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單片機(jī)最小系統(tǒng)設(shè)計報告
在經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展的今天，報告的適用范圍越來越廣泛，寫報告的時候要注意內(nèi)容的完整。那么大家知道標(biāo)準(zhǔn)正式的報告格式嗎？下面是小編為大家收集的單片機(jī)最小系統(tǒng)設(shè)計報告，僅供參考，歡迎大家閱讀。
單片機(jī)最小系統(tǒng)設(shè)計報告 1
一、實習(xí)目的
目前單片機(jī)上網(wǎng)技術(shù)是一個熱門技術(shù)，很多高校學(xué)生選擇與此相關(guān)的畢業(yè)設(shè)計，同時高校也有與此相關(guān)的項目。通過對一只正規(guī)產(chǎn)品GWL-100單片機(jī)學(xué)習(xí)開發(fā)板的安裝、焊接、調(diào)試、了解電子產(chǎn)品的裝配全過程，訓(xùn)練動手能力，掌握元器件的識別，簡易測試，及整機(jī)調(diào)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(xí)專業(yè)的相關(guān)知識。培養(yǎng)理論聯(lián)系實際的能力，提高分析解決問題能力的同時也培養(yǎng)同學(xué)之間的團(tuán)隊合作、共同探討、共同前進(jìn)的精神。本周實習(xí)具體目的如下：
1、學(xué)習(xí)并掌握Protel 99 SE軟件，在實操過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(hù)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別、型號、規(guī)格、性能及其使用范圍。
5、了解電子產(chǎn)品的焊接、調(diào)試與維修方法。
二、實習(xí)內(nèi)容和要求
實習(xí)內(nèi)容:
1、對照原理圖講述整機(jī)工作原理；
2、對照原理圖看懂裝配接線圖；
3、了解圖上符號，并與實物對照；
4、根據(jù)技術(shù)指標(biāo)測試各元器件的主要參數(shù)；
5、講解焊接的操作方法和注意事項；
6、焊接練習(xí)；
7、分發(fā)與清點零件；
8、萬用表的工作原理及其分類；
9、講解元器件的類別、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(diào)試GWL-100單片機(jī)學(xué)習(xí)開發(fā)板．
實習(xí)要求:
熟悉運(yùn)用Protel 99 SE軟件，學(xué)習(xí)理解并繪制萬用表電原理圖，認(rèn)真細(xì)致地安裝焊接，排除安裝焊接過程中出現(xiàn)的`故障以在規(guī)定時間內(nèi)完成正規(guī)GWL-100單片機(jī)學(xué)習(xí)開發(fā)板的安裝、焊接、調(diào)試及使用。
1、了解GWL-100單片機(jī)學(xué)習(xí)開發(fā)板特點和發(fā)展趨勢。
2、熟悉萬用表裝配技術(shù)的基本工藝過程。
3、認(rèn)識液晶顯示器件。
4、根據(jù)技術(shù)指標(biāo)測試數(shù)字萬用表的主要參數(shù)。
5、安裝制作GWL-100單片機(jī)學(xué)習(xí)開發(fā)板。
三、實習(xí)設(shè)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：由于錫它的熔點低，焊接時，焊錫能迅速散步在金屬表面焊接牢固，焊點光亮美觀。
GWL-100單片機(jī)學(xué)習(xí)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、信號輸出指示等實驗。
(2）4位一體集成LED數(shù)碼管可做動態(tài)掃描及靜態(tài)顯示實驗，做時鐘、溫度、數(shù)值顯示等實驗。
(3）8個獨立按鍵鍵盤檢測、按鍵控制實驗。
(4）蜂鳴器模塊可做各種發(fā)聲、音樂、鬧鐘提醒及報警實驗。
(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(qiáng)電器件，系統(tǒng)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驗。
(7）DS1302時鐘芯片可做萬年歷、定時器、鬧鐘等。
(8）EEPROM芯片AT24C02可學(xué)習(xí)I2C總線的讀寫、12C總線的程序編寫、可存儲數(shù)據(jù)的存取。
(9）一體化紅外線遙控接收頭可練習(xí)編寫單片機(jī)的精確延時程序，可以做紅外線解碼實驗、紅外遙控實驗（鍵值顯示、遙控開關(guān)、紅外線遙控器等。）
(10）字符顯示接口LCD1602液晶顯示模塊可顯示兩行字符，可實現(xiàn)字符移動、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，可以在線燒寫多種MCU程序，無需拔下芯片即可把程序固化到MCU內(nèi)部的EEPROM中，支持多種品牌芯片在線燒寫。
