【導讀】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，單片機技術(shù)無處不在。隨著社會需求和單片機應用領(lǐng)域的不斷擴展，各類智能產(chǎn)品、控制系統(tǒng)都是。以單片機技術(shù)為核心來進行開發(fā)設(shè)計的。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。城市景觀等裝飾性照明的綜合市政工程。

　　

【正文】 (Street) 工業(yè)園區(qū)道路、城鄉(xiāng)道路等領(lǐng)域。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。 兩位一體數(shù)碼管顯示電路 數(shù)字 顯示 譯碼驅(qū)動電路是用來驅(qū)動數(shù)碼管的 MSI。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（稱為 LED 數(shù)碼管）或是液晶（稱為 LCD 數(shù)碼管）。通過它，可以將 BCD碼變?yōu)槭M制數(shù)字，并在數(shù)碼管上顯示出來，在數(shù)字儀表、數(shù)控設(shè)備、和微型計算機中不可缺少的人機聯(lián)系手段。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?shù)?電壓即可發(fā)光， LED內(nèi)部共有兩種接法，即共陽接法和共陰接法兩種，因其公共端接電源。其他引腳與單片機相連，故本文所采用的屬于共陽接法的兩位一體數(shù)碼管顯示電路，其在硬件電路中的連接電路如圖 所示： 圖 兩位一體數(shù)碼顯示電路 基于 51單片機智能路燈控制器的設(shè)計與實現(xiàn) 24 硬件電路調(diào)試 在硬件電路的實際連接過程中首先 在 Altium designer 中畫出電路原圖，接著在此電子軟件中畫 PCB 板，加工， PCB 板出來后再將相關(guān)的元器件焊接上去，由于在 PCB 的制作加工中已經(jīng)將 線路內(nèi)嵌在板子內(nèi)部了，所以只需將元器件焊接上去， 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。 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)預期的功能。如果不能，還須返回檢查電路原理圖和 PCB 圖，找出存在的錯誤，加以改正，完善，以達到預期的目的。 電路原理圖分析介紹 本著勤奮好學、求真務(wù)實、刻苦專研的 精神，經(jīng)過長時間的設(shè)計，仿真，才得出了本次畢業(yè)設(shè)計的硬件電路部分。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)行電路部分和兩位一體的數(shù)碼顯示電路電路部分。 將前面分析的電路加以分析和組合，就可以得到整個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 .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 1+5vD1L 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 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 硬件電路是整個設(shè)計內(nèi)容的重要組成部分之一，其核心部分是單片機最小系統(tǒng)，主要有復位電路和時鐘電路組成。然而，其他的幾部分電路（路燈控制電路、兩位一體的數(shù)碼顯示電路、光電檢測與執(zhí)行電路）都是外圍電路，屬擴展部分。 基于 51單片機智能路燈控制器的設(shè)計與實現(xiàn) 26 PCB 圖分析介紹 通過在 Altium designer 中制作原理圖，仿真，最終給出其相應的 PCB 圖，如圖 所示： PCB圖 第二章 硬件電路部分分析 27 實物圖 圖 實物圖 本章小結(jié) 在這一章中，我們共討論了以下九個方面的問題，現(xiàn)在將這些問題歸納小結(jié)如下： 先詳細分析介紹了 MCS51 系列單片機的相關(guān)知識，接著介紹該系列中的AT89C51 單片機，最后介紹了 51 家族芯片的內(nèi)核 8051 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、 引腳說明及存儲器資源等知識并給出了相應的結(jié)構(gòu)圖。 （ 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。 （ 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。 （ 3） 分別討論了光電檢測與執(zhí)行電路、單片機控制電路、路燈控制電路和兩位一體的數(shù)碼顯示電路，介紹了各基本電路的組成，相關(guān)聯(lián)的一些電路和器件，力求使該論文體系完善。 （ 4） 結(jié)合相應的程序，通過對硬件電路的調(diào)試，發(fā)現(xiàn)問題，及時解決存在的問題，同時總結(jié)了在本次設(shè)計過程中，硬件電路 圖的設(shè)計與仿真、 PCB 板的設(shè)計仿真、元器件的焊接過程的經(jīng)驗和教訓，希望能在以后的電子設(shè)計生涯中能避免類似錯誤的發(fā)生。 （ 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。 