航標(biāo)燈控制(2)

1、等級(jí):湖南工程學(xué)院課 程 設(shè) 計(jì)課程名稱(chēng) 單片機(jī)原理與應(yīng)用 課題名稱(chēng) 航標(biāo)燈控制 專(zhuān) 業(yè) 電氣工程及其自動(dòng)化 班 級(jí) 學(xué) 號(hào) 姓 名 指導(dǎo)教師 2014 年 月 日湖南工程學(xué)院課 程 設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 書(shū)課程名稱(chēng) 單片機(jī)原理與應(yīng)用 課 題 航標(biāo)燈控制 專(zhuān)業(yè)班級(jí) 學(xué)生姓名 學(xué) 號(hào) 指導(dǎo)老師 審 批 任務(wù)書(shū)下達(dá)日期 2014年 月 日任務(wù)完成日期 2014年 月 日設(shè)計(jì)內(nèi)容與設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)內(nèi)容：利用單片機(jī)為核心設(shè)計(jì)一個(gè)航標(biāo)燈控制系統(tǒng)，要求為在黑夜中航行的船只提供燈光指示。設(shè)計(jì)要求：1）確定系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案； 2）進(jìn)行系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)；3）完成必要的參數(shù)計(jì)算與元器件選擇；4）完成應(yīng)用程序設(shè)計(jì)；*5）進(jìn)行部分單

2、元電路及應(yīng)用程序的調(diào)試；主 要 設(shè) 計(jì) 條 件本系統(tǒng)要求：1）航標(biāo)燈在黑夜能定時(shí)閃閃發(fā)光，亮2s,熄滅2s周期循環(huán)。2）白天應(yīng)停止航標(biāo)燈工作。3）枯水季節(jié)應(yīng)檢測(cè)水位高度，低于通航水位時(shí)要發(fā)出警告信號(hào)。說(shuō) 明 書(shū) 格 式1. 課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)2. 目錄3. 系統(tǒng)總體方案選擇與說(shuō)明4. 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖與工作原理5. 各單元硬件設(shè)計(jì)說(shuō)明及計(jì)算方法6. 軟件設(shè)計(jì)與說(shuō)明（包括流程圖）7. 調(diào)試結(jié)果與必要的調(diào)試說(shuō)明8. 使用說(shuō)明9. 總結(jié)10、參考文獻(xiàn)附錄附錄A 系統(tǒng)原理圖附錄B 程序清單進(jìn) 度 安 排設(shè)計(jì)時(shí)間為兩周第一周星期一、上午：布置課題任務(wù)，講課及課題介紹 下午：借閱有關(guān)資料，總體方案討論星期二、確定

3、總體設(shè)計(jì)方案星期三、硬件模塊方案設(shè)計(jì)星期四、軟件模塊方案設(shè)計(jì)星期五、各硬件模塊設(shè)計(jì)第二周星期一、各硬件模塊設(shè)計(jì)星期二、各軟件模塊設(shè)計(jì)星期三、各軟件模塊設(shè)計(jì)星期四、寫(xiě)說(shuō)明書(shū)星期五、上午：寫(xiě)說(shuō)明書(shū)，整理資料下午：交設(shè)計(jì)資料，答辯參 考 文 獻(xiàn)參考文獻(xiàn)1、 教材單片微型計(jì)算機(jī)技術(shù) 劉國(guó)榮 編 機(jī)械工業(yè)出版社2、 單片微型計(jì)算機(jī)原理、應(yīng)用及接口技術(shù) 張迎新 編 國(guó)防工業(yè)出版社3、 單片機(jī)實(shí)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù) 房小翠 編 國(guó)防工業(yè)出版社4、單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì) 何立民 編 北航出版社5、單片機(jī)原理及接口技術(shù) 曹琳琳編 國(guó)防科技大學(xué)出版社目錄第一章 緒 論11.1 航標(biāo)燈的現(xiàn)狀與發(fā)展1第二章 航標(biāo)燈控制電路設(shè)計(jì)

