【正文】 是一種電子控制器件，它具有控制系統(tǒng)（又稱輸入回路）和被 控制系統(tǒng) （又稱輸出回路），通常應(yīng)用于自動控制電路中，它實際上是用較小的電流去控制較大電流的一種 “ 自動開關(guān) ” 。 電磁繼電器的工作原理和特性 電磁式繼電器一般由鐵 芯、 線圈 、銜鐵、觸點簧片等組成的。當線圈斷電后，電磁的吸力也隨之消失，銜鐵就會在彈簧的反作用力返回原來的位置，使動觸點與原來的靜觸點（常閉觸點）吸合。對于繼電器的 “ 常開、常閉 ” 觸點，可以這樣來區(qū)分：繼電器線圈未通電時處于斷開狀態(tài)的靜觸點，稱為 “ 常開觸點 ” ；處于接通狀態(tài)的靜觸點稱為 “ 常閉觸點 ” 。它由感溫磁環(huán)、恒磁環(huán)、干簧管、導熱安裝片、塑料襯底及其 它 一些附件 組成 。恒磁環(huán)能否向干簧管提供磁力是由感溫磁環(huán)的溫控特性決定的。 固態(tài)繼電器按負載電源類型可分為交流型和直流型。按隔離型式可分為混合型、變壓器隔離型和光電隔離型，以光電隔離型為最多。根據(jù)繼電器的型號不同，可以是交流電壓，也可以是直流電壓。 吸合電流 是指繼電器能夠產(chǎn)生吸合動作的最小電流。而對于線圈所加的工作電壓，一般不要超過額定工作電壓的 倍， 否則會產(chǎn)生較大的電流而把線圈燒毀。當繼電器吸合狀態(tài)的電流減小到一定程度時，繼電器就會恢復到未通電的釋放狀態(tài)。 觸點切換電壓和電流 是指繼電器允許加載的電壓和電流。 繼電器測試 測觸點電阻 用萬能表的電阻檔，測量常閉觸點與動點電阻，其阻值應(yīng)為 0， (用更加精確方式可測得觸點阻值在 100 毫歐以內(nèi) )；而常開觸點與動點的阻值就為無窮大。 測線圈電阻 可用萬能表 R10Ω 檔測量繼電器線圈的阻值，從而判斷該線圈是否存在著開路現(xiàn)象。慢慢調(diào)高電源電壓，聽到繼電器吸合聲時，記下該吸合電壓和吸合電流。 測量釋放電壓和釋放電流 也是像上述那樣連接測試，當繼電器發(fā)生吸合后，再逐漸降低供電電壓，當聽到繼電器再次發(fā)生釋放聲音時，記下此時的電壓和電流，亦可嘗試多幾 次而取得平均的釋放電壓和釋放電流。 繼電器的電符號和觸點形式 繼電器線圈在電路中用一個長方框符號表示，如果繼電器有兩個線圈，就畫兩個并列的長方框。繼電器的觸點有兩種表示方法：一種是把它們直接畫在長方框一側(cè)，這種表示法較為直觀。繼電器的觸點有三種基本形式： （ H 型）線圈不通電時兩觸點是斷開的，通電后，兩個觸點就閉合。 （ D 型）線圈不通電時兩觸點是閉合的，通電后兩個觸點就斷開。 （ Z 型）這是觸點組型。線圈不通電時，動觸點和其中一個靜觸點斷開和另一個閉合，線圈通電后，動觸點就移動，使原來斷開的成閉合，原來閉 合的成斷開狀態(tài)，達到轉(zhuǎn)換的目的。用 “ 轉(zhuǎn) ” 字的拼音字頭 “z” 表示。 第二章 芯片介紹 19 繼電器一般都有能反映一定輸入變量（如電流、電壓、功率、阻抗、頻率、溫度、壓力、速度、光等）的感應(yīng)機構(gòu)（輸入部分）；有能對被控電路實現(xiàn) “ 通 ” 、“ 斷 ” 控制的執(zhí)行機構(gòu)（輸出部分）；在繼電器的輸入部分和輸出部分之間，還有對輸入量進行耦合隔離，功能處理和對輸出部分進行驅(qū)動的中 間機構(gòu)（驅(qū)動部分）。 例如，多觸點繼電器控制信號達到某一定值時，可以按觸點組的不同形式，同時換接、開斷、接通多路電路。 3） 例如，當多個控制信號按規(guī)定的形式輸入多繞組繼電器時，經(jīng)過比較綜合，達到預(yù)定的控制效果。 例如，自動裝置上的繼電器與其他電器一起，可以組成程序控制線路，從而實現(xiàn)自動化運 行 。 傳感電路部分 方案一：使用光敏電阻直接提供給 51 單片機輸入信號，并進行相應(yīng)的后續(xù)程序操作； 方案二：使用光敏電阻和三極管聯(lián)合驅(qū)動的方式，提供給單片機輸入傳感信號。 執(zhí)行電路部分 方案一：由單片機端口對相應(yīng)電路進行操作； 方案二：由單片機對后續(xù)的執(zhí)行元件進行操作，如繼電器等相關(guān)的執(zhí)行元 件。 第四章 系統(tǒng)硬件設(shè)計及原理圖的繪制 21 第四章 系統(tǒng)硬件設(shè)計及原理圖的繪制 整個系統(tǒng) 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(gòu)成整個光控路燈智能控制系統(tǒng)。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。 產(chǎn)品歷史： 1985 年 誕生 dos 版 Protel。 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 。 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 2020 對 Protel DXP 進一步完善。 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22 基于 51 單片機智能路燈控制器設(shè)計 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。 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。 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 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)。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。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。 