基于單片機(jī)節(jié)能路燈畢業(yè)設(shè)計(jì)

摘要本設(shè)計(jì)完成了以AT89S52單片機(jī)和DAC0832數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片為核心的LED路燈低功耗智能控制裝置。該設(shè)計(jì)由供電模塊、LED恒流驅(qū)動(dòng)電源模塊、單片機(jī)控制模塊、路燈信號(hào)檢測(cè)模塊、LCD顯示模塊、聲光報(bào)警模塊、按鍵模塊、溫度感應(yīng)模塊組成。單片機(jī)根據(jù)聲光傳感器對(duì)路邊狀況的檢測(cè)和時(shí)鐘芯片DS12C887設(shè)置的時(shí)間來控制D/A轉(zhuǎn)換芯片,與LED恒流驅(qū)動(dòng)共同實(shí)現(xiàn)LED路燈亮度的自動(dòng)調(diào)節(jié)，通過控制繼電器實(shí)現(xiàn)LED路燈的開關(guān)，并用二極管組成保護(hù)電路。開燈、關(guān)燈時(shí)間以及即時(shí)時(shí)間動(dòng)態(tài)顯示。當(dāng)路燈出現(xiàn)電路故障時(shí)，還會(huì)出現(xiàn)聲光報(bào)警。論文詳細(xì)論述了控制系統(tǒng)的組成、相關(guān)硬件和軟件的設(shè)計(jì)、工作原理。重點(diǎn)介紹了如何運(yùn)用AT89S52控制DAC0832芯片實(shí)現(xiàn)LED驅(qū)動(dòng)電路。關(guān)鍵詞恒流驅(qū)動(dòng)；電路故障；液晶顯示；保護(hù)電路；聲光控制AbstractThecoreLEDstreetlamplowpowerconsumptionintelligentcontroldeviceiscompletedwithAT89S52SCMandDAC0832analog-to-digitalconversionchips.Thedesigniscomposedofpowersupplymodule,LEDbyconstantcurrentdrivepowersupplymoduleandsingle-chipmicrocomputercontrolmodule,streetlampsignaldetectionmodule,LCDdisplaymodule,soundandlightalarmmodule,keymodule,temperaturesensingmodule.SCMisaccordingtosoundandlightsensortocurbstatusofdetectionandclockchipDS12C887setuptimetocontroltheD/AconversionchipandLEDconstantcurrentdrivertogethertoaccomplishthestreetlampbrightnessLEDtheautomaticadjustment,throughtherealizationofthecontrolrealyLEDlampswitch,andofthediodeprotectioncircuit.Turnonthelight,turnoffthelightsandinstanttimetogetthetimedynamicdisplay.Whenstreetlightappearedcircuitfault,thedesignalsocanappearsoundandlightalarm.Thecontrolsystemofthecomposition,thehardwareandsoftwareoftherelatedesignandworkprincipleareintroducedinthepaper.AndthemethodofhowtouseAT89S52devicescontrolchiprealizeDAC0832LEDdrivecircuitisemphasized.KeywordsConstantCurrentDriveCircuitFaultLCDDisplayTheProtectionCircuitSoundAndLightControl目錄摘要IAbstractII第1章緒論11.1課題來源及研究的目的和意義11.2國(guó)內(nèi)外在該方向的研究現(xiàn)狀及分析11.3本課題研究的主要內(nèi)容2第2章本設(shè)計(jì)用到的主要元器件32.1數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片32.252單片機(jī)4AT89S52的特點(diǎn)4管腳說明52.3駐極體話筒62.4光敏電阻72.5電磁繼電器72.6時(shí)鐘芯片72.7本章小結(jié)9第3章硬件電路的原理與設(shè)計(jì)103.1概述103.2系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理框圖103.3供電模塊113.4單片機(jī)控制模塊113.5LED恒流驅(qū)動(dòng)電源模塊123.6路燈信號(hào)檢測(cè)模塊13時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)電路13聲控電路14環(huán)境光線及故障檢測(cè)電路143.7聲光報(bào)警模塊153.8按鍵模塊153.9顯示模塊163.10本章小結(jié)16第4章軟件設(shè)計(jì)174.1概述174.2程序設(shè)計(jì)步驟174.3軟件開發(fā)環(huán)境174.4軟件總體設(shè)計(jì)框架184.5本章小結(jié)19第5章系統(tǒng)安裝調(diào)試205.1概述205.2系統(tǒng)的安裝20電路板制作20元器件焊接技術(shù)205.3硬件電路調(diào)試21供電電路檢測(cè)21各元件之間連接情況檢測(cè)21按鍵功能檢測(cè)21聲控功能的檢測(cè)21光控功能的檢測(cè)215.4軟硬件聯(lián)調(diào)215.5本章小結(jié)22結(jié)論23參考文獻(xiàn)24致謝25附錄1局部程序26附錄2總電路圖28附錄3PCB圖29附錄4實(shí)物圖30緒論課題來源及研究的目的和意義當(dāng)前，世界各國(guó)都在積極探索新的開展方式，并著力對(duì)相關(guān)產(chǎn)業(yè)的戰(zhàn)略布局進(jìn)行調(diào)整，國(guó)際政治經(jīng)濟(jì)秩序和競(jìng)爭(zhēng)規(guī)那么將會(huì)發(fā)生一系列深刻變化——以新能源、新材料、生物技術(shù)、信息技術(shù)等高技術(shù)為根底的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)成為世界各國(guó)戰(zhàn)略部署的重中之重，未來科技開展戰(zhàn)略制高點(diǎn)的競(jìng)爭(zhēng)將更加劇烈。在全球能源短缺、環(huán)保要求不斷提高的背景下，世界各國(guó)均大力開展綠色節(jié)能照明和低碳經(jīng)濟(jì)。低碳經(jīng)濟(jì)有三方面的戰(zhàn)略意義。一是低碳經(jīng)濟(jì)關(guān)聯(lián)度大，產(chǎn)業(yè)鏈長(zhǎng)，對(duì)農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥、能源、材料、環(huán)保等其他產(chǎn)業(yè)的開展有較強(qiáng)的帶動(dòng)和誘導(dǎo)作用。二是有持續(xù)穩(wěn)定增長(zhǎng)的潛力，符合未來世界開展的大趨勢(shì)。低碳技術(shù)與產(chǎn)業(yè)具有資源依賴性強(qiáng)、技術(shù)通用性強(qiáng)的特點(diǎn)。資源依賴性強(qiáng)，就為節(jié)能環(huán)保空間廣闊的開展中國(guó)家〔如我國(guó)〕提供了實(shí)現(xiàn)跨越式開展的難得機(jī)遇；技術(shù)通用性強(qiáng)，那么不易形成市場(chǎng)壟斷，而容易實(shí)現(xiàn)在不同應(yīng)用領(lǐng)域的技術(shù)轉(zhuǎn)移，當(dāng)前還沒有形成興旺國(guó)家壟斷的低碳科技、低碳質(zhì)量、低碳產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，這就為后發(fā)國(guó)家提供了實(shí)現(xiàn)跨越式開展的可能性。三是低碳經(jīng)濟(jì)的科技含量高，符合生態(tài)規(guī)律，長(zhǎng)遠(yuǎn)經(jīng)濟(jì)效益好。低碳技術(shù)的溢出效應(yīng)非常廣泛，它幾乎可以在任何運(yùn)用物質(zhì)的產(chǎn)業(yè)中轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)。而LED照明作為一種革命性的節(jié)能照明技術(shù)，低碳技術(shù)正在飛速開展。近年來隨著太陽能光伏發(fā)電技術(shù)和LED照明技術(shù)的開展，太陽能LED路燈己進(jìn)入了城市照明領(lǐng)域。LED是LightEmittingDiode(發(fā)光二極管)的縮寫，LED作為照明光源與傳統(tǒng)的照明光源相比具有直流低電壓驅(qū)動(dòng)、耗電量少、抗振動(dòng)、壽命長(zhǎng)、納秒級(jí)的響應(yīng)速度、設(shè)計(jì)空間大、環(huán)保；可連續(xù)開頭閃斷，能輕松實(shí)現(xiàn)0-100%調(diào)光功能等突出優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為是新一代的綠色照明器具。太陽能LED路燈是以太陽能作為能源，每個(gè)路燈均是獨(dú)立的，安裝方便，無需鋪設(shè)電纜電線，無需交流電能和電費(fèi)，采用直流供電，光控定時(shí)控制，平安可靠，節(jié)能，經(jīng)濟(jì)，環(huán)保，實(shí)用[1]。國(guó)內(nèi)外在該方向的研究現(xiàn)狀及分析近年來我國(guó)大功率LED路燈隨著半導(dǎo)體材料應(yīng)用技術(shù)的迅猛開展日趨成熟，產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用中，光效到達(dá)70--80Lm/w、壽命到達(dá)2.5-3萬小時(shí)，已開始逐步應(yīng)用到城市道路照明中。特別是2023年初，為了擴(kuò)大內(nèi)需，推動(dòng)中國(guó)LED產(chǎn)業(yè)的開展，降低能源消耗，中國(guó)科技部推出“十城萬盞〞半導(dǎo)體照明應(yīng)用示范城市方案，進(jìn)一步推動(dòng)了我國(guó)LED路燈技術(shù)的開展。我國(guó)LED路燈技術(shù)開展迅速但也存在著一些問題主要包括光源、散熱以及電源系統(tǒng)。從光源方面來看現(xiàn)在LED的發(fā)光效率無法和高壓鈉燈相比，LED發(fā)光效率有待進(jìn)一步提升；從散熱方面看一是改善光源的排列方式，而是加裝主動(dòng)或被動(dòng)散熱系統(tǒng)；從電源方面來看，LED屬于低電壓驅(qū)動(dòng)器件，并且需要恒流驅(qū)動(dòng)，不能直接連接交流市電，這就需要對(duì)LED路燈的電源系統(tǒng)進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，電源系統(tǒng)對(duì)LED路燈的壽命有重要影響。目前我國(guó)對(duì)LED路燈尚未出臺(tái)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，這也在一定程度上阻礙了LED路燈技術(shù)的開展和LED路燈的推廣應(yīng)用[2]。[3]本課題研究的主要內(nèi)容LED路燈低功耗智能控制裝置的設(shè)計(jì)，具體要求如下：1、LED燈的調(diào)光電路。可設(shè)定光的亮度〔比方晚上19點(diǎn)-24點(diǎn)最亮，24點(diǎn)后改成聲控或者中等亮度，6點(diǎn)后關(guān)閉〕，有自動(dòng)和手動(dòng)兩種調(diào)光控制；2、LED路燈驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)。3、電源模塊的設(shè)計(jì)。4、LCD顯示電路的設(shè)計(jì)?？娠@示亮燈時(shí)間等參數(shù)；5、監(jiān)控電路、報(bào)警電路、保護(hù)電路以及一些外圍電路的設(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)用到的主要元器件數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片本設(shè)計(jì)用到的數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片為DAC0832，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖2-1示。圖2-1DAC0832結(jié)構(gòu)框圖DAC0832是采用CMOS工藝，可以直接與單片機(jī)接口，不需要外加I/O接口芯片，其結(jié)構(gòu)如圖2-1所示。DAC0832是單電源供電，在+5~+15V范圍內(nèi)均可正常工作，基準(zhǔn)電壓的范圍為±10V，電流建立時(shí)間為1μS。它由三大局部組成：一個(gè)8位輸入存放器，一個(gè)8位DAC存放器和一個(gè)8位D/A轉(zhuǎn)換器。