惠皓琪畢業(yè)設(shè)計

1、陜西航空職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)計（論文） 電子工程系 電氣自動化技術(shù) 專業(yè) 畢業(yè)設(shè)計（論文）題目 路燈控制器的設(shè)計 學生姓 惠皓琪 學號 14321-52 指導教師 楊海蓉 職稱 中專講師 2016年9月10日 路燈控制器的設(shè)計 摘要隨著中國經(jīng)濟的快速發(fā)展，人類對電力能源的需求日益增大，電力資源日益缺乏。因此如何節(jié)能降耗已成為近幾年來人們關(guān)注討論和研究的話題。本文研究的路燈控制系統(tǒng)是針對我國城市在路燈照明的控制方面產(chǎn)生的巨大能源消耗和浪費而開發(fā)出的新的智能型的路燈控制系統(tǒng)。本文詳細介紹了該系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)。本文詳細介紹并分析了以單片機芯片AT89S52、時鐘芯片DS1302、光敏電阻為主要部件的硬

2、件電路和在以keil 軟件為主要編程環(huán)境的軟件部分。通過時間控制和環(huán)境參數(shù)控制相結(jié)合的方法去控制路燈。實現(xiàn)隨著光照強度的大小和在一定時間段內(nèi)路燈都有著的不同表現(xiàn)，午夜路燈間隔開以節(jié)省電源，光照很足時路燈全部自動斷開不工作等功能。實驗表明，該路燈控制系統(tǒng)是一種智能型控制系統(tǒng)。電力資源既能夠得到合理利用也不會影響人類的交通安全。隨著社會的發(fā)展，路燈控制系統(tǒng)會得到更廣泛的應(yīng)用。 關(guān)鍵詞：路燈控制、單片機、時鐘芯片、光敏電阻 Design of street lamp controller AbstractWith Chinas rapid economic development, human el

3、ectricity demand growing, the power resource-scarce. Therefore, how energy consumption has become a topic of discussion and research attention.In this paper, the street light control system for street lighting in the Chinese cities control the enormous energy consumption and waste and to develop new

4、 intelligent street lights control system. This paper describes the design and implementation of the system. This paper introduced and analyzed in single chip AT89S51, clock chip DS1302, photosensitive resistance as the main components of hardware circuitry and with keil as the main programming envi

5、ronment software. Time control and the environment through the combination of parameter control methods to control the lights. As the light intensity to achieve a certain period of time the size and all have different performance lamps, night lights spaced to save power, light is enough to automatic

6、ally disconnect when the lights do not work all the functions. Experiments show that the street light control system is an intelligent control system. Power can be both rational utilization of resources will not affect the safety of mankind. With the social development, street lighting control syste

7、m will be more widely used.Key words: street lighting control, single-chip, clock chips, light resistance 目 錄第一章 緒 論 . 1.1 路燈控制器系統(tǒng)設(shè)計的意義 . 51.2 路燈控制器系統(tǒng)設(shè)計的前景 . 6第二章 路燈控制系統(tǒng)設(shè)計的總體方案 . 7第三章 路燈控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計 . 83.1 光照信號測量電路的設(shè)計 . 93.2 時鐘信號測量電路的設(shè)計 . 133.3 單片機控制部分 . 173.3.1 AT89S52的介紹 . 173.3.2 復位電路的設(shè)計 . 203.3.3 晶

8、振電路的設(shè)計 . 203.4 顯示電路的設(shè)計 . 21第四章 路燈控制器的軟件設(shè)計 . 234.1 Keil軟件的介紹 . 234.2路燈控制器設(shè)計的功能 . 264.3路燈控制器的流程圖 . 27第五章 路燈控制系統(tǒng)的調(diào)試 . 295.1電路調(diào)試 . 295.1.1 硬件調(diào)試 . 295.1.2 軟件調(diào)試 . 295.2 調(diào)試過程中出現(xiàn)的問題和解決方法 . 30第六章自己的心得體會 . 31 致謝 . 32參考文獻 . 33附錄 . 34 第一章緒論隨著社會的不斷發(fā)展，人類的生活水平不斷提高，電力能源已經(jīng)成為人們?nèi)粘Ｉ钪胁豢扇鄙俚牟糠?。展望未來，再?0年的時間，在本世紀中葉我國基本實現(xiàn)現(xiàn)

9、代化，使人民享有更高的物質(zhì)與精神文明。這一宏偉目標能否順利實現(xiàn)，在相當大的程度上取決于電力能源在未來50年穩(wěn)健的發(fā)展。在我國電力能源應(yīng)用方面，城市路燈所消耗的能源占用了很大的比重。據(jù)不完全統(tǒng)計，城市公共照明在我國照明耗電中占30的比例。目前，全國660多座城市約有各種路燈400萬盞，為了提高路面亮度，若平均每盞燈增加50W。則共需增容20萬千瓦，全年多耗電約7億千瓦時由于多增加光源、燈具、燈桿等照明設(shè)施，帶來的初次購置費及日常的維護費也會明顯增加。從綠色照明角度考慮，多發(fā)出7億千瓦時的電力，增排的二氧化碳和二氧化硫等有害氣體對空氣質(zhì)量會產(chǎn)生巨大的影響，將破壞空氣質(zhì)量，不利于環(huán)保。但是城市的發(fā)展

