精品資料（2021-2022年收藏）路燈控制系統(tǒng)論文

1、單片機(jī)課程設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告目 錄第0章 引 言第1章 單片機(jī)概述1.1 AT89S5的主要性能1.2 AT89S5的功能特性描述1.3 AT89S5的管腳排列第2章 光敏電阻介紹 2.1光敏電阻應(yīng)用剖析 2.2 光敏電阻應(yīng)用原理 2.3 光敏電阻主要參數(shù)與特性2.4 光敏電阻連接電路 第3章 LM324介紹3.1 LM324簡(jiǎn)介3.2 應(yīng)用原理第4章 電路原理設(shè)計(jì)4.1 鍵盤 設(shè)計(jì)4.2 光敏電阻電路設(shè)計(jì)4.3 比較器4.4 總電路圖4.5 電路PCB設(shè)計(jì)第6章 程序結(jié)構(gòu)及說明 4.1 程序文件 4.2 流程結(jié)論參考文獻(xiàn)附錄課程設(shè)計(jì)題目：智能路燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)意義；為了大力發(fā)揚(yáng)環(huán)保節(jié)能概念，研究制作

2、了這個(gè)智能路燈控制系統(tǒng)。它是利用MSC51單片機(jī)和一些外圍電路制作而成，結(jié)合光敏電阻及其輔助電路，給它設(shè)置了5個(gè)按鍵功能：分別設(shè)定關(guān)閉開機(jī)對(duì)應(yīng)的燈。是根據(jù)不同的路段經(jīng)過車流量不同達(dá)到根據(jù)環(huán)境中光線強(qiáng)度自動(dòng)開啟或者關(guān)閉效果，利用單片機(jī)與光線采集系統(tǒng)的結(jié)合控制路燈工作，這樣就實(shí)現(xiàn)了路燈的智能控制功能。第1章 單片機(jī)概述AT89S52作為普通51單片機(jī)已與廣泛應(yīng)用于各種產(chǎn)品中，其接口簡(jiǎn)單，方便使用，且功能強(qiáng)大，因此本系統(tǒng)采用AT89S52單片機(jī)作為主控制芯片。1.1 AT89S52的主要性能l 與MCS-51單片機(jī)產(chǎn)品兼容l 8K字節(jié)在系統(tǒng)可編程Flash存儲(chǔ)器l 1000次擦寫周期l 全靜態(tài)操作：

3、0Hz33Hzl 三級(jí)加密程序存儲(chǔ)器l 32個(gè)可編程I/O口線l 三個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器l 八個(gè)中斷源l 全雙工UART串行通道l 低功耗空閑和掉電模式l 掉電后中斷可喚醒l 看門狗定時(shí)器l 雙數(shù)據(jù)指針l 掉電標(biāo)識(shí)符1.2 AT89S52的功能特性描述 AT89S52是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K 在系統(tǒng)可編程Flash 存儲(chǔ)器。使用Atmel 公司高密度非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)制造，與工業(yè)80C51 產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。片上Flash允許程序存儲(chǔ)器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的8 位CPU 和在系統(tǒng)可編程Flash，使得AT89S52為眾多嵌入式控

4、制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。AT89S52具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 8k字節(jié)Flash，256字節(jié)RAM，32 位I/O 口線，看門狗定時(shí)器，2 個(gè)數(shù)據(jù)指針，三個(gè)16 位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，一個(gè)6向量2級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時(shí)鐘電路。另外，AT89S52 可降至0Hz 靜態(tài)邏輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式?？臻e模式下，CPU停止工作，允許RAM、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護(hù)方式下，RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直到下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止。1.3 AT89S52的管腳排列第2章 光敏電阻傳感器介紹2.1 光敏電阻應(yīng)用剖析光敏電阻又稱光導(dǎo)

5、管，常用的制作材料為硫化鎘，另外還有硒、硫化鋁、硫化鉛和硫化鉍等材料。這些制作材料具有在特定波長(zhǎng)的光照射下，其阻值迅速減小的特性。這是由于光照產(chǎn)生的載流子都參與導(dǎo)電，在外加電場(chǎng)的作用下作漂移運(yùn)動(dòng)，電子奔向電源的正極，空穴奔向電源的負(fù)極，從而使光敏電阻器的阻值迅速下降。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

6、阻）可達(dá)110M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（0.40.76）m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。設(shè)計(jì)光控電路時(shí)，都用白熾燈泡（小電珠）光線或自然光線作控制光源，使設(shè)計(jì)大為簡(jiǎn)化。2.2 光敏電阻工作原理及應(yīng)用：光敏電阻的工作原理是基于內(nèi)光電效應(yīng)。在半導(dǎo)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物、硒化物和碲化物等半導(dǎo)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 &