(13）MAX232串口通訊模塊可以與計算機(jī)串行通信，同時也可對STC單片機(jī)下載程序，還可以實現(xiàn)主從系統(tǒng)中多機(jī)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：由于錫它的熔點低，焊接時，焊錫能迅速散步在金屬表面焊接牢固，焊點光亮美觀。
(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(shù)碼管，自鎖開關(guān)，USB座，電源座，串行口，蜂鳴器，繼電器，芯片，紅外線收頭，ISP下載座,單雙排插針，芯片插座，跳線帽，USB電源器，串口線等等。
四、設(shè)計原理分析
GWL-100是一款具有編程、設(shè)計、調(diào)試、ISP下載等功能的單片機(jī)學(xué)習(xí)系統(tǒng)，可以支持ATMEL 89S系列、89C系列等以51為內(nèi)核的單片機(jī)編程和實驗。GWL-100全面適應(yīng)和滿足初學(xué)者的需求，可以使初學(xué)者在最短的時間里掌握單片機(jī)的基本編程、設(shè)計、調(diào)試等開發(fā)技術(shù)。同時也是工程開發(fā)技術(shù)人員開發(fā)產(chǎn)品和項目的好幫手，是一款功能強(qiáng)、擴(kuò)展方便的學(xué)習(xí)單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)和調(diào)試開發(fā)的好工具。系統(tǒng)功能特點
GWL-100學(xué)習(xí)板上集成了豐富的實驗硬件資源和常用的接口電路：LED、數(shù)碼管、字符顯示、漢字及圖像顯示接口、鍵盤接口、串口通訊、串行FLASHI2C讀寫、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(kuò)展各種功能模塊。
具體各零件有著其特殊功能，如蜂鳴器，單片機(jī)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(dāng)電壓小于下限電壓值或大于上限電壓值時，蜂鳴器將報警。其他如加一個11.0592MHZ的晶振是為了以后做串口通信時和PC有相同的波特率�？捎枚搪访鼻袚Q。
在板上除了最小系統(tǒng)外還有鍵盤輸入、數(shù)碼管、LCD、I2C存儲器。它們的數(shù)據(jù)接口和電源接口也是完全獨立的。其它的功能都準(zhǔn)備在以后通過上方的接口另外用板子擴(kuò)展。
單片機(jī)最小系統(tǒng)設(shè)計報告 2
一、生產(chǎn)實習(xí)的目的和意義：
生產(chǎn)實習(xí)是培養(yǎng)本科學(xué)生理論聯(lián)系實際，提高實際動手操作能力的重要教學(xué)環(huán)節(jié)。本專業(yè)的生產(chǎn)實習(xí)旨在使學(xué)生廣泛了解實際電子產(chǎn)品生產(chǎn)的全過程，熟悉電子產(chǎn)品的主要技術(shù)管理模式，并在實習(xí)的操作過程中學(xué)習(xí)、掌握電子產(chǎn)品的焊接、安裝、調(diào)試的實際操作技能。鞏固和加深理解所學(xué)的理論，開闊眼界，提高能力，為培養(yǎng)高素質(zhì)大學(xué)本科人才打下必要的基礎(chǔ)通過學(xué)習(xí)，是理論與實際相結(jié)合，可以使學(xué)生加深對所學(xué)知識的理解，并為后續(xù)專業(yè)課的學(xué)習(xí)提供必要的感性知識，同時使學(xué)生直接了解本業(yè)的生產(chǎn)過程和生產(chǎn)內(nèi)容，為將來走上工作崗位提供必要的實際生產(chǎn)知識。
二、實習(xí)的基本內(nèi)容：
1、集中授課，進(jìn)行相關(guān)知識的學(xué)習(xí)。
2、學(xué)習(xí)、掌握電子產(chǎn)品的獨立性設(shè)計與安裝、調(diào)試的`能力；進(jìn)一步掌握電子測量儀器的正確使用方法，電元器件的測量與篩選技術(shù)。
3、初步了解電子整機(jī)產(chǎn)品的工藝過程。
4、為能使學(xué)生得到充分的鍛煉，較大的提高學(xué)生的實際動手能力，本次生產(chǎn)實習(xí)安排每一位學(xué)生獨立完成全部系統(tǒng)的設(shè)計與安裝工作。
5、本實習(xí)環(huán)節(jié)，學(xué)生要獨立使用電焊鐵及各種電子測試設(shè)備電路安裝與調(diào)試，要學(xué)生嚴(yán)格遵守電器設(shè)備的使用安全，遵守實驗室的各項規(guī)章制度。
三、基本要求：
1、在教師的指導(dǎo)下練習(xí)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，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(yùn)行系統(tǒng)，并觀測系統(tǒng)工作是否正常。
四、總體設(shè)計電路思想和原理：