10、離不開路燈照明，它服務(wù)于交通安全和人們的生活，美化了城市容貌，為創(chuàng)造良好的投資環(huán)境起著舉足輕重的作用。隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，城市市政建設(shè)步伐加快，城市道理照明工程建設(shè)受到越來越多的重視而在城市夜晚變得燈火輝煌、絢麗多彩的同時，電能消耗也逐年攀升。作為城市道路的路燈照明，一方面耗能增大，另一方面維護量也增大。因此如何采取節(jié)能技術(shù)，降低城市公共照明能耗，成為人們關(guān)注討論和研究的問題。1.1 路燈控制器系統(tǒng)設(shè)計的意義目前各大城市的交通路燈的能源利用率存在一個普遍的問題，這就是路燈的能源利用率不高，我國小型城市在夜晚9點后，我國大中型城市在午夜12點后，道路上幾乎空無一人，可城市照明從這一時段直至清

11、晨6點路燈熄滅。即使是在北京、上海等大城市的繁華地點，凌晨2點以后，道路上也是人煙稀少。在這樣低交通流量的道路上仍然保持較高的照度是明顯沒有必要的。因此，設(shè)計出一種智能型的路燈控制系統(tǒng)是相當重要的，它不但要求能夠在節(jié)能的同時也要求對人們的出行和對城市的發(fā)展沒有大的影響。本設(shè)計是以單片機AT89S51、時鐘芯片DS1302、光敏電阻為主要控制單元的硬件電路，采用了時間控制和環(huán)境參數(shù)控制相結(jié)合的控制策略。實現(xiàn)了路燈定時開關(guān)，根據(jù)天氣情況光照強度決定路燈的開啟，午夜12點以后路燈隔著開啟。此控制系統(tǒng)大大節(jié)省了電力資源使其充分利用，具有可靠、使用壽命長、穩(wěn)定性高、價格便宜的特點，能滿足路燈控制的需要，

12、具有廣泛的應(yīng)用前景。1.2 路燈控制器系統(tǒng)設(shè)計的前景跟傳統(tǒng)的路燈控制系統(tǒng)相比，傳統(tǒng)路燈控制系統(tǒng)就是采用人工控制，到了一定時間就拉電開啟路燈，到了一定時間關(guān)閉路燈，完全是人工控制路燈的開關(guān)。一個國家路燈市場規(guī)模與當?shù)氐缆烽L度與種類、國民生活水平有關(guān)。理論上道路長度愈長、愈寬、重要道路(如高速公路)比率愈高，路燈需求數(shù)量將隨之增長。不過路燈需求與實際裝置數(shù)量，會受到國民生活水平影響。國民生活水平愈高國家，民眾對于道路使用頻率與道路安全要求越高，相對的路燈裝置數(shù)量也較多。中國基本上是能源缺乏國家，隨著經(jīng)濟發(fā)展，能源供給問題更加嚴重。2008年10月中國政府啟動“公共機構(gòu)節(jié)能條例”，要求各級政府單位應(yīng)

13、當將節(jié)能產(chǎn)品、設(shè)備納入政府集中采購目錄，并嚴格監(jiān)控能源消耗狀況。同時，也公布了“民用建筑節(jié)能條例”規(guī)定建設(shè)單位應(yīng)當選擇合適的可再生能源，用于采暖、制冷、照明和熱水供應(yīng)等。正因為這兩項法規(guī)的實行，提供地方政府采購LED等相關(guān)節(jié)能產(chǎn)品的法源依據(jù)。雖然國家積極地在倡導節(jié)能環(huán)保也采取了許多措施，例如采用人工控制手動進行開關(guān)燈的工作，還有采用定時控制的措施：天天定時開定時關(guān)不論氣候季節(jié)變化，還有的在夜晚降低路燈的供電電壓使其變暗來減小能源消耗。這些控制方式明顯存在著較大的問題，人工控制不僅浪費了人力資源，而且還容易引起不必要的安全隱患。定時控制存在著在天氣不好或季節(jié)變化天黑的早或晚的情況下光照條件沒得到

14、及時改善。降低供電電壓會影響路燈的使用壽命和出行安全。所以說，設(shè)計出一個智能型的路燈控制系統(tǒng)在社會會有個廣泛的應(yīng)用前景。 第二章 路燈控制系統(tǒng)設(shè)計的總體方案 本設(shè)計以單片機芯片AT89S52、時鐘芯片DS1302、光敏電阻為主控單元的硬件電路和以keil 軟件為編程環(huán)境下的軟件部分組成。采用了時間控制和環(huán)境參數(shù)控制相結(jié)合的策略，實現(xiàn)了光照不好的情況下路燈自動開啟、深夜路燈隔著開啟、白天路燈熄滅停止工作、隨著季節(jié)的變化改變路燈的開關(guān)時間等功能。光測電路部分。一年四季天氣狀況都在不斷變化著，天氣情況的變化影響著光照強度的變化，我們希望在光照強度不夠好時路燈能自動開啟。因此我們需要一個傳感器來感應(yīng)光

15、照強度從而做出相應(yīng)變化，光敏電阻是一種很優(yōu)良的感應(yīng)光照強度的傳感器。時鐘電路部分。天氣的變化是不可預測的，因此有時我們有時需要根據(jù)每個季節(jié)的天黑的遲早人工的去修改預先設(shè)定的時間控制路燈的開關(guān)，從而我們會使用到專用的時鐘芯片。最后可以由單片機系統(tǒng)對這兩部分進行不同的控制。根據(jù)以上分析以及設(shè)計要求得出本設(shè)計硬件構(gòu)成框圖如圖2-1所示： 光照信號關(guān)單片機時鐘信號圖2-1 硬件構(gòu)成 顯示硬件電路主要由光照信號測量電路和時鐘信號測量電路組成，它們均通過單片機去對數(shù)碼管顯示和路燈開關(guān)進行控制，從而達到預想的要求。 第三章 路燈控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計整體硬件設(shè)計原理圖見圖3-1該設(shè)計電路主要通過單片機和按鍵對時

