【正文】 1618 周撰寫 論文，準(zhǔn)備答辯 。 附錄 1 31 913 周電路仿真。 四、研究工作進(jìn)度： 14 周查閱文獻(xiàn)資料，整體方案設(shè)計(jì) 。首先要解決的是問(wèn)題是電路能夠控制 8 個(gè)彩燈；其次要解決的問(wèn)題是彩燈能夠?qū)崿F(xiàn)六種花型；最后要解決的問(wèn)題是各個(gè)花型能夠自動(dòng)循環(huán)變化。因此，它們是綠色 照明 工程的推薦產(chǎn)品，使用緊湊型熒光燈的燈具也日益多見(jiàn)。緊湊型熒光燈直徑和尺寸，它們的形式多種多樣用途也十分廣泛。現(xiàn)代社會(huì)對(duì)產(chǎn)品的開(kāi)以制造最重要的著眼點(diǎn)是“經(jīng)濟(jì)”和“環(huán)境保護(hù)”。環(huán)保是燈具生產(chǎn)技術(shù)的嶄新主題，顯示人們對(duì)居室生態(tài)環(huán)境的重視，這亦是未來(lái)家居照明的主要發(fā)展方向。 多功能化－符合當(dāng)前的消費(fèi)時(shí)尚、集多種功能于一體的燈如床頭兼作光敏電話自控?zé)簟О艘艉信_(tái)燈等，是近年另一需求特點(diǎn)。 高技術(shù)化－由于電子技術(shù)被廣泛用于燈具的制造，適應(yīng)不同的電壓，使可調(diào)節(jié)亮度的第三代照光燈具多起來(lái)。當(dāng)我們參加工作后對(duì)于公司給我們的一個(gè)實(shí)際的應(yīng)用項(xiàng)目將不會(huì)在感到陌生。并且我們還有足夠時(shí)間去修改 我們的設(shè)計(jì)中的缺陷，這也是對(duì)我們將來(lái)走入社會(huì)獨(dú)立完成一項(xiàng)課題的考驗(yàn)。從時(shí)間上來(lái)說(shuō)，這次設(shè)計(jì)的時(shí)間是最長(zhǎng)的，因此我們有足夠的時(shí)間去重新溫習(xí)學(xué)過(guò)的知識(shí)，更有充足的時(shí)間去搜集學(xué)習(xí)一些我們沒(méi)有涉獵過(guò)的知識(shí)。首先從選題來(lái)說(shuō)，它的選題考慮到了我們大學(xué)四年所學(xué)的所有知識(shí)，既要求我們對(duì)知識(shí)掌握的牢固，又要求我們對(duì)知識(shí)能夠靈活運(yùn)用。應(yīng)用主控模塊輸出的控制信號(hào)去控制燈管內(nèi)的板模塊工作，使得產(chǎn)品性能穩(wěn)定，便以安裝容易操作。顯示初始花樣。然后將編好的主程序進(jìn)行運(yùn)行，看是否能實(shí)現(xiàn)預(yù)期的功能，找出缺陷和不足并解決出現(xiàn)的問(wèn)題。 P1 |= (flag i)。= ~(flag i)。 i8。 } flag = 0x80。 燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 24 Delay()。 i++) { P2 amp。 for(i=0。 P2 |= (flag i)。= ~(flag i)。 i8。 } flag = 0x01。 Delay()。 i++) { P1 amp。 for(i=0。 } } void flower6() //花樣 6 { 流水燈 unsigned char i。 Delay()。 i++) { P2 amp。 for(i=0。 P1 |= (flag i)。= ~(flag i)。 i8。 unsigned char flag = 0x01。 } } void flower5() //花 樣 5 { //跑馬燈，依次點(diǎn)亮，熄滅后點(diǎn)亮下一個(gè)。 i++) { P2 |= (flag i)。 for(i=0。 Delay()。 i8。 } flag = 0x01。= ~(flag i)。 i8。 } flag = 0x01。= ~(flag i)。 i8。 燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 22 unsigned char flag = 0x01。 } void flower4() //花樣 4 { //依次點(diǎn)亮。 } P1 = 0XFF。= ~(flag i)。 i8。 } flag = 0x01。= ~(flag i)。 i8。 unsigned char flag = 0x01。 Delay()。 P1 = 0XFF。 //16 個(gè)燈同時(shí)閃爍 P2 = 0X00。 //16 個(gè)小燈全亮 P2 = 0X00。 P0 = DISPLAY_TABLE[flower_Flag]。 // 全局中斷開(kāi) P1 = 0XFF。 //外部中斷 0，接按鍵 花樣序號(hào)加 1 EX1 = 1。在設(shè)置中斷一時(shí)就不斷判斷數(shù)碼管數(shù)字是否減一，如果減一就執(zhí)行相應(yīng)的程序就是判斷處理花樣的過(guò)程，并顯示相對(duì)應(yīng)的花樣，最后中斷返回。同時(shí)數(shù)碼管的顯示也是在中斷中被更新。從而執(zhí)行對(duì)應(yīng)的花樣程序。 程序流程：首先進(jìn)行系統(tǒng)及花樣的初始化，設(shè)置中斷方式判斷是執(zhí)行下一個(gè)花樣還是減一執(zhí)行下一個(gè)花樣。然后要由 C 語(yǔ)言完成。 第 3 章 硬件電路設(shè)計(jì) 17 第 4 章 軟件電路設(shè)計(jì) 19 第 4 章 軟件電路設(shè)計(jì) 程序框圖 軟件系統(tǒng)中的主程序流程圖 圖 41 程序流程圖 本課題的硬件電路相對(duì)簡(jiǎn)單，其中大部分工作要求用軟件完成。最后介紹了輸出模塊和按 鍵模塊。首先介紹了時(shí)鐘電路和復(fù)位電路。 本章小結(jié) 本章介紹了硬件電路的總電路圖和各個(gè)電路圖的子模塊圖，以及各個(gè)模塊的理論原理。 圖 35 按鍵電路圖 本次設(shè)計(jì)的按鍵部分包含三個(gè)按鍵， S1按鍵直接接在復(fù)位電路上，按一下 S1 鍵使單片機(jī)復(fù)位一次，花樣變換一次， S2 和 S3是兩個(gè)按鍵，是控制調(diào)整花樣的。故硅二極管比鍺二極管在高溫下具有較好的穩(wěn)定性。例如 2AP1 型鍺二極管，在25 時(shí)反向電流 若為 250uA，溫度升高到 35，反向電流將上升到 500uA，依此類推，在 75 時(shí)，它的反向電流已達(dá) 8mA，不僅失去了單方向?qū)щ娞匦?，還會(huì)使管子過(guò)熱而損壞。反向電流越小，管子的單方向?qū)щ娦阅茉胶?。例如?IN4001 二極管反向耐壓為 50V， IN4007 反向耐壓為 1000V。 (2)最高反向工作電壓加在二極管兩端的反向電壓高到一定值時(shí)，會(huì)將管子擊穿，失去單向?qū)щ娔芰?。所以，二極管使用中不要超過(guò)二極管額定正向工作電流值。是指二極管長(zhǎng)期連續(xù)工作時(shí)允許通過(guò)的最大正向電流值。不同類型第 3 章 硬件電路設(shè)計(jì) 15 的二極管有不同的特性參數(shù)。當(dāng)二極管兩端的反向 電壓增大到某一數(shù)值，反向電流會(huì)急劇增大，二極管將失去單方向?qū)щ娞匦裕@種狀態(tài)稱為二極管的擊穿。在電子電路中，二極管的正極接在低電位端，負(fù)極接在高電位端，此時(shí)二極管中幾乎沒(méi)有電流流過(guò)，此時(shí)二極管處于截止?fàn)顟B(tài)，這種連接方式，稱為反向偏置。導(dǎo)通后二極管兩端的電壓基本上保持不變 (鍺管約為 ，硅管約為 )，稱為二極管的“正向壓降” [22]。必須說(shuō)明，當(dāng)加在二極管兩端的正向電壓很小時(shí)，二極管 仍然不能導(dǎo)通，流過(guò)二極管的正向電流十分微弱。 (1)正向特性。在電路中，電流只能從二極管的正極流入，負(fù)極流出。平面型二極管是一種特制的硅二極管，它不僅能通過(guò)較大的電流，而且性能穩(wěn)定可靠，多用于開(kāi)關(guān)、脈沖及高頻電路中。由于是點(diǎn)接觸，只允許通過(guò)較小的電流 (不超過(guò)幾十毫安 )，適用于高頻小電流電路，如收音機(jī)的檢波等。