DAC0832器件由于有兩個(gè)可以分別控制的數(shù)據(jù)存放器，使用時(shí)有較大的靈活性?？梢愿鶕?jù)需要接成多種工作方式。它的工作原理簡(jiǎn)述如下。在圖2-1中，為存放器命令。當(dāng)時(shí)，存放器的輸出隨輸入變化；時(shí)，數(shù)據(jù)鎖存在存放器中，不隨輸入數(shù)據(jù)的變化而變化。其邏輯表達(dá)式為由此可知，當(dāng)，時(shí)，，允許數(shù)據(jù)輸入，而當(dāng)時(shí)，，數(shù)據(jù)被鎖存。能否進(jìn)行D/A轉(zhuǎn)換，除了取決于以外，還要依賴于。由圖可知，當(dāng)和均為低電平時(shí)，，此時(shí)允許D/A轉(zhuǎn)換，否那么，，停止D/A轉(zhuǎn)換。在使用時(shí)可以采用雙緩沖方式〔兩級(jí)輸入鎖存〕，也可以用單緩沖方式〔只用一項(xiàng)輸入鎖存，另一級(jí)始終保持直通的形式〕。因此，這種轉(zhuǎn)換器使用非常方便靈活。DAC0832引腳功能DAC0832有20根引腳，采用雙列直插式封裝，其引腳排列如圖2-2示。各引腳功能說明如下：(1)：轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)輸入端。D0是最低位，D7為最高位。(2)：片選信號(hào)，低電平有效。(3)：數(shù)據(jù)鎖存允許信號(hào)，高電平有效。(4)：寫信號(hào)1端，低電平有效。當(dāng)為低電平時(shí)，用來將輸入數(shù)據(jù)傳送到輸入鎖存器；當(dāng)為高電平時(shí)，輸入鎖存器中的數(shù)據(jù)被鎖存；當(dāng)ILE為高電平，又必須和同時(shí)為低電平時(shí)，才能將鎖存器中的數(shù)據(jù)進(jìn)行更新。以上3個(gè)控制信號(hào)構(gòu)成了第一級(jí)輸入鎖存。(5)：寫信號(hào)2端，低電平有效。該信號(hào)與配合，可使鎖存器中的數(shù)據(jù)傳送到DAC存放器中進(jìn)行轉(zhuǎn)換。圖2-2引腳圖(6)：數(shù)據(jù)傳送控制信號(hào)，低電平有效。與配合使用，構(gòu)成第二級(jí)鎖存。(7)：電流輸出1端，當(dāng)DAC存放器中各位全為1時(shí)，電流最大；而各位全為0時(shí)，電流為0。(8)：電流輸出2端，在電路中作用為保證。在單極性輸出時(shí)，常接地。(9)：反應(yīng)電阻端，為外部運(yùn)算放大器提供一個(gè)反應(yīng)電壓?？捎蓛?nèi)部提供，也可由外部提供，片內(nèi)集成的電阻為15KΩ。(10)：參考電壓輸入端，要求外部接一個(gè)精密的電源。當(dāng)為±10V時(shí)，可獲得滿量程四象限的可乘操作。(11)：數(shù)字地。(12)：模擬地。這是兩種不同的地，在同一塊電路板上，如果同時(shí)有模擬和數(shù)字信號(hào)元件時(shí)，一般把所有模擬信號(hào)元件的地端接在一起，所有數(shù)字信號(hào)元件的地端接在一起，最后再將模擬地與數(shù)字地用一根導(dǎo)線連接在一起。這樣可以防止模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)相互干擾52單片機(jī)本設(shè)計(jì)用到的單片機(jī)是AT89S52，它是一個(gè)低功耗，高性能CMOS8位單片機(jī)，片內(nèi)含4kBytesISP(In-systemprogrammable)的可反復(fù)擦寫1000次的Flash只讀程序存儲(chǔ)器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)制造，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)及80C51引腳結(jié)構(gòu)，芯片內(nèi)集成了通用8位中央處理器和ISPFlash存儲(chǔ)單元，功能強(qiáng)大的微型計(jì)算機(jī)AT89S52可為許多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高性價(jià)比的解決方案。AT89S52的特點(diǎn)(1)40個(gè)引腳，4kBytesFlash片內(nèi)程序存儲(chǔ)器；(2)128bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器〔RAM〕；32個(gè)外部雙向輸入/輸出〔I/O〕口；5個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)2層中斷嵌套中斷；2個(gè)16位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器；(3)2個(gè)全雙工串行通信口，看門狗電路，片內(nèi)時(shí)鐘振蕩器。(4)AT89S52設(shè)計(jì)和配置振蕩頻率可為0Hz并可通過軟件設(shè)置省電模式?？臻e模式下，CPU暫停工作，而RAM定時(shí)計(jì)數(shù)器，串行口，外中斷系統(tǒng)可繼續(xù)工作，掉電模式凍結(jié)振蕩器而保存RAM的數(shù)據(jù)，停止芯片其它功能直至外中斷激活或硬件復(fù)位。同時(shí)該芯片還具有PDIP、TQFP和PLCC等三種封裝形式，以適應(yīng)不同產(chǎn)品的需求。(5)和80C51插座兼容。89系列單片機(jī)的引腳與80C51單片機(jī)的引腳順序是一樣的，所以，當(dāng)需要用89系列的單片機(jī)代替80C51時(shí)，只需要見封裝相同就可以進(jìn)行代換。(6)靜態(tài)時(shí)鐘方式。89系列的單片機(jī)采用靜態(tài)時(shí)鐘方式，可以有效的節(jié)約電能，這對(duì)于降低產(chǎn)品的功耗節(jié)約本錢十分有利。(7)可進(jìn)行反復(fù)的系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)。用89系列單片機(jī)設(shè)計(jì)的系統(tǒng)，可以反復(fù)進(jìn)行試驗(yàn)，每次試驗(yàn)可以輸入不同的程序，這樣可以保證用戶的系統(tǒng)設(shè)計(jì)到達(dá)最優(yōu)狀態(tài)，而且根據(jù)用戶的不同需要進(jìn)行修改，從而使系統(tǒng)能不斷滿足用戶的最新需要。管腳說明圖2-3單片機(jī)引腳圖VCC：供電電壓。GND：接地。P0口：P0口為一個(gè)8位漏級(jí)開路雙向I/O口，每腳可吸收8個(gè)TTL門電流。當(dāng)P1口的管腳第一次寫1時(shí)，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FIASH編程時(shí)，P0口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，P0輸出原碼，此時(shí)P0外部必須被拉高。P1口：P1口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高電平，可用作輸入口，P1口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉電阻的緣故。在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口作為低八位地址。P2口：P2口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL門電流，當(dāng)P2口被寫“1”時(shí)，其管腳內(nèi)部上拉電阻被拉高，且作為輸入口。并因此作為輸入時(shí)，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉電阻的緣故。P2口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí)，P2口輸出其特殊功能存放器的內(nèi)容。P2口在P3口：P3口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個(gè)TTL門電流。當(dāng)P3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入口。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流〔TTL〕這是由于上拉電阻的緣故。P3.0RXD〔串行輸入口〕、P3.1TXD〔串行輸出口〕、P3.2〔外部中斷0〕、P3.3〔外部中斷1〕、P3.4T0〔計(jì)時(shí)器0外部輸入〕、P3.5T1〔計(jì)時(shí)器1外部輸入〕、P3.6〔外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通〕、P3.7〔外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通〕P3口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。I/O口作為輸入口時(shí)有兩種工作方式，即所謂的讀端口與讀引腳。讀端口實(shí)際上并不從外部讀入數(shù)據(jù)，而是把端口鎖存器的內(nèi)容讀入到內(nèi)部總線，經(jīng)過某種運(yùn)算或變換后再寫回到端口鎖存器。只有讀端口時(shí)才真正地把外部的數(shù)據(jù)讀入到內(nèi)部總線。RST：復(fù)位。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持RST腳兩個(gè)機(jī)器周期以上的高電平時(shí)間。ALE/PROG：當(dāng)訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的低八位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時(shí)，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對(duì)外輸出脈沖或用于定時(shí)。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過一個(gè)ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時(shí)，ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無效。駐極體話筒駐極體話筒屬于電容式話筒的一種，聲電轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵元件是駐極體振動(dòng)膜。當(dāng)聲波輸入時(shí)，駐極體膜片隨聲波的強(qiáng)弱而振動(dòng)，使電容極板間的距離發(fā)生變化，引起電容量C發(fā)生變化，因?yàn)轳v極體兩側(cè)的電荷來變，因此電容兩端的電壓〔UC=Q／C〕發(fā)生變化，從而實(shí)現(xiàn)了聲電轉(zhuǎn)換。由于振動(dòng)引起的輸出電壓的變化量較小，所以要在電容的后面加一個(gè)效應(yīng)管進(jìn)行放大，提高話筒的靈敏度，同時(shí)場(chǎng)效應(yīng)管還可以與音頻放大器匹配。如圖2-4示(a)外形圖(b)內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖圖2-4駐極話筒的外形和內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖光敏電阻光敏電阻器是利用半導(dǎo)體的光電效應(yīng)制成的一種電阻值隨入射光的強(qiáng)弱而改變的電阻器；入射光強(qiáng)，電阻減小，入射光弱，電阻增大。光敏電阻器一般用于光的測(cè)量、光的控制和光電轉(zhuǎn)換〔將光的變化轉(zhuǎn)換為電的變化〕。常用的光敏電阻器硫化鎘光敏電阻器，它是由半導(dǎo)體材料制成的。光敏電阻器的阻值隨入射光線〔可見光〕的強(qiáng)弱變化而變化，在黑暗條件下，它的阻值〔暗阻〕可達(dá)1~10M歐,在強(qiáng)光條件〔100LX〕下，它阻值〔亮阻〕僅有幾百至數(shù)千歐姆。光敏電阻器對(duì)光的敏感性〔即光譜特性〕與人眼對(duì)可見光的響應(yīng)很接近，只要人眼可感受的光，都會(huì)引起它的阻值變化。如圖2-5示。圖2-5光敏電阻的工作原理圖電磁繼電器電磁式繼電器一般由鐵芯、線圈、銜鐵、觸點(diǎn)簧片等組成的。只要在線圈兩端加上一定的電壓，線圈中就會(huì)流過一定的電流，產(chǎn)生電磁效應(yīng)，銜鐵會(huì)在電磁力吸引的作用下克服返回彈簧的拉力吸向鐵芯，從而帶動(dòng)銜鐵的動(dòng)觸點(diǎn)與靜觸點(diǎn)〔常開觸點(diǎn)〕吸合。當(dāng)線圈斷電后，電磁的吸力也隨之消失，銜鐵就會(huì)在彈簧的反作用力返回原來的位置，使動(dòng)觸點(diǎn)與原來的靜觸點(diǎn)〔常閉觸點(diǎn)〕釋放。這樣吸合、釋放，從而到達(dá)了在電路中的導(dǎo)通、切斷的目的。對(duì)于繼電器“常開、常閉〞觸點(diǎn)，可以這樣來區(qū)分：繼電器線圈未通電時(shí)處于斷開狀態(tài)的靜觸點(diǎn)，稱為“常開觸點(diǎn)〞；處于接通狀態(tài)的靜觸點(diǎn)稱為“常閉觸點(diǎn)〞。如圖2-6示。(a)工作原理圖(b)外形圖圖2-6繼電器的工作原理圖和外形圖時(shí)鐘芯片本設(shè)計(jì)用到的時(shí)鐘芯片是DS12C887，其具有高精度，保存時(shí)間久等優(yōu)點(diǎn)上。具體介紹如下:(1)器件特性

