝在高密度板卡上設(shè)計(jì)的時(shí)問(wèn)，簡(jiǎn)化了復(fù)雜板卡的設(shè)計(jì)導(dǎo)航功能，設(shè)計(jì)師可以有效處理高速差分信號(hào)，尤其對(duì)大規(guī)?？删幊唐骷系拇罅?LVDS 資源。 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。 第四章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)及原理圖的繪制 29 光電檢測(cè)電路 在設(shè)計(jì)中使用光敏電阻作為光傳感器件對(duì)外界光線進(jìn)行檢測(cè)，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(cè)元件的相關(guān)電路。 光電檢測(cè)電路將檢測(cè)到的信號(hào)以高低電平的形式傳送給單片機(jī)，從而完成整個(gè)光電檢測(cè)的過(guò)程。 單片機(jī)控制電路 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)電路采集到的信號(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。 4. 4 繼電器執(zhí)行電路 繼電器執(zhí)行電路在系統(tǒng)中充當(dāng)執(zhí)行任務(wù)，對(duì)單片機(jī)發(fā)出的指令進(jìn)行響應(yīng)，完成相應(yīng)的操作。 單片機(jī)通過(guò)將光電檢測(cè)電路傳送的信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算、處理之后將輸出信號(hào)送給執(zhí)行電路，繼電器執(zhí)行電路將對(duì)外部設(shè)備進(jìn)行控制。 在設(shè)計(jì)中為了能夠更好的模擬并實(shí)現(xiàn)光控路燈控制系統(tǒng)的要求，選用繼電器作為執(zhí)行電路有以下幾點(diǎn)優(yōu)勢(shì)： (1)能夠?qū)⒌碗妷旱碾娮与娐沸盘?hào)轉(zhuǎn)換為高電壓電氣電路信號(hào)，實(shí)現(xiàn)電子電路到電氣電路的控制，與實(shí)際應(yīng)用相符； (2)使得整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)更加趨了于完善，對(duì)于 相關(guān)的設(shè)計(jì)預(yù)期能夠最大程度的體現(xiàn)出來(lái)。 4. 5 串口通信電路 串口通信電路采用經(jīng)典的 MAX232 串口通信，由于電腦串口 RS232 電平是10V～ +10V，而一般的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的信號(hào)電壓是 TTL 電平 0V～ +5V， MAX232基于 51 單片機(jī)智能路燈控制器設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 30 就是用來(lái)進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換的，進(jìn)行對(duì)單片機(jī)與電腦的通信，系統(tǒng)中采用 MAX232 串口通信電路。 串口通信電路原理圖 系統(tǒng)采用的經(jīng)典串口通信電路如下圖所示： 圖 串行口通信電路 串口通信電路在系統(tǒng)中的優(yōu)勢(shì) 系統(tǒng)中采用串口通信電路可與電腦進(jìn)行通信，可以對(duì)單片 機(jī)內(nèi)的程序進(jìn)行修改，并對(duì)相關(guān)的指令和相關(guān)的數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)整。并且可以針對(duì)性地將單片機(jī)與電腦進(jìn)行通信，編寫(xiě)上位機(jī)軟件程序，在上位機(jī) (電腦 )上對(duì)系統(tǒng)狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并可以讓功能更強(qiáng)大的 PC 機(jī)進(jìn)行龐大的指令處理。 在本系統(tǒng)中，加入串口通信電路模塊，可以使電路的完整性大大增強(qiáng)，并對(duì)系統(tǒng)的升級(jí)有極大的優(yōu)勢(shì)，可以是系統(tǒng)在雙機(jī)通信、與上位機(jī)通信等方面擁有相對(duì)優(yōu)勢(shì)，使得設(shè)計(jì)更加完善。 第五章 系統(tǒng)總電路原理圖 31 第五章 系統(tǒng)總電路原理圖 通過(guò)專心的研究和學(xué)習(xí)，對(duì)單片機(jī)控制電路的實(shí)現(xiàn)有一定的構(gòu)想，通過(guò) Altium Designer 電路軟 件的設(shè)計(jì)，對(duì)電路硬件設(shè)計(jì)有很大的幫助，在理論上硬件設(shè)計(jì)達(dá)到當(dāng)初的設(shè)計(jì)要求，基本上實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求。 整個(gè)電路由光電檢測(cè)電路、單片機(jī)控制電路、輸出信號(hào)執(zhí)行電路、串口通信電路等四部分組成，構(gòu)成整個(gè)光控路燈智能控制系統(tǒng)。 