基于單片機的太陽能路燈控制系統(tǒng)

精選優(yōu)質(zhì)文檔-----傾情為你奉上精選優(yōu)質(zhì)文檔-----傾情為你奉上專心---專注---專業(yè)專心---專注---專業(yè)精選優(yōu)質(zhì)文檔-----傾情為你奉上專心---專注---專業(yè)摘要本項目基于AT89C52單片機，完成了基于單片機的太陽能ＬＥＤ路燈控制系統(tǒng)的要求。項目電路主要分為核心單片機、太陽能采集電路、蓄電池存儲及電壓檢測電路、紅外傳感器距離感應電路、負載輸出控制與過流檢測電路、鍵盤電路、節(jié)能LED電路、串口通信電路、LCD顯示等模塊?，F(xiàn)已設(shè)計焊好整體電路，并深入調(diào)試取得成果；程序編寫結(jié)構(gòu)清晰，可讀性強。項目中各狀態(tài)均由按鍵控制，并以12864點陣LCD顯示，操作簡單，功能齊全，界面友好。關(guān)鍵詞：單片機；負載輸出控制與檢測電路；太陽能采集電路；紅外感應LED。

目錄

緒論1.1研究背景、目的與意義由于全球性能源危機，世界普遍重視可再生能源的利用與研究。太陽能作為一種新興的綠色能源，以其永不枯竭、無污染等優(yōu)點，正得到迅速的推廣應用。太陽能路燈以其不用專人管理和控制，安裝一次性投資無需日后電費開支，無需架設(shè)輸電線路或挖溝鋪設(shè)電纜．可以方便安裝在廣場、校園、公園以及不便于架設(shè)輸電線路的地方等多方面的優(yōu)點而越來越受到重視。1.1.1新能源開發(fā)的必要性跨入21世紀后，人類面臨著實現(xiàn)經(jīng)濟和社會可持續(xù)發(fā)展的重大挑戰(zhàn)，如何能在能源有限和環(huán)境保護的雙重制約下發(fā)展經(jīng)濟已成為全球的熱點問題。而能源問題更為突出，不僅表現(xiàn)在常規(guī)能源的匱乏，更嚴重的是化石能源的開發(fā)利用更加劇了環(huán)境的惡化。主要表現(xiàn)為以下幾個方面：(1)能源短缺。常規(guī)能源的有限性和分布不均勻，造成了世界上大部分國家能源供應不足，不能滿足其經(jīng)濟發(fā)展的需求。從長遠來看，全球已探明石油儲量只能用到2020年，天然氣也只能延續(xù)到2040年左右，即使儲量豐富的煤炭資源也只能維持二三百年。因此，人類遲早要面臨化石燃料枯竭的危機局面。(2)環(huán)境污染。燃燒煤、石油等化石燃料，每年有數(shù)十萬噸硫等有害物質(zhì)排入天空，是大氣環(huán)境遭到嚴重污染，直接影響居民的身體健康和生活質(zhì)量；甚至在局部地區(qū)形成酸雨，嚴重污染水土資源。(3)溫室效應?；茉吹睦貌粌H造成環(huán)境污染，同時會排放大量的溫室氣體，產(chǎn)生溫室效應，引起全球氣候變化1.1.2太陽能利用的優(yōu)勢人類要解決能源問題，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，只能依靠科技進步，大規(guī)模地開發(fā)利用可再生潔凈能源。據(jù)預測，到本世紀中葉可再生能源在世界能源結(jié)構(gòu)中將占到50％以上，包括太陽能在內(nèi)的可再生能源在本世紀將會以前所未有的速度發(fā)展，逐步成為人類社會基礎(chǔ)能源的重點。太陽能具有獨特的優(yōu)勢，其開發(fā)利用必將在21世紀得到長足的發(fā)展，并終將在世界能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)移中擔當重任，成為21世紀后期的主導能源。我國幅員廣大，有著十分豐富的太陽能資源。據(jù)估算，全國各地太陽年輻射總量達335～837中值為586。從全國太陽年輻射總量的分布來看，西藏、青海、新疆、內(nèi)蒙古南部、山西、陜西北部、河北、山東、遼寧、吉林西部、云南中部和西南部、廣東東南部、福建東南部、海南島東部和西部以及臺灣省的西南部等廣大地區(qū)的太陽輻射總量很大。尤其是青藏高原地區(qū)最大，那里平均海拔高度在4000m以上，大氣層薄而清潔，透明度好，緯度低，日照時間長。例如被人們稱為“日光城’’的拉薩市，1961年至1970年的平均值，年平均日照時間為3005．7h，相對日照為68％，年平均晴天為108．5天，陰天為98.8天，太陽總輻射為816，比全國其它省區(qū)和同緯度的地區(qū)都高。全國以四川和貴州兩省的太陽年輻射總量最小，其中尤以四川盆地為最，那里雨多、霧多，晴天較少。例如素有“霧都’’之稱的成都市，年平均日照時數(shù)僅為1152．2h，相對日照為26％，年平均晴天為24．7天，陰天達244．6天。其它地區(qū)的太陽年輻射總量居中。太陽能作為一種“取之不盡，用之不竭"的安全、環(huán)保新能源越來越受到重視。在這里我們就太陽能燈具和使用市電燈具的效果作實用對比。市電照明燈具安裝復雜：在市電照明燈具工程中有復雜的作業(yè)程序，首先要鋪設(shè)電纜，這里就要進行電纜溝的開挖、鋪設(shè)暗管、管內(nèi)穿線、回填等大量基礎(chǔ)工程。然后進行長時間的安裝調(diào)試，如任何一條線路有問題，則要大面積返工。而且地勢和線路要求復雜、人工和輔助材料成本高昂。太陽能照明燈安裝簡便：太陽能燈具安裝時，不用鋪設(shè)復雜的線路，只要做一個水泥基座，然后用不銹鋼螺絲固定就可。市電照明燈具電費高昂：市電照明燈具工作中有固定高昂的電費，要長期不間斷對線路和其它配置進行維護或更換，維護成本逐年遞增。太陽能照明燈具免電費：太陽能照明燈具是一次性投入，無任何維護成本，三年可收回投資成本，長期受益。市電照明燈具有安全隱患：市電照明燈具由于在施工質(zhì)量、景觀工程的改造、材料老化、供電不正常、水電氣管道的沖突等方面帶來諸多安全隱患。太陽能照明沒有安全隱患：太陽能燈具是超低壓產(chǎn)品，運行安全可靠。太陽能燈照明的其它優(yōu)勢：綠色環(huán)保，能為高尚生態(tài)小區(qū)的開發(fā)和推廣增加新的賣點；可持續(xù)降低物業(yè)管理成本，減少業(yè)主公共分攤部分的費用。綜上對比所述，太陽能照明之安全無隱患、節(jié)能無消耗、綠色環(huán)保、安裝簡便、自動控制免維護等固有的特性將為樓盤的銷售、市政工程的建設(shè)直接帶來明顯可利用的優(yōu)勢。1.1.3太陽能LED路燈優(yōu)勢隨著可持續(xù)發(fā)展的不斷深入，人們在積極開發(fā)各類可再生新能源的同時也在倡導節(jié)能減排的綠色環(huán)保技術(shù)而在照明領(lǐng)域，壽命長節(jié)能安全綠色環(huán)保色彩豐富微型化的LED固態(tài)照明也已被公認為世界一種節(jié)能環(huán)保的重要途徑，太陽能LED路燈同時整合了這兩者的優(yōu)勢。LED(LightEmittingDiode，發(fā)光二極管)是一種能夠?qū)㈦娔苻D(zhuǎn)化為可見光的半導體發(fā)光器件，不依靠燈絲發(fā)熱來發(fā)光，而是依靠材料中的正負電荷復合來發(fā)光，能量轉(zhuǎn)化效率非常高。具有高效、節(jié)能、壽命長、免維護、環(huán)保等優(yōu)點。傳統(tǒng)的光源功耗比較大，而且大多在高壓下工作，使用升壓逆變環(huán)節(jié)又降低了能源利用率，而LED采用低壓直流供電，安全而且光源控制成本低。LED的響應時間一般只有幾納秒至幾十納秒，使頻繁開關(guān)，調(diào)節(jié)明暗成為可能。而且LED作為全固態(tài)發(fā)光體，耐震、耐沖擊不易破碎、發(fā)熱量低、無熱輻射、是冷光源、不含汞、鈉元素等可能危害健康的物質(zhì)，廢棄物可回收、沒有污染。太陽能路燈以太陽光為能源，不需要鋪設(shè)復雜的管線，安全節(jié)能無污染?；趩纹瑱C的太陽能控制系統(tǒng)很好地把太陽能光伏技術(shù)與單片機智能控制技術(shù)結(jié)合了起來。而且具有電路結(jié)構(gòu)簡單、工作穩(wěn)定可靠、實用性強等優(yōu)點。1.節(jié)能環(huán)保:據(jù)統(tǒng)計，所有路燈改為太陽能路燈可以節(jié)省一個三峽水電站的發(fā)電量。不僅如此，太陽能是一種清潔的可再生能源，它不僅節(jié)約了電能，而且減少了二氧化碳的排放量。有關(guān)數(shù)據(jù)表明太陽能路燈每年可以減少7740萬噸二氧化碳就相當于節(jié)省了310億美元的二氧化碳減量成本！2.可靠耐用：太陽能路燈在惡劣的環(huán)境和氣候條件下，光伏發(fā)電系統(tǒng)很少發(fā)生故障；目前絕大多數(shù)太陽能電池組件的生產(chǎn)技術(shù)都足以保證10年以上性能不下降，太陽能電池組件可以發(fā)電25年或更長的時間。3.安裝組件積木化：安裝靈活方便，便于用戶根據(jù)自己的需要選擇和調(diào)整太陽能路燈的容量大小。4.