7、#160;  光敏電阻原理圖及梳狀歐姆電極，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(dāng)受到光照時(shí)，只要光子能量大于半導(dǎo)體材料的禁帶寬度，則價(jià)帶中的電子吸收一個(gè)光子的能量后可躍遷到導(dǎo)帶，并在價(jià)帶中產(chǎn)生一個(gè)帶正電荷的空穴，這種由光照產(chǎn)生的電子空穴對(duì)了半導(dǎo)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(qiáng)，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(duì)將復(fù)合，光敏電阻的阻值也就恢復(fù)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(zhǎng)的光線照射時(shí)，電流就會(huì)隨光強(qiáng)的而變大，從而實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換。光敏電阻沒有

8、極性，純粹是一個(gè)電阻器件，使用時(shí)既可加直流電壓，也加交流電壓。半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力取決于半導(dǎo)體導(dǎo)帶內(nèi)載流子數(shù)目的多少。2.3光敏電阻主要參數(shù)與特性根據(jù)光敏電阻的光譜特性，可分為三種光敏電阻器： 1.紫外光敏電阻器：對(duì)紫外線較靈敏，包括硫化鎘、硒化鎘光敏電阻器等，用于探測(cè)紫外線。 2.紅外光敏電阻器：主要有硫化鉛、碲化鉛、硒化鉛。銻化銦等光敏電阻器，廣泛用于導(dǎo)彈制導(dǎo)、天文探測(cè)、非接觸測(cè)量、人體病變探測(cè)、紅外光譜，紅外通信等國防、科學(xué)研究和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中。 3.可見光光敏電阻器：包括硒、硫化鎘、硒化鎘、碲化鎘、砷化鎵、硅、鍺、硫化鋅光敏電阻器等。主要用于各種光電控制系統(tǒng)，如光電自動(dòng)開關(guān)門戶，航標(biāo)燈、路燈

9、和其他照明系統(tǒng)的自動(dòng)亮滅，自動(dòng)給水和自動(dòng)停水裝置，機(jī)械上的自動(dòng)保護(hù)裝置和“位置檢測(cè)器”，極薄零件的厚度檢測(cè)器，照相機(jī)自動(dòng)曝光裝置，光電計(jì)數(shù)器，煙霧報(bào)警器，光電跟蹤系統(tǒng)等方面。 光敏電阻的主要參數(shù)是：    光敏電阻的實(shí)驗(yàn)圖（1）光電流、亮電阻。光敏電阻器在一定的外加電壓下，當(dāng)有光照射時(shí)，流過的電流稱為光電流，外加電壓與光電流之比稱為亮電阻，常用“100LX”表示。 （2）暗電流、暗電阻。光敏電阻在一定的外加電壓下，當(dāng)沒有光照射的時(shí)候，流過的電流稱為暗電流。外加電壓與暗電流之比稱為暗電阻，常用“0LX”表示。 （3）靈敏度。靈敏度是指光敏電阻不受光照射時(shí)的電阻值（暗電阻）與受

10、光照射時(shí)的電阻值（亮電阻）的相對(duì)變化值。 （4）光譜響應(yīng)。光譜響應(yīng)又稱光譜靈敏度，是指光敏電阻在不同波長(zhǎng)的單色光照射下的靈敏度。若將不同波長(zhǎng)下的靈敏度畫成曲線，就可以得到光譜響應(yīng)的曲線。 （5）光照特性。光照特性指光敏電阻輸出的電信號(hào)隨光照度而變化的特性。從光敏電阻的光照特性曲線可以看出，隨著的光照強(qiáng)度的增加，光敏電阻的阻值開始迅速下降。若進(jìn)一步增大光照強(qiáng)度，則電阻值變化減小，然后逐漸趨向平緩。在大多數(shù)情況下，該特性為非線性。 （6）伏安特性曲線。伏安特性曲線用來描述光敏電阻的外加電壓與光電流的關(guān)系，對(duì)于光敏器件來說，其光電流隨外加電壓的增大而增大。 （7）溫度系數(shù)。光敏電阻的光電效應(yīng)受溫度影

