《單片機原理及接口技術(shù)》課程設計論文模板

1、遼 寧 工 業(yè) 大 學 課 程 設 計 說 明 書 （論文）遼 寧 工 業(yè) 大 學 單片機原理及接口技術(shù) 課程設計（論文）題目： 基于單片機的智能節(jié)電器的設計院（系）： 電氣工程學院 專業(yè)班級： 自動化 學 號： 學生姓名： 指導教師： （簽字）起止時間：2015.6.22-2015.7.03本科生課程設計（論文）課程設計（論文）任務及評語院（系）：電氣工程學院 教研室：自動化 學 號學生姓名專業(yè)班級課程設計（論文）題目基于單片機的智能節(jié)電器設計課程設計（論文）任務課題完成的功能：本課程設計要求以室內(nèi)日光燈作為被控對象，采用89C51單片機作為控制核心，實現(xiàn)日光燈的開關(guān)節(jié)電控制。設計任務及要求

2、：（1）設計系統(tǒng)方案總體結(jié)構(gòu)框圖及89C51單片機最小系統(tǒng)。（2）設計光照亮度信號檢測電路，并將信號送入單片機中。（3）設計光照亮度信號給定電路（要求為鍵盤形式），并將信號送入單片機中。（4）通過光照亮度給定信號與檢測信號的比較，決定是否開啟日光燈組，設計單片機輸出驅(qū)動電路，控制日光燈組的開關(guān)。（5）完成系統(tǒng)軟件流程圖設計和軟件程序代碼設計。（6）撰寫課程設計說明書（論文）：其中應包含設計方案說明、系統(tǒng)組成總體結(jié)構(gòu)、硬件設計、軟件設計等內(nèi)容。技術(shù)參數(shù)：額定電壓220V，要求亮度低于300lux時，開啟相應燈具；教室亮度高于500lux時，關(guān)閉相應燈具；日光燈分為1組，光照檢測探頭分為1組。進度

3、計劃（1）布置任務，查閱資料，確定系統(tǒng)設計方案（2天）（2）系統(tǒng)硬件設計及模塊選擇（3天）（3）系統(tǒng)軟件設計及編寫功能程序及調(diào)試（3天）（4）撰寫、打印設計說明書（1天）（5）驗收及答辯。（1天）指導教師評語及成績 平時： 論文質(zhì)量： 答辯： 總成績： 指導教師簽字： 年 月 日注：成績：平時20% 論文質(zhì)量60% 答辯20% 以百分制計算摘 要本次設計的節(jié)能控制系統(tǒng)主要通過檢測室內(nèi)當前的光照參數(shù) ，將這些參數(shù)顯示出來，同時根據(jù)不同參數(shù)對應的設定要求 ，及時地控制室內(nèi)照明電器的工作狀態(tài) ，達到合理用電的目的。此外針對自動開關(guān)控制技術(shù)，提出一種基于單片機和光照檢測的開關(guān)控制裝置設計。該裝置的主要

4、特點為具有光照度檢測功能，可以采集環(huán)境的光照度并根據(jù)設定的光照度自動實現(xiàn)開關(guān)的開或關(guān)等操作，完成了對課程設計的要求。關(guān)鍵詞：單片機；光照檢測；開關(guān)控制 目 錄第1章 緒論11.1 課題發(fā)展方向11.2 課題研究1第2章 課程設計的方案32.1 概述32.2 控制電路的硬件選擇32.3 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)4第3章 硬件設計53.1 單片機最小系統(tǒng)設計53.1.1 復位電路53.1.2 晶振電路63.1.3 微處理器AT89C5163.2 光照檢測電路設計83.2.1 A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換電路設計83.2.2 光照檢測電路93.3 鍵盤給定電路103.4 開關(guān)控制電路12第4章 軟件設計134.1 主程序流程