第三章 相關(guān)軟件分析 29 第 三章 相關(guān)軟件分析 Altium designer 簡介 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。在中國用得最多的 EDA 工具，電子專業(yè)的大學生在大學基本上都學過 protel 99se，所以學習資源也最廣 ,公司在招聘新人的時候用 Protel 新人會很快上手。 Altium 聲稱 ： 中國有 73%的工程師和 80%的電子工程相關(guān)專業(yè)在校學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。 產(chǎn)品歷史： 1985 年 誕生 dos 版 Protel。 1991 年 Protel for Widows。 1997 年 Protel98 這個 32 位產(chǎn)品是第一個包含 5 個核心模塊的 EDA 工具 。 1999 年 Protel99 構(gòu)成從電路設(shè)計到真實板分析的完整體系。 2020 年 Protel99se 性能進一步提高，可以對設(shè)計過程有更大控制力。 2020 年 Protel DXP 集成了更多工具，使用方便，功能更強大。 2020 年 Protel 2020 對 Protel DXP 進一步完善。 2020 年 Altium Designer 成功推出，集成了更多工具，使用方便，功能更強大，特別在 PCB 設(shè)計這一塊性能大大提高。 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。還加入了對 OrCAD 和PowerPCB 的支持能力。 2020 年 Altium Designer Winter 09 推出，此冬季 9 月發(fā)布的 Altium Designer 引入新的設(shè)計技術(shù)和理念，以幫助電子產(chǎn)品設(shè)計創(chuàng)新，利用技術(shù)進步，并提出一個產(chǎn)品的任務(wù)設(shè)計更快地獲得走向市場的方便。增強功能的電路板設(shè)計空間，讓您可以更快地設(shè)計，全三維 PCB 設(shè)計環(huán)境，避免出現(xiàn)錯誤和不準確的模型設(shè)計。 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。 Altium Designer 是業(yè)界首例將設(shè)計流程、集成化 PCB 設(shè)計、可編程器件（如 FPGA）設(shè)計和基于處理器設(shè)計的嵌入式軟件開發(fā)功能整合在一起 的產(chǎn)品。 Altium Designer 極大地增強了對高密板設(shè)計的支持，可用于高速數(shù)字信號設(shè)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導航，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)。 以前這些高級的 PCB 設(shè)計技術(shù)被限定在 ‘ 高級 ’ 的 PCB 設(shè)計產(chǎn)品，這些產(chǎn)品對于大多數(shù)工程師來說價格昂貴。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 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。支持包括對在 FPGA 項目內(nèi)部定義的 LVDS 信號的物理設(shè)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 可充分利用當今 FPGA 器件上的擴展 I/O 管腳。 Altium Designer Board Insight? 系統(tǒng)把設(shè)計師的鼠標變成了交互式的數(shù)據(jù)挖掘工具。 Board Insight 集成了 “ 警示 ” 顯示功能，可毫不費力地瀏覽和編輯設(shè)計中疊放的對象。工程師可以專注于其目前的編輯任務(wù)，也可以完全進入目標區(qū)域內(nèi)的任何其他對象，這增加了在密集、多層設(shè)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(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 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)計的時間，簡化了復雜板卡的設(shè)計導航功能，設(shè)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(shù)，以更有效的設(shè)計流程和更 低的制造成本縮短上市時間。 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。 第三章 相關(guān)軟件分析 31 Protues 軟件介紹 Proteus 軟件是英國 Labcenter electronics 公司出版的 EDA 工具軟件。它不僅具有其它 EDA 工具軟件的仿真功能，還能仿真單片機及外圍器件。它是目前最好的仿真單片機及外圍器件的工具。雖然目前國內(nèi)推廣剛起步，但已受到單片機愛好者、從事單片機教學的教師、致力于單片機開發(fā)應用的科技工作者的青睞。 其功能特點如下 : Proteus 軟件具有其它 EDA工具軟件（例： multisim）的功能。這些功能是：原理布圖 ； PCB 自動或人工布線 ；