11、響較大，部分光敏電阻在低溫下的光電靈敏較高，而在高溫下的靈敏度則較低。 （8）額定功率。額定功率是指光敏電阻用于某種線路中所允許消耗的功率，當(dāng)溫度升高時(shí)，其消耗的功率就降低。2.3 光敏電阻的應(yīng)用光敏電阻屬半導(dǎo)體光敏器件，除具靈敏度高，反應(yīng)速度快，光譜特性及r值一致性好等特點(diǎn)外，在高溫，多濕的惡劣環(huán)境下，還能保持高度的穩(wěn)定性和可靠性，可廣泛應(yīng)用于照相機(jī)，太陽能庭院燈，草坪燈，驗(yàn)鈔機(jī)，石英鐘，音樂杯，禮品盒，迷你小夜燈，光聲控開關(guān)，路燈自動(dòng)開關(guān)以及各種光控玩具，光控?zé)麸?，燈具等光自?dòng)開關(guān)控制領(lǐng)域。下面給出幾個(gè)典型應(yīng)用電路。 光敏電阻調(diào)光電路圖(1)是一種典型的光控調(diào)光電路，其工作原理是：當(dāng)周圍光

12、線變?nèi)鯐r(shí)引起光敏電阻的阻值增加，使加在電容C上的分壓上升，進(jìn)而使可控硅的導(dǎo)通角增大，達(dá)到增大照明燈兩端電壓的目的。反之，若周圍的光線    圖(1)變亮，則RG的阻值下降，導(dǎo)致可控硅的導(dǎo)通角變小，照明燈兩端電壓也同時(shí)下降，使燈光變暗，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)燈光照度的控制。 上述電路中整流橋給出的是必須是直流脈動(dòng)電壓，不能將其用電容濾波變成平滑直流電壓，否則電路將無法正常工作。原因在于直流脈動(dòng)電壓既能給可控硅提供過零關(guān)斷的基本條件，又可使電容C的充電在每個(gè)半周從零開始，準(zhǔn)確完成對(duì)可控硅的同步移相觸發(fā)。 光敏電阻式光控開關(guān) 圖(2)以光敏電阻為核心元件的帶繼電器控制輸出的光控開關(guān)電路有許多

13、形式，如自鎖亮激發(fā)、暗激發(fā)及精密亮激發(fā)、暗激發(fā)等等，下面給出幾種典型電路。 圖(2)是一種簡(jiǎn)單的暗激發(fā)繼電器開關(guān)電路。其工作原理是：當(dāng)照度下降到設(shè)置值時(shí)由于光敏電阻阻值上升激發(fā)VT1導(dǎo)通，VT2的激勵(lì)電流使繼電器工作，常開觸點(diǎn)閉合，常閉觸點(diǎn)斷開，實(shí)現(xiàn)對(duì)外電路的控制。    圖(3)圖(3)是一種精密的暗激發(fā)時(shí)滯繼電器開關(guān)電路。其工作原理是：當(dāng)照度下降到設(shè)置值時(shí)由于光敏電阻阻值上升使運(yùn)放IC的反相端電位升高，其輸出激發(fā)VT導(dǎo)通，VT的激勵(lì)電流使繼電器工作，常開觸點(diǎn)閉合，常閉觸點(diǎn)斷開，實(shí)現(xiàn)對(duì)外電路的控制。 2.4 光敏電阻連接電路 第3章 LM324功能介紹3.1 LM324簡(jiǎn)

14、介L(zhǎng)M324系列器件為價(jià)格便宜的帶有真差動(dòng)輸入的四運(yùn)算放大器。與單電源應(yīng)用場(chǎng)合的標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)算放大器相比，它們有一些顯著優(yōu)點(diǎn)。該四放大器可以工作在低到3.0伏或者高到32伏的電源下，靜態(tài)電流為MC1741的靜態(tài)電流的五分之一。共模輸入范圍包括負(fù)電源，因而消除了在許多應(yīng)用場(chǎng)合中采用外部偏置元件的必要性。每一組運(yùn)算放大器可用圖1所示的符號(hào)來表示，它有5個(gè)引出腳，其中“+”、“-”為兩個(gè)信號(hào)輸入端，“V+”、“V-”為正、負(fù)電源端，“Vo”為輸出端。兩個(gè)信號(hào)輸入端中，Vi-（-）為反相輸入端，表示運(yùn)放輸出端Vo的信號(hào)與該輸入端的位相反；Vi+（+）為同相輸入端，表示運(yùn)放輸出端Vo的信號(hào)與該輸入端的相位相同

15、。LM324的引腳排列見圖2。  3.2 LM324參數(shù)描述運(yùn)放類型:低功率 放大器數(shù)目:4 帶寬:1.2MHz 針腳數(shù):14 工作溫度范圍:0°C to +70°C 封裝類型:SOIC 3dB帶寬增益乘積:1.2MHz 變化斜率:0.5V/s 器件標(biāo)號(hào):324 器件標(biāo)記:LM324AD 增益帶寬:1.2MHz 工作溫度最低:0°C 工作溫度最高:70°C 放大器類型:低功耗 溫度范圍:商用 電源電壓 最大:32V 電源電壓 最小:3V 芯片標(biāo)號(hào):324 表面安裝器件:表面安裝 輸入偏移電壓 最大:7mV 運(yùn)放特點(diǎn):高增益頻率補(bǔ)償運(yùn)算 邏輯功能