5、圖134.2 A/D轉(zhuǎn)換模塊144.3 數(shù)據(jù)采集模塊164.4 開關(guān)控制模塊17第5章 課程設計總結(jié)18參考文獻19IV第1章 緒論1.1 課題發(fā)展方向隨著經(jīng)濟發(fā)展和交通條件的改善，道路照明質(zhì)量不斷提高，而能耗也隨之大幅度提高，特別是近年來能源價格大幅度提升，使城市照明的電力消耗越來越高；而經(jīng)多方測試發(fā)現(xiàn)絕大多數(shù)城市路燈在夜間22：00以后，供電電壓因用電負荷減少而升高15%左右，此時用電設備在高于設備額定電壓狀態(tài)下運行，將會導致設備過度發(fā)熱，既縮短了燈源壽命，又增加了維護費用。為了有效改善這種狀況，經(jīng)過理論分析和反復實踐并多次電路改進，研制出了一種用單片機作為控制核心的智能型路燈節(jié)電裝置（以

6、下簡稱路燈節(jié)電器），經(jīng)過實際應用，其運行穩(wěn)定、節(jié)電效果顯著。電子技術(shù)和微機技術(shù)的發(fā)展，自動開關(guān)控制技術(shù)發(fā)展迅速，提出了各種類型的自動開關(guān)控制裝置，如基于MCS-51單片機的多路開關(guān)控制裝置、單片機控制的熱釋電紅外節(jié)能照明開關(guān)、基AT89S52單片機的聲光控制開關(guān)、基于SPCE061A的語音手動雙控制開關(guān)和智能計量與開關(guān)控制插座等。對此，自動開關(guān)控制能根據(jù)需要的情況自動打開或切斷開關(guān)，有利于節(jié)省人力和提高控制效率，為人們的生產(chǎn)生活帶來便利和節(jié)省能源。針對自動開關(guān)控制技術(shù)的需求和發(fā)展趨勢，提出一種基于單片機和光照檢測的開關(guān)控制裝置設計。此裝置具有光照度檢測功能，可以采集環(huán)境的光照度并根據(jù)設定的光照

7、度自動實現(xiàn)開關(guān)的開或關(guān)等操作從而實現(xiàn)節(jié)能與便利相結(jié)合的目的。自動開關(guān)控制能根據(jù)需要的情況自動打開或切斷開關(guān)，有利于節(jié)省人力和提高控制效率，為人們的生產(chǎn)生活帶來便利和節(jié)省能源。目前，市場上已有利用聲控、光控 甚至是溫控等各種技術(shù)來實現(xiàn)此目的的產(chǎn)品，但它們都有著各自的不足，容易受到噪聲、環(huán)境溫度 等因素的影響而引起燈光的不必要開啟造成能源的浪費。1.2 課題研究節(jié)電器有多種工作方式，如調(diào)相方式、磁飽和穩(wěn)壓方式、可控硅斬波方式等，調(diào)相方式存在波形畸變，對其他設備有干擾，不能滿足要求；磁飽和方式在大功率時因其體積龐大也不能滿足要求；可控硅斬波方式諧波大，實現(xiàn)正弦輸出困難；自耦降壓方式實現(xiàn)簡單，可靠性也

8、高，故常常采用自耦降壓方式。根據(jù)自耦降壓的原理，通過變壓器的機芯，根據(jù)不同的電壓輸出要求，引出不同的接線抽頭，將電網(wǎng)降為幾檔，從而實現(xiàn)降壓節(jié)能。合適的照明亮度是節(jié)電過程要十分重視的，節(jié)電的基本原則是保證不降低工作場所的視覺要求，保證照度標準和照明質(zhì)量的前提下，盡量減少照明系統(tǒng)中的能量損失，達到最有效的節(jié)能。根據(jù)有關(guān)研究和實驗，亮度與電壓的關(guān)系，電壓降低在一定范圍內(nèi)，照度質(zhì)量和效果沒有顯著的變化，肉眼無法覺察到變化。第2章 課程設計的方案2.1 概述本次設計主要是綜合應用所學的知識，設計基于單片機的智能節(jié)電器，并在實踐的基本技能方面進行一次系統(tǒng)的訓練。能夠較全面的鞏固應用“單片機”課程中所學的基