16、鐘芯片DS1302進行時間設(shè)置控制路燈的開關(guān)時間，和通過光敏電阻感應(yīng)外界的光照情況從而控制路燈的開關(guān)，還有構(gòu)成復位和晶振電路對該系統(tǒng)進行初始化和起振電路讓其運行，通過電阻和三極管驅(qū)動路燈點亮，再經(jīng)過單片機后通過驅(qū)動器SN7404驅(qū)動數(shù)碼管顯示時間。路燈斷電后，充電電池給時鐘芯片DS1302供電讓其繼續(xù)工作，讓時間繼續(xù)走下去，等其再次通電后，時間顯示當前時間。根據(jù)當前時間路燈會作出不同的響應(yīng)。下面就對硬件的各個部分進行詳細的分析3.1 光照信號測量電路的設(shè)計光照信號測量電路如圖3.1.2所示：圖3.1.2該電路主要由光敏電阻和比較器LM358組成。電路中有兩個分壓電路，其中R1和光敏電阻組成一個

17、，R2和滑阻組成另外一個。在光照強度正好達到需要打開路燈的時候，調(diào)節(jié)電位器R3，使比較器LM358同向端(3腳)電壓等于反相端(2腳)電壓，由于光敏電阻會隨著光照強度的變化而改變電阻值，當光照強度高時，光敏電阻的阻值就會降低，就會引起LM324的(2腳)電壓變小，低于所設(shè)定的(2腳)電壓，使輸出端(1腳)輸出高電平；當光照強度低時，光敏電阻的阻值就會變大，就會引起LM324的(2腳)電壓變大，比較器LM324中(2腳)電壓高于(3腳)電壓，(1腳)腳輸出低電壓。從而輸出端(1腳)上的高低電平的改變，就能反應(yīng)為光照亮暗的變化。進而作為單片機的一路輸入信號，控制路燈的點亮和關(guān)閉。輸出端連在單片機P

18、1.3口上。LM358: LM358內(nèi)部包括有兩個獨立的、高增益、內(nèi)部頻率補償?shù)碾p運算放大器， 適合于電源電壓范圍很寬的單電源使用，也適用于雙電源工作模式，在推薦的工作條件下，電源電流與 電源電壓無關(guān)。它的使用范圍包括傳感放大器、直流增模組,音頻放大器、工業(yè)控制、DC增益部件和其他所有可用單電源供電的使用運放的地方使用。LM358的封裝形式有塑封8引線雙列直插式和貼片式。LM358的特性：特性(Features)：內(nèi)部頻率補償。直流電壓增益高(約100dB) 。單位增益頻帶寬(約1MHz) 。電源電壓范圍寬：單電源(330V)；雙電源(1.5一15V) 。 低功耗電流，適合于電池供電。低輸入偏

19、流。低輸入失調(diào)電壓和失調(diào)電流。共模輸入電壓范圍寬，包括接地。差模輸入電壓范圍寬，等于電源電壓范圍。輸出電壓擺幅大（0至Vcc-1.5V)參數(shù)輸入偏置電流45 nA輸入失調(diào)電流50 nA輸入失調(diào)電壓2.9mV輸入共模電壓最大值VCC1.5 V共模抑制比80dB電源抑制比100dB引腳圖如圖3.1.3所示：圖3.1.3 光敏電阻：光敏電阻器（photovaristor）又叫光感電阻，是利用半導體的光電效應(yīng)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，入射光弱，電阻增大。光敏電阻器一般用于光的測量、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，

20、它是由半導體材料制成的。光敏電阻器的阻值隨入射光線（可見光）的強弱變化而變化，在黑暗條件下，它的阻值（暗阻）可達110M歐,在強光條件（100LX）下，它阻值（亮阻）僅有幾百至數(shù)千歐姆。光敏電阻器對光的敏感性（即光譜特性）與人眼對可見光（0.40.76）m的響應(yīng)很接近，只要人眼可感受的光，都會引起它的阻值變化。設(shè)計光控電路時，都用白熾燈泡泡（小電珠）光線或自然光線作控制光源，使設(shè)計大為簡化。光敏電阻的工作原理：光敏電阻的工作原理是基于內(nèi)光電效應(yīng)。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(gòu)成光敏電阻，為了增加靈敏度，兩電極常做成梳狀。用于制造光敏電阻的材料主要是金屬的硫化

21、物、硒化物和碲化物等半導體。通常采用涂敷、噴涂、燒結(jié)等方法在絕緣襯底上制作很薄的光敏電阻體及梳狀歐姆電極，接出引線，封裝在具有透光鏡的密封殼體內(nèi)，以免受潮影響其靈敏度。在黑暗環(huán)境里，它的電阻值很高，當受到光照時，只要光子能量大于半導體材料的禁帶寬度，則價帶中的電子吸收一個光子的能量后可躍遷到導帶，并在價帶中產(chǎn)生一個帶正電荷的空穴，這種由光照產(chǎn)生的電子空穴對了半導體材料中載流子的數(shù)目，使其電阻率變小，從而造成光敏電阻阻值下降。光照愈強，阻值愈低。入射光消失后，由光子激發(fā)產(chǎn)生的電子空穴對將復合，光敏電阻的阻值也就恢復原值。在光敏電阻兩端的金屬電極加上電壓，其中便有電流通過，受到波長的光線照射時，電

