信號燈警報監(jiān)控系統(tǒng)機(jī)械專業(yè)單片機(jī)畢業(yè)設(shè)計論文

1、 本科畢業(yè)設(shè)計（論文）題 目：信號燈報警監(jiān)控系統(tǒng)學(xué) 號：104812293 姓 名：祝正磊 班 級： 10機(jī)工A1 專 業(yè)：機(jī)械電子工程 學(xué) 院：機(jī)電工程學(xué)院 入學(xué)時間：2010級 指導(dǎo)教師：陸成鷹 日 期： 2014 年3 月12日畢業(yè)設(shè)計（論文）獨創(chuàng)性聲明本人所呈交的畢業(yè)論文是在指導(dǎo)教師指導(dǎo)下進(jìn)行的工作與取得的成果。除文中已經(jīng)注明的容外，本論文不包含其他個人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果。對本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個人和集體，均已在文中作了明確說明并表示意。作者簽名：祝正磊日期：2014年3月12日信號燈報警監(jiān)控系統(tǒng)摘要如今，鐵路已經(jīng)遍與世界各地，貫穿了我們的生活。而信號燈是用來保障鐵路正常運

2、營的必不可少的設(shè)備。因此如果在運營號燈發(fā)生故障，將可能使鐵路無常運行甚至發(fā)生事故。本課題的研究目的和意義就是設(shè)計一套信號燈報警監(jiān)控系統(tǒng)，用來自動化的與時發(fā)現(xiàn)鐵路中發(fā)生故障的信號燈，使維修人員能第一時間對發(fā)生故障的信號燈進(jìn)行維修，以保障鐵路的正常運營。本系統(tǒng)將使用單片機(jī)來對其進(jìn)行控制，使用仿真系統(tǒng)來模擬整個監(jiān)控系統(tǒng)的運行情況。關(guān)鍵詞：信號燈；監(jiān)控；故障報警Light alarm monitoring systemABSTRACTToday,the railway has been around the world,throughout our lives. The lights are the

3、essential equipment which are used to guarantee the normal operation of the railway.So if the lights are broken down, the railway may not operate properly or even make the railway accident.The purpose of the research is to design a light alarm monitoring system which is used to find the broken light

4、 timely and automatically.By this way,the maintainer can repair the broken light in first time and guarantee the normal operation of the railway. The system will use microcontroller to control it,and use the simulation system to simulate the operation of the monitoring system. Key words:light;monito

5、ring;failure warning目錄1緒論11.1課題背景11.2課題完成的功能 21.3 課題設(shè)計的方案22單片機(jī)簡介52.1單片機(jī)的發(fā)展與應(yīng)用52.1.1單片機(jī)的發(fā)展52.1.2單片機(jī)的應(yīng)用52.2 AT89C51的特性63 系統(tǒng)硬件設(shè)計93.1 總硬件電路設(shè)計93.2電流互感器103.3電壓比較器103.4時鐘電路的設(shè)計103.5復(fù)位電路的設(shè)計123.6時鐘芯片電路的設(shè)計133.6.1 DS1302時鐘芯片的簡介133.6.2 DS1302的工作原理133.6.3 DS1302的引腳功能與結(jié)構(gòu)143.7顯示電路的設(shè)計154 軟件程序設(shè)計184.1程序流程框圖184.2調(diào)試過程20

6、5總結(jié)38致40參考文獻(xiàn)41附錄4259 / 661 緒論1.1課題背景鐵路信號燈對鐵路的正常運行至關(guān)重要。在過去鐵路剛開始運行的時候，是由人騎著馬在前面引導(dǎo)火車運行。用手勢信號來指揮列車前進(jìn)或停止。后來人們開始研究固定的信號設(shè)備：用一塊長方形的板子，并在頂端加有一塊圓板。它的橫向線路表示停車信號，順向線路表示前進(jìn)信號。在晚上運行的時候，紅色燈光表示停車信號，白色燈光表示進(jìn)行信號。后來隨著列車速度的不斷提高，信號燈也不斷改進(jìn)。1841年英國開始使用臂板式信號機(jī)。這種臂板式信號機(jī)有兩種顯示：水平位置表示停車信號，向下傾斜45度表示進(jìn)行信號。夜間仍用紅色燈光表示停車，但改用綠色燈光表示前進(jìn)。隨著信