9、本理論和基本方法，并初步掌握小型單片機系統(tǒng)設計的基本方法。應用場合：規(guī)定額定電壓220V，要求教室亮度低300lux時，開啟相應燈具；亮度高于500lux時，關(guān)閉相應燈具。系統(tǒng)功能介紹：被控對象是室內(nèi)日光燈，以AT89C51為核心完成控制，將光照亮度給定信號通過A/D轉(zhuǎn)化送入單片機中，通過與室內(nèi)實際光照相比較，得到亮度誤差信號，通過上述檢測結(jié)果來決定是否開關(guān)日光燈組。2.2 控制電路的硬件選擇1.單片機采用ATMEL公司生產(chǎn)的價格便宜、資源豐富、功能強大的AVR單片機Atmega64來控制電路。該單片機具有64K的FLASH、2K的EEPROM，擦寫次數(shù)可達10萬次，可以用來存儲狀態(tài)信息、4個

10、定時器/計數(shù)器，可用來設置溢出中斷、53個I/O引腳， 具有較大的電流驅(qū)動能力，可以直接驅(qū)動液晶顯示器而省去驅(qū)動電路、面向字節(jié)的TWI串行接口，可以外掛其它設備節(jié)省I/O口、2個可編程串行USART接口支持全雙工通用同步/異步串行通信、8通道10位A/D通道等。2.繼電器驅(qū)動電路由單片機引腳PE0來控制繼電器J1通斷，當PE0發(fā)出高電平時，二極管Q1導通，繼電器J1線圈也隨之通電，使長開觸點K1閉合，從而控制中間繼電器來控制主回路繼電器的開合，此時發(fā)光二極管DS1發(fā)光以顯示繼電器J1動作，二極管起續(xù)流作用。3.電壓電流采樣電路為了判斷控制節(jié)電檔位及節(jié)電與否，必須對電壓電流進行采樣，通過電流互感

11、器采出電壓，共模電感提高對共模干擾的影響，電容進行濾波，再通過電壓轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為直流型信號，最后通過放大器隔離為單片機提供采樣信號。2.3 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)根據(jù)需要實現(xiàn)的功能，基于單片機和光照檢測的開關(guān)控制裝置的硬件結(jié)構(gòu)如圖2.1所示，裝置以AT89C51單片機為核心，外圍電路包括復位電路、光照檢測電路、開關(guān)控制電路和鍵盤電路。 圖2.1系統(tǒng)整體模塊第3章 硬件設計3.1 單片機最小系統(tǒng)設計3.1.1 復位電路復位電路，就是利用它把電路恢復到起始狀態(tài)。就像計算器的清零按鈕的作用一樣，以便回到原始狀態(tài)，重新進行計算。和計算器清零按鈕有所不同的是，復位電路啟動的手段有所不同。一是在給電路通電時馬上進行復

12、位操作；二是在必要時可以由手動操作；三是根據(jù)程序或者電路運行的需要自動地進行。復位電路都是比較簡單的大都是只有電阻和電容組合就可以辦到了。再復雜點就有三極管等等配合程序來進行了。為確保微機系統(tǒng)中電路穩(wěn)定可靠工作，復位電路是必不可少的一部分，復位電路的第一功能是上電復位。一般微機電路正常工作需要供電電源為5V±5%（4.755.25V）。由于微機電路是時序數(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VCC超過4.75V低于5.25V以及晶體振蕩器穩(wěn)定工作時，復位信號才會撤除，微機電路開始正常工作。如圖3.1。圖3.1單片機復位電路3.1.2 晶振電路晶振是為單片機合格的時鐘

13、信號流。單片機電路是由無數(shù)的門電路組成，而門電路工作時就需要時鐘信號作為觸發(fā)，過來一個脈沖，門電路就執(zhí)行一次，過來多少個脈沖，門電路就執(zhí)行多少次。所以，在同樣電路的情況下，脈沖頻率越高，單片機性能也越高。晶振就是在整個電路的時序中提供一個基本時鐘，時序電路中時鐘源必不可少。如圖3.2。圖3.2晶振電路3.1.3 微處理器AT89C51AT89C51是美國ATMEL公司生產(chǎn)的低電壓，高性能CMOS8位單片機，片內(nèi)含4k bytes的可反復擦寫的只讀程序存儲器（PEROM）和128 bytes的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn)，兼容標準MCS-51

