【正文】 具有 2 級的優(yōu)先級別選擇。 單片機的結構有兩種類型，一種是程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器分開的形式，即哈佛 (Harvard)結構，另一種是采用通用計算機廣泛使用的程序存儲器與數(shù)據(jù)存儲器合二為一的結構，即普林斯頓 (Princeton)結構。 8051 的引腳說明 8051 系列單片機中的 803 8051 及 8751 均采用 40Pin 封裝的雙列直接 DIP結構，右圖是它們的引腳配置， 40 個引腳中，正電源和地線兩根，外置石英振蕩器的時鐘線兩根， 4 組 8 位共 32個 I/O 口，中斷口線與 P3 口線復用?，F(xiàn)在我們對這些引腳的功能加以說明： 第二章 硬件電路部分分析 15 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 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 427P 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 115U18 0 5 1 圖 8051單片機引腳圖 Pin9: RESET/Vpd復位信號復用腳，當 8051 通電，時鐘電路開始工作，在 RESET引腳上出現(xiàn) 24 個時鐘周期以上的高電平，系統(tǒng)即初始復位。 RESET 由高電平下降為低電平后，系統(tǒng)即從 0000H 地址開始執(zhí)行程序。 8051 的復位方式可以是 自動復位，也可以是手動復位，見下圖 。 圖 8051的復位方式 而訪問內部程序存儲器時， ALE 端將有一個 1/6 時鐘頻率的正脈沖信號，基于 51單片機智能路燈控制器的設計與實現(xiàn) 16 這個信號可以用于識別單片機是否工作，也可以當作一個時鐘向外輸出。如果單片機是 EPROM，在編程其間， 將用于輸入編程脈沖。Pin29: 當訪問外部程序存儲器時，此腳輸出負脈沖選通信號， PC 的 16位地址數(shù)據(jù)將出現(xiàn)在 P0 和 P2 口上，外部程序存儲器則把指令數(shù)據(jù)放到 P0口上，由 CPU 讀入并執(zhí)行。Pin31:EA/V pp程序存儲器的內外部選通線， 8051 和 8751 單 片機，內置有 4kB的程序存儲器，當 EA 為高電平并且程序地址小于 4kB 時，讀取內部程序存儲器指令數(shù)據(jù)，而超過 4kB 地址則讀取外部指令數(shù)據(jù)。顯然，對內部無程序存儲器的 8031,EA 端必須接地。 我們編寫的這些程序，就存儲在程 序存儲器空間中。 8051 單片機具有四個存儲器空間： （ 1） 片內程序存儲器，即單片機芯片內置的存儲空間 （ 2） 片外程序存儲器，即當單片機芯片內置的存儲空間不夠使用時，我們需要外加的一個存儲器芯片 （ 3） 片內數(shù)據(jù)存儲器，即單片機芯片內置的存儲空間 （ 4） 片外數(shù)據(jù)存儲器，即當單片機芯片內置的存儲空間不夠使用時，我們需要外加的一個存儲器芯片 但從用戶使用的角度， 8051 存儲器地址空間分為三類： 0000HFFFFH 的 64K 字節(jié)的程序存儲器地址空間，用16 位地址。 字節(jié)數(shù)據(jù)存儲器空間，用 8位地址。程序存儲器通過 16 位程序計數(shù)器 PC 尋址。片內 ROM 為 4KB。片外最多可擴至 64K 字節(jié)。片內片外是統(tǒng)一編址的。當指令地址超過 0FFFH 后，就自動轉向片外 ROM 中取指令。存儲單元 0000H0002H 用作 8051上電復位后引導程序存放單元。 0003H0023H 單元被均勻的分為 5段。因為5個入口之間間隔較小，因此一般來說，這五個入口都是存放著一條跳轉指令，而把真正的中斷服務程序安排在后面的存儲單元中。數(shù)據(jù)存儲空間也分為片內和片外兩大部分，即片內 RAM 和片外 RAM。地址從 0000HFFFFH。 (2) 片內數(shù)據(jù)存儲器 片內 RAM 數(shù)據(jù)存儲器最大尋址空間為 256 字節(jié)。 低 128 字節(jié) 00H7FH是真正的 RAM 區(qū) 低 128 字節(jié)中地址 00H 一1F 的 32 個單元，安排為四組工作寄存器。 基于 51單片機智能路燈控制器的設計與實現(xiàn) 18 光敏電阻介紹 光敏電阻是一種特殊的電阻，其阻值隨著光線強度的變化而變化。 在半導體光敏材料兩端裝上電極引線，將其封裝在帶有透明窗的管殼里就構成光敏電阻如圖所示。構成光敏電阻的材料有金屬的硫化物、硒化物、碲化物等半導體。當光敏電阻受到光照時，價帶中的電子吸收光子能量后躍遷到導帶，成為自由電子，同時產(chǎn)生空穴，電子 — 空穴對的出現(xiàn)使電阻率變小。當光敏電阻兩端加上電壓后，流過光敏電阻的電流隨光照增大而增大。 在光敏電阻兩端的金屬電極之間加上電壓，其中便有電流通過，受到適當波長的光線照射時，電流就會隨光強的增加而變大，從而實現(xiàn)光電轉換。 光敏電阻是采用半導體材料制作，利用內光電效應工作的光電元件。用于制造光敏電阻的材料主要是金屬的硫化物、硒化物和碲化物等半導體。