4、22.1 系統(tǒng)總體方案選擇22.2 設(shè)計(jì)方案框圖2第三章 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案描述33.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖33.2 系統(tǒng)的工作原理3第四章 單元電路的設(shè)計(jì)與計(jì)算44.1 單片機(jī)晶振電路和復(fù)位電路的連接44.2 LM016L顯示電路44.3 蜂鳴器電路和航標(biāo)燈顯示電路44.4 ADC轉(zhuǎn)換電路54.5 光敏電阻的選擇5第五章 調(diào) 試75.1 白天75.1.1 高水位時(shí)75.1.2 低水位時(shí)85.2 黑夜95.2.1 高水位95.2.1 低水位10蜂鳴器發(fā)出較快頻率的聲音，燈迅速閃爍。10總 結(jié)11參考文獻(xiàn)12附 錄13附錄A 系統(tǒng)原理圖13附錄B 程序清單14電氣信息學(xué)院課程設(shè)計(jì)評(píng)分表2122第一章 緒

5、 論1.1 航標(biāo)燈的現(xiàn)狀與發(fā)展 航標(biāo)是保證船舶安全的必要裝置,很早以前人們就已經(jīng)在近海岸設(shè)立航標(biāo)，以便航船識(shí)別目標(biāo)和為船只導(dǎo)航。目前使用的航標(biāo)種類(lèi)包括陸上航標(biāo)、水上航標(biāo)和無(wú)線(xiàn)電航標(biāo)3種，其中水上航標(biāo)包括燈標(biāo)和浮標(biāo)。一般航標(biāo)燈都有發(fā)光裝置、音響裝置有些航標(biāo)燈還具有無(wú)線(xiàn)電裝置。裝有燈器的航標(biāo)即為燈塔、燈船，統(tǒng)稱(chēng)為燈標(biāo)。燈標(biāo)在夜間所顯示的特定光色、燈光節(jié)奏和周期作為標(biāo)志的識(shí)別特征，以便航海人員區(qū)別。目前我國(guó)燈標(biāo)使用的光色有白、紅、綠、黃及橙色五種，燈光節(jié)奏有十余種。航標(biāo)的音響裝置是為了船只和航海人員在五中能判別航標(biāo)所在的方向，這些音響裝置通過(guò)發(fā)出的聲響來(lái)引導(dǎo)船舶航行。在我國(guó)長(zhǎng)達(dá)數(shù)千公里的河道和海岸沿

6、線(xiàn)，分布著數(shù)量眾多的航標(biāo)燈。為了能及時(shí)地了解各航標(biāo)燈的工作狀態(tài)和工作正常與否，以便有針對(duì)性地對(duì)出現(xiàn)故障的航標(biāo)燈進(jìn)行維護(hù)，我們需要一種新的航標(biāo)燈能夠?qū)ζ溥M(jìn)行遙控遙測(cè)的航標(biāo)燈。 新型遙控遙測(cè)航標(biāo)燈具有先進(jìn)的設(shè)計(jì)技術(shù)，采用新型遙控遙測(cè)航標(biāo)燈能夠極大的提高航道維護(hù)的精確性，給船只提供了更安全更可靠的指引，同時(shí)節(jié)省了大量的維護(hù)費(fèi)用。第二章 航標(biāo)燈控制電路設(shè)計(jì)2.1 系統(tǒng)總體方案選擇本系統(tǒng)要求區(qū)分白天與黑夜、檢測(cè)水位信息、控制航標(biāo)燈閃爍和蜂鳴器的鳴叫，同時(shí)需要顯示并發(fā)送水位信息；綜合要求，選擇51單片機(jī)作為控制器，用光敏電阻檢測(cè)白天與黑夜，因?yàn)橹挥幸宦匪恍畔?，所以選擇ADC0804作為模數(shù)轉(zhuǎn)換器，并用L

7、ED作為航標(biāo)燈指示器，LCD1602作為水位顯示器件。2.2 設(shè)計(jì)方案框圖單 片 機(jī)8051水位測(cè)量模塊光敏電阻模塊蜂鳴器模塊航標(biāo)燈模塊水位顯示模塊圖2-1 設(shè)計(jì)方案框圖第三章 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案描述3.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖白天晚上水位指示燈亮2s熄滅2s閃爍高指示燈不亮，蜂鳴器不鳴響高低蜂鳴器快速鳴響指示燈快速閃動(dòng)蜂鳴器快速鳴響圖3-1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖3.2 系統(tǒng)的工作原理本系統(tǒng)通過(guò)51單片機(jī)作為控制核心，并選擇12MHz晶體，以達(dá)到控制航標(biāo)燈的閃爍，蜂鳴器的報(bào)警指示；同時(shí)顯示并往控制總臺(tái)發(fā)送水位信息；在本系統(tǒng)中通過(guò)ADC0804將模擬變化的水位信號(hào)轉(zhuǎn)換成單片機(jī)可以識(shí)別的數(shù)字信號(hào)，同時(shí)通過(guò)LCD16