14、指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用8位中央處理器（CPU）和Flash存儲單元，功能強大AT89C51單片機可為您提供許多高性價比的應用場合，可靈活應用于各種控制領域。AT89C51提供以下標準功能：4k字節(jié)Flash閃速存儲器，128字節(jié)內(nèi)部RAM，32個IO口線，兩個16位定時計數(shù)器，一個5向量中斷結(jié)構(gòu)，一個全雙工串行通信口，片內(nèi)振蕩器及時鐘電路。同時，AT89C51可降至0Hz的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式。空閑方式停止CPU的工作，但允許RAM，定時計數(shù)器，串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。掉電方式保存RAM中的內(nèi)容，但振蕩器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一個硬件復位。P0口：P

15、0口是一組8位漏極開路型雙向IO口，也即地址數(shù)據(jù)總線復用口。作為輸出口用時，每位能吸收電流的方式驅(qū)動8個TTL邏輯門電路，對端口寫“1”可作為高阻抗輸入端用。在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器或程序存儲器時，這組口線分時轉(zhuǎn)換地址（低8位）和數(shù)據(jù)總線復用。在訪問期間激活內(nèi)部上拉電阻。 P 1口：P1是一個帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向IO口，P1的輸出緩沖級可驅(qū)動（吸收或輸出電流）4個TTL邏輯門電路。對端口寫“1”，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時可作輸入口。作輸入口使用時，因為內(nèi)部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流（IIL）。P2口：P2口為一個內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩

16、沖器可接收，輸出4個TTL門電流，當P2口被寫“1”時，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口當用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進行存取時，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進行讀寫時，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。P3口：P3口管腳是8個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個TTL門電流。當P3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電

17、平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口，如下所示：P3口管腳 備選功能P3.0 RXD（串行輸入口）P3.1 TXD（串行輸出口）P3.2 /INT0（外部中斷0）P3.3 /INT1（外部中斷1）P3.4 T0（記時器0外部輸入）P3.5 T1（記時器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)存儲器讀選通）P3口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。RST：復位輸入。當振蕩器復位器件時，要保持RST腳兩個機器周期的高電平時間。ALE/PROG：當訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址

18、的地位字節(jié)。在平時，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。然而要注意的是：每當用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時， 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。/PSEN：外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取指期間，每個機器周期兩次/PSEN有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的/PSEN信號將不出現(xiàn)。/EA/VPP：當/EA保持低電平時，則在此期間外部程序存儲

19、器（0000H-FFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲器。注意加密方式1時，/EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當/EA端保持高電平時，此間內(nèi)部程序存儲器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。3.2 光照檢測電路設計3.2.1 A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換電路設計AD轉(zhuǎn)換就是模數(shù)轉(zhuǎn)換，顧名思義，就是把模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。ADC0809是帶有8位A/D轉(zhuǎn)換器、8路多路開關(guān)以及微處理機兼容的控制邏輯的CMOS組件。它是逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器，可以和單片機直接接口。ADC0809由一個8路模擬開關(guān)、

20、一個地址鎖存與譯碼器、一個A/D轉(zhuǎn)換器和一個三態(tài)輸出鎖存器組成。多路開關(guān)可選通8個模擬通道，允許8路模擬量分時輸入，共用A/D轉(zhuǎn)換器進行轉(zhuǎn)換。三態(tài)輸出鎖器用于鎖存A/D轉(zhuǎn)換完的數(shù)字量，當OE端為高電平時，才可以從三態(tài)輸出鎖存器取走轉(zhuǎn)換完的數(shù)據(jù)。 ADC0809的引腳結(jié)構(gòu)見圖3.3。 圖3.3ADC0809引腳IN0IN7：8條模擬量輸入通道。ADC0809對輸入模擬量要求：信號單極性，電壓范圍是05V，若信號太小，必須進行放大；輸入的模擬量在轉(zhuǎn)換過程中應該保持不變，如若模擬量變化太快，則需在輸入前增加采樣保持電路。地址輸入和控制線：4條 ALE為地址鎖存允許輸入線，高電平有效。當ALE線為高電