本次生產(chǎn)實習(xí)用到的開發(fā)板和模塊共7塊，分別為：單片機(jī)核心板，電子鐘模塊，mp3模塊，rfid模塊，無線傳輸模塊，脈搏傳感模塊，gps模塊。
各模塊相互組合，其所能實現(xiàn)的基本功能如下：
1、單片機(jī)核心板+電子鐘模塊：實現(xiàn)時間的顯示，溫度的測量，且可通過遙控器調(diào)時、定鬧等。
2、單片機(jī)核心板+無線傳輸模塊：實現(xiàn)數(shù)據(jù)的近距離無線傳輸。
3、單片機(jī)核心板+mp3模塊（含sd卡）：實現(xiàn)mp3播放功能。
4、單片機(jī)核心板+rfid模塊：實現(xiàn)地鐵檢票系統(tǒng)的模擬。
5、單片機(jī)核心板+脈搏傳感模塊：實現(xiàn)人體脈搏傳感的測量。
6、單片機(jī)核心板+gps模塊：實現(xiàn)gps衛(wèi)星定位功能。
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單片機(jī)核心板電路主要包括stc12c5a60s2單片機(jī)，電子鐘模塊接口電路，mp3接口電路，無線傳輸模塊接口電路，脈搏傳感模塊接口電路，gps模塊接口電路，串口擴(kuò)展電路，電源供電電路。該系統(tǒng)的單片機(jī)是宏晶科技生產(chǎn)的單時鐘機(jī)器周期（it）的單片機(jī)，是高速、低功耗、超強(qiáng)干擾的新一代8051單片機(jī)。通過使用stc-isp軟件，該單片機(jī)可實現(xiàn)串口在線編程，無需編程器，無需仿真器。
核心板電路的設(shè)計思想主要是圍繞單片機(jī)芯片的工作原理和特點，為其實現(xiàn)合理的設(shè)計出外圍電路：包括電源電路，顯示電路部分，復(fù)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(shè)計
該模塊主要用到的芯片有：時鐘保持芯片ds1302，單總線數(shù)字溫度傳感器ds18b20，紅外遙控解碼器tl1838a。
該模塊電路設(shè)計的思想是了解這三種芯片的工作電壓，ds1302的工作時鐘頻率以及三種芯片與單片機(jī)之間的硬件連接。
（三）mp3模塊電路設(shè)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(zhuǎn)換芯片lm1117-3.3,2.5v電壓轉(zhuǎn)換芯片lm1117-2.5。
單片機(jī)最小系統(tǒng)設(shè)計報告 3
1、選題意義
隨著電子技術(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(jì)的各個領(lǐng)域。因此單片機(jī)是作為一個電子相關(guān)專業(yè)的大學(xué)生必須要學(xué)好的科目，而且通過熟練的掌握單片機(jī)技術(shù)能讓人們更好的學(xué)習(xí)更高級有關(guān)電子方面的芯片外部擴(kuò)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(jī)板的時候能夠更深入的了解單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和一些芯片使用和工作原理的知識。在制作單片機(jī)開發(fā)板的時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，制作開發(fā)板時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程序進(jìn)行調(diào)試，從而才能制作出有用的開發(fā)板，在寫程序的時候不僅能加強(qiáng)我們學(xué)習(xí)C51和匯編語言知識的掌握，更能讓我們是一個軟硬件兼?zhèn)涞碾娮尤瞬�。單片機(jī)具有成本低、體積小、可靠性高、具有高附加值、通過更改軟件就可以改變控制對象等優(yōu)點，單片機(jī)越來越成為電子工程師設(shè)計產(chǎn)品時的首選器件之一。對在校大學(xué)生學(xué)習(xí)單片機(jī)意義是很重要的，讓大學(xué)生的理論知識和動手能力得以結(jié)合，因此擁有一塊單片機(jī)開發(fā)板對單片機(jī)學(xué)習(xí)的人們具有著極其重要的意義。
2、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀概述