22、流就會隨光強的而變大，從而實現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換。光敏電阻沒有極性，純粹是一個電阻器件，使用時既可加直流電壓，也加交流電壓。半導體的導電能力取決于半導體導帶內(nèi)載流子數(shù)目的多少。光敏電阻的特性：一 溫度特性 光敏電阻和其他半導體器件一樣，受溫度影響較大，當溫度升高時，它的暗電阻會下降。溫度的變化對光譜特性也有很大影響。因此，有時為了提高靈敏度，或為了能接受遠紅外光而采取降溫措施。見圖3.1.4二 伏安特性 伏安特性在一定照度下, 流過光敏電阻的電流與光敏電阻兩端的電壓的關(guān)系稱為光敏電阻的伏安特性。圖3-5 為硫化鎘光敏電阻的伏安特性曲線。由圖可見，光敏硫化鎘光敏電阻的伏安特性曲線電阻在一定的電壓范圍內(nèi),

23、其I-U曲線為直線，說明其阻值與入射光量有關(guān), 而與電壓、電流無關(guān)。圖3.1.4圖3-5 硫化鎘光敏電阻的伏安特性曲線圖三 光譜特性 光譜特性光敏電阻的相對光敏靈敏度與入射波長的關(guān)系稱為光譜特性, 亦稱為光譜響應(yīng)。 圖 3-6 為幾種不同材料光敏電阻的光譜特性。 對應(yīng)于不同波長, 光敏電阻的靈敏度是不同的。從圖中可見硫化鎘光敏電阻的光譜響應(yīng)的峰值在可見光區(qū)域, 常被用作光度量測量（照度計）的探頭。而硫化鉛光敏電阻響應(yīng)于近紅外和中紅外區(qū), 常用做火焰探測器的探頭。圖 36 光敏電阻的光譜特性3.2 時鐘信號測量電路的設(shè)計時鐘信號測量電路如圖3.2.1所示：圖3.2.1時鐘信號測量電路主要由時鐘芯

24、片DS1302和晶振組成,通過按鍵對時鐘芯片進行時間設(shè)置從而去控制路燈的開關(guān)時間，由2個電容和晶振構(gòu)成的晶振電路在整個系統(tǒng)工作時起起振作用。DS1302與CPU的連接僅需要三條線，即SCLK（7）、I/O(6）、RST（5）。DS1302與CPU連接的電路原理圖3.2.1所示。 Vcc2 在單電源與電池供電的系統(tǒng)中提供低電源并提供低功率的電池備份。 Vcc2 在雙電源系統(tǒng)中提供主電源，在這種運用方式下 Vcc1連接到備份電源，以便在沒有主電源的情況下能保存時間信息以及數(shù)據(jù)。DS1302由 Vcc1或 Vcc2 兩者中的較大者供電。當 Vcc2 大于Vcc1+0.2V時，Vcc2給DS1302供

25、電。當 Vcc2 小于 Vcc1時，DS1302由 Vcc1供電。DS1302 時鐘芯片是該電路最主要的器件，現(xiàn)在流行的串行時鐘電路很多，如DS1302、 DS1307、PCF8485等。這些電路的接口簡單、價格低廉、使用方便，被廣泛地采用。DS1302 是DALLAS 公司推出的涓流充電時鐘芯片,內(nèi)含有一個實時時鐘/日歷和31 字節(jié)靜態(tài)RAM,通過簡單的串行接口與單片機進行通信實時時鐘/日歷電路。提供秒分時日期.月年的信息,每月的天數(shù)和閏年的天數(shù)可自動調(diào)整時鐘操作可通過AM/PM 指示決定采用24 或12 小時格式.DS1302 與單片機之間能簡單地采用同步串行的方式進行通信,僅需用到三個口

26、線:1 RES 復位,2 I/O 數(shù)據(jù)線,3 SCLK串行時鐘。時鐘/RAM 的讀/寫數(shù)據(jù)以一個字節(jié)或多達31 個字節(jié)的字符組方式通信。DS1302 工作時功耗很低,保持數(shù)據(jù)和時鐘信息時功率小于1mW。DS1302 是由DS1202 改進而來,增加了以下的特性。雙電源管腳用于主電源和備份電源供應(yīng)Vcc1,為可編程涓流充電電源附加七個字節(jié)存儲器。它廣泛應(yīng)用于電話傳真便攜式儀器以及電池供電的儀器儀表等產(chǎn)品領(lǐng)域。一 DS1302的結(jié)構(gòu)及其引腳功能：DS1302的結(jié)構(gòu)DS1302的引腳功能：X1 X2 32.768KHz 晶振管腳GND 地RST 復位腳I/O 數(shù)據(jù)輸入/輸出引腳SCLK 串行時鐘Vc

27、c1,Vcc2 電源供電管腳二 （1） DS1302的控制字DS1302 的控制字如圖3.2.2所示?？刂谱止?jié)的最高有效位(位7)必須是邏輯1，如果它為0，則不能把數(shù)據(jù)寫入DS1302中，位6如果為0，則表示存取日歷時鐘數(shù)據(jù)，為1表示存取RAM數(shù)據(jù);位5至位1指示操作單元的地址;最低有效位(位0)如為0表示要進行寫操作，為1表示進行讀操作，控制字節(jié)總是從最低位開始輸出。圖3.2.2（2）DS1302的數(shù)據(jù)輸出口I/O在控制指令字輸入后的下一個SCLK時鐘的上升沿時，數(shù)據(jù)被寫入DS1302，數(shù)據(jù)輸入從低位即位0開始。同樣，在緊跟8位的控制指令字后的下一個SCLK脈沖的下降沿讀出DS1302的數(shù)據(jù)