21、平時，地址鎖存與譯碼器將A，B，C三條地址線的地址信號進行鎖存，經(jīng)譯碼后被選中的通道的模擬量進轉(zhuǎn)換器進行轉(zhuǎn)換。A，B和C為地址輸入線，用于選通IN0IN7上的一路模擬量輸入。數(shù)字量輸出及控制線：11條 ST為轉(zhuǎn)換啟動信號。當ST上跳沿時，所有內(nèi)部寄存器清零；下跳沿時，開始進行A/D轉(zhuǎn)換；在轉(zhuǎn)換期間，ST應保持低電平。EOC為轉(zhuǎn)換結(jié)束信號。當EOC為高電平時，表明轉(zhuǎn)換結(jié)束；否則，表明正在進行A/D轉(zhuǎn)換。OE為輸出允許信號，用于控制三條輸出鎖存器向單片機輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)。OE1，輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)；OE0，輸出數(shù)據(jù)線呈高阻狀態(tài)。D7D0為數(shù)字量輸出線。 CLK為時鐘輸入信號線。因ADC0809的

22、內(nèi)部沒有時鐘電路，所需時鐘信號必須由外界提供，通常使用頻率為500KHZ， VREF（），VREF（）為參考電壓輸入。3.2.2 光照檢測電路光照采集采用的是光電池檢測，由于光電池兩端的電壓可以隨外界光照強度的變化而發(fā)生改變，從而將光信號轉(zhuǎn)化為電信號來自動控制燈的亮度，此種方案簡單易于實現(xiàn)。其工作原理為：1)利用光電池BPW34將光照度信號轉(zhuǎn)換為電流信號，其本身具有產(chǎn)生的短路電流與光照度成正比的特性;2)通過以運算放大器a1為核心構(gòu)成的放大電路將BPW34產(chǎn)生的短路電流信號轉(zhuǎn)換為電壓信號并放大;3)AT89C51單片機控制ADC器件ADC0809采集放大電路輸出的電壓信號并計算實際的光照度值。

23、光照檢測電路的詳細設計如圖3.4所示。圖3.4光照檢測電路圖3.3 鍵盤給定電路在單片機控制系統(tǒng)中廣泛使用的機械鍵盤的工作原理是：按下鍵帽時，按鍵內(nèi)的復位彈簧被壓縮，動片觸點與靜片觸點相連，按鍵兩個引腳連通，接觸電阻大小與按鍵觸點面積及材料有關(guān)，一般在數(shù)十歐姆以下；松手后，復位彈簧將動片彈開，使動片觸點與靜片觸點脫離接觸，兩引腳返回斷開狀態(tài)?？梢?，機械鍵盤或按扭的基本工作原理就是利用動片觸點和靜片觸點的接觸和斷開來實現(xiàn)鍵盤或按鈕兩引腳的通、斷。硬件上，可利用單穩(wěn)態(tài)電路或RS觸發(fā)器消除按鍵抖動現(xiàn)象，但在單片機應用系統(tǒng)中最常采用的方法是利用軟件延遲方式消除按鍵抖動問題，這樣可以不增加硬件成本。因

24、此，在單片機系統(tǒng)中按鍵識別過程是：通過隨機掃描、定時中斷掃描或中斷監(jiān)控方式發(fā)現(xiàn)按鍵被按下后，延時1020ms（因為機械按鍵由按下到穩(wěn)定閉合的時間為510ms）再去判斷按鍵是否處于按下狀態(tài) ，并確定是哪個按鍵被按下。對于每按一次僅視為一次輸入的按鍵設定來說，在按鍵穩(wěn)定閉合后對按鍵進行掃描，讀出按鍵的編碼（或稱為鍵號），執(zhí)行相應操作；對于具有重復輸入功能的按鍵設定來說，在按鍵穩(wěn)定閉合期內(nèi)，每個特定時間 ，如250ms或500ms對按鍵進行檢測，當發(fā)現(xiàn)按鍵仍處于按下狀態(tài)時，就輸入該鍵，直到按鍵被釋放。根據(jù)所需按鍵個數(shù)、I/O引腳輸出級電路結(jié)構(gòu)以及可利用的I/O引腳數(shù)目，確定鍵盤電路形式。對于僅需要少