DS12C887實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片功能豐富，可以用來直接代替IBMPC上的時(shí)鐘日歷芯片DS12887，同時(shí)，它的管腳也和MC146818B、DS12887相兼容。由于DS12C887能夠自動(dòng)產(chǎn)生世紀(jì)、年、月、日、時(shí)、分、秒等時(shí)間信息，其內(nèi)部又增加了世紀(jì)存放器，從而利用硬件電路解決子“千年〞問題；DS12C887中自帶有鋰電池，外部掉電時(shí)，其內(nèi)部時(shí)間信息還能夠保持10年之久；對(duì)于一天內(nèi)的時(shí)間記錄，有12小時(shí)制和24小時(shí)制兩種模式。在12小時(shí)制模式中，用AM和PM區(qū)分上午和下午；時(shí)間的表示方法也有兩種，一種用二進(jìn)制數(shù)表示，一種是用BCD碼表示；DS12C887中帶有128字節(jié)RAM，其中有11字節(jié)RAM用來存儲(chǔ)時(shí)間信息，4字節(jié)RAM用來存儲(chǔ)DS12C887的控制信息，稱為控制存放器，113字節(jié)通用RAM使用戶使用；此外用戶還可對(duì)DS12C887進(jìn)行編程以實(shí)現(xiàn)多種方波輸出，并可對(duì)其內(nèi)部的三路中斷通過軟件進(jìn)行屏蔽。