28、，讀出數(shù)據(jù)時從低位0位到高位7。（3）DS1302的寄存器DS1302有12個寄存器，其中有7個寄存器與日歷、時鐘相關(guān)，存放的數(shù)據(jù)位為BCD碼形式,其日歷、時間寄存器及其控制字見表1。此外，DS1302 還有年份寄存器、控制寄存器、充電寄存器、時鐘突發(fā)寄存器及與RAM相關(guān)的寄存器等。時鐘突發(fā)寄存器可一次性順序讀寫除充電寄存器外的所有寄存器內(nèi)容。 DS1302與RAM相關(guān)的寄存器分為兩類：一類是單個RAM單元，共31個，每個單元組態(tài)為一個8位的字節(jié)，其命令控制字為C0HFDH，其中奇數(shù)為讀操作，偶數(shù)為寫操作；另一類為突發(fā)方式下的RAM寄存器，此方式下可一次性讀寫所有的RAM的31個字節(jié)，命令控制

29、字為FEH(寫)FFH(讀)。DS1302的內(nèi)部寄存器CH: 時鐘停止位 存器2 的第7 位12/24 小時標志CH=0 振蕩器工作允許 bit7=1,12 小時模式CH=1 振蕩器停止 bit7=0,24 小時模式WP: 寫保護位 寄存器2 的第5 位:AM/PM定義WP=0 寄存器數(shù)據(jù)能夠?qū)懭?AP=1 下午模式WP=1 寄存器數(shù)據(jù)不能寫入 AP=0 上午模式TCS: 涓流充電選擇 DS: 二極管選擇位TCS=1010 使能涓流充電 DS=01 選擇一個二極管TCS=其它 禁止涓流充電 DS=10 選擇兩個二極管DS=00 或11, 即使TCS=1010, 充電功能也被禁止3.3 單片機控

30、制部分3.3.1 AT89S52的介紹AT89S52是一個低功耗，高性能CMOS 8位單片機，片內(nèi)含8k Bytes ISP(In-system programmable)的可反復擦寫1000次的Flash只讀程序存儲器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)制造，兼容標準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ISP Flash存儲單元，功能強大的微型計算機的AT89S52可為許多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高性價比的解決方案。AT89S52具有如下特點：40個引腳，8k Bytes Flash片內(nèi)程序存儲器，256 bytes的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器（R

31、AM），32個外部雙向輸入/輸出（I/O）口，5個中斷優(yōu)先級2層中斷嵌套中斷，2個16位可編程定時計數(shù)器,2個 全雙工串行通信口，看門狗（WDT）電路，片內(nèi)時鐘振蕩器。AT89S52的引腳圖如圖3.2.1.1所示圖3.2.1.1AT89S52的引腳介紹：外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（IIL）。此外，P1.0和P1.2分別作定時器/計數(shù)器2的外部計數(shù)輸入（P1.0/T2）和時器/計數(shù)器2的觸發(fā)輸入（P1.1/T2EX）。在flash編程和校驗時，P1口接收低8位地址字節(jié)。引腳號第二功能P1.0 T2（定時器/計數(shù)器T2的外部計數(shù)輸入），時鐘輸出P1.1 T2EX（定時器/計數(shù)器T

32、2的捕捉/重載觸發(fā)信號和方向控制）P1.5 MOSI（在系統(tǒng)編程用）P1.6 MISO（在系統(tǒng)編程用）P1.7 SCK（在系統(tǒng)編程用）P2 口：P2 口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I/O 口，P2 輸出緩沖器能驅(qū)動4 個TTL 邏輯電平。對P2 端口寫“1”時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（IIL）。在訪問外部程序存儲器或用16位地址讀取外部數(shù)據(jù)存儲器（例如執(zhí)行MOVX DPTR）時，P2 口送出高八位地址。在這種應(yīng)用中，P2 口使用很強的內(nèi)部上拉發(fā)送1。在使用8位地址（如MOVX RI）訪問外部數(shù)據(jù)存儲器

33、時，P2口輸出P2鎖存器的內(nèi)容。在flash編程和校驗時，P2口也接收高8位地址字節(jié)和一些控制信號。P3 口：P3 口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I/O 口，p2 輸出緩沖器能驅(qū)動4 個TTL 邏輯電平。對P3 端口寫“1”時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（IIL）。P3口亦作為AT89S52特殊功能（第二功能）使用，如下表所示。在flash編程和校驗時，P3口也接收一些控制信號。引腳號第二功能P3.0 RXD（串行輸入）P3.1 TXD（串行輸出）P3.2 INT0(外部中斷0)P3.3 INT0(外部中

34、斷0)P3.4 T0（定時器0外部輸入）P3.5 T1（定時器1外部輸入）P3.6 WR(外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通)P3.7 RD(外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通)RST: 復位輸入。晶振工作時，RST腳持續(xù)2 個機器周期高電平將使單片機復位?？撮T狗計時完成后，RST 腳輸出96 個晶振周期的高電平。特殊寄存器AUXR(地址8EH)上的DISRTO位可以使此功能無效。DISRTO默認狀態(tài)下，復位高電平有效。ALE/PROG：地址鎖存控制信號（ALE）是訪問外部程序存儲器時，鎖存低8 位地址的輸出脈沖。在flash編程時，此引腳（PROG）也用作編程輸入脈沖。在一般情況下，ALE 以晶振六分之一的固定頻率輸出