Altium Designer 可充分利用當今 FPGA 器件上的擴展 I/O 管腳。 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。 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。 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。 光電檢測電路 在設(shè)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(yīng)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(guān)電路，如下圖所示： 圖 基于光敏二極管設(shè)計的相關(guān)檢測電路 相關(guān)的光電檢測電路原理圖如下所示： 24 基于 51 單片機智能路燈控制器設(shè)計 圖 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。 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(wù)，對單片機發(fā)出的指令進行響應(yīng)，完成相應(yīng)的操作。 在設(shè)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?qū)⒌碗妷旱碾娮与娐沸盘栟D(zhuǎn)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(yīng)用相符。 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(yīng)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(zhuǎn)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。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。 第五章 系統(tǒng)總電路原理圖 27 第五章 系統(tǒng)總電路原理圖 通過專心的研究和學習，對單片機控制路燈的實現(xiàn)有一定的構(gòu)想，通過 Altium Designer 電路軟件的設(shè)計，對電路硬件設(shè)計有很大的幫助，在理論上硬件設(shè)計達到當初的設(shè)計要求，基本上實現(xiàn)了系統(tǒng)的設(shè)計要求。 在設(shè)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(yīng)現(xiàn)象。 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道德信號進行處理和加工，并按照之前設(shè)定好的指令進行執(zhí)行、運算，并將結(jié)果傳送給相應(yīng)的執(zhí)行電路。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(shè)備進行控制。其次是對電路的焊接，在焊接過程中要膽大、心細。 軟件調(diào)試 軟件程序設(shè)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(yīng)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(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。但這樣的系統(tǒng)設(shè)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(yīng)該在程序設(shè)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。 30 基于 51 單片機智能路燈控制器設(shè)計 程序部分 include sbit p2_1=P2^1。 void delays(void) { unsigned int i,h。i0。h0。 } void delays(void)。 if(p2_0==1) { p2_1=1。 p2_1=0。從一開始的準備，到每一步的設(shè)計以最后的完成，都讓我受益良多。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(shè)計方法，同時也明白了許多制作電路板中要懂的工程規(guī)范，如電路板的大小，如何布局等。 32 基于 51 單片機智能路燈控制器 致 謝 33 致 謝 畢業(yè)設(shè)計，是對我大學四年期間所學專業(yè)知識的一個總結(jié)，一個檢測 ,在整個畢設(shè)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(jié)合起來，在很大的程度上增強了我的動手實踐能力。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。 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！34 基于 51 單片機智能路燈控制器 參考文獻 35 參考文獻 [1] 馮育長， 雷思孝，馬金強，單片機系統(tǒng)設(shè)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(shè)計實例導航 ，人民郵電出版社， 2020 年 [3] 譚浩強， C 程序設(shè)計（第三版），清華大學出版社， 2020 年 [4] 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