7、號燈不斷的發(fā)展，為了保障信號燈能一直正常工作，使鐵路能正常運行，信號燈監(jiān)控系統(tǒng)也在不斷的向自動化、智能化發(fā)展和改進(jìn)。如今已經(jīng)有許多利用不同的技術(shù)設(shè)計開發(fā)成功的信號燈監(jiān)控系統(tǒng)。比如景玉在科技 縱橫中發(fā)表的鐵路設(shè)備檢修自動化系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)，他利用計算機(jī)平臺動態(tài)顯示各信號設(shè)備的狀態(tài)或采用報警繼電器，用計算機(jī)監(jiān)控各信號。比如少華發(fā)表的新型站信號燈斷絲定位報警系統(tǒng)。，還有，又比如王國芬發(fā)表的TDB型信號燈快速定位報警系統(tǒng)，他利用指示燈與繼電器相結(jié)合的方法，由指示燈顯示燈的位置。這些技術(shù)的缺點是，占用空間大但檢測的點數(shù)少，距離短而且造價貴，難以廣泛應(yīng)用。 本設(shè)計的特點就是可以實時檢測多路鐵路信號燈的工作情

8、況，檢測信號燈是否有斷絲的故障，對于故障的信號燈進(jìn)行報警。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，造價不貴，適合批量生產(chǎn)。實物如圖所示：圖1-11.2課題完成的功能1.對16路信號燈循環(huán)進(jìn)行檢測。 2.對燈絲發(fā)生故障的信號燈進(jìn)行報警，顯示發(fā)生故障的路數(shù)、小時和分鐘。 3.只顯示第一次檢測到故障時的時間。 4.沒有報警時顯示當(dāng)前的時間。 5.對于一段時間發(fā)生的故障可動態(tài)顯示。1.3課題設(shè)計的方案在信號燈上串接一個電流互感器，電流互感器的輸出端上并聯(lián)有一個電流轉(zhuǎn)電壓電阻，構(gòu)成一個信號采集部件，采集信號燈的正弦信號。正弦信號可能采集到的情況如下：1）燈絲正常工作時的波形，如圖1-2 圖1-22）燈絲故障時的波形，如圖1-3

9、圖1-33） 信號燈未工作時的波形，如圖1-4 圖1-4電壓信號進(jìn)入電壓比較器后，產(chǎn)生以下的比較，如圖1-5圖1-516路正弦信號通過多路模擬開關(guān)分別進(jìn)入已連接可調(diào)電阻的2個電壓比較器，一個可調(diào)電阻設(shè)置的電阻較高，一個較低。電壓比較器的輸出信號進(jìn)入單片AT89C51主芯片，觀察電壓比較器的輸出情況，若都是高電位1，則正常，此時如果原先有故障，則消除故障，如果原先沒有故障，則進(jìn)行下一路的監(jiān)測；若一個高電位1，一個低電位0，則故障并使用數(shù)碼管顯示發(fā)生故障的信號燈的路數(shù)和時間，此時如果原先有故障，則進(jìn)行下一路監(jiān)測，如果原先沒有故障，顯示報警后開始監(jiān)測下一路；若都為0，則沒有開機(jī)，重新檢測。 本系統(tǒng)所

10、有的設(shè)計和調(diào)試都用PROTEUS仿真系統(tǒng)完成，然后用單片機(jī)程序進(jìn)行控制。2 單片機(jī)簡介2.1單片機(jī)的發(fā)展與應(yīng)用2.1.1單片機(jī)的發(fā)展單片機(jī)，全稱單片微型計算機(jī)，又稱微控制器。它由運算器、控制器、存儲器、輸入輸出設(shè)備構(gòu)成，相當(dāng)于一個微型的計算機(jī)。 單片機(jī)誕生于1971年，經(jīng)歷了SCM、MCU、SoC三大階段，早期的SCM單片機(jī)都是8位或4位的。其中最成功的是INTEL的8051，此后在8051上發(fā)展出了MCS51系列MCU系統(tǒng)?；谶@一系統(tǒng)的單片機(jī)系統(tǒng)直到現(xiàn)在還在廣泛使用。隨著工業(yè)控制領(lǐng)域要求的提高，開始出現(xiàn)了16位單片機(jī)，但因為性價比不理想并未得到很廣泛的應(yīng)用。90年代后隨著消費電子產(chǎn)品大發(fā)展