單片機(jī)大概可以追溯到20世紀(jì)70年代。1970—1974年之間，誕生了第一代4位單片機(jī)。這類單片機(jī)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(dāng)時來說是非常強(qiáng)大的，通過靈活的控制能力，使其應(yīng)用于電視機(jī)、收音機(jī)和電子玩具。隨后，潘多拉的盒子便打開。人們認(rèn)識到單片機(jī)的潛在能力和市場價值，各個公司便投入了大量的研究力量。在1974—1978年，單片機(jī)進(jìn)入8位時代。這個時期以Intel公司的MCS—48系列單片機(jī)最具代表性。此時的單片機(jī)內(nèi)部集成了更為強(qiáng)大的8位CPU內(nèi)核、多個并行I/O接口，同時增加了定時器/計數(shù)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(biāo)志著進(jìn)入高檔8位單片機(jī)時代。這個時期的單片機(jī)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(tǒng)。我們現(xiàn)在所廣泛使用的單片機(jī)都仍以該內(nèi)核為基礎(chǔ)，因此，也常稱為51系列單片機(jī)。隨后，單片機(jī)市場便進(jìn)入百花齊放、百家爭鳴時代。各個廠商不僅在增強(qiáng)單片機(jī)的性能，還推出了不同類型的單片機(jī)，例如PIC系列單片機(jī)、ARM系列單片機(jī)、AVR系列單片、C8051F系列單片機(jī)，以及Cypress的Psoc系列等。這便是我們現(xiàn)在看到的單片機(jī)領(lǐng)域的紛繁復(fù)雜格局[1]。
總的來說，現(xiàn)在的單片機(jī)產(chǎn)品線非常豐富，4位、8位、16位單片機(jī)乃至32位單片機(jī)均有其各自的應(yīng)用領(lǐng)域。單片機(jī)的技術(shù)已經(jīng)深入人心，現(xiàn)在如果不會單片機(jī)，便很難跟上技術(shù)的發(fā)展。
由于單片機(jī)的體積小，成本低，運(yùn)用靈活，性能價格高，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(shè)備和儀器；可靠性性高，抗干擾性強(qiáng)，BUS大多在內(nèi)部，易采取電磁屏蔽，實用的溫度范圍寬，在各種惡劣的環(huán)境寫都能正常的可靠工作；實時控制能力強(qiáng)，實時響應(yīng)速度快，可直接操作I/O接口；可方便地實現(xiàn)多機(jī)和分配控制，提高整個控制系統(tǒng)的效率和可靠性等特點單片機(jī)現(xiàn)在研究的成果已經(jīng)運(yùn)用到以下領(lǐng)域：
（1）工業(yè)測控：對工業(yè)設(shè)備（如機(jī)床、汽車、高檔中西餐廚具、鍋爐、供水系統(tǒng)、生產(chǎn)自動化、自動報警系統(tǒng)、衛(wèi)星信號接收等）進(jìn)行智能控制，大大的降低了勞動強(qiáng)度和生產(chǎn)成本，提高了產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性。
（2）智能設(shè)備：用單片機(jī)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(jī)、空調(diào)、電冰箱、微波爐、彩電、DVD、音響、手機(jī)、高檔電子玩具等，用單片機(jī)控制。
�。�4）商用產(chǎn)品：如自動售貨機(jī)、電子收款機(jī)、電子秤。
（5）網(wǎng)絡(luò)與通信的只能接口：在大型計算機(jī)控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)或者通信電路域外圍設(shè)備的接口電路中，用單片機(jī)控制或者管理，可大大的提高系統(tǒng)的運(yùn)行速度和接口的管理水平。如圖形終端機(jī)、傳真機(jī)、復(fù)印機(jī)、繪圖儀、磁盤/磁帶機(jī)等。
3、主要研究內(nèi)容
單片機(jī)學(xué)習(xí)效果的優(yōu)劣直接取決于單片機(jī)的選擇，這次設(shè)計制作的開發(fā)板采用的是51系列的單片機(jī)，C51系列單片機(jī)內(nèi)部具有128字節(jié)RAM、5個中斷源、32條I/O口線、2個16位定時器、4KB的程序存儲器、一個全雙工異步串行口。本開發(fā)板選擇具有ISP在線編程功能的C51單片機(jī)，該單片機(jī)不需要燒寫器，可在開發(fā)板上ISP在線編程，具有廣泛的應(yīng)用前景�？梢詽M足絕大多數(shù)的實際應(yīng)用開發(fā)需求，在開發(fā)板上使用十分方便。本課題設(shè)計的C51單片機(jī)開發(fā)板，具有一般開發(fā)板通用結(jié)構(gòu)，并基于硬件進(jìn)行相關(guān)軟件
設(shè)計。利用程序開發(fā)語言開發(fā)程序并實現(xiàn)ISP在線下載到單片機(jī)，無需配置單獨的下載器。單片機(jī)使用ISP在線下載程序，加快了程序設(shè)計者調(diào)試的進(jìn)度，使設(shè)計者所設(shè)計的程序盡快得到驗證。通過對開發(fā)板上的模塊進(jìn)行實驗，可以提高針對不同硬件進(jìn)行編程的能力，同時通過實驗現(xiàn)象對所用的'硬件也有了更深一步的認(rèn)識。
