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單片機最小系統設計報告
在經(jīng)濟飛速發(fā)展的今天，報告的適用范圍越來(lái)越廣泛，寫(xiě)報告的時(shí)候要注意內容的完整。那么大家知道標準正式的報告格式嗎？下面是小編為大家收集的單片機最小系統設計報告，僅供參考，歡迎大家閱讀。
單片機最小系統設計報告 1
一、實(shí)習目的
目前單片機上網(wǎng)技術(shù)是一個(gè)熱門(mén)技術(shù)，很多高校學(xué)生選擇與此相關(guān)的畢業(yè)設計，同時(shí)高校也有與此相關(guān)的項目。通過(guò)對一只正規產(chǎn)品GWL-100單片機學(xué)習開(kāi)發(fā)板的安裝、焊接、調試、了解電子產(chǎn)品的裝配全過(guò)程，訓練動(dòng)手能力，掌握元器件的識別，簡(jiǎn)易測試，及整機調試工藝，從而有助于我們對理論知識的理解，幫助我們學(xué)習專(zhuān)業(yè)的相關(guān)知識。培養理論聯(lián)系實(shí)際的能力，提高分析解決問(wèn)題能力的同時(shí)也培養同學(xué)之間的團隊合作、共同探討、共同前進(jìn)的精神。本周實(shí)習具體目的如下：
1、學(xué)習并掌握Protel 99 SE軟件，在實(shí)操過(guò)程中能靈活使用該軟件。
2、熟悉手工焊錫的常用工具的使用及其維護與修理。
3、基本掌握手工電烙鐵的焊接技術(shù)，能夠獨立的完成簡(jiǎn)單電子產(chǎn)品的安裝與焊接。熟悉電子產(chǎn)品的安裝工藝的生產(chǎn)流程。
4、熟悉常用電子器件的類(lèi)別、型號、規格、性能及其使用范圍。
5、了解電子產(chǎn)品的焊接、調試與維修方法。
二、實(shí)習內容和要求
實(shí)習內容:
1、對照原理圖講述整機工作原理；
2、對照原理圖看懂裝配接線(xiàn)圖；
3、了解圖上符號，并與實(shí)物對照；
4、根據技術(shù)指標測試各元器件的主要參數；
5、講解焊接的操作方法和注意事項；
6、焊接練習；
7、分發(fā)與清點(diǎn)零件；
8、萬(wàn)用表的工作原理及其分類(lèi)；
9、講解元器件的類(lèi)別、型號、使用范圍和方法以及如何正確選擇元器件。
10、講解如何使用工具測試元器件
11、組裝、焊接與調試GWL-100單片機學(xué)習開(kāi)發(fā)板．
實(shí)習要求:
熟悉運用Protel 99 SE軟件，學(xué)習理解并繪制萬(wàn)用表電原理圖，認真細致地安裝焊接，排除安裝焊接過(guò)程中出現的`故障以在規定時(shí)間內完成正規GWL-100單片機學(xué)習開(kāi)發(fā)板的安裝、焊接、調試及使用。
1、了解GWL-100單片機學(xué)習開(kāi)發(fā)板特點(diǎn)和發(fā)展趨勢。
2、熟悉萬(wàn)用表裝配技術(shù)的基本工藝過(guò)程。
3、認識液晶顯示器件。
4、根據技術(shù)指標測試數字萬(wàn)用表的主要參數。
5、安裝制作GWL-100單片機學(xué)習開(kāi)發(fā)板。
三、實(shí)習設備及材料
(1)電烙鐵：由于焊接的元件多，所以使用的是外熱式電烙鐵，功率為30 w，烙鐵頭是銅制。
(2)吸錫工具，鑷子，螺絲批等必備工具。
(3)錫絲：由于錫它的熔點(diǎn)低，焊接時(shí)，焊錫能迅速散步在金屬表面焊接牢固，焊點(diǎn)光亮美觀(guān)。
GWL-100單片機學(xué)習板的主要硬件資源有：
(1）8路高亮LED發(fā)光管
可做交通燈、流水燈、信號輸出指示等實(shí)驗。
(2）4位一體集成LED數碼管可做動(dòng)態(tài)掃描及靜態(tài)顯示實(shí)驗，做時(shí)鐘、溫度、數值顯示等實(shí)驗。
(3）8個(gè)獨立按鍵鍵盤(pán)檢測、按鍵控制實(shí)驗。
(4）蜂鳴器模塊可做各種發(fā)聲、音樂(lè )、鬧鐘提醒及報警實(shí)驗。
(5）一路繼電器繼電器是工控最常用器件之一，可以弱電控制強電器件，系統留有2路斷閉觸頭輸入輸出接口，可方便對接外部可控信號的輸入和輸出。
(6）DS18B20溫度傳感器可做溫度測量顯示和溫度檢測控制器等實(shí)驗。
(7）DS1302時(shí)鐘芯片可做萬(wàn)年歷、定時(shí)器、鬧鐘等。
(8）EEPROM芯片AT24C02可學(xué)習I2C總線(xiàn)的讀寫(xiě)、12C總線(xiàn)的程序編寫(xiě)、可存儲數據的存取。
(9）一體化紅外線(xiàn)遙控接收頭可練習編寫(xiě)單片機的精確延時(shí)程序，可以做紅外線(xiàn)解碼實(shí)驗、紅外遙控實(shí)驗（鍵值顯示、遙控開(kāi)關(guān)、紅外線(xiàn)遙控器等。）
(10）字符顯示接口LCD1602液晶顯示模塊可顯示兩行字符，可實(shí)現字符移動(dòng)、閃爍顯示。