11、，單片機(jī)技術(shù)得到了巨大提高。隨著INTEL i960系列特別是后來的ARM系列的廣泛應(yīng)用，32位單片機(jī)迅速取代16位單片機(jī)的高端地位，并且進(jìn)入主流市場。2.2.2單片機(jī)的應(yīng)用單片機(jī)滲透到我們生活的各個領(lǐng)域，幾乎很難找到哪個領(lǐng)域沒有單片機(jī)的蹤跡。導(dǎo)彈的導(dǎo)航裝置，飛機(jī)上各種儀表的控制，計算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)通訊與數(shù)據(jù)傳輸，工業(yè)自動化過程的實時控制和數(shù)據(jù)處理，廣泛使用的各種智能IC卡，民用豪華轎車的安全保障系統(tǒng)，錄像機(jī)、攝像機(jī)、全自動洗衣機(jī)的控制，以與程控玩具、電子寵物等等，這些都離不開單片機(jī)。更不用說自動控制領(lǐng)域的機(jī)器人、智能儀表、醫(yī)療器械以與各種智能機(jī)械了。因此，單片機(jī)的學(xué)習(xí)、開發(fā)與應(yīng)用將造就一批計算機(jī)應(yīng)

12、用與智能化控制的科學(xué)家、工程師。單片機(jī)廣泛應(yīng)用于儀器儀表、家用電器、醫(yī)用設(shè)備、航空航天、專用設(shè)備的智能化管理與過程控制等領(lǐng)域，大致可分為這樣幾個疇：智能儀器、工業(yè)控制、家用電器、網(wǎng)絡(luò)和通信、設(shè)備領(lǐng)域、模塊化系統(tǒng)、汽車電子等。2.2 AT89C51的特性AT89C51是一種帶4K字節(jié)FLASH存儲器的低電壓、高性能CMOS 8位微處理器，俗稱單片機(jī)。AT89C2051是一種帶2K字節(jié)閃存可編程可擦除只讀存儲器的單片機(jī)。單片機(jī)的可擦除只讀存儲器可以反復(fù)擦除1000次。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃速存儲

13、器組合在單個芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器，AT89C2051是它的一種精簡版本。AT89C51單片機(jī)為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案。外形與引腳排列如圖2-1所示。 圖2-1 AT89C51引腳1、電源引腳（2根）1）VCC：電源端，接5V電源。2）GND：接地引腳，有時標(biāo)記為Vss。2、控制引腳（6根）1）RST/Vpd：復(fù)位信號輸入引腳/備用電源輸入引腳。2）XTAL1：晶體振蕩器接入的一個引腳。3）XTAL2：晶體振蕩器接入的另一個引腳。4）ALE/PROG:地址鎖存允許信號輸出引腳/編程脈沖輸入引腳。5）EA/Vpp：片外ROM訪問允許/編程電

14、壓輸入引腳。6）PSEN：片外ROM讀選通信號輸出引腳。3、 輸入/輸出端口（32根，由4個8位端口構(gòu)成） 51系列單片機(jī)有4個8位并行（8個具有一樣功能的引腳）I/O端口P0P3。所有端口都可以作為通用輸入/輸出端口，部分端口還具有特定功能。1）P0口（P0.0-P0.7）：P0口是漏極開路的8位并行端口，作雙向I/O端口使用或者作為地址總線低8位數(shù)據(jù)總線使用。2）P1口（P1.0-P1.7）：P1口的第一功能是作為準(zhǔn)雙向I/O端口使用，其功能完全由用戶程序進(jìn)行定義。這里稱準(zhǔn)雙向口是由于接口部與拉高電路。P1口的第二功能引腳第二功能符號第二功能描述P1.0T2T2的外部計數(shù)脈沖輸入P1.1T

15、2EXT2的外部觸發(fā)脈沖輸入P1.5MOSI在系統(tǒng)編程串行數(shù)據(jù)輸入P1.6MISO在系統(tǒng)編程串行數(shù)據(jù)輸出P1.7SCK在系統(tǒng)編程串行時鐘輸入3） P2口（P2.0-P2.7）：P2口作為一般準(zhǔn)雙向I/O端口使用或者高8位地址總線輸出引腳。4） P3口（P3.0-P3.7）：P3口一般作為準(zhǔn)雙向I/O端口使用或者第二功能引腳。P3口的第二功能引腳第二功能符號第二功能描述P3.0RXD串行通信數(shù)據(jù)接收引腳P3.1TXD串行通信數(shù)據(jù)發(fā)送引腳P3.2INT0外部中斷0請求信號輸入引腳，低電平有效P3.3INT1外部中斷1請求信號輸入引腳，低電平有效P3.4T0定時器/計數(shù)器0外部計數(shù)脈沖輸入引腳P3.