安全：太陽能路燈不使用易燃燃料，而且不像交流電那樣聯(lián)網(wǎng)運行，導致在雷擊等情況下經(jīng)常會出現(xiàn)高壓浪涌，對設(shè)備安全造成威脅，只要設(shè)計和安裝適當，系統(tǒng)具有很高的安全性。5.自主供電：離網(wǎng)運行的太陽能路燈具有供電的自主性、靈活性。但是太陽能LED路燈的優(yōu)勢遠遠不僅這些。一般人認為，節(jié)能燈可節(jié)能4/5是偉大的創(chuàng)舉，但LED比節(jié)能燈還要節(jié)能1/4，這是固體光源偉大的革新。除此之外，LED還具有光線質(zhì)量高，基本上無輻射，可靠耐用，維護費用極為低廉等優(yōu)勢，屬于典型的綠色照明光源。超高亮LED的研制成功，大大地降低了太陽能燈具使用成本，使之達到或接近工頻交流電照明系統(tǒng)初裝的成本報價，并且具有保護環(huán)境、安裝簡便、操作安全、經(jīng)濟節(jié)能等優(yōu)點。由于LED具有的光效率高，發(fā)熱量低等優(yōu)勢，已經(jīng)越來越多地應用在照明領(lǐng)域，并呈現(xiàn)出取代傳統(tǒng)照明光源的趨勢。太陽能與LED相結(jié)合的技術(shù)運用在路燈領(lǐng)域完全符合“綠色，節(jié)能，低成本”的現(xiàn)代化設(shè)計理念。而且針對現(xiàn)階段太陽能LED路燈研究遭遇技術(shù)“瓶頸”而處于“花香”卻難“滿園綻放”的尷尬境地的情況，我們這個課題具有很大的研究價值，而從上面一系列的分析中也不難看出這個課題本身所具有的潛在價值更是無法估量的。1.1.4系統(tǒng)的拓展應用基于單片機的太陽能控制系統(tǒng)不僅可以利用在路燈應用，其設(shè)計思路及其技術(shù)還可以廣泛使用到電池控制器，逆變控制器，汽車等領(lǐng)域，對相關(guān)科學具有推動作用并且有很大拓展價值。1.用于基于AVR單片機的太陽能電池控制器的研制太陽能電池發(fā)電是基于“光生伏特效應”原理，將太陽能轉(zhuǎn)化為電能，利用充電效應將太陽輻射直接轉(zhuǎn)化為電能。具有永久性、清潔性和靈活性大的優(yōu)點，是其他能源無法比擬的。2.用于太陽能逆變控制器的研制采用高性能單片機、低損耗MOSFET全數(shù)字化控制方案的太陽能逆變控制器，不僅可靠性好、效率高，而且具有針對蓄電池過充、過放、逆變輸出過載等異常情況的多種保護措施；價格低廉，功能齊全，具有廣闊的市場空間．大力推廣使用后，必將創(chuàng)造出巨大的經(jīng)濟效益和社會效益。3.用于太陽能車一體化智能化的控制系統(tǒng)設(shè)計該構(gòu)想將太陽能車電力系統(tǒng)的特點和單片機控制的強大功能相結(jié)合，用單片機來實現(xiàn)有現(xiàn)代理念的一體化、智能化監(jiān)控，給太陽能車這個“綠色汽車”注入了“智能集成化”的強大動力。1.2國內(nèi)外應用現(xiàn)狀在國家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的推動下，太陽能產(chǎn)業(yè)從無到有、從小到大發(fā)展起來。國內(nèi)各大研究單位都對太陽能路燈作了詳盡的研究，特別是近幾年來，已經(jīng)初步形成在“產(chǎn)業(yè)上規(guī)模、技術(shù)上水平、產(chǎn)品上檔次和市場要規(guī)范”的產(chǎn)業(yè)發(fā)展思路引導下，太陽能產(chǎn)業(yè)得到了快速發(fā)展，如太陽能熱水器、太陽能光伏電池技術(shù)日趨成熟，產(chǎn)品質(zhì)量不斷提高。歐洲各國都在開辟通向持久能源的通道，影響他們決策的主要因素是環(huán)境保護、創(chuàng)造就業(yè)機會和能源供應的安全可靠，可再生能源技術(shù)在這些方面有著較大優(yōu)勢。它對環(huán)境的影響最小、可替代部分常規(guī)能源、增加能源供應的安全性和可靠性。它要求較大的設(shè)備投資、創(chuàng)造了更多的就業(yè)機會、有助于經(jīng)濟增長[2]。在歐洲大部分地區(qū)，環(huán)保的思路推動著替代能源技術(shù)的開發(fā)，太陽能被公認為是一種極好的替代能源。它的利用有助于降低CO2的排放，因而達到保護環(huán)境，很多國家，如丹麥、芬蘭、德國和瑞士，都認為氣候變暖是推動太陽能研究開發(fā)、發(fā)展和銷售活動的主要因素。盡管受到常規(guī)能源的低價影響，在歐洲很多國家中，太陽能裝置市場仍然持續(xù)增長。雖然太陽能公司的數(shù)量在減少，但保留下來的公司都趨向于更具規(guī)模、更能抵御市場的波動。在某些國家實行的電力公司私有化，可能提高他們將太陽能裝置推向市場的興趣。在奧地利等國，自己動手建造集熱器的活動，促進了太陽能裝置的主動發(fā)展。挪威已安裝70000多套小型光伏裝置，每年安裝約5000套，大多數(shù)裝置是為偏遠小鎮(zhèn)、山區(qū)和沿海地帶度假旅社供電。芬蘭人每年也購買幾千套小型(40～100W)光伏裝置，用于消夏小屋。國家石油公司Neste對進一步開發(fā)太陽能發(fā)電有著強烈的興趣，重點為建筑物薄膜光伏組件、蓄電池和成套裝置。此外，有些國家在高性能太陽能發(fā)電窗、太陽能熱水器、儲能裝置、透明隔熱材料、日光照明和與建筑物結(jié)合的光伏裝置等產(chǎn)品的商業(yè)化方面進行努力。法國的太陽能設(shè)計師們，正在用“綠色設(shè)計”原則代替“太陽能”設(shè)計原則，就是要統(tǒng)籌考慮能源性能、安全材料的應用、日光照明、居住的舒適度和健康等因素。這種新設(shè)計方法，將應用于Angers的法國環(huán)境保護和能源管理署的辦公大樓?，F(xiàn)今,LED路燈相對于高壓鈉燈路燈的優(yōu)越性已被絕大部分專業(yè)人士認可，然而遺憾的是目前大多數(shù)的LED路燈仍然采用交流電供電，一方面是交流電路燈的技術(shù)已經(jīng)十分成熟，而太陽能路燈還有很多不確定因素，另一方面主要的考慮仍然是太陽能的初始投資過大，從而忽略了太陽能供電的很多根本優(yōu)越性。然而真正要用太陽能來取代一切能源還是一個長期而艱巨的任務,任何新生事物最好先從小打小鬧開始，而且采用“自產(chǎn)自銷”的方式，路燈就是一個最好的采用太陽能的試點工程。而且，節(jié)能和減排一樣，必須先由政府倡導，甚至像德國那樣采用政府補貼的方法來推廣。我們欣喜地發(fā)現(xiàn),路燈工程原本即政府工程，是由政府來進行招投標的。因此,由LED路燈取代高壓鈉燈、由太陽能LED路燈取代交流電LED路燈正是大勢所趨。近年來，隨著我國城市建設(shè)規(guī)模的不斷擴大和建設(shè)水平的不斷提高，我國城市的路燈總數(shù)以每年約20%的平均速度遞增，全國數(shù)千萬盞路燈的節(jié)電問題已引起政府部門的關(guān)注。在能源日趨緊張、電力供應持續(xù)緊張的今天，低效、高耗的傳統(tǒng)城市照明已成為節(jié)能降耗的重要領(lǐng)域。為此，建設(shè)部和發(fā)改委明確提出城市道路照明要向“高效、節(jié)能、環(huán)保、健康”的“綠色照明”方向發(fā)展。隨著太陽能發(fā)電技術(shù)的不斷發(fā)展，太陽能路燈以環(huán)保、節(jié)能等優(yōu)勢成為城市道路照明行業(yè)的新寵，市場潛力巨大。我國太陽能路燈首先在沿海發(fā)達地區(qū)使用，上海市于2005年在崇明島建成風光互補道路照明工程。在我國西部，非主干道太陽能路燈、太陽能庭院燈漸成規(guī)模，太陽能資源相對豐富的青海省自2006年以來已在西寧等地安裝太陽能路燈超過200套；在北京奧運會主要場館及其相關(guān)場所，太陽能路燈得到普遍應用。然而，業(yè)內(nèi)人士也指出，由于存在成本、技術(shù)等諸多問題，現(xiàn)階段推廣太陽能路燈遇到“瓶頸”困擾?？傮w而言，太陽能路燈在我國城市道路照明行業(yè)中仍處于“花香”卻難“滿園綻放”的尷尬處境。1.3項目成員的組成、特長、分工及成員間相互協(xié)調(diào)配合的情況，導師指導情況小組五人均為武漢大學電子信息學院08級的學生，現(xiàn)已升入大二，其中在今年的獎學金評定中，有國家獎學金一人，勵志獎學金兩人，社會獎學金一人（相當于甲等），乙等獎學金一人，其中四人專業(yè)成績排名在年組前20；具備低頻電子線路，C、C++編程，以及微積分、線性代數(shù)、大學基礎(chǔ)物理、電路分析等相關(guān)基礎(chǔ)知識。在這個團隊中，不僅有精通編程語言，曾在全國數(shù)學、物理競賽中獲獎的同學，也有在英語方面有較深造詣的同學，還有善于溝通、組織、協(xié)調(diào)的同學。可以說，正是大家不同的特點使得這個團隊充滿活力、潛力及今后的爆發(fā)力，各盡其長，為這項研究做出自己的貢獻。我們詳細分工，按硬件、軟件分為兩組同時進行研究，于此同時又按核心單片機、負載輸出控制與檢測電路、采集電路、鍵盤電路、LED電路等攻關(guān)任務分給每一個人，這樣做到在相互交流合作的同時又各有專攻，大大提高了科研的效率。我們以小組形式每周定期地就科研進程方面進行小組討論，并且及時開組員會議，總結(jié)完成情況，討論后期工作。同時，我們還時常和導師聯(lián)系交流方案，研究討論在項目進展過程中遇到的一些問題。導師李燕待人和藹，嚴格要求，在我們遇到困難的時候耐心指導，在項目上她給了我們極大的幫助與支持。