(11）文字圖形顯示接口LCD12864液晶顯示模塊可顯示英文、中文漢字、圖形及圖片。
(12）ISP接口支持AT公司的下載線(xiàn)，可以在線(xiàn)燒寫(xiě)多種MCU程序，無(wú)需拔下芯片即可把程序固化到MCU內部的EEPROM中，支持多種品牌芯片在線(xiàn)燒寫(xiě)。
(13）MAX232串口通訊模塊可以與計算機串行通信，同時(shí)也可對STC單片機下載程序，還可以實(shí)現主從系統中多機互連，一口多用。其他元件包括以下
(1)電烙鐵：由于焊接的元件多，所以使用的是外熱式電烙鐵，功率為30 w，烙鐵頭是銅制。
(2)螺絲刀、鑷子等必備工具。
(3)錫絲：由于錫它的熔點(diǎn)低，焊接時(shí)，焊錫能迅速散步在金屬表面焊接牢固，焊點(diǎn)光亮美觀(guān)。
(4)電路板上的元件：二極管，三極管，電阻（排阻），電容（瓷片電容、電解電容），晶振，電位器，按鍵，數碼管，自鎖開(kāi)關(guān)，USB座，電源座，串行口，蜂鳴器，繼電器，芯片，紅外線(xiàn)收頭，ISP下載座,單雙排插針，芯片插座，跳線(xiàn)帽，USB電源器，串口線(xiàn)等等。
四、設計原理分析
GWL-100是一款具有編程、設計、調試、ISP下載等功能的單片機學(xué)習系統，可以支持ATMEL 89S系列、89C系列等以51為內核的單片機編程和實(shí)驗。GWL-100全面適應和滿(mǎn)足初學(xué)者的需求，可以使初學(xué)者在最短的時(shí)間里掌握單片機的基本編程、設計、調試等開(kāi)發(fā)技術(shù)。同時(shí)也是工程開(kāi)發(fā)技術(shù)人員開(kāi)發(fā)產(chǎn)品和項目的好幫手，是一款功能強、擴展方便的學(xué)習單片機應用技術(shù)和調試開(kāi)發(fā)的好工具。系統功能特點(diǎn)
GWL-100學(xué)習板上集成了豐富的實(shí)驗硬件資源和常用的接口電路：LED、數碼管、字符顯示、漢字及圖像顯示接口、鍵盤(pán)接口、串口通訊、串行FLASHI2C讀寫(xiě)、蜂鳴器、繼電器、溫度傳感器、紅外遙控、電源電路，另外還可以擴展各種功能模塊。
具體各零件有著(zhù)其特殊功能，如蜂鳴器，單片機工作電壓為5V。一般使用USB接口供電，直接從USB接口獲取5V電源。當電壓小于下限電壓值或大于上限電壓值時(shí)，蜂鳴器將報警。其他如加一個(gè)11.0592MHZ的晶振是為了以后做串口通信時(shí)和PC有相同的波特率�？捎枚搪访鼻袚Q。
在板上除了最小系統外還有鍵盤(pán)輸入、數碼管、LCD、I2C存儲器。它們的數據接口和電源接口也是完全獨立的。其它的功能都準備在以后通過(guò)上方的接口另外用板子擴展。
單片機最小系統設計報告 2
一、生產(chǎn)實(shí)習的目的和意義：
生產(chǎn)實(shí)習是培養本科學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際，提高實(shí)際動(dòng)手操作能力的重要教學(xué)環(huán)節。本專(zhuān)業(yè)的生產(chǎn)實(shí)習旨在使學(xué)生廣泛了解實(shí)際電子產(chǎn)品生產(chǎn)的全過(guò)程，熟悉電子產(chǎn)品的主要技術(shù)管理模式，并在實(shí)習的操作過(guò)程中學(xué)習、掌握電子產(chǎn)品的焊接、安裝、調試的實(shí)際操作技能。鞏固和加深理解所學(xué)的理論，開(kāi)闊眼界，提高能力，為培養高素質(zhì)大學(xué)本科人才打下必要的基礎通過(guò)學(xué)習，是理論與實(shí)際相結合，可以使學(xué)生加深對所學(xué)知識的理解，并為后續專(zhuān)業(yè)課的學(xué)習提供必要的感性知識，同時(shí)使學(xué)生直接了解本業(yè)的生產(chǎn)過(guò)程和生產(chǎn)內容，為將來(lái)走上工作崗位提供必要的實(shí)際生產(chǎn)知識。
二、實(shí)習的基本內容：
1、集中授課，進(jìn)行相關(guān)知識的學(xué)習。
2、學(xué)習、掌握電子產(chǎn)品的獨立性設計與安裝、調試的`能力；進(jìn)一步掌握電子測量?jì)x器的正確使用方法，電元器件的測量與篩選技術(shù)。
3、初步了解電子整機產(chǎn)品的工藝過(guò)程。
4、為能使學(xué)生得到充分的鍛煉，較大的提高學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力，本次生產(chǎn)實(shí)習安排每一位學(xué)生獨立完成全部系統的設計與安裝工作。
5、本實(shí)習環(huán)節，學(xué)生要獨立使用電焊鐵及各種電子測試設備電路安裝與調試，要學(xué)生嚴格遵守電器設備的使用安全，遵守實(shí)驗室的各項規章制度。
三、基本要求：