此次設(shè)計的開發(fā)板是以單片機(jī)位主控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上對單片機(jī)外部接口進(jìn)行擴(kuò)展。充分利用了單片機(jī)的內(nèi)部資源。在外部電路模塊中，分別擴(kuò)展了一些常用的功能模塊，數(shù)碼管顯示能提供了單片機(jī)顯示功能；A/D轉(zhuǎn)換模塊的設(shè)計很好的能進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，還有串口通信和USB串口通信很好的實現(xiàn)了通信中實現(xiàn)了發(fā)送和接收等通信功能，擴(kuò)展接口巧妙的設(shè)計讓IO接口省了很多的資源，提供了外部接口擴(kuò)展的功能，1602模塊和12864提供了清晰穩(wěn)定的顯示功能，電源供電以及8x8點陣等功能模塊的設(shè)計使每個模塊盡顯其能，充分體現(xiàn)了單片機(jī)體積小，功能強(qiáng)大，性價比高等特點。
4、擬采用的研究思路
4.1開發(fā)板系統(tǒng)功能
單片機(jī)開發(fā)板是一個實際應(yīng)用的系統(tǒng)，能夠為相關(guān)的單片機(jī)實驗提供支持。此開發(fā)板是參考單片機(jī)教材中的實驗內(nèi)容設(shè)計的，能夠?qū)崿F(xiàn)一些測試實驗。本論文包括硬件系統(tǒng)的詳細(xì)設(shè)計及C語言程序流程圖的制作。
此開發(fā)板設(shè)計的功能如下：
�。�1）10位AD轉(zhuǎn)換。
�。�2）鐵電存儲器讀寫（SMBUS）。
（3）16位PWM輸出。
�。�4）四位獨立鍵盤。
�。�5）SPI接口驅(qū)動1602ALCD。
4.2開發(fā)板的性能要求
基于開發(fā)板的功能定義和各種芯片的性能參數(shù)，總結(jié)系統(tǒng)基本性能要求如下：
�。�1）各芯片所需的+3.3V平穩(wěn)電壓。
�。�2）AT89C51單片機(jī)時鐘信號為11.0592MHz。
�。�3）AT89C51單片機(jī)手動復(fù)位電路。
�。�4）顯示器件（1602、12864）。
�。�5）4位獨立鍵盤。
�。�6）AD、DA轉(zhuǎn)換。
（7）與PC機(jī)串行通信。
�。�8）I/O口擴(kuò)展功能。
4.3硬件總體設(shè)計
本人設(shè)計的單片機(jī)開發(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、按鍵開關(guān)、AD/DA轉(zhuǎn)換等元器件組成，通過軟硬件結(jié)合實現(xiàn)鍵盤掃描，液晶顯示，與PC機(jī)串行通信，I/O口擴(kuò)展功能等。一方面，它能作為學(xué)生實驗的工具，另一方面，它也是綜合型單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計的基礎(chǔ)，可擴(kuò)展許多其它功能。
單片機(jī)最小系統(tǒng)設(shè)計報告 4
一、本課題的內(nèi)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(shù)量越來越多，使得城市街道、小區(qū)內(nèi)的路燈的用電量占城市用電量的比重越來越大，在用電高峰期時，電網(wǎng)超負(fù)荷運(yùn)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(dāng)電壓高時不但影響照明設(shè)備的使用壽命，而且耗電量也大幅增加，當(dāng)?shù)凸葧r，照明設(shè)備有不能正常工作。
所以，對城市的路燈的設(shè)計已經(jīng)成為了當(dāng)務(wù)之急，特別是午夜之后車流量急劇減少時，應(yīng)該適當(dāng)?shù)年P(guān)閉路燈，節(jié)約用電。但是我國的既節(jié)能又能延長路燈壽命的技術(shù)相比國外卻是落后了，因此智能節(jié)能路燈控制系統(tǒng)的設(shè)計對于城市的發(fā)展至關(guān)重要。本論文旨在設(shè)計一套對外界光線和電壓信號的采集來控制路燈的自動啟停以及智能調(diào)壓的控制系統(tǒng)，它能對路燈進(jìn)行穩(wěn)壓、調(diào)壓、自啟動并延長路燈壽命的作用。
2、論文研究內(nèi)容
本設(shè)計可以通過對外界光線和電壓信號的采集來控制路燈的自動啟停以及智能調(diào)壓從而減少城市路燈照明耗電量，又對輸入電壓進(jìn)行穩(wěn)壓調(diào)節(jié)來提高用電效率。要求獨立選擇芯片、設(shè)計電路、編制程序、調(diào)試、完成整個系統(tǒng)功能。主要內(nèi)容如下：
(1)根據(jù)控制技術(shù)的特點，進(jìn)行路燈系統(tǒng)設(shè)計的整體研究與設(shè)計。 (2)針對光線和電壓信號的采集，采用數(shù)據(jù)采集技術(shù)。
(3)通過按鍵可對相關(guān)的參數(shù)值進(jìn)行設(shè)置，從而實現(xiàn)對不同時間進(jìn)行不同的開燈模式。
(4)當(dāng)電壓符合額定電壓時，系統(tǒng)自動進(jìn)行穩(wěn)壓。 (5)在午夜之后降低電壓以調(diào)節(jié)路燈亮度，實現(xiàn)調(diào)壓。
二、本課題的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢
目前，路燈系統(tǒng)一般采用鈉燈、水銀燈、金鹵燈等燈具。這類燈具有發(fā)光效率高、光色好、安裝簡易等優(yōu)點，被廣泛使用，但同時也存在著諸如：功率因子低、對電壓要求嚴(yán)格、耗電量大等缺點。
我國目前大部分城市都采用全夜燈的方式進(jìn)行照明，普遍存在的問題有兩點：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(jié)能措施，此種方式雖然節(jié)約了電費支出，卻帶來了社會治安和交通安全問題，不利于城市安全問題。
另一方面，在后半夜因行人稀少，而應(yīng)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(tǒng)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(shè)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(shè)計壽命在12000小時以上，在正常情況下至少可用3年，但是由于超壓使用，現(xiàn)在路燈的使用壽命僅僅只有1年左右，有的甚至只有幾個月，造成維護(hù)和材料的極大浪費。較高的電壓不僅不能讓負(fù)載設(shè)備更好的工作，而且還會造成發(fā)熱及過早損壞，還會造成不必要的電費開支。
而且，我國絕大多數(shù)地區(qū)的路燈關(guān)開燈都是采用人工控制或者定時控制，這樣也有許多不利之處：若采用人工控制，則路燈開關(guān)存在著一定的不確定性，同時也占用了一定的人力資源；定時控制則存在著夏冬季白黑晝時間不同的情況，使得天還沒黑路燈就開，天還沒亮路燈就滅的情況，大大影響了人們的日常出生活。本設(shè)計通過使用AT89c51單片機(jī)對系統(tǒng)進(jìn)行智能控制，使系統(tǒng)達(dá)到自動啟停及智能調(diào)壓。
近年來，隨著科技的不斷發(fā)展，各種路燈控制器也被不斷的研究出來。其中，美國和日本主要集中在研究緊湊型熒光燈和鎮(zhèn)流器熒光燈兩個方面。而我國目前的市場上有多種路燈節(jié)能控制產(chǎn)品，能達(dá)到一定的節(jié)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(yīng)速度較慢，用電高峰時電壓降到非穩(wěn)定區(qū)容易造成燈光閃滅，不能自動調(diào)節(jié)，同時如果電壓突然升高，則會對燈具造成損壞，相對來說穩(wěn)壓效果較差；第二種是采用電子器件構(gòu)成的可控硅式設(shè)備。該設(shè)備主要采取簡單的相控技術(shù)，不足之處是元器件較容易發(fā)熱損壞。而為了更好的達(dá)到控制的目的，現(xiàn)在國內(nèi)外都開始采用智能控制方式，如光控、聲控、時控等，國外甚至開始采用太陽能供能光控方式來控制路燈，基本可以達(dá)到完全自給自足的效果。
綜上所述，未來的智能路燈控制必將向著更安全、更環(huán)保、更節(jié)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(shè)計方案
本次課程設(shè)計是由傳感器通過外界光信號的強(qiáng)弱來產(chǎn)生電壓信號，再由單片機(jī)控制實現(xiàn)路燈的自動啟停及智能穩(wěn)壓。本設(shè)計通過使用AT89c51單片機(jī)芯片來設(shè)計電路，編制程序，仿真，調(diào)試，完成整個系統(tǒng)的功能。整個控制系統(tǒng)主要包括四個模塊：信號采集模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、穩(wěn)壓模塊和控制模塊。
2、技術(shù)路線
設(shè)計要求采集輸入電壓信號，通過A/D轉(zhuǎn)換后輸入控制器，當(dāng)外界光信號的強(qiáng)度低于一定數(shù)值時，通過軟啟動開啟路燈。當(dāng)光信號強(qiáng)度高于一定數(shù)值時，通過軟啟動關(guān)閉路燈，并將采集輸入電壓信號，與已設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)電壓值進(jìn)行比較，并對輸入電壓進(jìn)行穩(wěn)壓，再通過時鐘電路對路燈亮度進(jìn)行調(diào)節(jié)，在午夜之后對路燈亮度進(jìn)行降低，最后達(dá)到節(jié)電穩(wěn)壓。
3、關(guān)鍵問題
(1)信號采集電路設(shè)計
該模塊需要檢測環(huán)境光的變化，根據(jù)環(huán)境光的明暗進(jìn)行路燈開關(guān)的自動控制�；诖艘蟛捎糜晒饷綦娮杞M成的分壓電路進(jìn)行檢測。光敏電阻器又稱光導(dǎo)管，特性是在特定光的照射下，其阻值迅速減小，可用于檢測可見光。在不同的光強(qiáng)下，光敏電阻的電阻值會發(fā)生明顯變化，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，入射光通過檢測不同光強(qiáng)下電阻值的變化量來控制路燈的開和關(guān)。
(2)穩(wěn)壓模塊設(shè)計