項目完成情況及取得的創(chuàng)新成果2.1概述 從2009年9月至今，我們在導師耐心專業(yè)的指導下，積極努力地去實施該項目，逐漸掌握了一套科學的研究方法，項目已基本完成了預期要求。項目初期，我們在圖書館查閱大量文獻資料，自主地積累專業(yè)基礎(chǔ)知識，最后向?qū)熃涣魅〗?jīng)并制定方案；項目中期，我們詳細分工，按硬件、軟件分為兩組同時進行研究，于此同時又按核心單片機、太陽能采集電路、蓄電池存儲及電壓檢測電路、紅外傳感器距離感應電路、負載輸出控制與過流檢測電路、鍵盤電路、節(jié)能LED電路、LCD顯示等模塊等攻關(guān)任務分給每一個人，這樣做到在相互交流合作的同時又各有專攻，大大提高了科研的效率；項目后期，在電路各模塊以及軟件流程初步編寫都基本成型的情況下，開展了深入調(diào)試。項目進行到最后，我們已取得了如下的成果：硬件方面完成了AT89C52單片機系統(tǒng)平臺的整體搭建、負載輸出控制與檢測電路、鍵盤電路、LED電路、LCD顯示的各個組件的設(shè)計，并對AT89C52單片機有了系統(tǒng)、深刻的認識；軟件的編寫完畢，并應用于電路調(diào)試，調(diào)試基本成功，得到預期成果。2.2系統(tǒng)電路研究報告本模擬系統(tǒng)以AT89C52為核心，主要以AD電壓采樣模塊、過流保護模塊、USB通信模塊、LCD顯示模塊、路燈控制模塊、按鍵模塊、環(huán)境明暗檢測模塊和物體檢測等眾多模塊組成。系統(tǒng)模塊介紹AD電壓采樣模塊通過消除電源以及外圍電路中的噪聲源，將會大幅度的改進數(shù)據(jù)采集設(shè)計中的防噪性能在AD0809的電源和接地排針間具有足夠高的本地高頻去耦，可以更好的使用工作系統(tǒng)，但是芯片的不同電源總線間可能存在噪聲耦合。除了本地去耦外，還可以在單個電源總線上添加濾波電路。A/D誤差影響ADC信噪比的因素：理想ADC的噪聲由其固有的量化誤差產(chǎn)生。但實際使用的ADC是非理想器件，它的實際轉(zhuǎn)換曲線與理想轉(zhuǎn)換曲線之間存在偏差，表現(xiàn)為多種誤差，如零點誤差、滿度誤差、增益誤差、積分非線性誤差I(lǐng)NL、微分非線性誤差DNL等。另外，還有各種噪聲，如熱噪聲、孔徑抖動。而ADC的外圍電路同樣會帶來噪聲，如ADC輸入級電路的熱噪聲、電源/地線上的雜波、空間電磁波干擾、外接時鐘的不穩(wěn)定性（導致ADC各采樣時鐘沿出現(xiàn)時刻不確定，帶來孔徑抖動）等，可以把它們都等效為ADC的上述兩種內(nèi)部噪聲。對于理想的ADC，在奈奎斯特帶寬內(nèi)的噪聲電壓有效值可表示為。其表示最低位碼的權(quán)值，即ADC的量化電壓，該值與輸入信號的幅度與頻率無關(guān)。對于一個滿度的正弦波輸入信號，理論上的信噪比（SNR）可表示為式中，N是ADC的位數(shù)，fs是采樣頻率，B是模擬輸入信號的帶寬。上式第三項表示增加采樣頻率（過采樣）可提高信噪比。實際上ADC的誤差表現(xiàn)為靜態(tài)及動態(tài)非線性誤差，并且動態(tài)誤差隨輸入信號壓擺率的增加而變大。因此實際測量的信噪比要比理論上的小一些。ADC輸出電路：ADC的模擬輸入與數(shù)據(jù)輸出之間存在少量的寄生電容，ADC數(shù)據(jù)輸出線上的噪聲會通過這些寄生電容耦合到模擬輸出端，導致ADC的SNR和有效位數(shù)ENOB下降。為解決這一問題，可在ADC數(shù)據(jù)輸出端接一鎖存器。為減小ADC電源的波動，應盡量降低ADC輸出端的負載電容和輸出電流。在ADC數(shù)據(jù)輸出端接一鎖存器可避免將其直接連在數(shù)據(jù)總線上，有效限制了其輸出端的負載電容；在ADC每一個數(shù)據(jù)輸出端都串聯(lián)一個電阻，可限制其輸出電流。ADC0809是CMOS工藝，，采用逐次逼近法的8位A/D轉(zhuǎn)換芯片，28引腳雙列直插式封裝，片內(nèi)除A/D裝換部分外還有多路模擬開關(guān)部分，多路開關(guān)有8路模擬量輸入，最多允許8路模擬量分時輸入，共用一個A/D轉(zhuǎn)換器進行轉(zhuǎn)換。ADC0809工作原理ADC0809通過使用模擬開關(guān)切換，可以分時處理8路模擬量輸入信號。在某一時刻，模擬開關(guān)只能與一路模擬量通道接通，對該通道進行A/D轉(zhuǎn)換。當?shù)刂锋i存信號ALE為高電平時，ADDA、ADDB、ADDC三條線上的數(shù)據(jù)送入ADC0809內(nèi)部的地址鎖存器中，經(jīng)過譯碼器譯碼后選中某一通道。當ALE＝0時，地址鎖存器處于鎖存狀態(tài)，模擬開關(guān)始終與剛才選中的圖2.2.1ADC0809時序輸入通道接通。圖2.2.1ADC0809時序選中通道的模擬量到達A/D轉(zhuǎn)換器時，A/D轉(zhuǎn)換器并未對其進行A/D轉(zhuǎn)換。只有當轉(zhuǎn)換啟動信號端START出現(xiàn)下降沿并延遲一段時間后才啟動芯片進行A/D轉(zhuǎn)換，START的上升沿復位ADC0809。A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束后，A/D轉(zhuǎn)換的結(jié)果(8位數(shù)字量)送到三態(tài)鎖存輸出緩沖器，此時A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果還沒有現(xiàn)在DB0～DB7八條數(shù)字量輸出線上，單片機不能獲取。單片機要想讀到A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果，必須使ADC0809的允許輸出控制端OE為高電平，打開三態(tài)輸了鎖存器。圖2-12中EOC為轉(zhuǎn)換結(jié)束輸出信號。在A/D轉(zhuǎn)換期間，EOC維持低電平，當A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束時，EOC變成高電平。ADC0809的START端收到下降沿后，并不立即進行A/D轉(zhuǎn)換，而是延遲10μs后，才開始A/D轉(zhuǎn)換。當ADC0809用于單片機系統(tǒng)時，若單片機采用6MHz的晶振，則ADC0809的時鐘信號可以由單片機的ALE經(jīng)過一個二分頻電路獲取，這時ADC0809的時鐘頻率為500KHz，A/D轉(zhuǎn)換時間為130μs[1]。ADC0809應用ADC0809與單片機的連接可以采用查詢方式，也可采用中斷方式。圖2-13為中斷方式連接的電路圖，由于ADC0809片內(nèi)有三態(tài)輸出鎖存器，因此可直接與單片機接口。圖2.2.2ADC0809與單片機連接這里由P2.7和聯(lián)合控制啟動轉(zhuǎn)換信號端(START)和ALE端，P2口的低三位地址線加到ADC0809的ADDA、ADDB、ADDC端，用于控制選通模擬輸入通道。啟動ADC0809的工作過程是：先送通道號地址到ADDA、ADDB、ADDC，由ALE信號鎖存通道號地址，后讓START有效，啟動A/D轉(zhuǎn)換，產(chǎn)生信號，使ALE、START有效，鎖存通道號并啟動A/D轉(zhuǎn)換。A/D轉(zhuǎn)換完畢，EOC端發(fā)出一正脈沖，申請中斷。中斷服務程序中，產(chǎn)生信號，使OE端有效，打開輸出鎖存器三態(tài)門，8位數(shù)據(jù)便讀入到單片機中。物體檢測模塊和環(huán)境明暗檢測模塊圖2.2.3檢測明暗模塊圖2.2.3檢測明暗模塊信號采集模塊包括物體檢測模塊和環(huán)境明暗檢測模塊，兩者功能如下：物體檢測模塊：采用紅外傳感器檢測移動的物體時，感應的電壓變化大，靈敏度比較高，經(jīng)比較電路容易產(chǎn)生高低電平，適宜用于移動物體的檢測，原理圖如上。該模塊需要檢測小車的移動，并根據(jù)小車的移動進行路燈開關(guān)的自動控制?；诖四康牟捎眉t外傳感器進行檢測，當傳感器檢測到小車時，傳感器給單片機一個信號，然后單片機對路燈進行合理控制，達到題目要求。環(huán)境明暗檢測模塊：該模塊需要檢測環(huán)境光的變化，根據(jù)環(huán)境光的明暗進行路燈開關(guān)的自動控制?