【正文】 .................................................17 第 五 章 航標(biāo)燈控制器的模擬調(diào)試 ............................................................................19 硬件調(diào)試 ...................................................19 調(diào)試環(huán)境 .................................................................................................. 19 斷電調(diào)試 ................................................................................................. 19 通電調(diào)試 ................................................................................................. 19 ....................................................19 模擬調(diào)試過程 ...............................................19 第六章 結(jié)束語 ..............................................................................................................21 參考文獻(xiàn) ......................................................................................................................22 致謝 ..............................................................................................................................23 附錄 ..............................................................................................................................24 ii 目錄 第一章 緒 論 水路航運(yùn)系統(tǒng)是運(yùn)輸系統(tǒng)中很重要的一部分，而航道的正確標(biāo)識(shí)是船舶航運(yùn)2 基于 51 單片機(jī)航標(biāo)燈控制器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 安全的重要保障。航標(biāo)燈在夜間用所顯示的特定光色，燈光節(jié)奏和周期作為標(biāo)志的識(shí)別特性，以便航海人員容易區(qū)別。以 STC89C52 為主控單元設(shè)計(jì)的航標(biāo)燈控制器可以更加方便、準(zhǔn)確地控制航標(biāo)燈自動(dòng)閃爍 (即 白天航標(biāo)燈熄滅，晚上間歇發(fā)光， 閃爍兩下再暗一會(huì) ,周而復(fù)始 ），以達(dá)到自動(dòng)化控制的目的，減少了人力資源和時(shí)間的投入，大大改善了人工作業(yè)的環(huán)境，也可提高效率，為船舶提供精確的導(dǎo)航信息 。航標(biāo)燈的基本功能是能在夜晚提供導(dǎo)航信號(hào)，即是要能在夜晚時(shí)閃爍發(fā)光，一亮一滅周期性地發(fā)光提供導(dǎo)航，而在白天則不發(fā)光。 根據(jù)以上分析，該設(shè)計(jì)所采用方案是以 STC89C52 單片機(jī)為控制核心，以光敏電阻作為航標(biāo)燈的光纖傳感器， 傳感器信號(hào)傳給 STC89C52 單片機(jī)處理，由單片機(jī)控制發(fā)光二極管閃爍或者熄滅，直流電源為以上所用芯片及電路供電，最終完成本次設(shè)計(jì)任務(wù) 。在選擇確定芯片及電器元件之前，還是先來簡要介紹一下所有可能用到的芯片以及必須的元器件，并有選擇的分析他們的結(jié)構(gòu)和相關(guān)功能。 相關(guān) 硬件介紹 STC89C52 介紹 在本系統(tǒng)中， STC89C52 工作在最小模式下。 圖 總電路圖 單片機(jī)的最小系統(tǒng)是由電源、復(fù)位、晶振、 /EA=1 組成，下面介紹一下每一個(gè)組成部分。 圖 晶振連接的內(nèi)部、外部方式圖 XTAL1 19 XTAL2 18 XTAL1 是片內(nèi)振蕩器的反相放大器輸入端， XTAL2 則是輸出端，使用外部振蕩器時(shí)，外部振蕩信號(hào)應(yīng)直接加到 XTAL1，而 XTAL2 懸空。晶振的頻率可以在1MHz24MHz 內(nèi)選擇。系統(tǒng)的時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)是采用的內(nèi) 部方式，即利用芯片內(nèi)部的振蕩電路。引腳 XTAL1 和 XTAL2 分別是此放大器的輸入端和輸出端。外接晶體諧振器以及電容 C1 和 C2 構(gòu)成并聯(lián)諧振電路，接在放大器的反饋回路中。因此，此系統(tǒng)電路的晶體振蕩器的值為 12MHz，電容應(yīng)盡可能的選擇陶瓷電容，電容值約為 22μ F。 RST 9 在振蕩器運(yùn)行時(shí)，有兩個(gè)機(jī)器周期（ 24個(gè)振蕩周期）以上的高電平出現(xiàn)在此引腿時(shí)，將使單片機(jī)復(fù)位，只要這個(gè)腳保持高電平， 51 芯片便循環(huán)復(fù)位。