(2)引腳功能

DS12C887的引腳排列如圖2-7示。圖2-7DS12C887引腳圖各管腳的功能說明如下：GND、VCC：直流電源，其中VCC接+5V輸入，GND接地，當(dāng)VCC輸入為+5V時(shí)，用戶可以訪問DS12C887內(nèi)RAM中的數(shù)據(jù)，并可對(duì)其進(jìn)行讀、寫操作；當(dāng)VCC的輸入小于+4.25V時(shí)，禁止用戶對(duì)內(nèi)部RAM進(jìn)行讀、寫操作，此時(shí)用戶不能正確獲取芯片內(nèi)的時(shí)間信息；當(dāng)VCC的輸入小于+3V時(shí)，DS12C887會(huì)自動(dòng)將電源發(fā)換到內(nèi)部自帶的鋰電池上，以保證內(nèi)部的電路能夠正常工作。

MOT：模式選擇腳，DA12C887有兩種工作模式，即Motorola模式和Intel模式，當(dāng)MOT

接VCC時(shí)，選用的工作模式是Motorola模式，當(dāng)MOT接GND時(shí)，選用的是Intel模式。

SQW：方波輸出腳，當(dāng)供電電壓VCC大于4.25V時(shí)，SQW腳可進(jìn)行方波輸出，此時(shí)用

戶可以通過對(duì)控制存放器編程來得到13種方波信號(hào)的輸出。

AD0～AD7：復(fù)用地址數(shù)據(jù)總線，該總線采用時(shí)分復(fù)用技術(shù)，在總線周期的前半局部，出

現(xiàn)在AD0～AD7上的是地址信息，可用以選通DS12C887內(nèi)的RAM，總線周期的后半局部出現(xiàn)在AD0～AD7上的數(shù)據(jù)信息。

AS：地址選通輸入腳，在進(jìn)行讀寫操作時(shí)，AS的上升沿將AD0～AD7上出現(xiàn)的地址信

息鎖存到DS12C887上，而下一個(gè)下降沿去除AD0～AD7上的地址信息，不管是否有效，

DS12C887都將執(zhí)行該操作。

DS/RD：數(shù)據(jù)選擇或讀輸入腳，該引腳有兩種工作模式，當(dāng)MOT接VCC時(shí)，選用

Motorola工作模式，在這種工作模式中，每個(gè)總線周期的后一局部的DS為高電平，被稱為數(shù)據(jù)選通。在讀操作中，DS的上升沿使DS12C887將內(nèi)部數(shù)據(jù)送往總線AD0～AD7上，以供外部讀取。在寫操作中，DS的下降沿將使總線AD0～AD7上的數(shù)據(jù)鎖存在DS12C887中；當(dāng)MOT接GND時(shí)，選用Intel工作模式，在該模式中，該引腳是讀允許輸入腳，即ReadEnable。

R/W：讀/寫輸入端，該管腳也有2種工作模式，當(dāng)MOT接VCC時(shí)，R/W工作在Motorola模式。此時(shí)，該引腳的作用是區(qū)分進(jìn)行的是讀操作還是寫操作，當(dāng)R/W為高電平時(shí)為讀操作，R/W為低電平時(shí)為寫操作；當(dāng)MOT接GND時(shí)，該腳工作在Intle模式，此時(shí)該作為寫允許輸入，即WriteEnable。