；诖艘蟛捎糜晒饷綦娮杞M成的分壓電路進行檢測。光敏電阻器又稱光導管，特性是在特定光的照射下，其阻值迅速減小，可用于檢測可見光。在不同的光強下，光敏電阻的電阻值會發(fā)生明顯變化，光敏電阻器是利用半導體的光電效應制成的一種電阻值隨入射光的強弱而改變的電阻器；入射光強，電阻減小，入射光通過檢測不同光強下電阻值的變化量來控制路燈的開和關(guān)[2]。LCD顯示模塊液晶是一種介于液體與固體之間的熱力學的中間穩(wěn)定相，其特點是在一定的溫度范圍內(nèi)既有液體的流動性和連續(xù)性，又有晶體的各向異性，分子兩頭有極性。液晶顯示器LCD(LiquidCrystalDisplay)的驅(qū)動方式由電極引線的選擇方式確定，一般有靜態(tài)驅(qū)動和時分驅(qū)動兩種，由于直流電壓驅(qū)動LCD會使液晶體產(chǎn)生電解和電極老化，從而大大降低LCD的使用壽命，所以驅(qū)動方式多采用交流電壓驅(qū)動。由于現(xiàn)有的液晶顯示器通常都集成了液晶顯示驅(qū)動電路，使用時直接對液晶顯示驅(qū)動芯片操作即可，這里對于液晶的驅(qū)動方式就不做過多的介紹。通常使用的LCD有兩種，一種是字符型液晶顯示器，一種是點陣式液晶顯示器。字符型LCD能夠顯示字母、數(shù)字、符號等192鐘ASCII碼對應的字符，而點陣式液晶顯示器除了能夠顯示字符外還能夠顯示中文和圖形。本體統(tǒng)采用點陣式液晶顯示器。利用點陣式液晶顯示器可以實現(xiàn)中文的操作和提示界面，增強人機交互性，同時圖形顯示的引入也對設(shè)備的顯示性能有極大的改善。當然，點陣式液晶的操作和控制也相應的比字符型液晶的復雜一些[3]。圖2.2.3LCD128*64顯示路燈控制模塊2.2.1.4鍵盤電路模塊矩陣鍵盤適用于按鍵數(shù)量較多的場合，它由行線和列線組成，按鍵位于行列的交叉點上，一個4*4的行列結(jié)構(gòu)可以構(gòu)成一個含有16個按鍵的鍵盤，很明顯，在按鍵數(shù)量較多的場合，矩陣鍵盤比獨立鍵盤相比，要節(jié)省很多的I/O口。矩陣鍵盤的工作原理：按鍵設(shè)置在行列交點上，行列線分別連接到按鍵開關(guān)的兩端。行線通過上拉電阻接到+5V上。平時無按鍵抖動時，行線處于高電平狀態(tài)，而當有按鍵按下時，行線電平狀態(tài)將由與此行線相連的列線電平?jīng)Q定。列線如果為低，則行線電平為低；列線電平如果為高，則行線電平亦為高。這一點是識別矩陣按鍵是否被按下的關(guān)鍵所在。由于矩陣鍵盤中行列線為多鍵共用，各按鍵均影響改鍵所在行和列的電平。因此各按鍵彼此將相互發(fā)生影響，所以必須將行、列線信號配合起來并且做適當?shù)奶幚?，才能確定閉合鍵的位置。通過矩陣按鍵對系統(tǒng)進行一定的設(shè)置。本太陽能路燈控制系統(tǒng)通過鍵盤設(shè)定。設(shè)計為8個按鍵，鍵盤結(jié)構(gòu)如圖3-21所示。可根據(jù)實時需求選擇LED太陽能路燈是處于何種工作模式，若選擇時控模式，可通過SET按鍵，選擇UP、DOWN、LIFT、RIGHT設(shè)定路燈系統(tǒng)運行的時、分，按ENTER確認，以保存設(shè)定的信息。鍵盤電路設(shè)計如下圖所示，為了便于設(shè)定且有直觀的人機操作界面，按鍵相對偏多【4】。 圖2.2.4矩陣鍵盤2.2.1.5路燈控制模塊該模塊采用節(jié)能的1WLED燈，當電路出現(xiàn)故障時，單片機通過AD采集電路采樣點的電壓變化量后對數(shù)據(jù)進行處理。圖2.2.5路燈控制電路2.2.1.6聲光報警模塊采用聲光報警外接電路模塊，當路燈出現(xiàn)故障時（燈不亮），蜂鳴器發(fā)出聲光報警信號，同時報警指示燈也會點亮【5】。圖2.2.6聲光報警電路串口通信模塊max232是由德州儀器公司（TI）推出的一款兼容RS232標準的芯片。由于電腦串口rs232電平是-10v+10v，max232就是用來進行電平轉(zhuǎn)換的，該器件包含2驅(qū)動器、2接收器和一個電壓發(fā)生器電路[24]。該器件符合TIA/EIA-232-F標準，每一個接收器將TIA/EIA-232-F電平轉(zhuǎn)換成5VTTL/CMOS電平。每一個發(fā)送器將TTL/CMOS電平轉(zhuǎn)換成TIA/EIA-232-F電平。電路連接圖如下圖所示【6】。 圖2.2.7串口通信及其電平轉(zhuǎn)換USB通信模塊USB就是通用串行總線，具有高速傳輸、熱拔插、即插即用、配易于擴展及產(chǎn)品成本低等特點。是一種適應低、中、高速的PC機外結(jié)總線，而且它還支持最多127個外設(shè)的同時串聯(lián)，目前成為PC機與外部通信的主流接口圖2.2.8USB通信模塊時鐘模塊時鐘可以由兩種方式產(chǎn)生，即內(nèi)部方式和外部方式。內(nèi)部方式：在XTAL1和XTAL2端外接石英晶體做定時元件，內(nèi)部反相放大自激振蕩，產(chǎn)生時鐘。時鐘發(fā)生器對振蕩脈沖二分頻，即若石英頻率為6MHz，則時鐘頻率為3MHz。外部方式：可以通過XTAL1和XTAL2接入外部時鐘【7】。我們采用外部方式。圖2.2.9時鐘模塊2.2.1.10電源模塊采集的太陽能儲存在蓄電池，將蓄電池的電壓經(jīng)穩(wěn)壓后輸出穩(wěn)定的+5V直流電源【8】。圖2.2.10電源模塊2.2.1.11過流保護我們設(shè)計的負載輸出有獨立的控制和檢測，具有完善的過流、短路保護措施,電路原理如圖一所示。設(shè)計了兩級保護：第一級采用了由R7(0.01Ω康銅絲)以及運放LM358、比較器LM393等器件組成的過流、短路檢測電路，配合單片機的A/D轉(zhuǎn)換及外部中斷響應來實現(xiàn)負載過流及短路保護，是一種硬件+軟件的方式，LM358的輸出送A/D轉(zhuǎn)換模擬信號輸入端IN0口，用作過流信號識別，當電流超過額定電流20％并維持30s以上時，確認為過流；短路電流整定為10A，響應時間為毫秒數(shù)量級。第二級采用了電子保險絲保護，當流經(jīng)電子保險絲的電流驟然增加時，溫度隨之上升。其電阻大大增加，工作電流大大降低，達到保護電路目的，響應時間為秒數(shù)量級，過流撤消或短路恢復后電子保險絲恢復成低阻抗導體，無須任何人為更換或維修。系統(tǒng)采用了兩級保護措施后，預計在長達數(shù)小時的負載短路后控制器都不會出現(xiàn)電路燒毀現(xiàn)象，能有效解決用傳統(tǒng)保險絲只能對電路進行一次性保護以及一旦器件燒毀必須人為更換的問題，同短路后需手動復位或斷電后重新開啟的系統(tǒng)相比，也具有明顯的優(yōu)點。簡化了太陽能路燈控制器維護，提高了系統(tǒng)的安全性能【9】。 圖2.2.11負載輸出控制與檢測電路2.2.1.12太陽能電池組件及負載LED開關(guān)控制單片機檢測蓄電池電壓，防止過放。低于最低限值時，單片機發(fā)出斷開電池開關(guān)信號。當BAT-switch1為高電位時，經(jīng)過非門變?yōu)榈碗娢?，光耦工作，右?cè)電阻輸入信號為高電位，Q9工作，輸出高電位，Mosfet開通。反之，當BAT-switch1為低電位時，經(jīng)過非門變?yōu)楦唠娢?，光耦不工作，右?cè)電阻輸入信號為低電位，Q11工作，輸出低電位，Mosfet管關(guān)斷[20]，如圖3-15所示。圖2.2.12蓄電池過放控制單片機檢測LED負載電壓，LED分為兩組，每組可提供9W功率，一起工作可提供18W功率。根據(jù)時段不同，有選擇的開啟1組或2組以此滿足功率需求，且在一定時段可節(jié)省能源。通過切斷一組LED可控制負載輸出為18w還是9w。原理同上[21]。電氣原理圖如圖3-16所示。圖2.2.13負載LED開關(guān)控制2.2.2本次系統(tǒng)電路搭建過程中的體會2.2.2.1接地問題是電路去噪關(guān)鍵任何一個電路系統(tǒng)，都會涉及到接地問題，實際上，接地是極其重要的設(shè)計考慮?？梢允褂脙煞N不同的方法：一、使用拆分接地，其中包括模擬接地和數(shù)字接地，連接在一個點上；二、使用一個整體接地。使用拆分法接地可以很方便的獲得最佳防噪性能。但可能遇到RFI/EMI問題。盡管使用單個接地板難以獲得優(yōu)良的設(shè)計，但可以更容易地把RFI/EMI問題最小化，因此本系統(tǒng)均使用單一接地方法。電路中不希望任何數(shù)字回路電流沿直線流動從而流過甚至接近其它模擬元件，特別是處理低電平信號和ADC的元件。接地電流流經(jīng)低電阻，可能導致在接地中出現(xiàn)一些噪聲變化。如果來自模擬元件的接地電流從模擬部件返回電流遵循相同的路徑，則模擬信號中的噪聲將會增加，并且將顯示在放大器和ADC中。如果決定使用兩個接地板，則數(shù)字和模擬接地排針應該具有相同的電位。