【導讀】現(xiàn)在，隨著微電子技術和集成電路技術的快速發(fā)展，單片機技術無處不在。隨著社會需求和單片機應用領域的不斷擴展，各類智能產品、控制系統(tǒng)都是。以單片機技術為核心來進行開發(fā)設計的。燈控制器，實現(xiàn)了能根據實際光線條件通過8051芯片的P1口控制路燈開關功能。景觀等裝飾性照明的綜合市政工程。

　　

【正文】 一體化電子產品開發(fā)系統(tǒng)的下一個版本。 Altium Designer 是業(yè)界首例將設計流程、集成化 PCB設計、可編程器件 (如 FPGA)設計和基于處理器設計的嵌入式軟件開發(fā)功能整合在一起的產品。 Altium Designer 極大地增強了對高密板設計的支持，可用于高速數字信號 設計，提供大量新功能和改進，改善了對復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，如高密度引腳數量的球型網格陣列 (BGAS)。以前這些高級的 PCB設計技術被限定在 “ 高級 ” 的 PCB 設計產品，這些產品對大多數工程師來說價格昂貴。然而， Altium 的理念是讓電子設計變得更容易， Altium Designer 讓每一位工程師都能使用最新的設計功能。 Altium Designer 對差分信號提供系統(tǒng)范圍內的支持，可對高速內連的差分信號對進行充分定義、管理和交互式布線。支 持包括對在 FPGA 項目內部定義的LVDS 信號的物理設計進行自動映射。 LVDS是差分信號最通用的標準，廣泛應用于可編程器件。 Altium Designer 可允分利用當今 FPGA 器件上的擴展 I/O 管腳。 Altium Designer 中的 Board Insight 系統(tǒng)把設計師的鼠標變成了交互式的數據挖掘工具。 Board Insight 集成了“警示”顯示功能，可毫不費力地瀏覽和編輯設計中疊放的對象。工程師可以專注于其目前的編輯任務，也可以完全進入目標區(qū)域內的任何其他對象，這增加了在密集、多層設計環(huán)境中的編 輯速度。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。顯著的節(jié)省了設計時間，設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計的時問，簡化了復雜板卡的設計導航功能，設計師可以有效處理高速差分信號，尤其對大規(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，以更有效的設計流程和更低的制造成本縮短上市時間。 第四章 系統(tǒng)硬件設計及原理圖的繪制 29 光電檢測電路 在設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效應現(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電路。 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。 單片機控制電路 在整個系統(tǒng)中，單片機控制電路是整個系統(tǒng)的核心，負責對光電檢測電路采集到的信號進行處理和加工，并按照之前設定好的指令進行執(zhí) 行、運算，并將結果傳送給相應的執(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)中充當執(zhí)行任務，對單片機發(fā)出的指令進行響應，完成相應的操作。 單片機通過將光電檢測電路傳送的信號進行運算、處理之后將輸出信號送給執(zhí)行電路，繼電器執(zhí)行電路將對外部設備進行控制。 在設計中為了能夠更好的模擬并實現(xiàn)光控路燈控制系統(tǒng)的要求，選用繼電器作為執(zhí)行電路有以下幾點優(yōu)勢： (1)能夠將低電壓的電子電路信號轉換為高電壓電氣電路信號，實現(xiàn)電子電路到電氣電路的控制，與實際應用相符； (2)使得整個系統(tǒng)的設計更加趨了于完善，對于 相關的設計預期能夠最大程度的體現(xiàn)出來。 4. 5 串口通信電路 串口通信電路采用經典的 MAX232 串口通信，由于電腦串口 RS232 電平是10V～ +10V，而一般的單片機應用系統(tǒng)的信號電壓是 TTL 電平 0V～ +5V， MAX232基于 51 單片機智能路燈控制器設計與實現(xiàn) 30 就是用來進行電平轉換的，進行對單片機與電腦的通信，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 系統(tǒng)中采用串口通信電路可與電腦進行通信，可以對單片 機內的程序進行修改，并對相關的指令和相關的數據進行調整。并且可以針對性地將單片機與電腦進行通信，編寫上位機軟件程序，在上位機 (電腦 )上對系統(tǒng)狀態(tài)進行實時監(jiān)測，并可以讓功能更強大的 PC 機進行龐大的指令處理。 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，并對系統(tǒng)的升級有極大的優(yōu)勢，可以是系統(tǒng)在雙機通信、與上位機通信等方面擁有相對優(yōu)勢，使得設計更加完善。 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 通過專心的研究和學習，對單片機控制電路的實現(xiàn)有一定的構想，通過 Altium Designer 電路軟 件的設計，對電路硬件設計有很大的幫助，在理論上硬件設計達到當初的設計要求，基本上實現(xiàn)了系統(tǒng)的設計要求。 整個電路由光電檢測電路、單片機控制電路、輸出信號執(zhí)行電路、串口通信電路等四部分組成，構成整個光控路燈智能控制系統(tǒng)。 在設計中使用光敏電阻作為光傳感器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效應現(xiàn)象。