16、號(hào):324 額定電源電壓, +:15V LM324的特點(diǎn)： 1.短路保護(hù)輸出 2.真差動(dòng)輸入級(jí) 3.可單電源工作：3V-32V 4.低偏置電流：最大100nA 5.每封裝含四個(gè)運(yùn)算放大器。 6.具有內(nèi)部補(bǔ)償?shù)墓δ堋?7.共模范圍擴(kuò)展到負(fù)電源 8.行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的引腳排列 9.輸入端具有靜電保護(hù)功能3.3 LM324典型電路本設(shè)計(jì)應(yīng)用電路第4章 電路圖：4.1 按鍵電路設(shè)計(jì)4.2 光敏電阻電路4.3 LM324應(yīng)用接口電路4.4總電路4.5 電路PCB設(shè)計(jì)第5章 軟件部分設(shè)計(jì)5.1 按鍵采集程序/* 按鍵選擇函數(shù)*/void xuanze() if(K1=0) delay(200); if(K1=0)

17、 n1+;if(n1>1) n1=0; / if(K2=0) delay(200); if(K2=0) n2+;if(n2>1) n2=0; / if(K3=0) delay(200); if(K3=0) n3+;if(n3>1) n3=0; / if(K4=0) delay(200); if(K4=0) n4+;if(n4>1) n4=0; / if(K5=0) delay(200); if(K5=0) n5+;if(n5>1) n5=0; /* 主函數(shù)*/void main() while(1) xuanze(); if(GC!=0) if(n1=0) D1=

18、0; if(n2=0) D2=0; if(n3=0) D3=0; if(n4=0) D4=0; if(n5=0) D5=0; / if(n1!=0) D1=1; if(n2!=0) D2=1; if(n3!=0) D3=1; if(n4!=0) D4=1; if(n5!=0) D5=1; if(GC=0) D1=1; D2=1; D3=1; D4=1; D5=1; 5.2 傳感器采集程序if(GC!=0) if(n1=0) D1=0; if(n2=0) D2=0; if(n3=0) D3=0; if(n4=0) D4=0; if(n5=0) D5=0; / if(n1!=0) D1=1; if

19、(n2!=0) D2=1; if(n3!=0) D3=1; if(n4!=0) D4=1; if(n5!=0) D5=1; if(GC=0) D1=1; D2=1; D3=1; D4=1; D5=1;結(jié)論：1 有時(shí)會(huì)出現(xiàn)程序一點(diǎn)錯(cuò)誤也沒有，但就是不能正常運(yùn)行的現(xiàn)象，最后我們發(fā)行是因?yàn)槌绦蛑杏械闹噶顣鴮懙貌灰?guī)范導(dǎo)致的，例如有的RET返回指令一定要按正確格式書寫或在兩行指令間最好不要留空行。2 程序中的跳轉(zhuǎn)指令的運(yùn)用很重要，為保險(xiǎn)起見，都用程序調(diào)用,我們就遇到過跳轉(zhuǎn)指令用錯(cuò)程序無法正常運(yùn)行的現(xiàn)象。當(dāng)用JNZ指令時(shí)，跳轉(zhuǎn)范圍比較少，這時(shí)要用一個(gè)標(biāo)號(hào)中轉(zhuǎn)。3 編程時(shí)要注意，在程序開始時(shí)，要寫入各定時(shí)器中斷的入口地址。4 編程過程中要注意加注釋或分割線，否則，在程序過長(zhǎng)時(shí)容易變得很亂，不便于查找或更改。5 程序的結(jié)構(gòu)要設(shè)計(jì)的合理，避免上下亂調(diào)用的現(xiàn)象，這樣會(huì)使程序更加清晰化。6 編程前要加流程圖，這樣會(huì)使思路清晰，例如數(shù)字溫度控制器的設(shè)計(jì)思路完全可以按著溫控設(shè)備的工作方式列寫流程圖。收獲，體會(huì)與建議：1本學(xué)期學(xué)習(xí)單片機(jī)的時(shí)間只有8周時(shí)間，對(duì)單片機(jī)的硬件設(shè)計(jì)，軟件設(shè)計(jì)掌握的深度不夠，但通過此次課程設(shè)計(jì)，卻改變了很多，首先對(duì)于硬件