大多數(shù)數(shù)據(jù)表示他們應該為100mV，后者有時為50mV或250mV，但實際上它們應具有相同的電位。電路系統(tǒng)中不應該使用單個通孔將它們連接至接地板。應該將它們單獨連接，盡量分開，距離盡可能為2到3厘米，原因是通路一般對于1到1.5nH的指令產(chǎn)生電感。該nH級電感是通過高速數(shù)字邊緣率出現(xiàn)的大阻抗，這樣的阻抗足以使數(shù)字信號在通路上產(chǎn)生噪聲，該噪聲可以耦合至模擬接地，因此在ADC的輸入端產(chǎn)生模擬噪聲。因此應盡量避免在相同位置的接地板中布置模擬地和數(shù)字地插針，但是一定要確保模擬和數(shù)字接地插針應該有相同的電位，更重要的是，需要把數(shù)字輸出驅(qū)動器回路排針與其它接地排針分隔開。我們盡量在所有IC器件的電源輸入出采用一個0.1uF的瓷片電容和一個100uF的電解電容并聯(lián)接地，形成一個電荷池，有效地抑制了IC對電源的影響。電容連線靠近電源并盡量短粗，一般我們直接用焊錫連接。模塊與模塊之間的信號用同軸線，可以有效地屏蔽信號，防止信號與外部串擾。布線時我們總結(jié)的注意事項（1）布線時盡量減少回路環(huán)的面積，以降低感應噪聲。（2）布線時，電源線和地線要盡量粗。除減小壓降外，更重要的是降低耦合噪聲。（3）對于單片機閑置的I/O口，不要懸空，要接地或接電源。其它IC的閑置端在不改變系統(tǒng)邏輯的情況下接地或接電源。（4）在速度能滿足要求的前提下，盡量降低單片機的晶振和選用低速數(shù)字電路。（5）IC器件盡量直接焊在電路板上，少用IC座。（6）立項小細節(jié)收獲——干擾的耦合2.3系統(tǒng)軟件研究報告與本設(shè)計方案的硬件電路對應的軟件程序包括：主程序、定時中斷程序、A/D轉(zhuǎn)換子程序、外部中斷子程序及鍵盤處理子程序、LCD顯示、負載管理子程序。單片機的軟件編程以Keil編譯器的Windows集成開發(fā)環(huán)境μvision4作為開發(fā)平臺，主要采用C51高級語言編寫。2.3.1軟件編程要點1)本系統(tǒng)采用較少的按鍵實現(xiàn)了諸多功能，如負載工作模式的設(shè)置、負載工作時間的設(shè)定、自檢功能等，為防止誤操作采取了一些措施。這種方法實際上是一鍵多用的一種嘗試，還可以推廣到更復雜的人機對話的設(shè)計。其思路可參見按鍵處理流程圖。2)鍵盤在定時中斷服務程序中讀取，用中斷間隔時間實現(xiàn)鍵盤的去抖，不必編寫另外的延時程序，提高了CPU的利用效率。鍵盤值存入數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，在主程序中讀數(shù)據(jù)緩沖區(qū)的內(nèi)容，執(zhí)行鍵盤功能散轉(zhuǎn)子程序。3)環(huán)境光線(閃電、禮花燃放)對太陽能電池板的采樣電壓有明顯影響，故在白天、黃昏的識別時。要進行軟件延時，一般控制在2～3min。4)外部中斷為高優(yōu)先級中斷，編制子程序?qū)崿F(xiàn)負載過流、短路保護時，要充分考慮到負載啟動瞬間會產(chǎn)生數(shù)倍于額定電流的沖擊電流．沖擊電流維持時間在3ms～5ms，應在軟件上采取措施，避免短路與負載開啟的誤判。確定負載過流、短路后，切斷負載輸出。負載切斷后，每隔一段時間，如20s，應試接通負載開關(guān)，當發(fā)現(xiàn)過流、短路信號已消除，則恢復負載的輸出。否則負載開關(guān)仍然保持斷開。5)為保護負載(燈具)，蓄電池過放保護恢復時應用軟件設(shè)置一個回差電壓，這樣負載開關(guān)不會出現(xiàn)顫抖現(xiàn)象，有利于延長燈具的使用壽命。2.3.2單片機軟件編程2.3.2.1程序主流程圖主程序主要完成按鍵判斷及按鍵操作、定時器自動引發(fā)電流檢測。以及對按鍵的操作，和電流檢測過放的響應等，是程序的主體部分。用定時器定期檢測負載是否過流，自動檢測比手動按鍵更方便易行。程序中以定時器實現(xiàn)了看門狗的功能，使程序可用性、可靠性均加強。主流程圖如下：圖2.3.1程序主流程圖圖2.3.1程序主流程圖2.3.2.2按鍵功能規(guī)劃 鍵盤個功能如下圖，模擬最常用按鍵方式： 當按Set鍵時開始輸入距離數(shù)據(jù)，0~9分別對應十個數(shù)字輸入Backspace表示退格，Enter鍵輸入距離數(shù)據(jù)并在LCD上顯示，經(jīng)距離判斷，作相應響應。F1鍵，用于設(shè)置狀態(tài)的識別；F2鍵，用于自檢，根據(jù)程序流程，分別實現(xiàn)不同功能。圖2.2.2按鍵功能圖2.2.2按鍵功能2.3.2.3AD轉(zhuǎn)換程序 AD轉(zhuǎn)換中，先使通道有效，即將P1.6置高，AD方可采集到信號，然后AD轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換完畢時，將EOC信號接在端，當轉(zhuǎn)換完畢即引起中斷，將電流采集出來，并進行相應操作。圖2.2.3A/D子程序流程圖圖2.2.3A/D子程序流程圖2.3.2.4蓄電池電壓檢測電路 此程序我們也曾研究，但究于時間關(guān)系，沒來得及調(diào)試出來。圖2.2.4蓄電池電壓檢測電路圖2.2.4蓄電池電壓檢測電路

第三章項目實施過程中的收獲和體會3.1概述科研，我們不僅從中學到了科學的研究方法擴寬了知識面，還從導師的身上學習體會到那種嚴謹治學的作風和謙虛實干的學術(shù)精神。相信這在今后定是我們的一筆無價的財富！3.2收獲體會袁子晴：團隊合作教會我成長歷時接近一年的科研立項終于即將宣告結(jié)束。作為隊長，看著我們費心設(shè)計，辛苦焊出來的模擬太陽能LED路燈控制系統(tǒng)的電路板，我心里不禁油然升起一陣鋪天蓋地的欣慰與高興。這個過程中我們經(jīng)歷得太多磨難，喜悅，憂傷，高興，也學習到了太多了以前沒有接觸到的東西。首先，讓我感慨的是我的領(lǐng)導能力得到了很大的鍛煉。作為一個隊長，就要做到考慮事情周全細密。例如，你一定要安排好時間和日程，使科研能有條不紊地進行，而且還要了解隊員的強項以便合理的安排工作與任務，保持高效率的同時使資源得到合理利用，不僅如此，兼顧隊員的情緒也是很重要的一方面，隊員相處久了總會不可避免地因為工作或者意見分歧等種種原因發(fā)生一些分歧，這時，調(diào)節(jié)組內(nèi)關(guān)系成了重中之重，因為團隊合作對一個小組來說是至關(guān)重要的。 組隊之后，我就得一直和實驗室的老師及學長們保持聯(lián)系，隨時跟進前期工作的進度，或者讓他們傳給我一些相關(guān)的資料，然后我再傳給隊員們，并且督促他們進行學習；或者跟導師及學長進行溝通，了解我們要做項目的狀況。一直以來，我做事情都是大大咧咧，因此一開始的時候，的確有很多事情考慮地不是很周密，這樣有時就會給自己帶來一些困難，需要在某個時刻做出一些選擇，或者給隊里帶來一些不必要的麻煩。對此，我認真地反思過，想想以前或現(xiàn)在的同學遇到這種情況是如何完美解決的，漸漸的，我考慮事情周到了，紕漏也出得少了，這不僅讓我自己得到了很多鍛煉，同時也使隊里的事情變得越來越有條理。其次，作為隊長，需要有強烈的責任感。不僅自己平時需要做好自己份內(nèi)的工作，更重要的是安排好每一階段的日程以及確保工作的進度，對每一階段的成果我盡量都做到親自檢查，以確保完成的質(zhì)量，因此責任心也越來越強。而且我明白既然我選擇了當這個隊長，既然我選擇了組織隊員聚在一起進行這個科研立項，我就要擔負起自己的那份責任，因此，身為隊長的我就不僅要以身作則，并且要時刻提醒隊員們，要盡量做到最好，讓我們的付出不留遺憾。第三，這次實踐的確也鍛煉了我的應變能力。雖然前期已經(jīng)制定了良好的安排計劃，但是，我也必須根據(jù)當時的情況進行適時的調(diào)整安排。這就需要根據(jù)我們項目完成的進度、導師的指導建議，學長的經(jīng)驗意見來進行合理調(diào)整。最后真正完成所有任務的時候，得到大家的認同，這時，所有的苦楚都會化作飛舞的歡快。而最大的感受莫過于科研中設(shè)計、焊接和調(diào)試電路給我?guī)淼纳钏剂?。上大學之前，我們已經(jīng)經(jīng)歷過了12年的應試教育，每天都只拿著筆，對著題目，用復雜的公式算過來算過去，具體這些東西有什么實際用處，我們考慮得少之又少。到了大學之后，這種情況有所改善，我們開始進入實驗室做實驗，根據(jù)課本搭建電路，焊接，調(diào)試，對課本上的知識進行鞏固和應用。但是這些實驗都只是課本上規(guī)定和設(shè)計好了的實驗，甚至于每一步都已經(jīng)有跡可循，完全不需要太多的自主設(shè)計能力，于是，對于很多同學來說，做實驗只不過是完成一項任務，而且是很輕松的任務。這種實驗雖然給了我們一些動手的機會，但它的作用更多是將我們帶入自主實驗殿堂的一個引導，而真正自主實驗的能力是這些引導所不能完成的。