按照管芯結(jié)構(gòu)，又可分為點(diǎn)接觸型二極管、面接觸型二極管及平面型二極管。二極管種類有很多，按照所用的半導(dǎo)體材料，可分為鍺二極管 (Ge 管 )和硅二極管 (Si 管 )。當(dāng)外界有反向電壓偏置時(shí)，外界電場(chǎng)和自建電場(chǎng)進(jìn)一步加強(qiáng)，形成在一定反向電壓范圍內(nèi)與反向偏置電壓值無(wú)關(guān)的反向飽和電流 I0。當(dāng)不存在外加電壓時(shí)，由于 pn 結(jié)兩邊載流子濃度差引起的擴(kuò)散電流和自建電場(chǎng)引起的漂移電流燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 相等而處于電平衡狀態(tài)。 當(dāng)反向電壓增加到某一定數(shù)值時(shí)，反向電流急增，產(chǎn)生反向擊穿。 按鍵模塊和輸出模塊 本設(shè)計(jì)使用發(fā)光二極管來(lái)作為彩燈使用。共陽(yáng)極七段 LED 顯示器工作時(shí)，其公共極接到高電平， LED 的陰極則接到低電平。共陰極七段 LED 顯示器的各個(gè)二極管陽(yáng)極接高電平 “1”，公共陰極接低電平 “0”時(shí)，則點(diǎn)亮各段；公共陰極接高電平 “1”時(shí)，則熄滅各段。七段 LED 顯示器的各個(gè)二極管分別稱為 a， b， c， d， e， f， g 段 ,有些七段顯示器增加一個(gè) DP 段表示小數(shù)點(diǎn)，也成為八段 LED 顯示器。數(shù)碼管是共陰極的。作用是提高驅(qū)動(dòng)能力。 74LS373 這里的用法是邏輯上透明的，也就是 P0 輸出什么，它也輸出什么。數(shù)碼管 顯示模塊 的 D1 和 D8 分別與 74LS373 的 Q1到 Q8 相連來(lái)控制數(shù)碼管 顯示模塊 指令寄存器和數(shù)據(jù)寄存器讀寫條件。 采用 74LS373 來(lái)傳輸 8 位數(shù)據(jù)，當(dāng)液晶顯示器進(jìn)行寫數(shù)據(jù)時(shí)， 三態(tài)允許控制端 OE 為低電平 ， 通過(guò) 74LS373 進(jìn)行緩存。當(dāng)單片機(jī)已在運(yùn)行當(dāng)中時(shí)，按下復(fù)位鍵 K 后松開(kāi) [20]，也能使 RESET為一段時(shí)間的高電平，從而實(shí)現(xiàn)上電或開(kāi)關(guān)復(fù)位的操作。 圖 32 開(kāi)關(guān)復(fù)位電路 開(kāi)關(guān)復(fù)位要求電源接 通后，單片機(jī)自動(dòng)復(fù)位，并且在單片機(jī)運(yùn)行期間，用開(kāi)關(guān)操作也能使單片機(jī)復(fù)位常用的上電或開(kāi)關(guān)復(fù)位電路如圖 32 所示。 常用的上電復(fù)位電路電容 C1 和電阻 R1 對(duì)電源 +5V 來(lái)說(shuō) [20]構(gòu)成微分電路。根據(jù)應(yīng)用的要求，復(fù)位操作通常有兩種基本形式：上電復(fù)位和上電或開(kāi)關(guān)復(fù)位。外部振蕩方式如圖 32 所示，外 89c51 X1 X2 C1 C2 GND 燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 復(fù)位電路 當(dāng) 89C51 單片機(jī)的復(fù)位引腳 RST(全稱 RESET)出現(xiàn) 2 個(gè)機(jī)器周期以上的高電平時(shí)，單片機(jī)就執(zhí)行復(fù)位操作。 圖 31 時(shí)鐘電路圖 外部振蕩方式是把外部已有的時(shí)鐘信號(hào)引入單片機(jī)內(nèi)。晶振頻率的典型值為 12MHz，采用6MHz 的情況也比較多。內(nèi)部振蕩方式的外部電路如圖 31 所示。 