1、在教師的指導下練習在測試電路德核心板上焊接元件，掌握焊接要領(lǐng)。
2、熟悉元器件的性能及管腳分配。
3、在給定的pcb板上焊接跳線(xiàn)，ic插座，電阻，電容，led器件等。
4、檢查焊接是否正確。
5、插上元器件，運行系統，并觀(guān)測系統工作是否正常。
四、總體設計電路思想和原理：
本次生產(chǎn)實(shí)習用到的開(kāi)發(fā)板和模塊共7塊，分別為：?jiǎn)纹瑱C核心板，電子鐘模塊，mp3模塊，rfid模塊，無(wú)線(xiàn)傳輸模塊，脈搏傳感模塊，gps模塊。
各模塊相互組合，其所能實(shí)現的基本功能如下：
1、單片機核心板+電子鐘模塊：實(shí)現時(shí)間的顯示，溫度的測量，且可通過(guò)遙控器調時(shí)、定鬧等。
2、單片機核心板+無(wú)線(xiàn)傳輸模塊：實(shí)現數據的近距離無(wú)線(xiàn)傳輸。
3、單片機核心板+mp3模塊（含sd卡）：實(shí)現mp3播放功能。
4、單片機核心板+rfid模塊：實(shí)現地鐵檢票系統的模擬。
5、單片機核心板+脈搏傳感模塊：實(shí)現人體脈搏傳感的測量。
6、單片機核心板+gps模塊：實(shí)現gps衛星定位功能。
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單片機核心板電路主要包括stc12c5a60s2單片機，電子鐘模塊接口電路，mp3接口電路，無(wú)線(xiàn)傳輸模塊接口電路，脈搏傳感模塊接口電路，gps模塊接口電路，串口擴展電路，電源供電電路。該系統的單片機是宏晶科技生產(chǎn)的單時(shí)鐘機器周期（it）的單片機，是高速、低功耗、超強干擾的新一代8051單片機。通過(guò)使用stc-isp軟件，該單片機可實(shí)現串口在線(xiàn)編程，無(wú)需編程器，無(wú)需仿真器。
核心板電路的設計思想主要是圍繞單片機芯片的工作原理和特點(diǎn)，為其實(shí)現合理的設計出外圍電路：包括電源電路，顯示電路部分，復位電路部分，串行口通信電路，按鍵電路等。
�。ǘ╇娮隅娔K電路設計
該模塊主要用到的芯片有：時(shí)鐘保持芯片ds1302，單總線(xiàn)數字溫度傳感器ds18b20，紅外遙控解碼器tl1838a。
該模塊電路設計的思想是了解這三種芯片的工作電壓，ds1302的工作時(shí)鐘頻率以及三種芯片與單片機之間的硬件連接。
�。ㄈ﹎p3模塊電路設計
該模塊用到的主要芯片有mp3音頻解碼芯片vs1003，3.3v電壓轉換芯片lm1117-3.3,2.5v電壓轉換芯片lm1117-2.5。
單片機最小系統設計報告 3
1、選題意義
隨著(zhù)電子技術(shù)和通信技術(shù)的高速發(fā)展，技術(shù)已經(jīng)日益成熟并且也滲透到國家經(jīng)濟的各個(gè)領(lǐng)域。因此單片機是作為一個(gè)電子相關(guān)專(zhuān)業(yè)的大學(xué)生必須要學(xué)好的科目，而且通過(guò)熟練的掌握單片機技術(shù)能讓人們更好的學(xué)習更高級有關(guān)電子方面的芯片外部擴展的知識和
學(xué)到更多關(guān)于電子行業(yè)的高端技術(shù)；在制作單片機板的時(shí)候能夠更深入的了解單片機的內部結構和一些芯片使用和工作原理的知識。在制作單片機開(kāi)發(fā)板的時(shí)候不只是僅僅的掌握硬件電路的知識，還要了解更多的有關(guān)電子方面的一些常用軟件，例如；PROTEL軟件，制作開(kāi)發(fā)板時(shí)能夠讓我們更熟練的掌握電路圖繪圖的方法和PCB的印制方法。在做好硬件電路完備以后還要對模塊寫(xiě)程序進(jìn)行調試，從而才能制作出有用的開(kāi)發(fā)板，在寫(xiě)程序的時(shí)候不僅能加強我們學(xué)習C51和匯編語(yǔ)言知識的掌握，更能讓我們是一個(gè)軟硬件兼備的電子人才。單片機具有成本低、體積小、可靠性高、具有高附加值、通過(guò)更改軟件就可以改變控制對象等優(yōu)點(diǎn)，單片機越來(lái)越成為電子工程師設計產(chǎn)品時(shí)的首選器件之一。對在校大學(xué)生學(xué)習單片機意義是很重要的，讓大學(xué)生的理論知識和動(dòng)手能力得以結合，因此擁有一塊單片機開(kāi)發(fā)板對單片機學(xué)習的人們具有著(zhù)極其重要的意義。
2、國內外研究現狀概述