16、5T1定時器/計數(shù)器1外部計數(shù)脈沖輸入引腳P3.6WR外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通信號，低電平有效P3.7RD外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通信號，低電平有效3 系統(tǒng)硬件設(shè)計3.1總硬件電路設(shè)計 在設(shè)計硬件電路圖時，有幾點需要注意：1）選用片程序空間足夠大的單片機(jī)，本設(shè)計選用AT89C51單片機(jī)。2）在設(shè)計電路圖時留有余地，以便將來擴(kuò)展或者修改時方便。如果在開始設(shè)計時沒有留有余地，那么后期在修改時很有可能因為一點小問題而導(dǎo)致大面積的返工。3）節(jié)省使用I/O口，以便將來修改和調(diào)試時方便。在設(shè)計過程中，總會有一些小問題遺漏，需要再增加輸入或者輸出。偶爾在調(diào)試時候可能要臨時使用一些I/O口。如果一開始就能保留一些空余的

17、端口，那么后期可能就會派上用場。 本系統(tǒng)主要用到的硬件有：多路電子模擬開關(guān)CD4067、電壓比較器LM324、時鐘芯片DS1302、串行接口74LS164、數(shù)碼管、單片機(jī)主芯片AT89C51、以與若干按鈕開關(guān)、電阻、電容、晶體。 電路主要流程為：模擬電壓信號進(jìn)入多路電子模擬開關(guān)，模擬開關(guān)的輸出信號流向電壓比較器，與由電壓調(diào)壓裝置預(yù)先調(diào)好的電壓相比較，在電壓比較器的輸出端得到高電平或低電平；單片機(jī)主芯片讀取輸入的信號，判別是否故障，如果故障就將故障信息顯示在數(shù)碼管上。如圖3-1所示：時鐘芯片單片機(jī)主芯片電壓比較器多路模擬轉(zhuǎn)換開關(guān)信號采集部件數(shù)碼管移位寄存器電壓比較器圖3-13.2電流互感器 電流

18、互感器原理是依據(jù)電磁感應(yīng)原理的。電流互感器是由閉合的鐵心和繞組組成。它的一次繞組匝數(shù)很少，串在需要測量的電流的線路中，因此它經(jīng)常有線路的全部電流流過，二次繞組匝數(shù)比較多，串接在測量儀表和保護(hù)回路中，電流互感器在工作時，它的2次回路始終是閉合的，因此測量儀表和保護(hù)回路串聯(lián)線圈的阻抗很小，電流互感器的工作狀態(tài)接近短路。電流互感器（Current transformer 簡稱CT）的作用是可以把數(shù)值較大的一次電流通過一定的變比轉(zhuǎn)換為數(shù)值較小的二次電流，用來進(jìn)行保護(hù)、測量等用途。3.3電壓比較器電壓比較器是對輸入信號進(jìn)行鑒別與比較的電路，是組成非正弦波發(fā)生電路的基本單元電路。常用的電壓比較器有單限比較

19、器、滯回比較器、窗口比較器、三態(tài)電壓比較器等。 電壓比較器可以看作是放大倍數(shù)接近“無窮大”的運算放大器。它的功能是比較兩個電壓的大小(用輸出電壓的高或低電平，表示兩個輸入電壓的大小關(guān)系)：當(dāng)”+”輸入端電壓高于”輸入端時，電壓比較器輸出為高電平；當(dāng)”+”輸入端電壓低于”輸入端時，電壓比較器輸出為低電平，如圖3-2所示：圖3-23.4時鐘電路的設(shè)計 時鐘電路是計算機(jī)的心臟，它控制著計算機(jī)的工作節(jié)奏。51單片機(jī)允許的時鐘頻率因型號而異。 51系列單片機(jī)的時鐘信號來源通常有兩種方式：部振蕩方式和外部振蕩方式。 部振蕩方式：單片機(jī)的部有一個用于構(gòu)成部振蕩器的反相放大器，XTAL1和XTAL2分別是放大

