【正文】 [8] 部分資料 基于 89C51 單片機的智能光控路燈的設計 致 謝 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，感謝侯老師在整個畢業(yè)設計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！ 我還要特別要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，我才能順利的完成我的學業(yè)。同時，也感謝在我遇到問題的時候能夠與我一起進行討論，幫助我解決問題的各位同學。 畢業(yè)設計，是對我大學四年期間所學專業(yè)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，使我能夠更好的把以前所學的理論知識同實踐相結合起來，在很大的程度上增強了我的動手實踐能力。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，然后在考慮起工作時序的問題。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、以及芯片的具體接法等；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。 } 本人的畢業(yè)設計 單片機智能光控路燈 , 是一個軟硬件結合的項目，也是我第一次獨立完成的一個項目。 p1_1=0。 } void Delays(void)。i0。h0。 void delay(void) //延時函數(shù) { unsigned char h,i,j,k。 基于 89C51 單片機的智能光控路燈的設計 34 程序部分： include sbit p1_0=P1^0。但這樣的系統(tǒng)設計也存在一定的問題，外界光線環(huán)境在有些時候變化莫測，在雷雨天氣時，由于閃電、打雷等自然原因，外界的光線變化比較頻繁且明顯， 光電檢測電路檢測到信號后將其傳送給單片機進行處理，單片機如果僅僅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，故應該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。 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大到輸出端口的控制，在黑暗時光控部分輸出高電平，通過單片機內(nèi)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，路燈是是以低電平有效，當單片機輸出端達到低電平時路燈亮。其次是對電路的焊接，在焊接過程中要膽大、心細。 基于 89C51 單片機的智能光控路燈的設計 32 圖 15 單片機智能光控路燈 電 路原理圖 通過專心的研究和學習，對單片機控制路燈的實現(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，在理論上硬基于 89C51 單片機的智能光控路燈的設計 33 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 。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。 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，而一般的單片機應用系統(tǒng)的信號電壓是 ttl 電平 0 +5v,max232 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 。 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的電氣電路信號，實現(xiàn)電子電路到電氣電路的控制，與實際應用相符。 單片機控制電路相關的電路原理圖如下所 示： 圖 12 單片機控制電路 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。 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，如下圖所示： 基于 89C51 單片機的智能光控路燈的設計 28 圖 10 基于光敏二極管設計的相關檢測電路 相關的 光電檢測 電路原理圖如下所示： 圖 11 光電檢測電路部分 如圖所示，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。 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間，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)模可編程器件上的大量 LVDS 資源。 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。 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。 Altium Designer 可充分利用當今 FPGA 器件上的擴展 I/O管腳。支持包括對在 FPGA 項目內(nèi)部定義的 LVDS 信號的物理設計進行自動映射。然而， Altium 的理念是基于 89C51 單片機的智能光控路燈的設計 27 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 極大地增強了對高密板設計的支持，可用于高速數(shù)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，如高密度引腳數(shù)量的球型網(wǎng)格陣列 (BGAs)。 