35、脈沖，可用來作為外部定時器或時鐘使用。然而，特別強調(diào)，在每次訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，ALE脈沖將會跳過。如果需要，通過將地址為8EH的SFR的第0位置“1”，ALE操作將無效。這一位置“1”，ALE 僅在執(zhí)行MOVX 或MOVC指令時有效。否則，ALE 將被微弱拉高。這個ALE 使能標志位（地址為8EH的SFR的第0位）的設(shè)置對微控制器處于外部執(zhí)行模式下無效。PSEN:外部程序存儲器選通信號（PSEN）是外部程序存儲器選通信號。當AT89S52從外部程序存儲器執(zhí)行外部代碼時，PSEN在每個機器周期被激活兩次，而在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，PSEN將不被激活。EA/VPP:訪問外部程序存儲器控制信號。

36、為使能從0000H 到FFFFH的外部程序存儲器讀取指令，EA必須接GND。為了執(zhí)行內(nèi)部程序指令，EA應(yīng)該接VCC。在flash編程期間，EA也接收12伏VPP電壓。XTAL1:振蕩器反相放大器和內(nèi)部時鐘發(fā)生電路的輸入端。XTAL2:振蕩器反相放大器的輸出端。AT89S52的存儲器結(jié)構(gòu)：MCS-51器件有單獨的程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器。外部程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器都可以64K尋址。程序存儲器：如果EA引腳接地，程序讀取只從外部存儲器開始。對于89S52，如果EA 接VCC，程序讀寫先從內(nèi)部存儲器（地址為0000H1FFFH）開始，接著從外部尋址，尋址地址為：2000HFFFFH。數(shù)據(jù)存儲器：AT8

37、9S52 有256 字節(jié)片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器。高128 字節(jié)與特殊功能寄存器重疊。也就是說高128字節(jié)與特殊功能寄存器有相同的地址，而物理上是分開的。當一條指令訪問高于7FH 的地址時，尋址方式?jīng)Q定CPU 訪問高128 字節(jié)RAM 還是特殊功能寄存器空間。直接尋址方式訪問特殊功能寄存器（SFR）。3.3.2 復位電路的設(shè)計復位電路的設(shè)計如圖3.3.2.1所示：圖3.3.2.1復位電路：主要由按鍵電解電容、和電阻構(gòu)成。當按下按鍵時，9號腳會產(chǎn)生一個高電平送入RST端，產(chǎn)生復位信，從而達到復位的作用。3.3.3 晶振電路的設(shè)計晶振電路的設(shè)計如圖3.3.2.2所示：圖3.3.2.2晶振電路：主要由32.7

38、68的晶振和電容組成，單片機工作時能產(chǎn)生振蕩，其特點是固有頻率十分穩(wěn)定，而且震動具有多諧性，除了其頻震動外還有奇次諧波泛音震動性能上，晶振的品質(zhì)因素Q和特性阻抗都非常高，而且接入系數(shù)很小，因此具有很高的頻率穩(wěn)定度。3.4 顯示電路的設(shè)計顯示電路的設(shè)計如圖3.4.1所示：顯示電路主要由數(shù)碼管、驅(qū)動器SN7407和二極管、三極管、LED顯示燈、4.7K排阻等組成。圖3.4.1在本設(shè)計中，顯示電路用到的元件很多，二極管、三極管、電阻、數(shù)碼管的原理和作用都很普通，在這我就不一一介紹。在這里我重點介紹一下SN7407。SN7407如圖3.4.2所示圖3.4.2LED的驅(qū)動問題是顯示設(shè)計中的一個非常重要的

39、環(huán)節(jié)。如果在電路中沒有驅(qū)動或驅(qū)動過低，就會導致液晶數(shù)碼管顯示不夠亮。SN7407能夠改善這一缺點，它能夠提供穩(wěn)定的恒流源輸出，保證數(shù)碼管的驅(qū)動。本課題設(shè)計了2路LED路燈，分別接AT89S52單片機P2.0,P2.1口；2路都用4個LED燈并聯(lián)模擬，一個燈分別連接一個三極管，三極管基極，發(fā)射極分別連一個電阻，電阻做限流作用。如圖所示當P2.1口為高電平時，三極管Q1,Q2.Q3,Q4導通，驅(qū)動燈亮；當P2.1為低電平時，三極管Q1,Q2,Q3,Q4截止，達到斷開作用，燈不亮。 第四章 路燈控制器的軟件設(shè)計4.1 Keil C 軟件的介紹單片機開發(fā)中除必要的硬件外，同樣離不開軟件，我們寫的匯編語

40、言源程序要變?yōu)镃PU可以執(zhí)行的機器碼有兩種方法，一種是手工匯編，另一種是機器匯編，目前己極少使用手工匯編的方法了。機器匯編是通過匯編軟件將源程序變?yōu)闄C器碼，用于MCS -51單機的匯編軟件有早期的A51,隨著單片機開發(fā)技術(shù)的不斷發(fā)展，從普遍使用匯編語言到逐漸使用高級語言開發(fā)，單片機的開發(fā)軟件也在不斷發(fā)展，Keil軟件是目前最流行開發(fā)MCS -51系列單片機的軟件，這從近年來各仿真機廠商紛紛宣布全面支持Kei1即可看出。Keil提供了包括C編譯器、宏匯編、連接器、庫管理和一個功能強大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開發(fā)方案，通過一個集成開發(fā)環(huán)境（uVision)將這些部份組合在一起。運行Keil軟件需要