20、器的輸入和輸出端，在這兩個引腳之間外接一個石英晶體或者瓷振蕩器，就可以構(gòu)成一個自激振蕩器。 外部振蕩方式：把已有的時鐘引入單片機(jī)，外部振蕩脈沖信號由XTAL1端輸入單片機(jī)，XTAL2端懸空，如圖3-3所示：圖3-3 晶振的選擇：機(jī)器周期（us)=12/f，f是晶振頻率（MHz）。當(dāng)晶振頻率為24MHz時，機(jī)器周期是0.5us。當(dāng)晶振頻率是12MHz時，機(jī)器周期是1us。當(dāng)晶振頻率是6MHz時，機(jī)器周期是2us。 機(jī)器周期是指CPU訪問存儲器或者I/O端口一次所需要的時間。本設(shè)計選擇了12MHz的晶振頻率，機(jī)器周期為1us，如圖3-4所示： 圖3-4 時鐘電路如圖，電容C1、C2起穩(wěn)定振蕩頻率，

21、快速起疹的作用，電容值我選擇了30pf。3.5復(fù)位電路的設(shè)計 復(fù)位是一種操作，使CPU和系統(tǒng)中的其他部件都置為一個確定的初始狀態(tài)，并從這個初始狀態(tài)開始工作。復(fù)位可以使死機(jī)狀態(tài)下的單片機(jī)重新啟動。 為確保微機(jī)系統(tǒng)中電路穩(wěn)定可靠工作，復(fù)位電路是必不可少的一部分，復(fù)位電路的第一功能是上電復(fù)位。一般微機(jī)電路正常工作需要供電電源為5V±5%，即4.755.25V。由于微機(jī)電路是時序數(shù)字電路，它需要穩(wěn)定的時鐘信號，因此在電源上電時，只有當(dāng)VCC超過4.75V低于5.25V以與晶體振蕩器穩(wěn)定工作時，復(fù)位信號才會撤除，微機(jī)電路開始正常工作。 復(fù)位方式主要是上電復(fù)位和按鍵復(fù)位。上電復(fù)位電路只要在RST

22、復(fù)位輸入引腳上接一電容至Vcc端，下接一個電阻到地即可。按鍵復(fù)位是指人為的按下按鍵使電路復(fù)位。本設(shè)計使用的是上電復(fù)位和按鍵復(fù)位合二為一的電路，這樣既可以起到必須上電復(fù)位的作用，也可以起到單片機(jī)死機(jī)使人為復(fù)位的作用。如圖3-5：圖3-5 復(fù)位電路3.6時鐘芯片電路的設(shè)計3.6.1 DS1302時鐘芯片的簡介DS1302時鐘芯片是美國DALLAS公司推出的一種高性能、低功耗、帶RAM的實時時鐘電路，它可以對年、月、日、周日、時、分、秒進(jìn)行計時，具有閏年補(bǔ)償功能，工作電壓為2.5V5.5V。采用三線接口與CPU進(jìn)行同步通信，并可采用突發(fā)方式一次傳送多個字節(jié)的時鐘信號或RAM數(shù)據(jù)。DS1302部有一個

23、31×8的用于臨時性存放數(shù)據(jù)的RAM寄存器。3.6.2 DS1302的工作原理1）控制字節(jié) DS1302 的控制字符表示?？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(jìn)行寫操作，為1表示進(jìn)行讀操作，控制字節(jié)總是從最低位開始輸出。2）輸入輸出 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)，讀

24、出數(shù)據(jù)時從低位0位到高位7。3）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。3.6.3 DS1302的引腳功能與結(jié)構(gòu) 在DS1302的引腳排列,其中Vcc1為后備電源，VCC2為主電源。在主電源關(guān)閉的情況下，也能保持時鐘的連續(xù)運行。DS1302由Vcc1或Vcc2兩者中的較大者供電。當(dāng)Vcc2大于Vcc1+0.2V時，Vcc2給DS1302供電。當(dāng)Vcc2小于Vcc1時，DS1302由Vcc1供電。X1和X2是振蕩源，外接32.768kHz晶振。RST是復(fù)位/片選線，通過把RST輸入驅(qū)動置高電平來啟動所有的數(shù)據(jù)傳送。RST輸入有兩種功能：首