單片機大概可以追溯到20世紀70年代。1970—1974年之間，誕生了第一代4位單片機。這類(lèi)單片機已經(jīng)具有了并行I/O接口及一些常用的A/D和D/A等資源。這在當時(shí)來(lái)說(shuō)是非常強大的，通過(guò)靈活的控制能力，使其應用于電視機、收音機和電子玩具。隨后，潘多拉的盒子便打開(kāi)。人們認識到單片機的潛在能力和市場(chǎng)價(jià)值，各個(gè)公司便投入了大量的研究力量。在1974—1978年，單片機進(jìn)入8位時(shí)代。這個(gè)時(shí)期以Intel公司的MCS—48系列單片機最具代表性。此時(shí)的單片機內部集成了更為強大的8位CPU內核、多個(gè)并行I/O接口，同時(shí)增加了定時(shí)器/計數器及小容量的RAM和ROM等。1978—1983年，Intel公司的MCS—51系列為代表，標志著(zhù)進(jìn)入高檔8位單片機時(shí)代。這個(gè)時(shí)期的單片機工作頻率、硬件資源和RAM/ROM容量等都有極大的突破，創(chuàng )新地加入了串口通信接口及多級中斷處理系統。我們現在所廣泛使用的單片機都仍以該內核為基礎，因此，也常稱(chēng)為51系列單片機。隨后，單片機市場(chǎng)便進(jìn)入百花齊放、百家爭鳴時(shí)代。各個(gè)廠(chǎng)商不僅在增強單片機的性能，還推出了不同類(lèi)型的單片機，例如PIC系列單片機、ARM系列單片機、AVR系列單片、C8051F系列單片機，以及Cypress的Psoc系列等。這便是我們現在看到的單片機領(lǐng)域的紛繁復雜格局[1]。
總的來(lái)說(shuō)，現在的單片機產(chǎn)品線(xiàn)非常豐富，4位、8位、16位單片機乃至32位單片機均有其各自的應用領(lǐng)域。單片機的技術(shù)已經(jīng)深入人心，現在如果不會(huì )單片機，便很難跟上技術(shù)的發(fā)展。
由于單片機的體積小，成本低，運用靈活，性能價(jià)格高，易產(chǎn)品化；研究周期短，能方便地組成各種智能化的控制設備和儀器；可靠性性高，抗干擾性強，BUS大多在內部，易采取電磁屏蔽，實(shí)用的溫度范圍寬，在各種惡劣的環(huán)境寫(xiě)都能正常的可靠工作；實(shí)時(shí)控制能力強，實(shí)時(shí)響應速度快，可直接操作I/O接口；可方便地實(shí)現多機和分配控制，提高整個(gè)控制系統的效率和可靠性等特點(diǎn)單片機現在研究的成果已經(jīng)運用到以下領(lǐng)域：
�。�1）工業(yè)測控：對工業(yè)設備（如機床、汽車(chē)、高檔中西餐廚具、鍋爐、供水系統、生產(chǎn)自動(dòng)化、自動(dòng)報警系統、衛星信號接收等）進(jìn)行智能控制，大大的降低了勞動(dòng)強度和生產(chǎn)成本，提高了產(chǎn)品質(zhì)量的穩定性。
�。�2）智能設備：用單片機改造普通儀器，儀表，讀卡器，使其（集測量，處理、控制功能為一體）智能化、微型化。
�。�3）家用電器：如高檔的洗衣機、空調、電冰箱、微波爐、彩電、DVD、音響、手機、高檔電子玩具等，用單片機控制。
�。�4）商用產(chǎn)品：如自動(dòng)售貨機、電子收款機、電子秤。
�。�5）網(wǎng)絡(luò )與通信的只能接口：在大型計算機控制系統的網(wǎng)絡(luò )系統或者通信電路域外圍設備的接口電路中，用單片機控制或者管理，可大大的提高系統的運行速度和接口的管理水平。如圖形終端機、傳真機、復印機、繪圖儀、磁盤(pán)/磁帶機等。
3、主要研究?jì)热?/strong>
單片機學(xué)習效果的優(yōu)劣直接取決于單片機的選擇，這次設計制作的開(kāi)發(fā)板采用的是51系列的單片機，C51系列單片機內部具有128字節RAM、5個(gè)中斷源、32條I/O口線(xiàn)、2個(gè)16位定時(shí)器、4KB的程序存儲器、一個(gè)全雙工異步串行口。本開(kāi)發(fā)板選擇具有ISP在線(xiàn)編程功能的C51單片機，該單片機不需要燒寫(xiě)器，可在開(kāi)發(fā)板上ISP在線(xiàn)編程，具有廣泛的應用前景�？梢詽M(mǎn)足絕大多數的實(shí)際應用開(kāi)發(fā)需求，在開(kāi)發(fā)板上使用十分方便。本課題設計的C51單片機開(kāi)發(fā)板，具有一般開(kāi)發(fā)板通用結構，并基于硬件進(jìn)行相關(guān)軟件
設計。利用程序開(kāi)發(fā)語(yǔ)言開(kāi)發(fā)程序并實(shí)現ISP在線(xiàn)下載到單片機，無(wú)需配置單獨的下載器。單片機使用ISP在線(xiàn)下載程序，加快了程序設計者調試的進(jìn)度，使設計者所設計的程序盡快得到驗證。通過(guò)對開(kāi)發(fā)板上的模塊進(jìn)行實(shí)驗，可以提高針對不同硬件進(jìn)行編程的能力，同時(shí)通過(guò)實(shí)驗現象對所用的'硬件也有了更深一步的認識。
此次設計的開(kāi)發(fā)板是以單片機位主控制系統的基礎上對單片機外部接口進(jìn)行擴展。充分利用了單片機的內部資源。在外部電路模塊中，分別擴展了一些常用的功能模塊，數碼管顯示能提供了單片機顯示功能；A/D轉換模塊的設計很好的能進(jìn)行模數轉換，還有串口通信和USB串口通信很好的實(shí)現了通信中實(shí)現了發(fā)送和接收等通信功能，擴展接口巧妙的設計讓IO接口省了很多的資源，提供了外部接口擴展的功能，1602模塊和12864提供了清晰穩定的顯示功能，電源供電以及8x8點(diǎn)陣等功能模塊的設計使每個(gè)模塊盡顯其能，充分體現了單片機體積小，功能強大，性?xún)r(jià)比高等特點(diǎn)。