當(dāng) 第三章 航標(biāo)燈控制器的硬件設(shè)計(jì) 9 復(fù)位腳由高電平變?yōu)榈碗娖綍r(shí)，芯片為 ROM 的 00H 處開始運(yùn)行程序。片內(nèi)復(fù)位電路是復(fù)位引腳 RST 通過一個(gè)斯密特觸發(fā)器與復(fù)位電路相連，斯密特觸 發(fā)器用來抑制噪聲，它的輸出在每個(gè)機(jī)器周期的 S5P2，由復(fù)位電路采樣一次。當(dāng)時(shí)鐘頻率選用 6MHz 時(shí)， C取 22μ F，Rs約為 200Ω， Rk約為 1K。 常用的復(fù)位電路如下圖所示： 和電路不符?。?！ (1) P0 端口 [] P0 是一個(gè) 8 位漏極開路型雙向 I/O 端口，端口置 1（對(duì)端口寫 1）時(shí)作高阻抗輸入端。 對(duì)內(nèi)部 Flash 程序存儲(chǔ)器編程時(shí)，接收指令字節(jié) 。 在訪問外部程序和外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)， P0 口是分時(shí)轉(zhuǎn)換的地址 (低 8 位 )/數(shù)據(jù)總線，訪問期間內(nèi)部的上拉電阻起作用。輸 出時(shí)可驅(qū)動(dòng) 4 個(gè) TTL。 對(duì)內(nèi)部 Flash 程序存儲(chǔ)器編程時(shí)，接收低 8 位地址信息。端口置 1時(shí)，內(nèi)部上拉電阻將端口拉到高電平，作輸入用 對(duì)內(nèi)部 Flash 程序存儲(chǔ)器編程時(shí)，接收高 8位地址和控制信息。而在訪問8 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)其引腳上的內(nèi)容在此期間不會(huì)改變。輸出時(shí)可驅(qū)動(dòng) 4 個(gè) TTL。 LED(LightEmittingDiode中文意思為發(fā)光二極管 )是一種能夠?qū)㈦娔苻D(zhuǎn)化為光能的半導(dǎo)體，它改變了白熾燈鎢絲發(fā)光與節(jié)能燈三基色粉發(fā)光的原理，而采用電場(chǎng)發(fā)光。白光 LED的光譜幾乎全部集中于可見光頻段，其發(fā)光效率可超過 150lm/W（ 2020年）。有人還預(yù)測(cè)，未來的 LED壽命上限將無窮大。為了提高 LED燈具的使用壽命，真正做到適合商業(yè)化的量產(chǎn)， LED照明行業(yè)正在獨(dú)立或者和專業(yè)的導(dǎo)熱材料供應(yīng)商合作加緊研制新型導(dǎo)熱材料，比如導(dǎo)熱塑料等等。光強(qiáng)與流明比小功率大，但同樣散熱也很大，現(xiàn)在大功率大多是單顆應(yīng)用，加上有效散熱面積很大的散熱片，也出現(xiàn)了集成在一起的 LED燈矩陣，但是散熱效果不是很好?，F(xiàn)在 LED手電一般是 用小功率用的，光散不散，取決于 LED的發(fā)光角度，有大角度小角度之分，小角度不散，大角度才散。 LED的亮度是跟 LED的發(fā)光角度有必然關(guān)系的 ,LED的角度越小它的亮度越高 ,沒有什么超亮不超亮的 ,那是騙小孩的 ,如果是質(zhì)量好的 LED 第三章 航標(biāo)燈控制器的硬件設(shè)計(jì) 11 不管是哪家 LED廠家生產(chǎn)的大家的亮度都差不多的 ,只是生產(chǎn)工藝不一樣 ,使用壽命略有不同 ,因?yàn)榇蠹矣玫亩际悄菐准覈獾?LED芯片 .如果是 5MM的 LED180度角的白光的發(fā)光強(qiáng)度只有幾百 MCD,如果是 15度角的光強(qiáng)就要去到一萬多兩萬 MCD的了 ,光強(qiáng)相 差好幾十倍了 ,如果是用于照明用的 ,在戶外最好是用大功率的 LED了 ,亮度就更高了 ,單個(gè)功率有 1W,3W,5W,還有的是用多個(gè)大功率組合成一個(gè)大功率的 LED 圖 AT89C51系列單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖 ？？？？？ 發(fā)光原理： LED（ Light Emitting Diode），發(fā)光二極管，是一種固態(tài)的半導(dǎo)體器件，它可以直接把電能轉(zhuǎn)化為光能。半導(dǎo)體晶片由兩部分組成，一 部分是 P 型半導(dǎo)體，在它里面空穴占主導(dǎo)地位，另一端是 N 型半導(dǎo)體，在這邊主要是電子。當(dāng)電流通過導(dǎo)線作用于這個(gè)晶片的時(shí)候，電子就會(huì)被推向 P 區(qū)，在 P 區(qū)里電子跟空穴復(fù)合，然后就會(huì)以光子的形式發(fā)出能量，這就是 LED 發(fā)光的原理。 光電元件介紹 光電器件是將光能轉(zhuǎn)換為電能的一種傳感器件 , 它是構(gòu)成光電式傳感器最主要的部件。 12 基于 51 單片機(jī)航標(biāo)燈控制器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 光電器件工作的物理基礎(chǔ)是光電效應(yīng)。在光線作用下 , 能使電子逸出物體表面的現(xiàn)象稱為外光電效應(yīng) , 如光電管、光電倍增管就屬于這類光電器件 。在光線作用下 , 能使物體產(chǎn)生一定方向的電動(dòng)勢(shì)的現(xiàn)象稱為光生伏特效應(yīng) , 即阻擋層光電效應(yīng) , 如光電池、 光敏晶體管等就屬于這類光電器件。 1．光敏電阻的結(jié)構(gòu)與工作原理光敏電阻又稱光導(dǎo)管 , 它幾乎都是用半導(dǎo)體材料制成的光電器件。無光照時(shí) , 光敏電阻值（暗電阻）很大 , 電路中電流（暗電流）很