在設(shè)計(jì)中使用光敏電阻作為光傳感器對(duì)外界光線進(jìn)行檢測(cè)，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。光電檢測(cè)電路將檢測(cè)到的信號(hào)以高低電平的形式傳送給單片機(jī)，從而完成整個(gè)光電檢測(cè)的過(guò)程。 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)電路采集到的信號(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)果傳送給執(zhí)行電路。 繼電器執(zhí)行電路在系統(tǒng)中充當(dāng)執(zhí)行任務(wù)，對(duì)單片機(jī)發(fā)出的指令進(jìn)行響應(yīng)，完成相應(yīng)的操作。單片機(jī)通過(guò)將光電檢測(cè)電路傳送的信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算、處理之后將輸出信號(hào)送給執(zhí)行電路，繼電器執(zhí)行電路將對(duì)外部設(shè)備進(jìn)行控制。 基于 51 單片機(jī)智能路燈控制器設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 32 圖 系統(tǒng)總原理圖 圖 智能路燈實(shí)體圖 第六章 調(diào)試及最后完成 33 第六章 調(diào)試及最后完成 硬件電路的安裝調(diào)試 在硬件電路的實(shí)際連接過(guò)程中首先對(duì)面板排版及電路布局的設(shè)計(jì)，達(dá)到美觀、容易實(shí)現(xiàn)的目的。其次是對(duì)電路的焊接，在焊接過(guò)程中要膽大、心細(xì)。防 止虛焊、漏焊、焊錯(cuò)等現(xiàn)象的發(fā)生 。 軟件調(diào)試 軟件程序設(shè)計(jì)對(duì)單片機(jī)的 I/O接口的控制，智能光控路燈主要通過(guò)光控電路對(duì)光的感應(yīng)以達(dá)到輸出端口的控制，在黑暗時(shí)光控部分輸出高電平，通過(guò)單片機(jī)內(nèi)部程序的控制以光控輸出高電平為準(zhǔn)，給輸出端口定義低電平，路燈是以低電平有效，當(dāng)單片機(jī)輸出端達(dá)到低電平時(shí)路燈亮。 為了能夠使系統(tǒng)達(dá)到設(shè)計(jì)之初的預(yù)期效果，在軟件設(shè)計(jì)中應(yīng)該注意的幾個(gè)問(wèn)題： 光控延時(shí)問(wèn)題 在整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，使用光敏電阻進(jìn)行外界光線檢測(cè)，對(duì)于外界的光線變化可以及時(shí)的做出相應(yīng)的動(dòng)作。但這樣的系統(tǒng)設(shè)計(jì)也存在一定 的問(wèn)題，外界光線環(huán)境有些時(shí)候變化莫測(cè)，在雷雨天氣時(shí)，由于閃電、打雷等自然原因，外界的光線變化頻繁且明顯，光電檢測(cè)電路檢測(cè)到信號(hào)后將其傳送給單片機(jī)進(jìn)行處理，單片機(jī)如果只對(duì)端口電平不加以判斷就進(jìn)行處理的話，可能會(huì)引起路燈的忽明忽滅，影響了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，故應(yīng)在程序設(shè)計(jì)上解決這個(gè)問(wèn)題，對(duì)光電檢測(cè)電路傳送過(guò)來(lái)的信號(hào)進(jìn)行分析處理，對(duì)此端口電平變化進(jìn)行演示操作，可以避免此類現(xiàn)象發(fā)生，防止打雷閃電等自然現(xiàn)象對(duì)路燈控制的干擾，最終達(dá)到實(shí)用的目的。 端口電平判斷問(wèn)題 在設(shè)計(jì)中為了使端口對(duì)電平高低的判斷問(wèn)題，在光電檢測(cè)電路上采用 繼電器對(duì)其進(jìn)行隔離，可以避免光電檢測(cè)電路對(duì)單片機(jī)端口電平的干擾。 基于 51 單片機(jī)智能路燈控制器設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 34 程序流程圖 圖 程序流程圖 程序部分 include define uchar unsigned char define uint unsigned int sbit led=P1^0。 sbit key=P3^2。 uchar flag=0。 void delayms(uint xms) { uint i,j。 開(kāi)始 背景光檢測(cè) 初始化 LED 燈亮 背景光強(qiáng)低 于預(yù)設(shè)值 N Y 第六章 調(diào)試及最后完成 35 for(i=xms。i0。i) for(j=110。j0。j)。 } void main() { TMOD=0x01。 TH0=(6553645872)/256。 TL0=(6553645872)%256。 EA=1。 ET0=1。 TR0=1。 led=1。 while(1) { if(key==1) { delayms(10)。 if(key==1) flag=1。 } Else flag=0。 } } void time() interrupt 1 { TH0=(6553645872)/256。 TL0=(6553645872)%256。 if(flag==1) { 基于 51 單片機(jī)智能路燈控制器設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 36 led=0。 } Else led=1。 } 第七章 心得體會(huì) 37 第七章 心得體會(huì) 我的畢業(yè)設(shè)計(jì) —— 基于 51單片機(jī)的智能路燈控制器設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，是一個(gè)軟硬結(jié)合的項(xiàng)目。從一開(kāi)始的準(zhǔn)備，到每一步的設(shè)計(jì)以最后的完成，都讓我受益良多。首先，這次畢業(yè)設(shè)計(jì)使我熟悉了做一個(gè)項(xiàng)目的全部過(guò)程，如首先要明白設(shè)計(jì)的工作原理、如何確定使用的芯片、以及芯片的具體方法等；同時(shí)，通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我還弄懂了許多芯片以及許多基礎(chǔ)電路使用方法。在繪 制原理圖的過(guò)程中，更讓我了解并熟悉了 Altium Designer 的使用及設(shè)計(jì)方法，同時(shí)也明白了許多制作電路板中要懂得工程規(guī)范，如電路板的大小，如何布局等。而在硬件的調(diào)試過(guò)程中，我明白了硬件調(diào)試中的步驟，也同時(shí)向老師學(xué)會(huì)了一些調(diào)試技巧，若芯片不能正常工作，應(yīng)首先測(cè)試其片選、時(shí)鐘等信號(hào)，然后在考慮其工作時(shí)序的問(wèn)題，并且也學(xué)會(huì)了如何找出問(wèn)題的所在和一些問(wèn)題的解決辦法等。 基于 51 單片機(jī)智能路燈控制器設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 38 致 謝 39 致 謝 畢業(yè)設(shè)計(jì)，是對(duì)我大學(xué)四年期間所學(xué)知識(shí)的 一個(gè)總結(jié)，一個(gè)檢測(cè)，在整個(gè)畢設(shè)的過(guò)程中，鍛煉了我的動(dòng)手能力，使我能夠更好地把以前所學(xué)的理論知識(shí)同實(shí)踐相結(jié)合起來(lái)，在很大程度上增強(qiáng)了我的動(dòng)手實(shí)踐能力。 在做畢設(shè)過(guò)程中，一直受到雷思孝老師的耐心指導(dǎo)，也從雷老師那里學(xué)到了很多的東西，在此，向雷老師表示非常忠心的感謝。同時(shí)，也感謝在我遇到問(wèn)題時(shí)能夠與我一起進(jìn)行討論，幫助我解決問(wèn)題的各位同學(xué)。 在本論文完成之際，我首先要向我的指導(dǎo)老師雷思孝老師表達(dá)我最誠(chéng)摯的謝意，感謝雷老師在整個(gè)畢設(shè)過(guò)程中耐心細(xì)致的指導(dǎo)！ 感謝在畢業(yè)設(shè)計(jì)中給予我支持的所有同學(xué)！ 我還要特別向我的家人 表示由衷的感謝，正是他們的無(wú)私奉獻(xiàn)和鼎力支持，我才能順利完成我的學(xué)業(yè)。 向百忙之中抽出寶貴時(shí)間來(lái)評(píng)閱這篇論文的各位專家致以衷心的感謝！ 基于 51 單片機(jī)智能路燈控制器設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 40 參考文獻(xiàn) 41 參考文獻(xiàn) [1]馮育長(zhǎng)，雷思孝，馬金強(qiáng)，單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)例分析，西安電子科技大學(xué)出版社， 2020年 [2]求是科技編著，單片機(jī)典型模塊設(shè)計(jì)實(shí)例異航，人民郵電出版社， 2020 年 [3]譚浩強(qiáng)， C 程序設(shè)計(jì) (第三版 )，清華人學(xué)出版社， 2020 年 [4]李伯成，基于 MSC— 51 單片機(jī)的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)，電子工業(yè) 出版社， 2020 年 [5]周立功，增強(qiáng)型 80C51 單片機(jī)速成與實(shí)戰(zhàn)，北京航空航天大學(xué)出版社， 2020 年 [6]余錫存，曹國(guó)華，單片機(jī)原理及接口技術(shù)【 M】陜西 :西安電了科技人學(xué)出版社， 2020 .7 [7]馮育長(zhǎng)等編著，單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)例分析，西安電子科技大學(xué)出版社， 2020 年 [8]徐正惠，單片機(jī)原理與應(yīng)用實(shí)訓(xùn)教程，北京：科學(xué)出版社， 2020 年 [9]付家才，單片機(jī)控制工程實(shí)踐技術(shù)【 M】，北京：化學(xué)工業(yè)出版社， 基于 51 單片機(jī)智能路燈控制器設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 42