通過采集三端穩(wěn)壓器輸出的電壓并將該電壓與設(shè)定電壓進(jìn)行比較，進(jìn)而調(diào)整輸出電壓的大小，達(dá)到穩(wěn)壓的目的。本設(shè)計使用美國國家半導(dǎo)體公司的三端可調(diào)正穩(wěn)壓器集成電路LM317。
(3)時鐘電路設(shè)計
為實現(xiàn)路燈對電壓進(jìn)行智能補(bǔ)償，從而達(dá)到智能調(diào)壓，本設(shè)計采用美國DALLAS公司的實時時鐘電路DS1302，該芯片一種高性能、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2.5V～5.5V。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內(nèi)部有一個31×8的用于臨時性存放數(shù)據(jù)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，以保證時鐘的準(zhǔn)確性。
四、主要參考文獻(xiàn)
[1]查兵，崔浩.單片機(jī)原理[J].中國高新技術(shù),2011年1期
[2]李健，蔣全勝，任靈芝.智能路燈控制系統(tǒng)設(shè)計[J].工業(yè)控制計算機(jī),2010年6期
[3]金仁貴.單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)方法[J].電腦知識與技術(shù)：學(xué)術(shù)交流,2006年12期
[4]嚴(yán)懷龍.基于單片機(jī)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)[J].廣西輕工業(yè),2006年6期
[5]王虎城，周晉軍，皮依標(biāo)，葉振華.基于光傳感器和單片機(jī)的校園路燈控制系統(tǒng)設(shè)計[J].科技廣場,2011年1期
[6]王立紅.基于單片機(jī)的智能路燈控制系統(tǒng)[J]. 網(wǎng)絡(luò)財富,2010年6期
[7]王皚，佘丹妮.基于單片機(jī)的模擬路燈控制系統(tǒng)設(shè)計[J].儀表技術(shù),2011年11期
[8]張毅剛.單片機(jī)原理及應(yīng)用[M].高等教育出版社,2003
[9]閻石.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)[M].高等教育出版社,2006
[10]童詩白，華成英.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)[M].高等教育出版社,2006
[11]程德福，林君.智能儀器[M].機(jī)械工業(yè)出版社,2009
[12]刁鳴.常用電路模塊分析與設(shè)計指導(dǎo)[M].清華大學(xué)出版社,2008
五、wuAT89c51的介紹
1、描述
AT89c51是一個低電壓，高性能cMoS 8位單片機(jī)帶有4K字節(jié)的可反復(fù)擦寫的程序存儲器（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(jī)兼容。片內(nèi)含有8位中央處理器和閃爍存儲單元，有較強(qiáng)的功能的'AT89c51單片機(jī)能夠被應(yīng)用到控制領(lǐng)域中。
2、功能特性
AT89c51提供以下的功能標(biāo)準(zhǔn)：4K字節(jié)閃爍存儲器，128字節(jié)隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲器，32個I/o口，2個16位定時/計數(shù)器，1個5向量兩級中斷結(jié)構(gòu)，1個串行通信口，片內(nèi)震蕩器和時鐘電路。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(jié)電模式。閑散方式停止中央處理器的工作，能夠允許隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲器、定時/計數(shù)器、串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。掉電方式保存隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲器中的內(nèi)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復(fù)位。
3、引腳描述
Vcc：電源電壓GnD：地P0口
P0口是一組8位漏極開路雙向I/o口，即地址/數(shù)據(jù)總線復(fù)用口。作為輸出口時，每一個管腳都能夠驅(qū)動8個TTL電路。當(dāng)“1”被寫入P0口時，每個管腳都能夠作為高阻抗輸入端。P0口還能夠在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器或程序存儲器時，轉(zhuǎn)換地址和數(shù)據(jù)總線復(fù)用，并在這時激活內(nèi)部的上拉電阻。P0口在閃爍編程時，P0口接收指令，在程序校驗時，輸出指令，需要接電阻。