CS：片選輸入，低電平有效。

IRQ：中斷請(qǐng)求輸入，低電平有效，該腳有效對(duì)DS12C887內(nèi)的時(shí)鐘、日歷和RAM中的

內(nèi)容沒有任何影響，僅對(duì)內(nèi)部的控制存放器有影響，在典型的應(yīng)用中，RESET可以直接接

VCC，這樣可以保證DS12C887在掉電時(shí)，其內(nèi)部控制存放器不受影響。本章小結(jié)本章主要介紹了LED路燈控制電路中用到的關(guān)鍵性元器件。包括數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片DAC0832及其工作原理、駐極體話筒以及其工作原理、光敏電阻及其工作特性、電磁繼電器、時(shí)鐘芯片DS12C887及其工作原理和51單片機(jī)的詳細(xì)介紹。硬件電路的原理與設(shè)計(jì)概述本設(shè)計(jì)由7模塊組成，它們分別是：供電模塊、AT89S52單片機(jī)控制模塊、LED燈恒流驅(qū)動(dòng)電源模塊、路燈信號(hào)檢測(cè)模塊、聲光報(bào)警模塊、按鍵模塊、LCD顯示模塊。其中單片機(jī)控制模塊和恒流驅(qū)動(dòng)模塊是設(shè)計(jì)的核心局部。各模塊的功能如下：供電模塊：提供±12V和+5V的直流穩(wěn)壓電源，為各模塊供電[4]。單片機(jī)控制模塊：核心控制，負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)各個(gè)模塊的工作。恒流驅(qū)動(dòng)模塊：通過控制電流變化，使LED亮度進(jìn)行亮暗調(diào)節(jié)。路燈信號(hào)檢測(cè)模塊：通過聲光傳感器和時(shí)間等環(huán)境信號(hào)及故障信號(hào)告知單片機(jī)[5]。聲光報(bào)警模塊：出現(xiàn)故障時(shí)，蜂鳴器會(huì)響和警報(bào)燈會(huì)不斷閃爍。按鍵模塊：調(diào)節(jié)時(shí)間以及手動(dòng)調(diào)節(jié)LED燈亮度。LCD顯示模塊：用于顯示當(dāng)時(shí)時(shí)間、關(guān)燈時(shí)間以及開燈時(shí)間等系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理框圖圖3-1系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理框圖供電模塊供電模塊選擇輸入220V、50Hz交流電，輸出+12V，-12V，+5V三種電壓，如圖3-2示。圖3-2供電模塊電路圖電源電路由變壓、整流、濾波、穩(wěn)壓四局部構(gòu)成。變壓電路由普通的電源變壓器組成，將220V的交流電轉(zhuǎn)換成低壓交流電；整流電路由一個(gè)橋式整流組成，將低壓交流電轉(zhuǎn)換成脈動(dòng)直流電；穩(wěn)壓電路主要由LM7812，LM7912和LM7805三個(gè)集成穩(wěn)壓器，輸入端電容C4和C5和輸出端電容C6，C7，C8構(gòu)成，集成穩(wěn)壓器利用負(fù)反應(yīng)進(jìn)一步穩(wěn)定經(jīng)過濾波后的電壓，輸出端電容用以改善負(fù)載的瞬態(tài)效應(yīng)，消除電路的高頻噪聲，同時(shí)具有消振的作用；發(fā)光二極管LED作為電源指示，電阻R24和R36作為限流電阻保護(hù)發(fā)光二極管。+5V主要供單片機(jī)模塊、路燈檢測(cè)模塊等使用，電流大約為600Ma;-12V作為運(yùn)放的負(fù)電源，電流較小，不超過100mA;+12V作為運(yùn)放的正電源，也是穩(wěn)壓輸出電路的主電源，最大電流約為800mA。因此，在本設(shè)計(jì)中選用了最大輸出電流為1A的穩(wěn)壓管〔LM系列〕。LM系列穩(wěn)壓管是一種三端穩(wěn)壓集成模塊，它有三個(gè)端即輸入端、公共端、輸出端。它內(nèi)部有調(diào)整管、基準(zhǔn)電壓源、取樣電路、比擬放大器、過流保護(hù)、芯片過熱保護(hù)及調(diào)整管平安工作區(qū)保護(hù)電路組成。三端集成穩(wěn)壓電源具有使用方便、平安可靠、性能穩(wěn)定、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)是一種較為理想的低電壓供電模型。LM系列穩(wěn)壓管是一種輸出電流為1A的低電流穩(wěn)壓模塊，能有效的為整個(gè)電路提供穩(wěn)定的工作電壓，因此在本設(shè)計(jì)過程中充分的考慮到節(jié)能的設(shè)計(jì)理念運(yùn)用以78系列的穩(wěn)壓模塊為電路提供能量。單片機(jī)控制模塊本設(shè)計(jì)中用到了AT89S52的P0、P1、P2、P3口，并只用了AT89S52片內(nèi)的4KB程序存儲(chǔ)器，沒有外接程序存儲(chǔ)器，具體情況如圖3-3示。圖3-3單片機(jī)控制模塊電路圖其中，P0口用于LCD12864顯示和DS12C887數(shù)據(jù)輸出端P1口用數(shù)模轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)輸出端用于光控信號(hào)輸入端P2.2用于聲控輸入端用于按鍵輸入端P及P3.0用于DS12C887使能控制輸出端P3.1用于聲光報(bào)警輸出端P3.2用于控制繼電器的開關(guān)輸出端P3.4用于LCD12864背景燈開關(guān)輸出端P3.5-P3.7用于LCD12864使能控制輸出端AT89S52中有一個(gè)用于構(gòu)成內(nèi)部振蕩器的高增益反相放大器，引腳XTAL1和XTAL2分別是該放大器的輸入端和輸出端。這個(gè)放大器與作為反應(yīng)元件的片外石英晶體或陶瓷諧振器一起構(gòu)成自激振蕩器。外接石英晶體〔或陶瓷諧振器〕及電容C23、C24接在放大器的反應(yīng)回路中構(gòu)成并聯(lián)振蕩電路。對(duì)外接電容C23、C24雖然沒有十分嚴(yán)格的要求，但電容容量的大小會(huì)輕微影響振蕩頻率的上下、振蕩器工作的穩(wěn)定性、起振的難易程序及溫度穩(wěn)定性。如果使用石英晶體，我們推薦電容使用30pF±10pF，而如使用陶瓷諧振器，建議選擇40pF±10pF。用戶也可以采用外部時(shí)鐘，這里我使用的是33pF電容，11.0592MHz的晶體振蕩器。LED恒流驅(qū)動(dòng)電源模塊恒流驅(qū)動(dòng)電源是通過單片機(jī)控制DAC0832的輸出電壓，經(jīng)運(yùn)放OP07控制三極管S8050的導(dǎo)通，三極管的發(fā)射極經(jīng)1Ω采樣電阻，對(duì)恒流源輸出電流進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)了輸出電流的線性控制，從而實(shí)現(xiàn)LED的亮暗控制;而通過單片機(jī)控制另一個(gè)三極管S8050的導(dǎo)通來控制繼電器的開/閉狀態(tài),從而實(shí)現(xiàn)LED的開關(guān)控制。具體情況如圖3-4示。圖3-4LED恒流驅(qū)動(dòng)電源電路電路之所以選用的D/A轉(zhuǎn)換芯片是DAC0832，該芯片價(jià)廉且精度較高。DAC0832屬于電流輸出型D/A，輸出的電流隨輸入的電壓控制字線性變化。假設(shè)要得到電壓，還需要外接一塊運(yùn)放來實(shí)現(xiàn)電流到電壓的轉(zhuǎn)換。