25、量按鍵的控制系統(tǒng)，可采用直接編碼輸入方式，其特點是鍵盤接口電路簡單。例如，在空調(diào)控制系統(tǒng)中，往往僅需要“開/關(guān)”、“工作模式轉(zhuǎn)換”等按鍵。（1）直接編碼輸入鍵盤通過檢測單片機I/O引腳電平狀態(tài)來判別有無按鍵輸入就構(gòu)成了直接編碼輸入鍵盤 。直接編碼輸入鍵盤的優(yōu)點是鍵盤接口電路簡單，但占用I/O引腳多，僅適用于需少量按鍵的場合。（2）矩陣鍵盤當系統(tǒng)所需按鍵個數(shù)較多時，為減少鍵盤電路占用的I/O引腳數(shù)目，一般采用矩陣鍵盤形式，在矩陣鍵盤電路中，行線是輸入引腳，列線是輸出引腳。本次設計采用直接編碼輸入鍵盤。如圖3.5所示。圖3.5鍵盤給定電路圖3.4 開關(guān)控制電路開關(guān)控制電路的詳細設計如圖3.6所示，

26、其工作原理為：1)光電耦合器TIL117起光電隔離作用，實現(xiàn)將單片機AT89C51與開關(guān)控制部分隔離，從而減小開關(guān)控制部分對AT89C51的干擾，提高系統(tǒng)的可靠性，其中驅(qū)動芯片7407的作用是為TIL 117提供輸入電流;2)繼電器T1實現(xiàn)直接的開關(guān)控制，其中晶體管Q1的作用是為G2R-14-DC5提供驅(qū)動電流，二極管1N4001的作用是防止繼電器的感應電壓損壞;3)當AT89C51的P2.1引腳輸出低電平時，TIL117產(chǎn)生光電流，使三極管Q1導通，從而繼電器T1的線圈得電，常開開關(guān)閉合，反之則K1斷開。圖3.6開關(guān)控制電路第4章 軟件設計4.1 主程序流程圖本程序采用模塊化設計，以主程序為

27、核心設置了很多功能模塊子程序，使大量的功能在子程序中實現(xiàn)，簡化了設計結(jié)構(gòu)。運行過程中主程序 調(diào)用各功能模塊子程序。程序流程圖如圖4.1所示由課設要求，先設計延時中斷，再通過光照檢測電路檢測信號與鍵盤給定信號比較，完成對被控等的控制要求。圖4.1主程序流程圖4.2 A/D轉(zhuǎn)換模塊根據(jù)圖4.2的電路設計A/D轉(zhuǎn)換的程序。圖4.2A/D轉(zhuǎn)換流程圖程序采用單片機的定時器產(chǎn)生一個時鐘，作為ADC0809的CLK時鐘。并讀取A/D的值，同時轉(zhuǎn)換為十進制。單片機C語言編譯軟件用著名Keil C51編譯器，Keil C51是德國Keil Software公司出品的51系列兼容單片機C語言軟件開發(fā)系統(tǒng)，與匯編相

28、比，C語言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護性上有明顯的優(yōu)勢，因而易學易用，本次ADC程序就是基于Keil C編寫出來的。應用程序如下：#include"reg52.h"#define uchar unsigned charsbit ST=P10;sbit EOC=P11;sbit OE=P12;sbit CLK=P13;sbit ADDCS=P14;uchar AD_DATA2; /保存IN0和IN1經(jīng)AD轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)void delay(uchar i) /延時函數(shù)uchar j;while(i-)for(j=125;j>0;j-);void init()/系統(tǒng)初始