這次，從模擬路燈控制系統(tǒng)的設(shè)計到最后成品的完成，我們都是完全自主的。我們不僅要把低頻電子線路、電路分析、數(shù)字電路這幾本書中的知識都靈活地運用其中，并且要自己上網(wǎng)找芯片資料，閱讀英文版的資料，參考資料運用芯片，并且在實際調(diào)試中分析芯片可能給電路帶來的影響。這種種都不是課本上面所能學到的，需要實際的操作經(jīng)驗來解決，這就大大提高了我們諸如自主設(shè)計、獨立思考分析問題的能力、團隊意識、以及對學習油然而生的莫大的興趣、甚至于英文水平。其實無論是導師還是公司都十分看好做過電子設(shè)計大賽的同學，就是因為他們能夠自主地設(shè)計和完成一定要求的產(chǎn)品，有一定的實戰(zhàn)經(jīng)驗，遇到具體問題時，可以隨機應變，應用實際經(jīng)驗解決問題。但是相對的，參加大賽的同學，由于將較多的時間加諸實驗，又對課本的上的知識有所怠慢，這又不符合本科教育的原則。因此，我覺得解決這個問題只有一個辦法，對大二及大二以上的學生開放實驗室，讓同學們可以在實驗課程之外，在課余時間進入實驗室自主實驗。實驗課題可以由同學自己找老師進行確定，也可以根據(jù)自己的想法創(chuàng)新地設(shè)計確定。這樣的好處，首先在于符合中國教育要求提高學生創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力的理念，電子設(shè)計大賽的根本目的不也就在此嗎？國外的一些國家之所以科技發(fā)達，電子產(chǎn)品更新速度極快，跟大學生較強的實際動手能力是分不開的。其次，通過實驗，可以讓學生們了解到所學知識的實用之處，這樣就可以提高他們對學習知識的興趣，結(jié)果肯定會使掛科率下降。再者，這種自主性實驗的教育給注重課本知識而導致無法參加大賽的學生提供一個動手的平臺，以求在動手能力上更上一層樓；同時也不會造成電子大賽中學生做實驗而造成的課本知識的匱乏的狀況。最后，提高本科生自主實驗的能力跟現(xiàn)行的兩年研究生制度起到了一定的銜接和輔助作用。研究生教育改為兩年制之后，很多導師和研究生都對此提出異議，就是因為研究生第一年忙于課本，第二年忙于社會，實際動手能力并沒有比本科生強很多。試想，如果在本科階段就有一定的動手能力，這樣進入研究生階段的第一個學期就可以在導師帶領(lǐng)下，直接進行一定的實驗操作，而不是在此耗費大量的時間學習自主實驗。那么這兩年的研究生制度也就真正起到了一定的作用。并且，如果武漢大學首先倡導此種教育，本科生的能力勢必會比其他學校更高，這樣本科生找工作就更加容易，也會提高武漢大學的聲譽。經(jīng)過這次科研，大家都對我們的工作和生活感慨頗多，它不僅讓我們走向科研，更讓我們走向了社會，在一個一個扎實的腳印中慢慢成長，最終成為一棵頂天立地的大樹。費婷婷：團隊——智慧的碰撞 從前期聯(lián)系導師，確定課題，申報立項到科研實際進行再到中期驗收以及現(xiàn)在正在進行的結(jié)題驗收，陸陸續(xù)續(xù)加起來差不多有一年的時間。在這實實在在的一年里面，我們很自豪地交出了一個實驗成品——模擬太陽能LED路燈控制系統(tǒng)。這的確讓我們信心大增，從懵懵懂懂感覺自己什么都不會變成了一個個能干實事的大學生了。不過我們收獲的不僅僅只是信心和實驗經(jīng)驗，還有很多很多... 實踐讓我們走向科技應用,走出課堂.當前,我們?nèi)鄙俚闹饕皇侵R,而是將理論知識應用到實際中去的能力。通過這次實踐，我們發(fā)現(xiàn)在實際當中遇到的,與在課堂上講的是不盡相同的甚至是課堂上根本沒提及過的。因為實驗充滿了各種不確定因素，原理正確的電路圖不一定就能做出正常運行的成果.課堂上的一些原理也是在理想情況下的假設(shè)，而實際往往與理想相差很遠。通過實驗，我們也了解到了課本上的某些電路和原件的用途，而不僅僅只是對知識單純地分析與記憶了。這次實驗的成功有一個重要的因素——認真。我們相信，事無大小，只要認真了，凡事都可以成真。說實話，最開始的時候我們沒想過能真正做出一個成品出來，只是抱著那樣的希望懷著試一試的態(tài)度去了。但是我們大家都非常認真地對待這個實驗，大至電路圖的設(shè)計原理，小到元器件引腳的焊接，我們都是毫不馬虎地去完成的。當然再認真也有大意的時候，我們就有些地方犯了一些很低級的錯誤導致實驗卡殼而使實驗無法進展，科研進程停滯不前，在那段時間里，我們或多或少都有些煩躁，不知道問題出在哪兒，但進過導師和學長們的開導與鼓勵，我們端正了態(tài)度，正視了科研中遇到的苦難，并將其一一克服。所以說做科研不僅需要創(chuàng)造力，也一定要心細，比如說事先元器件好壞的檢測，引腳的正反等這些事雖小但都要注意，因為很可能恰恰就是這些不起眼的小因素導致了錯誤，影響了大局。其實，做其他的事情又何嘗不是如此呢？認真仔細是一種習慣，當你養(yǎng)成了這種習慣的時候，你會受益匪淺。還有一點，學習是不能盲從的，一定要有懷疑精神，以懷疑但不鉆牛角尖的態(tài)度來對待科研。我認為一個經(jīng)過獨立思考而堅持錯誤觀點的人比一個不假思索而接受正確觀點的人更值得肯定。我們一定要大膽發(fā)問大膽懷疑。就比如我們這次實驗過程中就發(fā)現(xiàn)了一些前輩們電路設(shè)計上的疏忽，我們在實驗無法進行下去的情況下，提出“設(shè)計錯誤”的結(jié)論，并同時提出了改進意見。我們跟學長們反映后就實施方案，最后事實證明我們是對的?？梢赃@么說，如果我們不去懷疑而是始終認為前輩的設(shè)計是正確的話，恐怕這次實驗就很難做成功了。我們大學生不能被動的接受知識，而應該理性的應用知識，任何一種觀點理論都要經(jīng)過自己理性的思考之后再作出判斷。相信自己，敢于提出自己的觀點，錯了又會怎么樣呢，沒人去責怪一個獨立思考的學生的，探求真知才是最重要的。當然，在科研的過程中，激情與耐心也是少不了的。實驗畢竟沒有想象的那么趣味多多，特別是調(diào)試沒進展的時候，我們只能無奈的看著電路板發(fā)呆。沒課的時候，甚至是翹課到實驗室的時候，成天面對的都是那些儀器和板子，多多少少會感到有點枯燥乏味。很慶幸，我們堅持下來了，并且也并非那么痛苦地”忍受”過來的，而是工作并快樂著。實驗本身不會產(chǎn)生激情，但我們能從每一個小小的收獲中得到快樂，得到激情。如果沒有激情，我們不可能心甘情愿的付出精力；如果沒有耐心，我們不可能在工作臺前一呆就是一天，也不可能每獲一個進展都要從頭重新調(diào)試，一遍又一遍。我們坦言，工作確實還是有點辛苦有點累的，但感覺很快樂，心里很滿足，這就夠了。其實，不管在哪個行業(yè)，激情和耐心都是不可或缺的。激情讓我們對工作充滿熱情，愿意為共同的目標奮斗；耐心又讓我們細致的對待工作，力求做好每個細節(jié)，精益求精。激情與耐心互補促進，才能碰撞出最美麗的火花，工作才一能做到最好?？蒲薪o我?guī)淼牟粌H僅是動手能力的鍛煉，還教會我怎么與組內(nèi)成員合作相處。對此，我覺得換位思考很重要，一味地堅持自己的觀點，可能會使事情變得更糟，即使有時你是對的，作為一個團隊的成員，我們的身份并不僅僅是一個個的個體，我們都是這個團隊的一份子，就算個人的能力再強，我們也不可能憑借一個人的力量就將所有的事情做完做好，我想這就是為什么俞敏洪要比李陽成功的原因。通過這次科研，我深切地體會到，作為當代中國的大學生,不應該還是一味被動的等待別人告訴你應該做什么了,而是應該主動的去了解自己要做什么,然后全力以赴的去完成。我們要跳出先前應試教育被動接受的思維，努力走上自主創(chuàng)新的道路。所以在大學期間我覺得多與社會接觸,多了解自己所處的環(huán)境,多了解你將會面對的種種問題,對以后的發(fā)展和繼續(xù)深造都是非常非常有益處的.對于像我們這些理工科學生，理論與實際相結(jié)合的能力太重要了，所以我們一定要重視實驗，不要僅僅局限于書本上的一些純模擬的實驗，而要更多的做一些自己感興趣的有創(chuàng)意的并且有實際意義的實驗。劉蓉：平凡也能追求卓越我來說說自己在這個科研過程中的收獲與體會，不是為了炫耀或是什么，只是想讓其他同學看到有我這樣一種人，僅此而已。或許我們做科研的一些經(jīng)歷可以讓有些同學對科研有個更具體的認識。我想這樣我們將自己的經(jīng)歷寫出來也就達到目的了。我想人的成功在很大程度上要依靠機遇。而我覺得我在大學期間最好的機遇就是大二時我們現(xiàn)在的導師李燕老師非常耐心地指導我們的科研立項，使我們的科研立項能夠在經(jīng)歷重重困難后仍然能如期到達目的地。使我得以早早地接觸了科研工作?，F(xiàn)在許多人問我當初為什么要參加這個科研立項，是對它的什么方面感興趣。實際上沒有那么復雜，我是個頭腦異常簡單的人，就是當我想做科研立項的時候，腦子里只有一個想法：我想做科研立項，我想在這個過程中自主學習，我想做好這個科研立項。于是在對搞什么研究、老師什么背景全然都不知的情況下，我加入了這個科研立項。