該運(yùn)放輸入端的輸入電流對(duì)轉(zhuǎn)換精度影響很大，DAC0832輸出的電流有幾十微安的變化，如果運(yùn)放輸入端的輸入電流為0.1μA，那么會(huì)引入相當(dāng)于1~2個(gè)電壓控制字的誤差，因此應(yīng)選用高輸入阻抗的運(yùn)放，如JFET輸入的運(yùn)放OP07，它的輸入電流可以忽略DAC0832需外接基準(zhǔn)電壓，本電路選用5.0V作為基準(zhǔn)源。當(dāng)DAC0832采用5.0V基準(zhǔn)電壓時(shí)，D/A轉(zhuǎn)換電路的滿幅輸出為5.0V〔這時(shí)電壓控制字為255〕。轉(zhuǎn)化通式為：(3-3)當(dāng)開關(guān)的負(fù)載為電動(dòng)機(jī)或者繼電器等感性負(fù)載時(shí)，在截?cái)嗔鬟^負(fù)載的電流時(shí)〔晶體管進(jìn)入截止?fàn)顟B(tài)時(shí)〕，會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)〔楞次定律〕。這時(shí)產(chǎn)生的電壓非常大。當(dāng)這種電壓超過晶體管的，時(shí)，晶體管將會(huì)被擊穿。因此給繼電器并上一個(gè)二極管，將集電極的電位鉗制在(+0.5)V左右，防止三極管被擊穿。路燈信號(hào)檢測(cè)模塊本設(shè)計(jì)主要是單片機(jī)根據(jù)DS12C887的時(shí)間來調(diào)節(jié)LED路燈的亮度，比方在晚上19點(diǎn)-24點(diǎn)最亮，24點(diǎn)后改為聲控，并且沒人經(jīng)過時(shí)，亮度調(diào)為中等，6點(diǎn)到19點(diǎn)如果是陰天那么與24點(diǎn)后的控制方法一樣，否那么關(guān)閉路燈。時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)電路本設(shè)計(jì)使用DS12C887做為時(shí)鐘芯片，根據(jù)該芯片的時(shí)序圖，通過控制DS、R/W、AS以及數(shù)據(jù)總線AD0~7產(chǎn)生一個(gè)準(zhǔn)確的時(shí)間，單片機(jī)再通過時(shí)間來控制其它模塊電路，具體如圖3-5示。圖3-5時(shí)鐘電路圖聲控電路本設(shè)計(jì)通過話筒MIC接收路人的響聲，變成脈沖電信號(hào)，并經(jīng)過三極管9013放大，使得LM339A電壓比擬器的正極電壓變高，并高于其負(fù)極電壓，從而輸出端輸出高電平送到單片機(jī)。具體如圖3-6示。圖3-6聲控電路圖環(huán)境光線及故障檢測(cè)電路本設(shè)計(jì)以LM339為核心元件，用光敏電阻測(cè)量環(huán)境光線的變化，用電位器調(diào)節(jié)電路對(duì)光照量的敏感度，當(dāng)光照量到達(dá)設(shè)定值時(shí)，LM339A產(chǎn)生一個(gè)信號(hào)告知單片機(jī)是否進(jìn)入工作模式或路燈是否故障聲光報(bào)警模塊，具體如圖3-7示。圖3-7環(huán)境光線及故障檢測(cè)電路圖聲光報(bào)警模塊如果路燈沒故障時(shí)，單片機(jī)給三極管輸出一個(gè)低電平，三極管截止，蜂鳴器不響和發(fā)光二極管不亮;單片機(jī)檢測(cè)到故障時(shí)，給三極基極輸出一個(gè)高電平，三極管導(dǎo)通，集電極電壓近似于0V，這時(shí)蜂鳴器響和發(fā)光二極管亮的警報(bào)。具體如圖3-8示。圖3-8聲光報(bào)警電路圖按鍵模塊本設(shè)計(jì)中用到三個(gè)按鍵Key1、Key2、Key3，它們的功能分別為設(shè)置項(xiàng)，增加項(xiàng)，減少項(xiàng)。按鍵初始狀態(tài)為高電平，當(dāng)按下時(shí)，對(duì)應(yīng)的按鍵被拉低。設(shè)置項(xiàng)：手動(dòng)調(diào)光，秒，分，時(shí)選擇增加項(xiàng)：亮度變亮，秒、分、時(shí)增加減少項(xiàng)：亮度變暗，秒、分、時(shí)減少具體如圖3-9示，圖3-9按鍵電路圖顯示模塊本設(shè)計(jì)使用LCD12864來作為顯示，顯示出即時(shí)時(shí)間、開燈時(shí)間、關(guān)燈時(shí)間。根據(jù)該芯片的時(shí)序圖，通過控制RS、RW、EN以及數(shù)據(jù)總線AD0~7輸出顯示數(shù)據(jù)，為了節(jié)約用電，單片機(jī)通過第19腳來控制LCD的背景燈開關(guān)，無人操作時(shí)就關(guān)掉背景燈，有人操作時(shí)就開背景燈。具體如圖3-10示。圖3-10LCD顯示電路圖本章小結(jié)本章詳細(xì)介紹了本設(shè)計(jì)中各模塊的電路，包括元件如何選擇，參數(shù)如何確定，相關(guān)的電流電壓如何計(jì)算，要實(shí)現(xiàn)什么樣的功能等。軟件設(shè)計(jì)概述本設(shè)計(jì)中采用的處理器是AT89S52單片機(jī)，由此可采用面向MCS-51的程序設(shè)計(jì)語言，包括ASM51匯編語言和C51高級(jí)語言，這兩種語言各有特點(diǎn)。匯編語言更接近機(jī)器語言，常用來編制與系統(tǒng)硬件相關(guān)的程序，如訪問I/O端口、中斷處理程序、實(shí)時(shí)控制程序、實(shí)時(shí)通信程序等；而數(shù)學(xué)運(yùn)算程序那么適合用C51高級(jí)語言編寫，因?yàn)橛酶呒?jí)語言編寫運(yùn)算程序可提高編程效率和應(yīng)用程序的可靠性?？紤]到C51高級(jí)語言的特點(diǎn)，在本設(shè)計(jì)根本功能軟件開發(fā)中，全部程序均采用C51高級(jí)語言編寫程序設(shè)計(jì)步驟根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)的要求，采用C51高級(jí)語言編制程序的過程稱為程序設(shè)計(jì)。C51語言程序設(shè)計(jì)的步驟：〔1〕明確設(shè)計(jì)的任務(wù)要求，提出注意的問題，確定解決問題的方法；〔2〕根據(jù)設(shè)計(jì)的思路，編制程序流程圖；〔3〕編制源程序：進(jìn)一步合理分配存器單元和了解I/O口地址，按功能設(shè)計(jì)程序，明確各程序之間的相互關(guān)系，用注釋行說明程序，便于閱讀和修改調(diào)試程序；〔4〕在計(jì)算機(jī)上用仿真軟件調(diào)試；〔5〕程序優(yōu)化，根據(jù)各程序關(guān)系進(jìn)一步優(yōu)化源程序軟件開發(fā)環(huán)境單片機(jī)的應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)的傳統(tǒng)方法都是借助于開發(fā)系統(tǒng)——仿真機(jī)或開發(fā)機(jī)，系統(tǒng)備有軟件開發(fā)平臺(tái)與之配套。KeilSoftware公司的Keil編譯器是MCS-51單片機(jī)開發(fā)中應(yīng)用非常廣泛的一種編譯和調(diào)試軟件，采用該編譯器可以編譯C源程序、匯編源程序、連接和重定位目標(biāo)文件和庫文件、創(chuàng)立HEX文件，以及調(diào)試目標(biāo)程序。如圖4-1所示圖4-1Keil4界面圖Keil編譯器包括以下幾個(gè)組成局部?！?〕Windows應(yīng)用程序uVision4：這是一個(gè)集成開發(fā)環(huán)境，它把工程管理、源代碼編譯和程序調(diào)試燈集成到一個(gè)功能強(qiáng)大的環(huán)境中?！?〕C51交叉編譯器：編譯C源代碼并產(chǎn)生可重定位的目標(biāo)文件?！?