4、擬采用的研究思路
4.1開(kāi)發(fā)板系統功能
單片機開(kāi)發(fā)板是一個(gè)實(shí)際應用的系統，能夠為相關(guān)的單片機實(shí)驗提供支持。此開(kāi)發(fā)板是參考單片機教材中的實(shí)驗內容設計的，能夠實(shí)現一些測試實(shí)驗。本論文包括硬件系統的詳細設計及C語(yǔ)言程序流程圖的制作。
此開(kāi)發(fā)板設計的功能如下：
�。�1）10位AD轉換。
�。�2）鐵電存儲器讀寫(xiě)（SMBUS）。
�。�3）16位PWM輸出。
�。�4）四位獨立鍵盤(pán)。
�。�5）SPI接口驅動(dòng)1602ALCD。
4.2開(kāi)發(fā)板的性能要求
基于開(kāi)發(fā)板的功能定義和各種芯片的性能參數，總結系統基本性能要求如下：
�。�1）各芯片所需的+3.3V平穩電壓。
�。�2）AT89C51單片機時(shí)鐘信號為11.0592MHz。
�。�3）AT89C51單片機手動(dòng)復位電路。
�。�4）顯示器件（1602、12864）。
�。�5）4位獨立鍵盤(pán)。
�。�6）AD、DA轉換。
�。�7）與PC機串行通信。
�。�8）I/O口擴展功能。
4.3硬件總體設計
本人設計的單片機開(kāi)發(fā)板是以ST89C51作為主控制芯片，串口通信芯片MAX3232、網(wǎng)絡(luò )芯片CP2200、液晶顯示器、按鍵開(kāi)關(guān)、AD/DA轉換等元器件組成，通過(guò)軟硬件結合實(shí)現鍵盤(pán)掃描，液晶顯示，與PC機串行通信，I/O口擴展功能等。一方面，它能作為學(xué)生實(shí)驗的工具，另一方面，它也是綜合型單片機系統設計的基礎，可擴展許多其它功能。
單片機最小系統設計報告 4
一、本課題的內容及研究意義
1、論文研究的目的和意義
如今，照明電路的數量越來(lái)越多，使得城市街道、小區內的路燈的用電量占城市用電量的比重越來(lái)越大，在用電高峰期時(shí)，電網(wǎng)超負荷運行，電網(wǎng)電壓都低于額定值，在用電低谷期供電電壓又高于額定值，當電壓高時(shí)不但影響照明設備的使用壽命，而且耗電量也大幅增加，當低谷時(shí)，照明設備有不能正常工作。
所以，對城市的路燈的設計已經(jīng)成為了當務(wù)之急，特別是午夜之后車(chē)流量急劇減少時(shí)，應該適當的關(guān)閉路燈，節約用電。但是我國的既節能又能延長(cháng)路燈壽命的技術(shù)相比國外卻是落后了，因此智能節能路燈控制系統的設計對于城市的發(fā)展至關(guān)重要。本論文旨在設計一套對外界光線(xiàn)和電壓信號的采集來(lái)控制路燈的自動(dòng)啟停以及智能調壓的控制系統，它能對路燈進(jìn)行穩壓、調壓、自啟動(dòng)并延長(cháng)路燈壽命的作用。
2、論文研究?jì)热?/strong>
本設計可以通過(guò)對外界光線(xiàn)和電壓信號的采集來(lái)控制路燈的自動(dòng)啟停以及智能調壓從而減少城市路燈照明耗電量，又對輸入電壓進(jìn)行穩壓調節來(lái)提高用電效率。要求獨立選擇芯片、設計電路、編制程序、調試、完成整個(gè)系統功能。主要內容如下：
(1)根據控制技術(shù)的特點(diǎn)，進(jìn)行路燈系統設計的整體研究與設計。 (2)針對光線(xiàn)和電壓信號的采集，采用數據采集技術(shù)。
(3)通過(guò)按鍵可對相關(guān)的參數值進(jìn)行設置，從而實(shí)現對不同時(shí)間進(jìn)行不同的開(kāi)燈模式。
(4)當電壓符合額定電壓時(shí)，系統自動(dòng)進(jìn)行穩壓。 (5)在午夜之后降低電壓以調節路燈亮度，實(shí)現調壓。
二、本課題的研究現狀和發(fā)展趨勢
目前，路燈系統一般采用鈉燈、水銀燈、金鹵燈等燈具。這類(lèi)燈具有發(fā)光效率高、光色好、安裝簡(jiǎn)易等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛使用，但同時(shí)也存在著(zhù)諸如：功率因子低、對電壓要求嚴格、耗電量大等缺點(diǎn)。
我國目前大部分城市都采用全夜燈的方式進(jìn)行照明，普遍存在的問(wèn)題有兩點(diǎn)：一方面因為后半夜行人稀少，采用全夜燈的方式浪費太大，因此，有的地方采取前半夜全亮，后半夜全滅的照明方式；有的地方在后半夜采用亮一隔一或亮一隔二的節能措施，此種方式雖然節約了電費支出，卻帶來(lái)了社會(huì )治安和交通安全問(wèn)題，不利于城市安全問(wèn)題。