41、Pentium或以上的CPU，16MB或更多RAM 、 20M以上空閑的硬盤空間、WIN98、NT, WIN2000、WINXP等操作系統(tǒng)。掌握這一軟件的使用對于使用51系列單片機的愛好者來說是十分必要的，如果你使用C語言編程，那么Keil幾乎就是你的不二之選，即使不使用C語言而僅用匯編語言編程，其方便易用的集成環(huán)境、強大的軟件仿真調(diào)試工具也會令你事半功倍。一） Keil工程文件的建立、設(shè)置與目標文件的獲得首先啟動Keil軟件的集成開發(fā)環(huán)境，UVison啟動后，程序窗口的左邊有一個工程管理窗口，該窗口有3個標簽，分別是Files、Regs和Books，這三個標簽頁分別顯示當前項目的文件結(jié)構(gòu)、C

42、PU的寄存器及部分特殊功能寄存器的值(調(diào)試時才出現(xiàn))和所選CPU的附加說明文件，如果是第一次啟動Keil,那么這三個標簽頁全是空的。二） 源文件的建立使用菜單“File-New 或者點擊工具欄的新建文件按鈕，即可在項目窗口的右側(cè)打開一個新的文本編緝窗口，在該窗口中輸入源程序。保存文件，注意必須加上擴展名(匯編語言源程序一般用asm或a51為擴展名)。需要說明的是，源文件就是一般的文本文件，不一定使用Keil軟件編寫，可以使用任意文本編緝器編寫，而且，Keil的編緝器對漢字的支持不好，建議使用U1traEdit之類的編緝軟件進行源程序的輸入。（1）建立工程文件在項目開發(fā)中，并不是僅有一個源程序就

43、行了，還要為這個項目選擇CPU（Keil支持數(shù)百種CPU，而這些CPU的特性并不完全相同)，確定編譯、匯編、連接的參數(shù)，指定調(diào)試的方式，有一些項目還會有多個文件組成等，為管理和使用方便，Keil使用工程(Project)這一概念，將這些參數(shù)設(shè)置和所需的所有文件都加在一個工程中，只能對工程而不能對單一的源程序進行編譯(匯編)和連接等操作。點擊“Project-New Project.菜單，出現(xiàn)一個對話框，要求給將要建立的工程起一個名字，可以在編緝框中輸入一個名字(設(shè)為examl，不需要擴展名。點擊“保存”按鈕，出現(xiàn)第二個對話框，這個對話框要求選擇目標CPU（即你所用芯片的型號)，Keil支持的C

44、PU很多，我們選擇Atmel公司的89C51芯片。點擊ATMEL前ICI的“+”號，展開該層，點擊其中的89C51，然后再點擊“確定”按鈕，回到主界面，此時，在工程窗口的文件頁中，出現(xiàn)了“Target1”，前面有“+”號，點擊“+”號展開，可以看到下一層的“Source Groupl，這時的工程還是一個空的工程，里面什么文件也沒有，需要手動把剛才編寫好的源程序加入，點擊“Source Groupl”使其反白顯示，然后，點擊鼠標右鍵，出現(xiàn)一個下拉菜單。選中其中的“Add file toGroupSource Groupl，出現(xiàn)一個對話框，要求尋找源文件，注意，該對話框下面的“文件類型”默認為C

45、source file(*.c)，也就是以C為擴展名的文件，而我們的文件是以asm為擴展名的，所以在列表框中找不到examl.asm，要將文件類型改掉，點擊對話框中“文件類型”后的下拉列表，找到并選中“Asm Source File(*.a51,*.asm)，這樣，在列表框中就可以找到examl.asm文件了。雙擊exam l .rim文件，將文件加入項目，注意，在文件加入項目后，該對話框并不消失，等待繼續(xù)加入其它文件，但初學時常會誤認為操作沒有成功而再次雙擊同一文件，這時會出現(xiàn)一對話框，提示你所選文件己在列表中，此時應(yīng)點擊“確定”，返回前一對話框，然后點擊“Close即可返回主界面，返回后，

46、點擊“SourceGroup 1前的加號，會發(fā)現(xiàn)exam l .asm文件己在其中。雙擊文件名，即打開該源程序。三） 工程的詳細設(shè)置工程建立好以后，還要對工程進行進一步的設(shè)置，以滿足要求。首先點擊左邊Project窗口的Target 1，然后使用菜單“Project Option for targettargetl”即出現(xiàn)對工程設(shè)置的對話框，這個對話框可謂非常復雜，共有8個頁面，要全部搞清可不容易，好在絕大部份設(shè)置項取默認值就行了。我們主要設(shè)置對話框中的Tayet頁面，Xtal后面的數(shù)值是晶振頻率值，默認值是所選目標CPU的最高可用頻率值，對于我們所選的AT89C51而言是24M，該數(shù)值與最終

47、產(chǎn)生的目標代碼無關(guān)，僅用于軟件模擬調(diào)試時顯示程序執(zhí)行時間。正確設(shè)置該數(shù)值可使顯示時間與實際所用時間一致，一般將其設(shè)置成與硬件所用晶振頻率相同，如果沒必要了解程序執(zhí)行的時間，也可以不設(shè)，這里設(shè)置為12。設(shè)置完成后按確認返回主界面，工程文件建立、設(shè)置完畢。四）編譯與連接在設(shè)置好工程后，即可進行編譯、連接。選擇菜單Project-Build target，對當前工程進行連接，如果當前文件己修改，軟件會先對該文件進行編譯，然后再連接以產(chǎn)生目標代碼; 如果選擇Rebuild All target files將會對當前工程中的所有文件重新進行編譯然后再連接，確保最終生產(chǎn)的目標代碼是最新的，而Transla