〕A51宏匯編器：匯編MCS-51匯編源代碼并產(chǎn)生可重定位的目標(biāo)文件?！?〕BL51連接/重定位器：組合由C51和A51產(chǎn)生的可重定位的目標(biāo)文件，生成絕對(duì)目標(biāo)文件?！?〕LIB51庫管理器：組合目標(biāo)文件，生成可以被連接器使用的庫文件?！?〕OH51目標(biāo)文件到HEX格式的轉(zhuǎn)換器：從絕對(duì)目標(biāo)文件創(chuàng)立IntelHEX格式的文件?！?〕RXT-51實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)〔Real-TimeOperatingSystem,RTOS〕：簡(jiǎn)化了復(fù)雜和對(duì)時(shí)間要求敏感的軟件工程軟件總體設(shè)計(jì)框架在主程序里，需要完成對(duì)單片機(jī)輸入輸出端口的初始化、時(shí)鐘芯片的初始化、顯示芯片的初始化等。完成初始化后，主程序就不斷的掃描按鍵和當(dāng)初時(shí)間。如果Key1沒有被按下，并且時(shí)間在19點(diǎn)到第二天凌晨6點(diǎn)，那么路燈開始翻開，其中在19點(diǎn)到24點(diǎn)時(shí)，路燈亮度最亮；而在0點(diǎn)到6點(diǎn)時(shí)如果有行人，路燈亮度會(huì)變亮一段時(shí)間，然后會(huì)自動(dòng)調(diào)為中度亮度;如果Key1沒有被按下且時(shí)間不在19點(diǎn)到第二天凌晨6點(diǎn)之間，但如果是陰天且有行人，那么路燈也會(huì)翻開，否那么關(guān)閉路燈。在翻開路燈時(shí)，如果出現(xiàn)故障，蜂鳴器和發(fā)光二極管會(huì)報(bào)警，否那么返回;如果有按鍵Key1被按下，每次按下Key1會(huì)產(chǎn)生一個(gè)值，不同值對(duì)應(yīng)不同選項(xiàng)，分別有手動(dòng)調(diào)光和設(shè)置時(shí)間選項(xiàng),其中設(shè)置時(shí)間有當(dāng)時(shí)時(shí)間設(shè)置，開燈時(shí)間設(shè)置，關(guān)燈時(shí)間設(shè)置。(4)如果為手動(dòng)調(diào)光時(shí)，判斷是否有Key2或Key3被按下，如果Key2按下，那么路燈亮度會(huì)增加，如果如果Key3按下，那么路燈亮度會(huì)減暗，否那么返回;(4)如果為當(dāng)時(shí)時(shí)間設(shè)置時(shí)，判斷是否有Key2或Key3被按下，如果Key2按下，那么相對(duì)應(yīng)的時(shí)、分、秒會(huì)增加，如果如果Key3按下，那么相對(duì)應(yīng)的時(shí)、分、秒會(huì)減少，否那么返回;(5)如果為開燈時(shí)間設(shè)置時(shí)，判斷是否有Key2或Key3被按下，如果Key2按下，那么相對(duì)應(yīng)的時(shí)、分、秒會(huì)增加，如果如果Key3按下，那么相對(duì)應(yīng)的時(shí)、分、秒會(huì)減少，否那么返回;(6)如果為關(guān)燈時(shí)間設(shè)置時(shí)，判斷是否有Key2或Key3被按下，如果Key2按下，那么相對(duì)應(yīng)的時(shí)、分、秒會(huì)增加，如果如果Key3按下，那么相對(duì)應(yīng)的時(shí)、分、秒會(huì)減少，否那么返回;具體如圖4-2所示[6][7]。圖4-2主程序流程圖本章小結(jié)本章主要是在充分理解了各元器件的特性和硬件功能后，根據(jù)自己的設(shè)計(jì)思路，畫出各局部的程序流程圖，再根據(jù)各局部相關(guān)的關(guān)系，畫出整體的流程圖，并用C51高級(jí)語言寫出系統(tǒng)的主要控制程，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求的功能。系統(tǒng)安裝調(diào)試概述本章主要分為系統(tǒng)安裝、硬件電路調(diào)試和軟硬件聯(lián)調(diào)等三大局部。首先要完成單元功能模塊的檢測(cè)，然后進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)試。在制作硬件電路的同時(shí)，調(diào)試也在穿插進(jìn)行，有利于及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，從而節(jié)約大量的調(diào)試時(shí)間系統(tǒng)的安裝印制電路板的成功，不僅應(yīng)保證元器件準(zhǔn)確無誤的連接，工作中無自身干擾；而且還要盡量做到焊接方便、整齊美觀、牢固可靠，以求到達(dá)最正確效果電路板制作制作電路板之前，參照實(shí)際的元器件，在Protel99SE中設(shè)置適宜的元件封裝圖，著眼整體布局，力求美觀。打印時(shí)，要設(shè)置好需要打印的電路層，如焊盤層〔MultiLayer〕、底層〔BottomLayer〕等。電路板采用熱轉(zhuǎn)印技術(shù)來制作，在制作的時(shí)候關(guān)鍵要注意以下幾點(diǎn)：〔1〕印板預(yù)處理，將無銹蝕的敷銅板用沙紙或去污粉等去油污、打光，清洗干凈，為后期腐蝕打下良好根底；〔2〕不要使電熨斗過熱或者過涼，最正確溫度在140～170之間，在這個(gè)溫度范圍內(nèi)，塑料碳粉的轉(zhuǎn)移特性最正確；〔3〕熱轉(zhuǎn)印時(shí)間不宜過長(zhǎng)，否那么過猶不及。視需要轉(zhuǎn)印的面積大小而定，一般約五分鐘。轉(zhuǎn)印時(shí)，應(yīng)稍加用力壓住電熨斗在銅板上緩慢地來回移動(dòng)；〔4〕要等溫度低一些以后再將轉(zhuǎn)印紙慢慢揭下，切不可過急。如轉(zhuǎn)印質(zhì)量較差再蓋上再次加溫加壓進(jìn)行熱轉(zhuǎn)印?！?〕腐蝕銅板時(shí)要定時(shí)檢查是否有斷線，出現(xiàn)斷線情況的需要用油性筆進(jìn)行修補(bǔ)?！?〕腐蝕完成后，先鉆孔，再整形，接著就清洗，最后涂上松香。元器件焊接技術(shù)焊接的工藝水平直接影響電子產(chǎn)品的質(zhì)量。要有可靠的電連接、足夠機(jī)械強(qiáng)度和光潔整齊的外觀。元器件的焊接要講究一些技巧和工夫，才可以到達(dá)無虛焊和美觀。移開電烙鐵有講究，移開的時(shí)間、方向和速度直接影響焊接點(diǎn)的質(zhì)量和外形美觀。烙鐵從45度角進(jìn)入，在焊接點(diǎn)上的焊錫接近飽滿，焊錫充分浸潤(rùn)焊盤和焊件時(shí)，焊錫最光亮，流動(dòng)性最強(qiáng)時(shí)，電烙鐵回帶一下，然后再迅速離開焊接點(diǎn)。完成焊接的全過程所需時(shí)間約3～6秒。焊接時(shí)間過長(zhǎng)易損壞焊接部位及元件性能，過短那么易出現(xiàn)虛焊。另外，元器件安裝高度盡可能矮。過高那么穩(wěn)定性變差，易倒伏或與相鄰元件碰接。焊接元件時(shí)應(yīng)遵守由低到高，由小到大的原那么。先焊接一些比擬矮且小的元器件，如電阻、二極管等；再焊接一些較高且體積較大的元器件，如單片機(jī)插座、有極性電容、繼電器等硬件電路調(diào)試把銅板做好以后，焊上元件，接著一步一步測(cè)試電路。其中+5V、±12V供電線路都要引出一個(gè)測(cè)試點(diǎn)來，便于檢查；各個(gè)集成塊要求都加上插座，焊接時(shí)只焊插座，等調(diào)試時(shí)才加上芯片。