另一方面，在后半夜因行人稀少，而應該降低路燈的亮度，以避免光源污染，影響居民的晚間的休息。但由于后半夜是用電低谷期，電力系統電壓升高，路燈反而比白天更亮了。這不僅造成了能源浪費，還大大影響了設備和燈具的使用壽命。目前，路燈照明廣泛采用高壓鈉燈，其設計壽命在12000小時(shí)以上，在正常情況下至少可用3年，但是由于超壓使用，現在路燈的使用壽命僅僅只有1年左右，有的甚至只有幾個(gè)月，造成維護和材料的極大浪費。較高的電壓不僅不能讓負載設備更好的工作，而且還會(huì )造成發(fā)熱及過(guò)早損壞，還會(huì )造成不必要的電費開(kāi)支。
而且，我國絕大多數地區的路燈關(guān)開(kāi)燈都是采用人工控制或者定時(shí)控制，這樣也有許多不利之處：若采用人工控制，則路燈開(kāi)關(guān)存在著(zhù)一定的不確定性，同時(shí)也占用了一定的人力資源；定時(shí)控制則存在著(zhù)夏冬季白黑晝時(shí)間不同的情況，使得天還沒(méi)黑路燈就開(kāi)，天還沒(méi)亮路燈就滅的情況，大大影響了人們的日常出生活。本設計通過(guò)使用AT89c51單片機對系統進(jìn)行智能控制，使系統達到自動(dòng)啟停及智能調壓。
近年來(lái)，隨著(zhù)科技的不斷發(fā)展，各種路燈控制器也被不斷的研究出來(lái)。其中，美國和日本主要集中在研究緊湊型熒光燈和鎮流器熒光燈兩個(gè)方面。而我國目前的市場(chǎng)上有多種路燈節能控制產(chǎn)品，能達到一定的節能效果，但就功能和效果上還不能盡如人意，主要有以下幾種情況：第一種，采用自耦變壓器及磁飽和電抗器的降壓技術(shù)。其不足是由于反應速度較慢，用電高峰時(shí)電壓降到非穩定區容易造成燈光閃滅，不能自動(dòng)調節，同時(shí)如果電壓突然升高，則會(huì )對燈具造成損壞，相對來(lái)說(shuō)穩壓效果較差；第二種是采用電子器件構成的可控硅式設備。該設備主要采取簡(jiǎn)單的相控技術(shù)，不足之處是元器件較容易發(fā)熱損壞。而為了更好的達到控制的目的，現在國內外都開(kāi)始采用智能控制方式，如光控、聲控、時(shí)控等，國外甚至開(kāi)始采用太陽(yáng)能供能光控方式來(lái)控制路燈，基本可以達到完全自給自足的效果。
綜上所述，未來(lái)的智能路燈控制必將向著(zhù)更安全、更環(huán)保、更節能、更高效率的方向發(fā)展。
三、本課題的研究方案及工作計劃
1、設計方案
本次課程設計是由傳感器通過(guò)外界光信號的強弱來(lái)產(chǎn)生電壓信號，再由單片機控制實(shí)現路燈的自動(dòng)啟停及智能穩壓。本設計通過(guò)使用AT89c51單片機芯片來(lái)設計電路，編制程序，仿真，調試，完成整個(gè)系統的功能。整個(gè)控制系統主要包括四個(gè)模塊：信號采集模塊、數據處理模塊、穩壓模塊和控制模塊。
2、技術(shù)路線(xiàn)
設計要求采集輸入電壓信號，通過(guò)A/D轉換后輸入控制器，當外界光信號的強度低于一定數值時(shí)，通過(guò)軟啟動(dòng)開(kāi)啟路燈。當光信號強度高于一定數值時(shí)，通過(guò)軟啟動(dòng)關(guān)閉路燈，并將采集輸入電壓信號，與已設定的標準電壓值進(jìn)行比較，并對輸入電壓進(jìn)行穩壓，再通過(guò)時(shí)鐘電路對路燈亮度進(jìn)行調節，在午夜之后對路燈亮度進(jìn)行降低，最后達到節電穩壓。
3、關(guān)鍵問(wèn)題
(1)信號采集電路設計
該模塊需要檢測環(huán)境光的變化，根據環(huán)境光的明暗進(jìn)行路燈開(kāi)關(guān)的自動(dòng)控制�；诖艘蟛捎糜晒饷綦娮杞M成的分壓電路進(jìn)行檢測。光敏電阻器又稱(chēng)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(jiàn)光。在不同的光強下，光敏電阻的電阻值會(huì )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(guò)檢測不同光強下電阻值的變化量來(lái)控制路燈的開(kāi)和關(guān)。
(2)穩壓模塊設計
通過(guò)采集三端穩壓器輸出的電壓并將該電壓與設定電壓進(jìn)行比較，進(jìn)而調整輸出電壓的大小，達到穩壓的目的。本設計使用美國國家半導體公司的三端可調正穩壓器集成電路LM317。
(3)時(shí)鐘電路設計