25、先，RST接通控制邏輯，允許地址/命令序列送入移位寄存器；其次，RST提供終止單字節(jié)或多字節(jié)數(shù)據(jù)的傳送手段。當(dāng)RST為高電平時，所有的數(shù)據(jù)傳送被初始化，允許對DS1302進(jìn)行操作。如果在傳送過程中RST置為低電平，則會終止此次數(shù)據(jù)傳送，I/O引腳變?yōu)楦咦钁B(tài)。上電運行時，在Vcc2.5V之前，RST必須保持低電平。只有在SCLK為低電平時，才能將RST置為高電平。I/O為串行數(shù)據(jù)輸入輸出端(雙向)，SCLK始終是輸入端。如圖3-6所示：圖3-6 時鐘芯片電路設(shè)計3.7顯示電路的設(shè)計 為了能夠觀察單片機(jī)系統(tǒng)的運行情況，所以需要一些顯示設(shè)備來顯示單片機(jī)的狀態(tài)。在如今單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，最常用的有兩種，

26、一種是由發(fā)光二極管（LED）組成的數(shù)碼管顯示器，一種是液晶顯示器。本設(shè)計選用共陰數(shù)碼管顯示器來顯示單片機(jī)運行的情況。如圖3-7所示：圖3-7 顯示電路設(shè)計數(shù)碼管也稱LED數(shù)碼管，晶美、光電、不同行業(yè)人士對數(shù)碼管的稱呼不一樣，其實都是同樣的產(chǎn)品。 數(shù)碼管按段數(shù)可分為七段數(shù)碼管和八段數(shù)碼管，八段數(shù)碼管比七段數(shù)碼管多一個發(fā)光二極管單元（多一個小數(shù)點顯示）；按能顯示多少個（8）可分為1位、2位、3位、4位、5位、6位、7位等數(shù)碼管。 按發(fā)光二極管單元連接方式可分為共陽極數(shù)碼管和共陰極數(shù)碼管。共陽數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陽極接到一起形成公共陽極(COM)的數(shù)碼管，共陽數(shù)碼管在應(yīng)用時應(yīng)將公共極COM接

27、到+5V，當(dāng)某一字段發(fā)光二極管的陰極為低電平時，相應(yīng)字段就點亮，當(dāng)某一字段的陰極為高電平時，相應(yīng)字段就不亮。共陰數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陰極接到一起形成公共陰極(COM)的數(shù)碼管，共陰數(shù)碼管在應(yīng)用時應(yīng)將公共極COM接到地線GND上，當(dāng)某一字段發(fā)光二極管的陽極為高電平時，相應(yīng)字段就點亮，當(dāng)某一字段的陽極為低電平時，相應(yīng)字段就不亮。74LS164是8位移位寄存器（串行輸入，并行輸出）。它是高速硅門 CMOS 器件，與低功耗肖特基型 TTL (LSTTL) 器件的引腳兼容。數(shù)據(jù)通過兩個輸入端（DSA 或 DSB）之一串行輸入；任一輸入端可以用作高電平使能端，控制另一輸入端的數(shù)據(jù)輸入。兩個輸入端或

28、者連接在一起，或者把不用的輸入端接高電平。時鐘 (CP) 每次由低變高時，數(shù)據(jù)右移一位，輸入到 Q0， Q0 是兩個數(shù)據(jù)輸入端（DSA和 DSB）的邏輯與，它將上升時鐘沿之前保持一個建立時間的長度。主復(fù)位 (MR) 輸入端上的一個低電平將使其它所有輸入端都無效，非同步地清除寄存器，強(qiáng)制所有的輸出為低電平。4 軟件程序設(shè)計4.1程序流程框圖1)主程序2）有故障時對之前故障的判別3）無故障時對之前故障的判別4.2調(diào)試過程1）數(shù)碼管顯示 SECOND EQU 10H MINUTE EQU 11H HOUR EQU 12H DAY EQU 13H MONTH EQU 14H WEEK EQU 15H

29、YEARL EQU 16H ORG 0000H Ajmp START ORG 0003H ORG 0010H ORG 0030H START: MOV SECOND,#00H MOV YEARL,#14H MOV MONTH,#5H MOV DAY,#21H MOV HOUR,#17H MOV MINUTE,#58H MOV 30H,#00H MAIN: LCALL display LJMP $ DISPLAY: MOV SCON,#0 MOV A,11H ANL A,#07FH MOV B,#16 DIV AB MOV 17H,B MOV B,#10 MUL AB ADD A,17H MOV