供電電路檢測(cè)把元件焊接完成以后，先不要插上芯片，先別連通電源，用萬用表測(cè)量電源正負(fù)極是否短路，如果有短路，立即檢查電路;如果沒有，開啟電源，同時(shí)很快的摸一下穩(wěn)壓管7805、7812、7912和整流堆，看它們有沒有過熱，如果有，那么發(fā)熱的那個(gè)元件可能接錯(cuò)腳，立刻關(guān)閉電源，檢查電路；如果沒有，那么證明管子連接正確，繼續(xù)下一步檢測(cè)。用萬用表測(cè)量三個(gè)穩(wěn)壓管的輸出電壓看是否正確，如果不正確，看看管子是不是壞了要更換〔一般穩(wěn)壓管都不會(huì)出現(xiàn)問題的〕，或者電路有沒有出錯(cuò)；如果正確，那么供電局部測(cè)試完成。此外，也可以測(cè)一測(cè)輸出電壓的波紋，看看到達(dá)了設(shè)計(jì)要求沒有。各元件之間連接情況檢測(cè)把萬用表調(diào)到電阻擋，檢測(cè)該連接的引腳之間有沒有相連接，斷電情況下測(cè)量?jī)梢_之間是否有阻值，電阻為零，那么說明導(dǎo)通；電阻為無窮大，那么可能出現(xiàn)虛焊、短接等異常情況。前面檢測(cè)沒有什么問題后，把所有芯片都裝上，并開啟電源。按鍵功能檢測(cè)根據(jù)電路圖，分別按下各個(gè)按鍵，看電氣連接是否正常。如按下“Key1〞檢測(cè)單片機(jī)P2.3腳是否被拉低，放開是否又變?yōu)楦唠娖铰暱毓δ艿臋z測(cè)根據(jù)電路圖，對(duì)咪頭發(fā)出聲音，經(jīng)過放大電路和電壓比擬電路后，電壓比擬器輸出端是否被拉高，如果沒有，那么調(diào)節(jié)滑動(dòng)電阻R59,或檢查電路使之正常為止。光控功能的檢測(cè)根據(jù)電路圖，用手電筒對(duì)著光敏電阻，并調(diào)節(jié)滑動(dòng)電阻，使電壓比擬器輸出端進(jìn)行正常的上下電平切換。軟硬件聯(lián)調(diào)本設(shè)計(jì)的程序是用C51語言來寫的。用KeiluVision4作為軟件開發(fā)環(huán)境，通過電路圖預(yù)留的RXD和TXD接口，把寫好的程序燒進(jìn)單片機(jī)中調(diào)試，看能否實(shí)現(xiàn)預(yù)期的功能，不行那么返回修改，這樣調(diào)試可免去不斷拔插單片機(jī)的麻煩，也方便各功能的調(diào)試。如圖4-1所示。當(dāng)程序編寫完畢，用KeiluVision4進(jìn)行編譯后直接下載到電路板上，看能否實(shí)現(xiàn)預(yù)期功能。各功能調(diào)試步驟如下：〔1〕調(diào)試蜂鳴器和發(fā)光二極管。在程序中讓P3.1先置高看蜂鳴器是否響和發(fā)光二極管是否亮，再把P3.1置低，再看蜂鳴器和發(fā)光二極管是否到達(dá)要求?！?〕調(diào)試?yán)^電器。在程序中讓P3.2先后置高和置低，看繼電器是否被吸上和放開?！?〕調(diào)試恒流源驅(qū)動(dòng)。P0口不斷置不同值，先觀察LED燈亮度是否有變化，如果沒有，分別檢查DAC0832和OP07，找出原因并解決它，直到正常?！?〕調(diào)試按鍵。借助蜂鳴器，當(dāng)有按鍵按下時(shí)，P3.1就置高，否那么置低?！?〕調(diào)試聲控。借助蜂鳴器，當(dāng)P2.2電平變高時(shí)，P3.1就置高，否那么置低?！?〕調(diào)試光控。借助蜂鳴器，當(dāng)P2.0或P2.1電平變高時(shí)，P3.1就置高，否那么置低?！?〕調(diào)試時(shí)鐘程序。使LCD12864正常顯示出正常的時(shí)間?！?〕綜合各個(gè)模塊調(diào)試?？锤鱾€(gè)模塊是否正常協(xié)調(diào)工作。本章小結(jié)本章詳細(xì)介紹了本設(shè)計(jì)電路的制作、安裝與調(diào)試。還介紹了本設(shè)計(jì)中軟件的開發(fā)過程與調(diào)試過程。最后還說明了本產(chǎn)品的操作步驟。結(jié)論本設(shè)計(jì)制作的是一個(gè)AT89S52單片機(jī)和DAC0832數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片為核心的LED路燈低功耗智能控制裝置，且具有一定的實(shí)用意義。本設(shè)計(jì)會(huì)聚了模擬電路、數(shù)字電路、單片機(jī)、數(shù)模轉(zhuǎn)換、數(shù)控原理等專業(yè)知識(shí)，需要設(shè)計(jì)者對(duì)這些知識(shí)進(jìn)行綜合運(yùn)用。經(jīng)過幾個(gè)月的努力，本人已完成了本系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)，并通過屢次實(shí)驗(yàn)和總結(jié)，成功地制作出了此LED路燈低功耗智能控制裝置。該產(chǎn)品具有一定的實(shí)用性和可觀性。經(jīng)過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我深深體會(huì)到了開發(fā)一個(gè)系統(tǒng)的艱辛，但也體會(huì)到實(shí)驗(yàn)和實(shí)物制作的樂趣。從中我穩(wěn)固了所學(xué)到的專業(yè)知識(shí)和提高了動(dòng)手能力。特別是制作雙面銅板的能力得到了很大程度的提高。還有單片機(jī)的運(yùn)用與程序的編寫，已踏上了一個(gè)新的臺(tái)階。本系統(tǒng)除了上述功能以外，還可以通過修改軟硬件設(shè)計(jì)，從而增加附加功能。例如：通過光電感器，提高對(duì)路況的檢測(cè)度；增加太陽能供電，會(huì)更加節(jié)約和環(huán)保；參考文獻(xiàn)[1]JongHwaChoi,MoowhanShin.ThermalinvestigationofLEDlightingmodule[J],MicroelectronicsReliability,2023,Vol.52(No.5):830-835[2]陳維.太陽能LED路燈照明系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)[J].中山大學(xué)學(xué)報(bào)〔自然科學(xué)版〕.2005,44(增刊)：95-98[3]黃可、劉清．各國(guó)半導(dǎo)體照明研究方案及我國(guó)的對(duì)策[J].中國(guó)科技論壇，2023,(6):136-139[4]高桔祥．全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)大賽培訓(xùn)系列教程〔模擬電子線路設(shè)計(jì)〕[M]．北京：電子工業(yè)出版社，2007．[5]周志敏、紀(jì)愛華．太陽能路燈設(shè)計(jì)與應(yīng)用[M]．北京：電子工業(yè)出版社，2023．[6]郭一翔等．LED路燈設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)[J].天津工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào).2006,25(6)：41-47[7]何立民．單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)[M]．北京：北京航空航天大學(xué)出版社，1990致謝經(jīng)過幾個(gè)月的不斷努力，終于完成了此次畢業(yè)設(shè)計(jì)。在這我要感謝我的指導(dǎo)老師龍佳樂老師和小田老師，在他們的幫助與指導(dǎo)下，我順利完成了畢業(yè)設(shè)計(jì)。同時(shí)也感謝黃輝老師、羅雪飛老師，他們給了我很大的幫助。最后也一