8、02液晶顯示器顯示實(shí)時(shí)水位信息并將水位信息通過(guò)串口傳送到控制臺(tái)；系統(tǒng)中通過(guò)光敏電阻檢測(cè)白天與黑夜，當(dāng)水位正常時(shí)，如果是晚上，通過(guò)單片機(jī)的控制蜂鳴器發(fā)聲，航標(biāo)燈定時(shí)閃爍（亮2s，熄滅2s）；如果是白天，則航標(biāo)燈關(guān)閉，蜂鳴器繼續(xù)工作。當(dāng)水位超過(guò)警戒水位（水位過(guò)低，不適合航行）時(shí)，如果是晚上，則通過(guò)單片機(jī)控制蜂鳴器的加速鳴叫，并且航標(biāo)燈閃爍加快；如果是白天則航標(biāo)燈關(guān)閉，蜂鳴器繼續(xù)工作。第四章 單元電路的設(shè)計(jì)與計(jì)算4.1 單片機(jī)晶振電路和復(fù)位電路的連接圖4-1 單片機(jī)晶振電路和復(fù)位電路的連接圖4-1中晶振選用12MHz晶振，電容選擇22pF。圖4-1中電阻選用1K電阻，可以實(shí)現(xiàn)上電復(fù)位和手動(dòng)復(fù)位4.2

9、 LM016L顯示電路圖4-2 LM016L顯示電路通過(guò)LM016L顯示水位信息，并將LCD連接到P0和P1端口4.3 蜂鳴器電路和航標(biāo)燈顯示電路圖4-3 蜂鳴器電路和航標(biāo)燈顯示電路圖4-3中通過(guò)PNP管的驅(qū)動(dòng)蜂鳴器發(fā)聲，用LED當(dāng)作航標(biāo)燈，并接在P1.7口.4.4 ADC轉(zhuǎn)換電路圖4-4 ADC轉(zhuǎn)換電路圖4-4中電路為ADC0804接法，空出的第5號(hào)腳為轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)引腳；此次設(shè)計(jì)并沒(méi)有用到該引腳；當(dāng)然也可以接到單片機(jī)引腳，通過(guò)該引腳檢測(cè)轉(zhuǎn)換是否結(jié)束。4.5 光敏電阻的選擇本系統(tǒng)中光敏電阻利用單刀雙擲開(kāi)關(guān)代替。圖4-5光敏電阻的選擇第五章 調(diào) 試在設(shè)定水位的情況下（臨界值120）5.1 白天5

10、.1.1 高水位時(shí)蜂鳴器不會(huì)鳴叫，燈不亮圖5-1-1 白天高水位5.1.2 低水位時(shí)蜂鳴器鳴叫，頻率較快，燈不亮5-1-2 白天低水位5.2 黑夜5.2.1 高水位燈每隔兩秒亮一次，蜂鳴器不發(fā)聲。圖5-2-1 黑夜高水位5.2.1 低水位蜂鳴器發(fā)出較快頻率的聲音，燈迅速閃爍。綜上所述：首先給系統(tǒng)設(shè)定一個(gè)初值，我所設(shè)定的臨界值是120。當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)到水位變化時(shí)，通過(guò)LM016L顯示水位，并用一個(gè)一個(gè)“!”表示水位過(guò)低，并發(fā)出警告信號(hào)（白天蜂鳴器以較快頻率鳴叫，而晚上蜂鳴器不僅以快速的頻率鳴叫，LED的閃爍頻率也會(huì)加快），當(dāng)水位正常時(shí)，發(fā)出提醒信號(hào)（白天蜂鳴器不鳴叫，晚上LED閃爍頻率和蜂鳴器鳴叫頻