30、 B,#10 DIV AB MOV 17H,A MOV A,B MOV DPTR,#TAB MOVC A,A+DPTR MOV SBUF,A JNB TI,$ CLR TI MOV A,17H MOV DPTR,#TAB MOVC A,A+DPTR MOV SBUF,A JNB TI,$ CLR TI MOV A,12H ANL A,#07FH MOV B,#16 DIV AB MOV 17H,B MOV B,#10 MUL AB ADD A,17H MOV B,#10 DIV AB MOV 17H,A MOV A,B MOV DPTR,#TAB MOVC A,A+DPTR MOV SBUF,

31、A JNB TI,$ CLR TI MOV A,17H MOV DPTR,#TAB MOVC A,A+DPTR MOV SBUF,A JNB TI,$ CLR TI MOV A,30H MOV B,#10 DIV AB MOV 17H,A MOV A,B MOV DPTR,#TAB MOVC A,A+DPTR MOV SBUF,A JNB TI,$ CLR TI MOV A,17H MOV DPTR,#TAB MOVC A,A+DPTR MOV SBUF,A JNB TI,$ CLR TI LCALL DIS_DELAY RET DIS_DELAY: PUSH PSW MOV R3,#10 D

32、1: MOV R6,#248 D2: MOV R5,#200 DJNZ R5,$ DJNZ R6,d2 DJNZ R3,D1 POP PSW RETTAB: DB 0FCH;0 DB 060H;1 DB 0DAH;2 DB 0F2H;3 DB 066H;4 DB 0B6H;5 DB 0BEH;6 DB 0E0H;7 DB 0FEH;8 DB 0F6H;9 END 仿真結(jié)果如圖41圖4-12)讀取時鐘芯片后的顯示T_RST Bit P2.2 T_CLK Bit P2.1 T_IO Bit P2.0 SECOND EQU 10H MINUTE EQU 11H HOUR EQU 12H DAY EQ

33、U 13H MONTH EQU 14H WEEK EQU 15H YEARL EQU 16HORG 0000HAjmp STARTORG 0003H ORG 0013HORG 0030HSTART: CLR T_RST CLR T_CLK MOV YEARL,#14HMOV MONTH,#5HMOV DAY,#21HMOV HOUR,#17HMOV MINUTE,#58HMAIN: LCALL GET1302LCALL DISPLAYLJMP MAINDISPLAY: MOV SCON,#0MOV A,11HANL A,#07FHMOV B,#16DIV ABMOV 17H,BMOV B,#1

34、0MUL ABADD A,17HMOV B,#10DIV AB MOV 17H,AMOV A,BMOV DPTR,#TABMOVC A,A+DPTRMOV SBUF,AJNB TI,$CLR TI MOV A,17HMOV DPTR,#TABMOVC A,A+DPTRMOV SBUF,AJNB TI,$CLR TI MOV A,12HANL A,#07FHMOV B,#16DIV ABMOV 17H,BMOV B,#10MUL ABADD A,17HMOV B,#10DIV AB MOV 17H,AMOV A,BMOV DPTR,#TABMOVC A,A+DPTRMOV SBUF,AJNB T

35、I,$CLR TIMOV A,17HMOV DPTR,#TABMOVC A,A+DPTRMOV SBUF,AJNB TI,$CLR TIMOV A,30HANL A,#07FHMOV B,#16DIV ABMOV 17H,BMOV B,#10MUL ABADD A,17HMOV B,#10DIV AB MOV 17H,AMOV A,BMOV DPTR,#TABMOVC A,A+DPTRMOV SBUF,AJNB TI,$CLR TI MOV A,17HMOV DPTR,#TABMOVC A,A+DPTRMOV SBUF,AJNB TI,$CLR TILCALL DIS_DELAYRETDIS_

36、DELAY: PUSH PSW MOV R3,#10 D1: MOV R6,#248 D2: MOV R5,#200DJNZ R5,$DJNZ R6,D2 DJNZ R3,D1 POP PSW RETSETDS1302: CLR T_RSTNOP CLR T_CLK NOP SETB T_RST NOP MOV B,#8EH LCALL INPUTBYTE MOV B,#00H LCALL INPUTBYTE SETB T_CLK NOP CLR T_RST MOV R0,#SECOND MOV R1,#80H MOV R7,#7 SETLOOP: CLR T_RST NOP CLR T_CL