在本系統(tǒng)的電路原理圖設計中使用 Altium 進行設計， 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 Altium Designer Winter 09 推出，此冬季 9 月發(fā)布的 Altium Designer 引入新的設計技術和理念，以幫助電子產(chǎn)品設計創(chuàng)新，利用技術進步，并提出一個產(chǎn)品的任務設計更快地獲得走向市場的方便。 2020 年 Altium Designer Summer 將 ECAD 和 MCAD 兩種文件格式結合在一起， Altium 在其最新版的一體化設計解決方案中為電子工程師帶來了全面驗證機械設計 (如外殼與電子組件 )與電氣特性關系的能力。 2020 年 Protel 2020 對 Protel DXP 進一步完善。 2020 年 Protel99se 性能進一步提高，可以對設計過程有更大控制力。 Altium 聲稱中國有 73%的工程師和 80%的電子工程相關專業(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。 Altium designer 電路設計軟件簡介 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。 由于方案二使用繼電器等相關的執(zhí)行元件，使系統(tǒng)的設計更加接近實際應用，在實際應用中，系統(tǒng)是由電子電路 → 電氣電路的控制，使用繼電器等可使系統(tǒng)的現(xiàn)實性大大增強。 由于方案一提供的輸入信號相對來說對環(huán)境的要求較高，難以實現(xiàn)且不符合系統(tǒng)在現(xiàn)實生活中的實用性等原則，故選取方案二。 方案論證 光控路燈控制系統(tǒng) 分為光線檢測和執(zhí)行控制命令（開路燈、關路燈），在光線滿足設定條件的情況下，光線檢測電路將檢測到的情況傳送給控制器并由控制器發(fā)出指令控制相應的電路執(zhí)行。 4) 自動、遙控、監(jiān)測。 3) 綜合信號 。 2) 放大。 作為控制元件，概括起來，繼電器有如下幾種作用： 1) 擴大控制范圍。 基于 89C51 單片機的智能光控路燈的設計 24 繼電器的作用 繼電器是具有隔離功能的自動開關元件，廣泛應用于遙控、遙測、通訊、自動控制、機電一體化及電力電子設備中，是最重要的控制元件之一。這樣的觸點組稱為轉換觸點。這種觸點組共有三個觸點，即中間是動觸點，上下各一個靜觸點。用斷字 的拼音字頭 “D” 表示。以合字的拼音字頭 “H” 表示。另一種是按照電路連接的需要，把各個觸點分別畫到各自的控制電路中，通常在同一繼電器的觸點與線圈旁分別標注上相同的文字符號，并將觸點組編上號碼，以示區(qū)別。同時在長方框內(nèi)或長方框旁標上繼電器的文字符號 “J” 。一般情況下，繼電器的釋放電壓約在吸合電壓的10～ 50％，如果釋放電壓太?。ㄐ∮?1/10 的吸合電壓），則不能正常使用了，這樣會對電路的穩(wěn)定性造成威脅，工作不可靠。為求準確，可以試多幾次而求平均值。 測量吸合電壓和吸合電流 找來可調穩(wěn)壓電源和電流表，給繼電器輸入一組電壓，且在供電回路中串入電流表進行監(jiān)測。由此可以區(qū)別出那個是常閉觸點，那個是常開觸點。它決定了繼電器能控制電壓和電流的大小，使用時不能超 過此值，否則很容易損壞繼電器的觸點。這時的電流遠遠小于吸合電流。 釋放電流 是指繼電器產(chǎn)生釋放動作的最大電流。在正常使用時，給定的電流必須略大于吸合電流，這樣繼電器才能穩(wěn)定地工作。 直流 電阻 是指繼電器中線圈的 直流電阻，可以通過萬能表測量。 繼電器主要產(chǎn)品技術參數(shù) 額定工作電壓 是指繼電器正常工作時線圈所需要的電壓。按開關型式可分為常開型和常閉型。 固態(tài)繼電器（ SSR）的工作原理和特性 固態(tài)繼電器是一種兩個接線端為輸入端，另兩個接線端為輸出端的四 端器基于 89C51 單片機的智能光控路燈的設計 22 件，中間采用隔離器件實現(xiàn)輸入輸出的電隔離。熱敏干簧繼電器不用線圈勵磁，而由恒磁環(huán)產(chǎn)生的磁力驅動開關動作。 熱敏干簧繼電器 的工作原理和特性 熱敏干簧繼電器是一種利用熱敏磁性材料檢測和控制溫度的新型熱敏開關。這樣吸合、 釋放 ，從而達到了在電路中的導通、切斷的目的。只要在線圈兩端加上一定的電壓，線圈中就會流過一定的電流，從而產(chǎn)生電磁效應，銜鐵就會在電磁力吸引的作用下克服返回彈簧的拉力吸向鐵芯， 從而帶動銜鐵的動觸點與靜觸點（常開觸點）吸合。故在電路中起著自動調節(jié)、安全保護、轉換電路等作用。廣 泛應用于電力保護、 自動化 、運動、 遙控 、測量和通信等裝置中?？煞譃殡姎饬?(如電流、電壓、頻率、功率等 )繼電器及非電氣量(如溫度、壓力、速度等 )繼電器兩大類。 基于 89C51 單片機的智能光控路燈的設計 21 在光電自動控制電路中，可以選用光敏電阻器 作 為光電傳感元件。 常用的光敏電阻器型號有密封型的 MG4 MG4 MG43 和非密封型的 MG45。初學者可購置一只光敏電阻器（ MG45 型），在夜間點一盞 60~100W 的白熾燈，用萬用表直接測量光敏電 阻器的阻值。所以設計光控電路時，都用白熾燈泡（小電珠）光線或自然光線作控制光源，使設計大為簡化。光敏電阻器的阻值隨入射光線（可見光）的強弱變化而變化，在黑暗條件下，它的阻值 （暗阻）可達 1~10MΩ；在強光條件（ 100LX）下，它阻值（亮阻）僅有幾百至數(shù)千歐姆。因此，有時為了提高靈敏度，或為了能接受遠紅外光而采取降溫措施。圖 9 是硫化鉛光敏電阻的光譜溫度特性曲線。 基于 89C51 單片機的智能光控路燈的設計 20 圖 8 光敏電阻的頻率特性 圖 9 硫化鉛的光譜溫度特性 溫度特性 光敏電阻和其他半導體器件一樣，受溫度影響較大，當溫度升高時，它的暗電阻會下降。圖 8 給出相對靈敏度 Kr，與光強變化頻率 f 之間的關系曲線，可以看出硫化鉛的使用頻率比硫化鉈高的多。這說明光敏電