在引腳 XTAL1 和 XTAL2 外接晶體振蕩器 (簡(jiǎn)稱晶振 )或陶瓷諧振器，就構(gòu)成了內(nèi)部振蕩方式。 燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 第 3 章 硬件電路設(shè)計(jì) 11 第 3 章 硬件電路設(shè)計(jì) 定時(shí)與復(fù)位模塊 時(shí)鐘電路 單片機(jī)的時(shí)鐘信號(hào)用來(lái)提供單片機(jī)片內(nèi)各種微操作的時(shí)間基準(zhǔn)，復(fù)位操作則使單片機(jī)的片內(nèi)電路初始化，使單片機(jī)從一種確定的初態(tài)開(kāi)始運(yùn)行。其次對(duì)設(shè)第 2 章 總體方案與論證 13 計(jì)中用到的主控芯片 AT89C51 單片機(jī)的引腳和內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行了介紹。 本章小結(jié) 本章是對(duì)用到的元件引腳功能和硬件結(jié)構(gòu)的。還有些芯片具有鎖存器，芯片 74LS373 就具有鎖存的功能，它可以通過(guò)把一個(gè)引腳置高后，輸出就會(huì)保持現(xiàn)有的狀態(tài)，直到把該引腳清 0 后才能繼續(xù)變化。當(dāng)用 74LS373 作為地址鎖存器時(shí)，它們的 G 端可直接與單片機(jī)的鎖存控制信號(hào)端 ALE 相連，在 ALE 下降沿進(jìn)行地址鎖存 [16]。 表 21 74LS373 引腳功能表 輸出控制 LE 使 G 輸入 D 輸出 Q L H H H L H L L L L X Qo H X X Z 燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 圖 21 74LS373 引腳 74LS373 的功能 74LS373 是帶有三態(tài)門的八 D 鎖存器，當(dāng)使能信號(hào)線 OE 為低電平時(shí)，三態(tài)門處于導(dǎo)通狀態(tài)，允許 1Q8Q 輸出到 OUT1OUT8，當(dāng) OE 端為高電平時(shí)，輸出三態(tài)門斷開(kāi)，輸出線 OUT1OUT8 處于浮空狀態(tài)。 74LS373 地址鎖存器 74LS373 的引腳介紹 74LS373 是一個(gè)三態(tài)門的 8D鎖存器，也是帶允許輸出端的 8D 鎖存器，有 8 個(gè) D 輸入端， 8 個(gè) Q 輸出端，一個(gè)時(shí)鐘輸入端 CP，一個(gè)鎖存允許信號(hào)E。掉電模式：在掉電模式下，進(jìn)入掉電模式的指令是最最后一條被執(zhí)行的指令，片內(nèi) RAM 和特殊功能寄存器的內(nèi)容在中止掉電模式前被凍結(jié)。需要注意的是當(dāng)由硬件復(fù)位來(lái)中止空閑模式時(shí)， CPU 通常是從激活空閑模式那條指令的下一條指令開(kāi)始繼續(xù)執(zhí)行程序的，要完成 內(nèi)部復(fù)位工作，硬件復(fù)位脈沖要保持二個(gè)機(jī)器周期 (24 個(gè)時(shí)鐘周期 )有效，在這種情況下，內(nèi)部禁止 CPU訪問(wèn)片內(nèi) RAM，而允許訪問(wèn)其它端口。程會(huì)首先響應(yīng)中斷，進(jìn)入中斷服務(wù)程序，執(zhí)行完中斷服務(wù)程序并緊隨 RET1(中斷返回 )指令后，下一條要執(zhí)行的指令就是是單片機(jī)進(jìn)入空閑模式那條指令后面的一條指令 [12]?？臻e模式可有任何允許的中斷請(qǐng)求或硬件復(fù)位中止。在空閑工作模式狀態(tài)， CPU保持睡眠狀態(tài)而所第 2 章 總體方案與論證 11 而所有片內(nèi)的外設(shè)仍保持激活狀態(tài)，這種方式由軟件產(chǎn)生。這二種方式是控制專用寄存器 PCON(電源控制寄存器 )中的 PD 和IDL 來(lái)實(shí)現(xiàn)的。由于外部時(shí)鐘信號(hào)是通過(guò)一個(gè) 2 分頻觸發(fā)器作為內(nèi)