我們一共才五個學生，現(xiàn)在是四個，李燕老師對我們很寬容很有耐心，很好相處，這又是一大幸運?？蒲惺且粋€不同于上課、考試的全新領(lǐng)域，一切都是那么新鮮和自由，使我如魚得水。這一年我的生活一下子變得非常充實，干什么都很有精神。我才明白時間真的是可以擠出來的，關(guān)鍵在于你有多少興趣有多少干勁兒。在學長與老師的指導下，我們深入學習了51單片機，對51單片機的功能有了更深層次的掌握，學會了DXP軟件以及visio等畫圖軟件，這些都是在科研的過程中要用到了，自然地，我們就摸索著學上了，我覺得這比老師課堂上枯燥的灌輸式學習方式更有效率，也更有興趣。在我們剛開始做科研的時候，老師就對我說過的一句話：“做實驗要像做藝術(shù)?！边@句話在我們剛開始科研工作時徹底地改變了我們對科研的態(tài)度，我們秉持著嚴謹?shù)膽B(tài)度，欣賞的體會像做藝術(shù)品一樣進行著我們的科研。在科研過程中的學習使我在許多方面獲益匪淺。之前，我是一個馬虎、浮躁的人，尤其是我們的科研遇到瓶頸的時候，一開始調(diào)試電路卻怎么也找不到錯誤的時候我真的都有一種摔東西的沖動，但后來我發(fā)現(xiàn)，遇到問題時，急躁解決不了任何問題，冷靜自持，找出問題所在才是關(guān)鍵。這些過程很好地磨練了我，使我變得更有定力、更加精益求精了。我學會了在實驗中完全令自己靜下來。我想我越來越能理解老師說的“做藝術(shù)”了。我認為，我性格上的這一點轉(zhuǎn)變是我開始邁進科研領(lǐng)域最重要的一步。自從加入了這個科研立項，我們都沒有完整地過五一、十一，甚至是春節(jié)，因為心里老是惦記著這個事，周末更是經(jīng)常泡在上面。對科研工作的固執(zhí)和熱情是我們能夠堅持的力量源泉?？蒲泄ぷ髯屛颐靼琢烁冻龆嗌倬蜁卸嗌倩貓蟆２⑶?，我逐漸認識到，做科研要能耐得住寂寞。比較現(xiàn)實的例子就是，春節(jié)的時候，整幢寢室大樓會一天比一天安靜，直到有一天早上來，我會驚奇的發(fā)現(xiàn)周圍的寢室一夜之間沒有人了，我想我就是從這種時候開始，頭一次深刻地體會到“自我”的存在。而我同我的科研伙伴們?nèi)匀灰宰约旱膶嶒瀸ο鬄榘?。我想并不是所有人都能以一顆平常心面對這樣一種狀況。從大的方面來想，我們對大千世界的興趣可能很廣泛，但是自己研究的課題卻是窄窄的一面，然而通常情況下，我們只能一點一點地磨自己手中的這根鐵杵，希望能最終磨出一根針。這更是一個寂寞而漫長的過程。加入這個科研立項雖然占用了很多課余時間，但這不僅沒有影響我的學習，反而我的成績一直保持得很好。各門功課基本都能上90。究其原因，我覺得是進行科研立項讓我更有責任感了，我知道要想盡力做自己喜歡的科研，首先要在學習上讓人信服。科研做得再好，也不能將它做為逃避基礎(chǔ)學習的一種手段。我想我不是同學中最聰明的，像我這樣再平凡不過的人都能夠獲得很多，所以，只要老老實實地盡全力做好自己想做和應該做的事情，命運就能夠給與回報。我也覺得，一個好的老師對于他的學生是非常重要，他的一個決定，一句話，都能影響學生的感情甚至生活態(tài)度。對此，我很感謝李燕老師和幫助我們的學長前輩。生活中不能只有學習。我雖然算不上很活潑、外向的人，但我有我對科研的激情和對伙伴的熱情。在我心里，干些實事才是最重要的。使我欣慰的事，這件事使我與我的科研伙伴的關(guān)系進一步拉進了。在請教學長和同學問題的過程中和本來不大熟悉的同學有了交流，我才發(fā)現(xiàn)，原來身邊的這些人都有著如此獨特的個性，有些愣愣的男生也能說出或浪漫或搞怪的話來，并且大家都是非常非常善良的人，并不像某些過激的人所指責的那樣，這樣一個合作的大環(huán)境讓我覺得很舒服也很有收獲。進行科研以后，我的社交圈極大地轉(zhuǎn)向了實驗這邊，這曾讓我覺得有點對不起我的班級。但是我知道，一個人所在的圈子是在不斷變化的，這是人生中一個很難控制的事實。我一直在盡我所能得使我們的科研做得更好，使它變得更加完善，因為人在任何一個圈子里都要體現(xiàn)他獨特的價值。周樂意：興趣激發(fā)創(chuàng)造的火花本次科研立項終于迎來了它的尾聲，看著我們做出來的成品--模擬太陽能路燈控制系統(tǒng)，真是十分的欣慰，將近一年的努力，終于沒有白費。付出就會有收獲，總的來說，從各個方面我這次都是收獲頗豐。由于此次科研導師和學長們給我們講述了很多實踐經(jīng)驗，同時我們也要做出一套自己設(shè)計的作品，因此使我對專業(yè)智識的理解和掌握都有了很大的幫助，也讓我們長了不少的見識。盡管本次科研設(shè)計的作品的指導離不開導師和學長們的指導，但電路的設(shè)計以及調(diào)試還是主要由我們自己來完成，所以還是費了不少的功夫的，每個電路功能的實現(xiàn)以及優(yōu)化都是組員們激烈討論得出的方案；調(diào)試中出現(xiàn)的種種問題也基本都是由我們獨立的解決。雖然在調(diào)試時發(fā)現(xiàn)我們設(shè)計的電路存在很多的問題，有時甚至一個問題能困擾我們一天，我們也還是把這些問題一一解決掉，最終得到了一個符合設(shè)計要求的電路。畢竟我們是第一次把書本上的智識應用到實際應用當中，設(shè)計調(diào)試一個課本以及實驗指導上沒有的電路嘛，難免會有差錯。設(shè)計中的失誤之處以及調(diào)試改進方案我們都細心的記錄下來，仔細分析，這可是我們得到的第一筆寶貴的經(jīng)驗啊。我覺得，設(shè)計調(diào)試改進的過程中我學到的東西要遠比在課堂上學到的東西多的多，這些電路畢竟都是看的見摸得著的，學起來也有興趣的多，而且出現(xiàn)問題就要靠自己的摸索，永遠沒有一個現(xiàn)成的答案供你參考，不像書本上的都是虛構(gòu)的，只需要反復的枯燥的計算，即使出現(xiàn)什么問題只要看看答案，就什么都知道了，學習起來很被動。如果學院能多安排點實驗課，應該對學生的幫助會更大些，面對摸得著的電路畢竟要比看書來的快一些。而且這種自己設(shè)計電路調(diào)試相對與課程安排的試驗更有優(yōu)勢的一點就是，自己設(shè)計的電路每個部分都有可能出各種各樣的問題，都需要自己獨立的摸索來解決；而課程安排的實驗基本都是按照現(xiàn)成電路來連接，出問題了也只能是芯片好壞或者線路連接錯誤導致，鍛煉性還是要小一些的。所以，希望以后還有機會能做這種實踐，對我的鍛煉是相當?shù)拇蟮?。因為這次科研，我們也上網(wǎng)搜了很多關(guān)于行業(yè)前景以及這個行業(yè)的一些公司的運營狀況，使我們對專業(yè)有了更具體，更深入的認識，增長了不少的見識，看到了中國普遍的電子產(chǎn)業(yè)企業(yè)的整體狀況。而且還大致了解到公司的基本運作流程，一個產(chǎn)品從接受訂單到設(shè)計研發(fā)再到批量生產(chǎn)的全過程，這些對我們以后的工作都會有很大的幫助。就像導師說的，本科生做的那些東西其實并不難，關(guān)鍵在于它可以培養(yǎng)我們的自信心。的確如此，通過此次實踐，能把書本上的東西應用到實際中，我感到信心倍增。終于不再像大一大二那樣不知道自己學的東西能做些什么了，至少感覺到大學的意義不是那么渺茫，而是清晰可見的。相信這些收獲會讓我在以后的大學路上以至于人生路上走的更好。

結(jié)論 本次科研中，我們組經(jīng)過前期設(shè)計、中期制作、后期調(diào)試，最終完成了基本功能。 科研中，我們首先搭建了以AT89C52為核心的單片機系統(tǒng)平臺，通過譯碼器74HC138從P2口引出8位片選，74LS393分頻時鐘，基本邏輯門以及鎖存器74HC573實現(xiàn)單片機總線擴展，以及128*64點陣LCD和矩陣按鍵組合成基本電路。按鍵功能完善，LCD顯示界面友好。又利用擴展總線控制ADC0809轉(zhuǎn)換器，經(jīng)AD采樣課采集到本題中需要檢測的負載電流。然后，我們著手了連接外圍電路，負載過流檢測，以及LED燈自動開關(guān)控制。 軟件方面，我們完成基本LCD顯示，以及按鍵功能，處理良好。其次，對于我們現(xiàn)階段無法完成的模塊，作了一些較為行之有效的模擬。首先，模擬紅外傳感器檢測物體距離，作出是否點亮LED燈響應；其次模擬光敏電阻得到的參數(shù)判斷明暗變化，并作出白天黑夜不同的反應。 在本次科研中，我們組深刻體會了節(jié)能的理念，并親身嘗試其在電路中的實現(xiàn)，收獲頗豐。首先，我們學會了KeilUV4、DXP、串口調(diào)試工具等軟件，并能靈活運用它；其次，我們在焊板子上的工夫大有提高；再次，在科研中，我們組四人同心，有著良好團隊協(xié)助精神。 科研，增強了我們的實力，也磨練了我們的意志，并教會我們追求卓越的品質(zhì)！ 對于由于各方面條件限制，尚未完全實現(xiàn)的電路模塊，例如光伏電池、紅外傳感器、蓄電池電路，我們也已有了完整的電路規(guī)劃。我們相信在未來的時間里我們能更好的研究并完善此次科研，并能將我們對本次科研題——基于單片機的太陽能LED燈控制系統(tǒng)的研究應用實際中！