11、率都正常）；當(dāng)水位變化時(shí)，通過(guò)串口將水位發(fā)送到控制總臺(tái)，反應(yīng)實(shí)時(shí)水位信息?？?結(jié)光陰似箭，日月如梭，兩周的課程設(shè)計(jì)即將結(jié)束，在這兩個(gè)星期的課程設(shè)計(jì)中讓我感受良多，受益匪淺，同時(shí)也找到了自身不足之處。第一天老師下發(fā)了任務(wù) ，那天過(guò)后我們就開(kāi)始收索相關(guān)資料，因?yàn)槭浅鯇W(xué)者，所以對(duì)于我們來(lái)說(shuō)都是很難的，可以說(shuō)根本無(wú)從下手，可能一條語(yǔ)句想弄懂都需要半天時(shí)間，但是我們并沒(méi)有放棄，因?yàn)檫@是我們的任務(wù)。我們小組七人分工合作、在大家一起的努力之下最終完成了我們的課程設(shè)計(jì)。在課程設(shè)計(jì)的過(guò)程中，我們經(jīng)歷了各種酸甜苦辣。老師下發(fā)的任務(wù)表面上看起來(lái)不難，主要實(shí)現(xiàn)三個(gè)功能，但是如何才能實(shí)現(xiàn)呢？最擔(dān)心的還是程序了，因?yàn)閷?duì)這

12、方面的知識(shí)掌握的不牢固，而且這種仿真軟件我也不太會(huì)用。這時(shí)候小組的力量就體現(xiàn)出來(lái)了，同學(xué)之間互相幫助，有什么不懂的大家在一起商量，而且我們還能夠充分利用網(wǎng)絡(luò)的去查閱相關(guān)資料，再者還可以詢(xún)問(wèn)老師。在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中我懂得了許多東西，也培養(yǎng)了獨(dú)立思考和設(shè)計(jì)的能力，也樹(shù)立了對(duì)知識(shí)應(yīng)用的信心。同時(shí)讓我懂得團(tuán)隊(duì)合作在集體工作中的重要性，只有相互合作，互幫互助才能成功！通過(guò)課內(nèi)所學(xué)的知識(shí)我們可以把它用在我們的實(shí)踐上，我們借助了網(wǎng)絡(luò)來(lái)學(xué)習(xí)一些課內(nèi)沒(méi)有學(xué)到的東西，在把這些知識(shí)應(yīng)用到課程設(shè)計(jì)中去，這樣才能更好的學(xué)習(xí)該們課程。實(shí)習(xí)不僅讓我學(xué)到了知識(shí)同時(shí)它也段練了我個(gè)人的動(dòng)手能力：不僅讓我能夠充分利用圖書(shū)館去查閱資料

13、，同時(shí)也讓我增加了許多課本以外的知識(shí)。對(duì)我們當(dāng)代大學(xué)生來(lái)說(shuō)，只有理論與實(shí)際相結(jié)合才能讓我們以后在更好的學(xué)習(xí)和工作?？傊n程設(shè)計(jì)雖然結(jié)束了，但是從此次課程設(shè)計(jì)中我學(xué)到了很多，感觸也很深。我感受到了肖鋒老師對(duì)學(xué)生的那種悔人不卷的精神和那種治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度，有問(wèn)必答，這讓我們少走了很多彎路，最終順利完成設(shè)計(jì)任務(wù)。也許只有當(dāng)學(xué)生的時(shí)候才能享受到這種待遇吧，所以我們一定好好利用校園的資源，這樣才能讓我們?cè)谶M(jìn)入社會(huì)之后有足夠的資本和他人競(jìng)爭(zhēng)。參考文獻(xiàn)1、 教材單片微型計(jì)算機(jī)技術(shù) 劉國(guó)榮 編 機(jī)械工業(yè)出版社2、 單片微型計(jì)算機(jī)原理、應(yīng)用及接口技術(shù) 張迎新 編 國(guó)防工業(yè)出版社3、 單片機(jī)實(shí)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù) 房小

14、翠 編 國(guó)防工業(yè)出版社4、 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì) 何立民 編 北航出版社5、 單片機(jī)原理及接口技術(shù) 曹琳琳編 國(guó)防科技大學(xué)出版社附 錄附錄A 系統(tǒng)原理圖附錄B 程序清單1.主程序：#include <reg51.H>#include"def.h"#include"lib.h"#include"adc_dis.h"#include"lcd1602.h"sbit LED=P17;sbit BUZ=P16;sbit status=P32;INT16U num=0,flag=0,num1=0,num2=0;INT

15、8U stage,deep=0;void delay(INT16U z)INT16U x,y;for(x=0;x<z;x+)for(y=0;y<110;y+);/*定時(shí)器初始化函數(shù)*/void timer_init()TMOD=0X21;/設(shè)定定時(shí)器1工作在方式2，定時(shí)器0工作在方式1SCON=0X40;/串口方式1PCON=0;/SMOD位為0TL1=0XFD;/9600HzTH1=0XFD;TH0=0X3c;TL0=0Xb0;/設(shè)定定時(shí)器0初值為15536 TR1=1;/啟動(dòng)定時(shí)器1；IE=0X82;/打開(kāi)總中斷和定時(shí)器0溢出中斷/*串口發(fā)送程序*/void usart_sen