為實(shí)現路燈對電壓進(jìn)行智能補償，從而達到智能調壓，本設計采用美國DALLAS公司的實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路DS1302，該芯片一種高性能、低功耗、帶RAM的實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路，它可以對年、月、日、周日、時(shí)、分、秒進(jìn)行計時(shí)，具有閏年補償功能，工作電壓為2.5V～5.5V。采用三線(xiàn)接口與cPU進(jìn)行同步通信，并可采用突發(fā)方式一次傳送多個(gè)字節的時(shí)鐘信號或RAM數據。DS1302內部有一個(gè)31×8的用于臨時(shí)性存放數據的RAM寄存器。另外該芯片有備份電源引腳，可以在斷電后仍能工作，以保證時(shí)鐘的準確性。
四、主要參考文獻
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五、wuAT89c51的介紹
1、描述
AT89c51是一個(gè)低電壓，高性能cMoS 8位單片機帶有4K字節的可反復擦寫(xiě)的程序存儲器（PEnRoM）。這種器件采用ATMEL公司的高密度、不容易丟失存儲技術(shù)生產(chǎn)，并且能夠與McS-51系列的單片機兼容。片內含有8位中央處理器和閃爍存儲單元，有較強的功能的'AT89c51單片機能夠被應用到控制領(lǐng)域中。
2、功能特性
AT89c51提供以下的功能標準：4K字節閃爍存儲器，128字節隨機存取數據存儲器，32個(gè)I/o口，2個(gè)16位定時(shí)/計數器，1個(gè)5向量?jì)杉壷袛嘟Y構，1個(gè)串行通信口，片內震蕩器和時(shí)鐘電路。另外，AT89c51還可以進(jìn)行0HZ的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件的節電模式。閑散方式停止中央處理器的工作，能夠允許隨機存取數據存儲器、定時(shí)/計數器、串行通信口及中斷系統繼續工作。掉電方式保存隨機存取數據存儲器中的內容，但震蕩器停止工作并禁止其它所有部件的工作直到下一個(gè)復位。
3、引腳描述
Vcc：電源電壓GnD：地P0口
P0口是一組8位漏極開(kāi)路雙向I/o口，即地址/數據總線(xiàn)復用口。作為輸出口時(shí)，每一個(gè)管腳都能夠驅動(dòng)8個(gè)TTL電路。當“1”被寫(xiě)入P0口時(shí)，每個(gè)管腳都能夠作為高阻抗輸入端。P0口還能夠在訪(fǎng)問(wèn)外部數據存儲器或程序存儲器時(shí)，轉換地址和數據總線(xiàn)復用，并在這時(shí)激活內部的上拉電阻。P0口在閃爍編程時(shí)，P0口接收指令，在程序校驗時(shí)，輸出指令，需要接電阻。
4、P1口
P1口一個(gè)帶內部上拉電阻的8位雙向I/o口，P1的輸出緩沖級可驅動(dòng)4個(gè)TTL電路。對端口寫(xiě)“1”，通過(guò)內部的電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可作為輸入口。因為內部有電阻，某個(gè)引腳被外部信號拉低時(shí)輸出一個(gè)電流。閃爍編程時(shí)和程序校驗時(shí)，P1口接收低8位地址。
5、P2口
P2口是一個(gè)內部帶有上拉電阻的8位雙向I/o口，P2的輸出緩沖級可驅動(dòng)4個(gè)TTL電路。對端口寫(xiě)“1”，通過(guò)內部的電阻把端口拉到高電平，此時(shí)，可作為輸入口。因為內部有電阻，某個(gè)引腳被外部信號拉低時(shí)會(huì )輸出一個(gè)電流。在訪(fǎng)問(wèn)外部程序存儲器或16位地址的外部數據存儲器時(shí)，P2口送出高8位地址數據。在訪(fǎng)問(wèn)8位地址的外部數據存儲器時(shí)，P2口線(xiàn)上的內容在整個(gè)運行期間不變。閃爍編程或校驗時(shí)，P2口接收高位地址和其它控制信號。
6、P3口
P3口是一組帶有內部電阻的8位雙向I/o口，P3口輸出緩沖故可驅動(dòng)4個(gè)TTL電路。對P3口寫(xiě)如“1”時(shí)，它們被內部電阻拉到高電平并可作為輸入端時(shí)，被外部拉低的P3口將用電阻輸出電流。
P3口除了作為一般的I/o口外，更重要的用途是它的第二功能，如下表所示：
端口引腳P3.0 P3.1 P3.2 P3.3 P3.4 P3.5 P3.6 P3.7第二功能RXD TXD InT0 InT1 T0 T1 WR RD P3口還接收一些用于閃爍存儲器編程和程序校驗的控制信號。
7、RST
復位輸入。當震蕩器工作時(shí)，RET引腳出現兩個(gè)機器周期以上的高電平將使單片機復位。
8、ALE/PRoG
當訪(fǎng)問(wèn)外部程序存儲器或數據存儲器時(shí)，ALE輸出脈沖用于鎖存地址的低8位字節。即使不訪(fǎng)問(wèn)外部存儲器，ALE以時(shí)鐘震蕩頻率的1/16輸出固定的正脈沖信號，因此它可對輸出時(shí)鐘或用于定時(shí)目的。要注意的是：每當訪(fǎng)問(wèn)外部數據存儲器時(shí)將跳過(guò)一個(gè)ALE脈沖時(shí)，閃爍存儲器編程時(shí)，這個(gè)引腳還用于輸入編程脈沖。如果必要，可對