29、化EA = 1; /開總中斷TMOD = 0x02; /設定定時器T0工作方式 TH0=216; /利用T0中斷產(chǎn)生CLK信號TL0=216;TR0=1; /啟動定時器T0ET0=1;ST=0;OE=0; void t0(void) interrupt 1 using 0/T0中斷服務程序CLK=CLK;void AD()/AD轉(zhuǎn)換函數(shù)ST=0;ADDCS=0; /選擇通道IN0delay(10);ST=1; /啟動AD轉(zhuǎn)換delay(10);ST=0;while(0=EOC);OE=1;AD_DATA0=P2;OE=0;ST=0;ADDCS=1; /選擇通道IN1delay(10);ST=1

30、; /啟動AD轉(zhuǎn)換delay(10);ST=0;while(0=EOC);OE=1;AD_DATA1=P2;OE=0; void main()/主函數(shù)init();while(1)AD();4.3 數(shù)據(jù)采集模塊光照檢測程序模塊主要包含如下兩個步驟：1)根據(jù)ADC0809的控制方法進行電壓信號采集，ADC0809的關(guān)鍵控制引腳為S7ART、EOC、OE和CLK，分別為啟動信號輸入端、轉(zhuǎn)換結(jié)束信號端、輸出允許端和時鐘信號輸入端;2)根據(jù)電壓和光照度轉(zhuǎn)換公式計算實際的光照度值，實現(xiàn)光照檢測。程序如下：sbit START=P22;/ADC0809啟動信號輸入端sbit EOC=P35;/ADC080

31、9轉(zhuǎn)換結(jié)束信號端sbit OE=P23;/ADC0809輸出允許端sbit CLK=P36;/ADC0809時鐘信號輸入端START=0;/ADC0809開始轉(zhuǎn)換OE=0;/ADC0809不允許輸出if(EOC=1)/如果ADC0809轉(zhuǎn)換結(jié)束START=1;/ADC0809停止轉(zhuǎn)換OE=1;/ADC0809允許輸出ADdata=P0;/讀取采集的電壓信號OE=0;/ADC0809不允許輸出illu=ADdata*1.96*4.16667;/將采集的電壓信號轉(zhuǎn)換為實際的光照度值4.4 開關(guān)控制模塊開關(guān)自動控制程序模塊的實現(xiàn)流程為：1)若開關(guān)狀態(tài)為關(guān)，則關(guān)計數(shù)變量offCounter置0;2)若

32、檢測的光照度小于光照度下限值且開關(guān)狀態(tài)為關(guān)，則開計數(shù)變量onCounter累加1;3)若檢測的光照度大于光照度下限值且開關(guān)狀態(tài)為關(guān)，則開計數(shù)變量onCounter置0;4)若開關(guān)狀態(tài)為開，則開計數(shù)變量onCounter置0;5)若檢測的光照度大于光照度上限值且開關(guān)狀態(tài)為開，則關(guān)計數(shù)變量offCounter累加1;6)若檢測的光照度小于光照度上限值且開關(guān)狀態(tài)為開，則關(guān)計數(shù)變量offCounter置0;7)若onCounter>=2500，則控制開關(guān)閉合;8)若offCounter>=2500，則控制開關(guān)斷開，實現(xiàn)開關(guān)自動控制。程序如下：if(state=1)/若開關(guān)狀態(tài)為關(guān)offCo

33、unter=O/關(guān)計數(shù)變量offCounter置0if(illu<=lowLimit)onCounter=onCounter+1;if(illu>lowLimit)onCounter=0;if(state=0)/若開關(guān)狀態(tài)為開onCounter=0/開計數(shù)變量onCounter置0if(illu>=upLimit)offCounter=offCounter+1;if(illuif(onCounter>=2500)state=0;/控制開關(guān)閉合if(offCounter>=2500)state=1;/控制開關(guān)斷開第5章 課程設計總結(jié)本次課程設計在保證了教室照度要求的前提下，利用光照信息的檢測實現(xiàn)了對教室照明燈具的自動控制，減少了電能的浪費，提高了資源利用率。采用軟