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致謝科研，我們不僅從中學到了科學的研究方法、擴寬了知識面，還從導師的身上學習體會到那種嚴謹治學的作風和謙虛實干的學術(shù)精神。這都為我們今后的發(fā)展打下了扎實的基礎(chǔ)，對我們有頗多助益。在這里，我們感謝校院領(lǐng)導給我們創(chuàng)造的機會，感謝老師的耐心講解和悉心教導，感謝組內(nèi)成員的團結(jié)一致、精誠合作，感謝你們，感謝你們的支持和幫助！

附錄具體程序?qū)崿F(xiàn)1）主程序：/////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////外部中斷0用于AD采集，外部中斷1用于距離設(shè)置,T0用于電路檢測///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////#include"stdafx.h"http://變量定義float xdata distance=10; //距離uchar setdis=0; //設(shè)置距離標志uchar xdata num[10]; //存儲距離每位字符uchar xdata count=0; //距離位計數(shù)ucharxdata *pCS_AD=0x8100;//AD地址uchar cur=0; //存儲AD采樣電流uchar cur_flag=0; //電流狀態(tài)標志sbitp16=P1^6; //使能AD模擬輸入端sbitp10=P1^0; //LED燈控制端 sbitp33=P3^3; //負載輸出LM393控制端/****************************************************函數(shù)聲明：按鍵響應，及LCD顯示****************************************************/voidon_00_down();voidon_01_down();voidon_02_down();voidon_03_down();voidon_10_down();voidon_11_down();voidon_12_down();voidon_13_down();voidon_20_down();voidon_21_down();voidon_22_down();voidon_23_down();voidon_30_down();voidon_31_down();voidon_32_down();voidon_33_down();//LCD顯示voidShowCurState();voidShowDistance();/************延時指令****************/voiddelay(inti){ while(i--);}voidstart_AD() //啟動AD{ *pCS_AD=0;}/**************AD電流采樣***********/voidadopt_current()interrupt0{ cur=(*pCS_AD)*5/(0xff*3); //額定電流為1A，額定電流的百分之十三，//3歐30瓦的電阻 if(cur>=1.1) { delay(100); p10=1;//斷開LED cur_flag=0x01; ShowCurState(); } }/************用定時器T0控制AD采樣檢測電路是否故障*************/voidtime()interrupt1 { TH0=0xff; TL0=0xff; p16=1; delay(1000); start_AD();}/******用外部中斷INT1取得LM393比較比較結(jié)果，二次判斷是否過流****/voidOverCur()interrupt2{ p10=1; cur_flag=0x01; ShowCurState();}/**************浮點數(shù)LCD顯示算法實現(xiàn)*****************/voidShowFloat(floatf,uintadr){ uchara[6]; cal_float(f,a,6); setfocus(adr); prints(a,6);}/*****************電流狀態(tài)，以及距離顯示****************/voidShowCurState(){ setfocus(0x50); if(cur_flag) { prints("overcurrent!",12); } else prints("normal!",12); }voidShowDistance(){ floattemp; setfocus(0x001c); temp=distance; if(((ulong)temp)/1000) { temp/=1000; prints("km",3); } else { prints("m",3); } ShowFloat(temp,0x0015); }/************初始化LCD顯示程序****************/voidFirShowLCD(){ setfocus(0x0000); prints("LoadCurrent:",14); //負載電流顯示 setfocus(0x0016); prints("mA",2); //顯示mA setfocus(0x0020); prints("BatteryVpp:",12); //蓄電池電壓 setfocus(0x0036); printchar('V'); setfocus(0x0040); prints("Distance:",9);}/**********************************************************主函數(shù)，數(shù)據(jù)初始化，鍵盤掃描及其響應**********************************************************/voidmain(){ charc; //定時器初始化設(shè)置 TMOD=0x01; //定時器模式選擇 TH0=0xff; //THO,TL0賦值 TL0=0xff; IE=0x87; //允許中斷 TCON=0x15; //開定時器 //LCD初始化設(shè)置 startup(); FirShowLCD(); //LCD基本顯示 /***********按鍵掃描************************/ while(1) { c=get_key_code(); if(c>=0) { switch(c) { case0x00:on_00_down();break; case0x01:on_01_down();break; case0x02:on_02_down();break; case0x03:on_03_down();break; case0x10:on_10_down();break; case0x11:on_11_down();break; case0x12:on_12_down();break; case0x13:on_13_down();break; case0x20:on_20_down();break; case0x21:on_21_down();break; case0x22:on_22_down();break; case0x23:on_23_down();break; case0x30:on_30_down();break; case0x31:on_31_down();break; case0x32:on_32_down();break; case0x33:on_33_down();break; default:break; } delay(15000);c=-1; } while(get_key_code()==c);//waitforkeyup }}/*******************************************************按鍵響應函數(shù)*******************************************************/voidon_00_down() //鍵盤輸入7{ if(setdis) { num[count]=7; setfocus(0x70+count); printchar(0x37); count++; } }voidon_01_down() //鍵盤輸入8{ if(setdis) { num[count]=8; setfocus(0x70+count); printchar(0x38); count++; }}voidon_02_down() //鍵盤輸入9{ if(setdis) { num[count]=9; set