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。 在整個系統(tǒng)中，單片機控制電路是整個系統(tǒng)的核心，負責對光電檢測電路采集到的信號進行處理和 加工，并按照之前設定好的指令進行執(zhí)行、運算，并將結果傳送給執(zhí)行電路。 繼電器執(zhí)行電路在系統(tǒng)中充當執(zhí)行任務，對單片機發(fā)出的指令進行響應，完成相應的操作。單片機通過將光電檢測電路傳送的信號進行運算、處理之后將輸出信號送給執(zhí)行電路，繼電器執(zhí)行電路將對外部設備進行控制。 基于 51 單片機智能路燈控制器設計與實現(xiàn) 32 圖 系統(tǒng)總原理圖 圖 智能路燈實體圖 第六章 調試及最后完成 33 第六章 調試及最后完成 硬件電路的安裝調試 在硬件電路的實際連接過程中首先對面板排版及電路布局的設計，達到美觀、容易實現(xiàn)的目的。其次是對電路的焊接，在焊接過程中要膽大、心細。防 止虛焊、漏焊、焊錯等現(xiàn)象的發(fā)生 。 軟件調試 軟件程序設計對單片機的 I/O接口的控制，智能光控路燈主要通過光控電路對光的感應以達到輸出端口的控制，在黑暗時光控部分輸出高電平，通過單片機內部程序的控制以光控輸出高電平為準，給輸出端口定義低電平，路燈是以低電平有效，當單片機輸出端達到低電平時路燈亮。 為了能夠使系統(tǒng)達到設計之初的預期效果，在軟件設計中應該注意的幾個問題： 光控延時問題 在整個系統(tǒng)的設計中，使用光敏電阻進行外界光線檢測，對于外界的光線變化可以及時的做出相應的動作。但這樣的系統(tǒng)設計也存在一定 的問題，外界光線環(huán)境有些時候變化莫測，在雷雨天氣時，由于閃電、打雷等自然原因，外界的光線變化頻繁且明顯，光電檢測電路檢測到信號后將其傳送給單片機進行處理，單片機如果只對端口電平不加以判斷就進行處理的話，可能會引起路燈的忽明忽滅，影響了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，故應在程序設計上解決這個問題，對光電檢測電路傳送過來的信號進行分析處理，對此端口電平變化進行演示操作，可以避免此類現(xiàn)象發(fā)生，防止打雷閃電等自然現(xiàn)象對路燈控制的干擾，最終達到實用的目的。 端口電平判斷問題 在設計中為了使端口對電平高低的判斷問題，在光電檢測電路上采用 繼電器對其進行隔離，可以避免光電檢測電路對單片機端口電平的干擾。 基于 51 單片機智能路燈控制器設計與實現(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。 開始 背景光檢測 初始化 LED 燈亮 背景光強低 于預設值 N Y 第六章 調試及最后完成 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 單片機智能路燈控制器設計與實現(xiàn) 36 led=0。 } Else led=1。 } 第七章 心得體會 37 第七章 心得體會 我的畢業(yè)設計 —— 基于 51單片機的智能路燈控制器設計與實現(xiàn)，是一個軟硬結合的項目。從一開始的準備，到每一步的設計以最后的完成，都讓我受益良多。首先，這次畢業(yè)設計使我熟悉了做一個項目的全部過程，如首先要明白設計的工作原理、如何確定使用的芯片、以及芯片的具體方法等；同時，通過這次畢業(yè)設計，我還弄懂了許多芯片以及許多基礎電路使用方法。在繪 制原理圖的過程中，更讓我了解并熟悉了 Altium Designer 的使用及設計方法，同時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。而在硬件的調試過程中，我明白了硬件調試中的步驟，也同時向老師學會了一些調試技巧，若芯片不能正常工作，應首先測試其片選、時鐘等信號，然后在考慮其工作時序的問題，并且也學會了如何找出問題的所在和一些問題的解決辦法等。 基于 51 單片機智能路燈控制器設計與實現(xiàn) 38 致 謝 39 致 謝 畢業(yè)設計，是對我大學四年期間所學知識的 一個總結，一個檢測，在整個畢設的過程中，鍛煉了我的動手能力，使我能夠更好地把以前所學的理論知識同實踐相結合起來，在很大程度上增強了我的動手實踐能力。 在做畢設過程中，一直受到雷思孝老師的耐心指導，也從雷老師那里學到了很多的東西，在此，向雷老師表示非常忠心的感謝。同時，也感謝在我遇到問題時能夠與我一起進行討論，幫助我解決問題的各位同學。 在本論文完成之際，我首先要向我的指導老師雷思孝老師表達我最誠摯的謝意，感謝雷老師在整個畢設過程中耐心細致的指導！ 感謝在畢業(yè)設計中給予我支持的所有同學！ 我還要特別向我的家人 表示由衷的感謝，正是他們的無私奉獻和鼎力支持，我才能順利完成我的學業(yè)。 向百忙之中抽出寶貴時間來評閱這篇論文的各位專家致以衷心的感謝！ 基于 51 單片機智能路燈控制器設計與實現(xiàn) 40 參考文獻 41 參考文獻 [1]馮育長，雷思孝，馬金強，單片機系統(tǒng)設計與實例分析，西安電子科技大學出版社， 2020年 [2]求是科技編著，單片機典型模塊設計實例異航，人民郵電出版社， 2020 年 [3]譚浩強， C 程序設計 (第三版 )，清華人學出版社， 2020 年 [4]李伯成，基于 MSC— 51 單片機的嵌入式系統(tǒng)設計，電子工業(yè) 出版社， 2020 年 [5]周立功，增強型 80C51 單片機速成與實戰(zhàn)，北京航空航天大學出版社， 2020 年 [6]余錫存，曹國華，單片機原理及接口技術【 M】陜西 :西安電了科技人學出版社， 2020 .7 [7]馮育長等編著，單片機系統(tǒng)設計與實例分析，西安電子科技大學出版社， 2020 年 [8]徐正惠，單片機原理與應用實訓教程，北京：科學出版社， 2020 年 [9]付家才，單片機控制工程實踐技術【 M】，北京：化學工業(yè)出版社， 基于 51 單片機智能路燈控制器設計與實現(xiàn) 42