光敏電阻的原理結構如圖所示。光照愈強，阻值愈低。 第二章 硬件電路部分分析 19 圖 光敏電阻器結構 在光敏 電阻兩端的金屬電極之間加上電壓，其中便有電流通過，受到適當波長的光線照射時，電流就會隨光強的增加而變大，從而實現(xiàn)光電轉換。 LM324 芯片介紹 LM324 芯片是 價格便宜的 模擬電路中常用的 帶差動輸入功能的四運算放大器。其特點可歸納如下：（ 1）短跑保護輸出 （ 2） 真差動輸入級 (3)可單電源工作： 3V32V(4)低偏置電流：最大100nA（ LM324A） (5)每封裝含 四個運算放大器。 (7)共模范圍擴展到負電源 (8)行業(yè)標準的引腳排列 (9)輸入端具有靜電保護功能 。 LM324 引腳圖如圖 所示： LM324引腳圖 基于 51單片機智能路燈控制器的設計與實現(xiàn) 20 光電檢測與執(zhí)行電路 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： 圖 基于光敏二極管設計的相關檢測電路 此外，如圖 圖所示是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。單片機最小系統(tǒng)是由單片機、復位電路、時鐘電路、電源和地端組成，一般情況下，單片機系統(tǒng)采用外接石英晶體與內部運放組成時鐘振蕩器作為系統(tǒng)時鐘源，而在多機系統(tǒng)中，單片機只作為一個 功能模塊使用，為節(jié)省硬件和統(tǒng)一系統(tǒng)的時鐘信號，常采用外時鐘源。 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 到光 信號進行處理和加工，并按照之前設定好的指令進行執(zhí)行、運算，并將結果傳送給相應的執(zhí)行電路。 這一部分電路主要有 6個 LED 燈、 6個 470 歐姆的電阻、電源和單片機組成。應用于城市主干道 (Main road) 城市次干道 (Street) 工業(yè)園區(qū)道路、城鄉(xiāng)道路等領域。 兩位一體數(shù)碼管顯示電路 數(shù)字 顯示 譯碼驅動電路是用來驅動數(shù)碼管的 MSI。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)控設備、和微型計算機中不可缺少的人機聯(lián)系手段。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計與實現(xiàn) 24 硬件電路調試 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 線路內嵌在板子內部了，所以只需將元器件焊接上去， 達到美觀、容易實現(xiàn)的目的。防止虛焊、漏焊、焊錯等現(xiàn)象的發(fā)生。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。通過前面的分析，我們可以發(fā)現(xiàn)本次設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。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。 （ 1） 系統(tǒng)介紹了光敏電阻的發(fā)光原理、構成材料、組成結構，并給出了光敏電阻的結構示意圖。 （ 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，相關聯(lián)的一些電路和器件，力求使該論文體系完善。 （ 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計與實現(xiàn) 28 圖。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 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。 基于 51單片機智能路燈控制器的設計與實現(xiàn) 30 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。 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)。然而， Altium 的理念是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。支持包括對在 FPGA 項目內部定義的 LVDS 信號的物理設計進行自動映射。 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)?？删幊唐骷系拇罅?LVDS 資源。 Altium designer 是常用的電子設計軟件之一，它可用于原理圖和 PCB 的制作，是一款功能強大的電子軟件。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。雖然目前國內推廣剛起步，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。這些功能是：原理布圖 ； PCB 自動或人工布線 ； SP