16、d(INT8U date)/串口發(fā)送數(shù)據(jù)SBUF=date;while(!TI);/判斷數(shù)據(jù)是否發(fā)送完成TI=0;/*串口發(fā)送字符串程序*/void usart_print(INT8U *temp)/發(fā)送字符while(*temp)!='0') usart_send(*temp+);/*定時(shí)器中斷處理函數(shù)*/void timer0() interrupt 1TH0=0X3c;TL0=0Xb0;/設(shè)定定時(shí)器0初值為15536num+; /控制LEDnum1+;/控制蜂鳴器num2+;/控制水位數(shù)據(jù)的發(fā)送void led_buz(INT8U temp)INT16U i,j;if(s

17、tage=1)TR0=1;stage=0;if(temp<120)/警戒水位 if(status=1)/白天 LED=1;flag=1; else if(num>=10) LED=LED;num=0; if(num1>=10)num1=0;for(i=0;i<70;i+)for(j=0;j<100;j+);BUZ=BUZ;if(temp>120) /正常水位if(status=1)/白天LED=1;flag=1;else /晚上if(num>=40)LED=LED;num=0;/*水位顯示函數(shù)*/void display(INT8U temp)INT8

18、U bai,shi,ge;bai=temp/100;shi=temp/10%10;ge=temp%10;write_com(0x80+2);/顯示位置命令delay(1);lcd_prints("water level");write_com(0x80+0x40+6);delay(1);write_date(bai+0x30);write_date(shi+0x30);write_date(ge+0x30);if(temp<120)/警戒水位write_date(0x21);/超過(guò)警戒水位，在后面顯示'!'elsewrite_date(0x20);/*

19、主函數(shù)*/void main()lcd_init();timer_init();LED=1;while(1)stage=1; /確保定時(shí)時(shí)間更加準(zhǔn)確deep=start_ad();if(num2>=60)/每3s發(fā)送一次水位數(shù)據(jù)num2=0;usart_send(deep/100+0x30);usart_send(deep/10%10+0x30);usart_send(deep%10+0x30);usart_send('m');if(deep<120) usart_send('!');usart_print("r");/發(fā)送回車(chē)符

20、號(hào)，即換行display(deep);/LCD1602顯示led_buz(deep);/蜂鳴器和LED控制函數(shù)2.液晶顯示函數(shù)LCD1602.C#include <REGX51.H>#include"lib.h"#include"def.h"#include<intrins.h>sbit lcd_rs=P13;sbit lcd_rw=P14;sbit lcd_en=P15;/*1602寫(xiě)命令函數(shù)*/void write_com(INT8U com)lcd_rs=0;P0=com;delay(1);lcd_en=1;delay(1)

21、;lcd_en=0;/*1602寫(xiě)數(shù)據(jù)函數(shù)*/void write_date(INT8U date)lcd_rs=1;P0=date;delay(1);lcd_en=1;delay(1);lcd_en=0;/*1602寫(xiě)初始化函數(shù)*/void lcd_init()lcd_rw=0;/lcd_rs=1;/lcd_en=0;write_com(0x38); /設(shè)置顯示方式為16*2顯示write_com(0x0c); /顯示開(kāi)，關(guān)光標(biāo)write_com(0x06); /移動(dòng)光標(biāo)write_com(0x01); /清屏指令/*1602顯示字符串函數(shù)*/void lcd_prints(INT8U *l

22、cd_string)INT8U i=0;while(lcd_stringi!='0') write_date(lcd_stringi);i+;3.LCD1602.H頭文件#ifndef _LCD1602_H_#define _LCD1602_H_#include"def.h"void write_com(INT8U com);void write_date(INT8U date);void lcd_init();void lcd_prints(INT8U *lcd_string);#endif4.AD轉(zhuǎn)換函數(shù)ADC_DIS.C#include <REGX51.H>#include"def.h"#include"lib.h"sbit adc_cs=P10;sbit adc_rd=P11;sbit adc_wr=P12;/*ADC0804啟動(dòng)轉(zhuǎn)換函數(shù)*/INT8U start_ad()INT8U temp;adc_cs=0;adc_wr=1;delay(1);adc_wr=0;delay(1);adc_wr=1;delay(1)