37、K NOP SETB T_RST NOP MOV B,R1 LCALL INPUTBYTE MOV A,R0 MOV B,A LCALL INPUTBYTE INC R0 INC R1 INC R1 SETB T_CLK NOP CLR T_RST NOP DJNZ R7,SETLOOP CLR T_RST NOP CLR T_CLKNOP SETB T_RST NOP MOV B,#8EH LCALL INPUTBYTE MOV B,#80H LCALL INPUTBYTE SETB T_CLK nop CLR T_RST nop RETGET1302: MOV R0,#SECOND MOV

38、 R1,#81H MOV R7,#7 GETLOOP: CLR T_RST NOP CLR T_CLK NOP SETB T_RST NOP MOV B,R1 LCALL INPUTBYTE LCALL OUTPUTBYTE MOV R0,A INC R0 INC R1 INC R1 SETB T_CLK NOP CLR T_RST NOP DJNZ R7,GETLOOP RETINPUTBYTE: MOV R4,#8 INPUTLOOP: MOV A,B RRC A MOV B,A MOV T_IO,C SETB T_CLK NOP NOP NOP CLR T_CLK DJNZ R4,INP

39、UTLOOP RETOUTPUTBYTE: CLR A CLR C MOV R4,#8 OUTPUTLOOP: NOP NOP MOV C,T_IO RRC A SETB T_CLK NOP NOP NOP CLR T_CLK DJNZ R4,OUTPUTLOOP RET IN0: SETB 20H.0 RETIIN1: SETB 20H.1 RETITAB: DB 0FCH;0 DB 060H;1 DB 0DAH;2 DB 0F2H;3 DB 066H;4 DB 0B6H;5 DB 0BEH;6 DB 0E0H;7 DB 0FEH;8 DB 0F6H;9 END仿真結(jié)果如圖4-2圖4-25總

40、結(jié) 從2013年11月起開始設(shè)計課題至今已經(jīng)有半年的時間了。在這半年中我學(xué)習(xí)到了很多，也收獲了很多，經(jīng)歷過一些挫折，也經(jīng)歷過一些挑戰(zhàn)。最終我成功了完成了對本課題的研究，達(dá)到了預(yù)期的效果。 本文主要是對鐵路信號燈報警監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行了比較深入的研究。在理論的基礎(chǔ)上，通過運用一些電子元件，利用單片機(jī)的特點，在Proteus仿真系統(tǒng)上對本監(jiān)控系統(tǒng)開始設(shè)計和研究，并且達(dá)到了預(yù)期的功能和效果。 在研究的過程中，主要完成的工作有以下這些： 1）對課題進(jìn)行分析，查閱大量相關(guān)資料，確定了課題設(shè)計的方案。 2）對需要用到的硬件進(jìn)行選擇，并設(shè)計了電氣原理圖。 3）對程序流程進(jìn)行設(shè)計，包括主程序和重要的子程序。 4）對

41、程序進(jìn)行編程并且調(diào)試，使它最終達(dá)到預(yù)期的功能。 當(dāng)然在研究的過程當(dāng)中確實遇到過不少的問題。比如在設(shè)計電氣原理圖時發(fā)現(xiàn)需要6個數(shù)碼管，可是引腳根本不夠。在自己苦思無果后只能向老師求教，最終才得到了解決方案，使用移位寄存器，串行輸入，并行輸出。接著在設(shè)計程序的時候遇到的問題就更多更棘手了。比如對時鐘芯片程序的設(shè)計，由于之前從來沒有接觸過沒有學(xué)過，現(xiàn)在卻要自己設(shè)計程序，頓時感覺無從下手。后來在經(jīng)過了大量的查閱相關(guān)書籍和網(wǎng)上的一些資料后，才大概的寫出了程序。這段程序在調(diào)試時也出現(xiàn)不少問題，比如在時間顯示上的16位與10位數(shù)的轉(zhuǎn)換等等。 在調(diào)試完了時鐘芯片和顯示子程序后再開始主程序和整段程序的調(diào)試。雖然子程序沒有了問題，但當(dāng)整段開始調(diào)試后，卻還是達(dá)不到應(yīng)有的效果。那么長一段程序想一下子找出原因確實十分困難，所以還是采取一段段一步步分開調(diào)試，最終才發(fā)現(xiàn)了問題，使程序運行正常。 在設(shè)計過程中，我發(fā)現(xiàn)細(xì)心真的非常重要。有時正是因為一個極小的問題卻導(dǎo)致了致命的錯誤，可它偏偏不起眼，想排查起來還不容易。所以如果一開始就認(rèn)真