特殊寄存器區中的8EH單元的D0位置禁止ALE操作。這個(gè)位置后只有一條MoVX和MoVc指令ALE才會(huì )被應用。此外，這個(gè)引腳會(huì )微弱拉高，單片機執行外部程序時(shí)，應設置ALE無(wú)效。
9、PSEn
程序儲存允許輸出是外部程序存儲器的讀選通信號，當AT89c51由外部程序存儲器讀取指令時(shí)，每個(gè)機器周期兩次PSEn有效，即輸出兩個(gè)脈沖。在此期間，當訪(fǎng)問(wèn)外部數據存儲器時(shí)，這兩次有效的PSEn信號不出現。
10、EA/VPP
外部訪(fǎng)問(wèn)允許。欲使中央處理器僅訪(fǎng)問(wèn)外部程序存儲器，EA端必須保持低電平。需要注意的是：如果加密位LBI被編程，復位時(shí)內部會(huì )鎖存EA端狀態(tài)。如EA端為高電平，cPU則執行內部程序存儲器中的指令。閃爍存儲器編程時(shí)，該引腳加上+12V的編程允許電壓VPP，當然這必須是該器件是使用12V編程電壓VPP。 XTAL1：震蕩器反相放大器及內部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端。 XTAL2：震蕩器反相放大器的輸出端。
11、時(shí)鐘震蕩器
AT89c51中有一個(gè)用于構成內部震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)放大器與作為反饋元件的片外石英晶體或陶瓷諧振器一起構成自然震蕩器。外接石英晶體及電容c1，c2接在放大器的反饋回路中構成并聯(lián)震蕩電路。對外接電容c1，c2雖然沒(méi)有十分嚴格的要求，但電容容量的大小會(huì )輕微影響震蕩頻率的高低、震蕩器工作的穩定性、起振的難易程序及溫度穩定性。如果使用石英晶體，我們推薦電容使用30PF±10PF，而如果使用陶瓷振蕩器建議選擇40PF±10PF。用戶(hù)也可以采用外部時(shí)鐘。采用外部時(shí)鐘的電路如圖示。這種情況下，外部時(shí)鐘脈沖接到XTAL1端，即內部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端，XTAL2則懸空。由于外部時(shí)鐘信號是通過(guò)一個(gè)2分頻觸發(fā)器后作為內部時(shí)鐘信號的，所以對外部時(shí)鐘信號的占空比沒(méi)有特殊要求，但最小高電平持續時(shí)間和最大的低電平持續時(shí)間應符合產(chǎn)品技術(shù)條件的要求。
12、內部振蕩電路、外部振蕩電路、閑散節電模式
AT89c51有兩種可用軟件編程的省電模式，它們是閑散模式和掉電工作模式。這兩種方式是控制專(zhuān)用寄存器Pcon中的PD和IDL位來(lái)實(shí)現的。PD是掉電模式，當PD=1時(shí)，激活掉電工作模式，單片機進(jìn)入掉電工作狀態(tài)。IDL是閑散等待方式，當IDL=1，激活閑散工作狀態(tài)，單片機進(jìn)入睡眠狀態(tài)。如需要同時(shí)進(jìn)入兩種工作模式，即PD和IDL同時(shí)為1，則先激活掉電模式。在閑散工作模式狀態(tài)，中央處理器cPU保持睡眠狀態(tài)，而所有片內的外設仍保持激活狀態(tài)，這種方式由軟件產(chǎn)生。此時(shí)，片內隨機存取數據存儲器和所有特殊功能寄存器的內容保持不變。閑散模式可由任何允許的中斷請求或硬件復位終止。終止閑散工作模式的方法有兩種。
一是任何一條被允許中斷的事件被激活，IDL被硬件清除，即刻終止閑散工作模式。程序會(huì )首先影響中斷，進(jìn)入中斷服務(wù)程序，執行完中斷服務(wù)程序，并緊隨RETI指令后，下一條要執行的指令就是使單片機進(jìn)入閑散工作模式，那條指令后面的一條指令。
二是通過(guò)硬件復位也可將閑散工作模式終止。需要注意的是：當由硬件復位來(lái)終止閑散工作模式時(shí)，中央處理器cPU通常是從激活空閑模式那條指令的下一條開(kāi)始繼續執行程序的，要完成內部復位操作，硬件復位脈沖要保持兩個(gè)機器周期有效，在這種情況下，內部禁止中央處理器cPU訪(fǎng)問(wèn)片內RAM，而允許訪(fǎng)問(wèn)其他端口，為了避免可能對端口產(chǎn)生的意外寫(xiě)入：激活閑散模式的那條指令后面的一條指令不應是一條對端口或外部存儲器的寫(xiě)入指令。
13、掉電模式
在掉電模式下，振蕩器停止工作，進(jìn)入掉電模式的指令是最后一條被執行的指令，片內RAM和特殊功能寄存器的內容在中指掉電模式前被凍結。退出掉電模式的唯一方法是硬件復位，復位后將從新定義全部特殊功能寄存器但不改變RAM中的內容，在Vcc恢復到正常工作電平前，復位應無(wú)效切必須保持一定時(shí)間以使振蕩器從新啟動(dòng)并穩定工作。
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