48、te.項則僅對該文件進行編譯，不進行連接。以上操作也可以通過工具欄按鈕直接進行。編譯過程中的信息將出現(xiàn)在輸出窗口中的Build頁中，如果源程序中有語法錯誤，會有錯誤報告出現(xiàn)，雙擊該行，可以定位到出錯的位置，對源程序反復修改之后，最終會得到如圖4-1所示的結(jié)果，提示獲得了名為examl.hex的文件，該文件即可被編程器讀入并寫到芯片中，同時還產(chǎn)生了一些其它相關(guān)的文件，可被用于Keil的仿真與調(diào)試，這時可以進入下一步調(diào)試的工作。4.2 路燈控制器軟件設(shè)計所需要實現(xiàn)的功能一：能夠根據(jù)光照強度從而去路燈的開啟與關(guān)閉，天氣的光照強度弱時路燈自動開啟，光照強度強時路燈自動關(guān)閉。二：在夜晚12點的時候路上行

49、人很少，為避免不必要的資源浪費，12過后采取路燈間隔開關(guān)的方式來節(jié)省資源。三：隨著季節(jié)的不同變化，天氣的不同，路燈控制器會自動改變路燈開啟/關(guān)閉的時間，比如夏季開燈晚，關(guān)燈早；冬季開燈早，關(guān)燈晚。這樣就能節(jié)約很多電能。具體軟件設(shè)計功能見圖4.1.1圖4.1.14.3 路燈控制器設(shè)計流程圖：單片機AT89S52對時鐘芯片DS1302的控制需要通過程序驅(qū)動來實現(xiàn)，程序主要完成兩個方面的任務(wù)：利用單片機實現(xiàn)對DS1302寄存器的地址定義和控制字的寫入，實現(xiàn)對DS1302的數(shù)據(jù)讀取.路燈控制器的軟件主流程圖如圖4.2.1所示點亮路燈 圖 4.2.1由圖4.2.1可知，程序開始運行時先判斷電纜信號GXH

50、是否為0，若為0，則關(guān)閉所有路燈，反之，打開所有路燈。同時判斷時鐘信號是否是00:00以后，是則間隔關(guān)閉路燈，不是則保持原來路燈的點亮狀態(tài)。接著判斷天氣是否暗，若暗，則點亮路燈。 第五章 路燈控制系統(tǒng)的調(diào)試5.1 電路調(diào)試在此設(shè)計中，電路調(diào)試包括硬件調(diào)試和軟件調(diào)試。5.1.1 硬件調(diào)試電路焊接完成之后，就要進行硬件電路的調(diào)試。在做本次設(shè)計的過程中，遇到了一些故障并作了相應(yīng)的排除：一：避免電路板虛焊 電路板的虛焊會導致電路不通，不能實現(xiàn)所需要的功能。 二：要用電壓表對數(shù)碼管的每個腳進行識別，識別每個腳所控制的哪一位，以便進行與單片機的連線。三： 在系統(tǒng)上電之前先檢查芯片的電源線是否與接進電源口的

51、電源線相連，芯片的接地線是否與電源的地線相連，并確認沒有出現(xiàn)電源線與地線短接的情況。然后給整個系統(tǒng)上電，檢查各個芯片上的電源電壓是否符合要求，如果出現(xiàn)芯片異常發(fā)熱的情況，就必須立刻切斷電源，重新檢查電路，直至完全達到要求為止。5.1.2軟件調(diào)試在硬件電路完成之后，就要根據(jù)所需實現(xiàn)的功能去進行編程，首先要對各個芯片的引腳進行定義，在對每個模塊所要實現(xiàn)的功能編寫相應(yīng)的主程序和子程序，在這里我們要用到KEIL軟件環(huán)境下進行編程。編寫好程序后要檢查其是否有語法錯誤或者其它的錯誤，如有錯誤要進行改正，直到正確為止，再把編寫好的程序燒到AT89S52芯片中，運行看是否能實現(xiàn)相應(yīng)的功能?？梢酝ㄟ^改變程序中的

52、對硬件電路的某個設(shè)置來確定電路是否正常，例如改變定時的時間等等。經(jīng)調(diào)試各個部分運行正常，這樣整個電路接上電源就能脫機進行工作了，我們也就完成了個畢業(yè)設(shè)計。5.2調(diào)試過程中出現(xiàn)的問題和解決方法在做此設(shè)計的過程中，硬件和軟件部分都出現(xiàn)了相應(yīng)的問題。硬件部分：一 系統(tǒng)上電之后，數(shù)碼管沒有顯示。解決方法：數(shù)碼管沒有顯示有可能是程序或數(shù)碼管本身有問題，但最有可能的是電源接口部分出現(xiàn)問題。用萬用表測量了下接口的電源線和地線的電壓，發(fā)現(xiàn)其電壓很小，說明沒有足夠的電壓供數(shù)碼管顯示。查看硬件電路發(fā)現(xiàn)其他芯片的電源線沒有與電源口的電源線相連。二 在電路斷電后再插上電源數(shù)碼管不顯示現(xiàn)在的準確時間，總是顯示設(shè)定的初始時間。解決方法：在直流電源不供電的情況下芯片DS1302不能正常工作，只有2個原