4、P1口
P1口一個帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/o口，P1的輸出緩沖級可驅(qū)動4個TTL電路。對端口寫“1”，通過內(nèi)部的電阻把端口拉到高電平，此時可作為輸入口。因為內(nèi)部有電阻，某個引腳被外部信號拉低時輸出一個電流。閃爍編程時和程序校驗時，P1口接收低8位地址。
5、P2口
P2口是一個內(nèi)部帶有上拉電阻的8位雙向I/o口，P2的輸出緩沖級可驅(qū)動4個TTL電路。對端口寫“1”，通過內(nèi)部的電阻把端口拉到高電平，此時，可作為輸入口。因為內(nèi)部有電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流。在訪問外部程序存儲器或16位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器時，P2口送出高8位地址數(shù)據(jù)。在訪問8位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器時，P2口線上的內(nèi)容在整個運(yùn)行期間不變。閃爍編程或校驗時，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(nèi)部電阻的8位雙向I/o口，P3口輸出緩沖故可驅(qū)動4個TTL電路。對P3口寫如“1”時，它們被內(nèi)部電阻拉到高電平并可作為輸入端時，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(fù)位輸入。當(dāng)震蕩器工作時，RET引腳出現(xiàn)兩個機(jī)器周期以上的高電平將使單片機(jī)復(fù)位。
8、ALE/PRoG
當(dāng)訪問外部程序存儲器或數(shù)據(jù)存儲器時，ALE輸出脈沖用于鎖存地址的低8位字節(jié)。即使不訪問外部存儲器，ALE以時鐘震蕩頻率的1/16輸出固定的正脈沖信號，因此它可對輸出時鐘或用于定時目的。要注意的是：每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時將跳過一個ALE脈沖時，閃爍存儲器編程時，這個引腳還用于輸入編程脈沖。如果必要，可對
特殊寄存器區(qū)中的8EH單元的D0位置禁止ALE操作。這個位置后只有一條MoVX和MoVc指令A(yù)LE才會被應(yīng)用。此外，這個引腳會微弱拉高，單片機(jī)執(zhí)行外部程序時，應(yīng)設(shè)置ALE無效。
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(dāng)AT89c51由外部程序存儲器讀取指令時，每個機(jī)器周期兩次PSEn有效，即輸出兩個脈沖。在此期間，當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的PSEn信號不出現(xiàn)。
10、EA/VPP
外部訪問允許。欲使中央處理器僅訪問外部程序存儲器，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(fù)位時內(nèi)部會鎖存EA端狀態(tài)。如EA端為高電平，cPU則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲器中的指令。閃爍存儲器編程時，該引腳加上+12V的編程允許電壓VPP，當(dāng)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(nèi)部時鐘發(fā)生器的輸入端。 XTAL2：震蕩器反相放大器的輸出端。
11、時鐘震蕩器
AT89c51中有一個用于構(gòu)成內(nèi)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(gòu)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(gòu)成并聯(lián)震蕩電路。對外接電容c1，c2雖然沒有十分嚴(yán)格的要求，但電容容量的大小會輕微影響震蕩頻率的高低、震蕩器工作的穩(wěn)定性、起振的難易程序及溫度穩(wěn)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。用戶也可以采用外部時鐘。采用外部時鐘的電路如圖示。這種情況下，外部時鐘脈沖接到XTAL1端，即內(nèi)部時鐘發(fā)生器的輸入端，XTAL2則懸空。由于外部時鐘信號是通過一個2分頻觸發(fā)器后作為內(nèi)部時鐘信號的，所以對外部時鐘信號的占空比沒有特殊要求，但最小高電平持續(xù)時間和最大的低電平持續(xù)時間應(yīng)符合產(chǎn)品技術(shù)條件的要求。
12、內(nèi)部振蕩電路、外部振蕩電路、閑散節(jié)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用寄存器Pcon中的PD和IDL位來實現(xiàn)的。PD是掉電模式，當(dāng)PD=1時，激活掉電工作模式，單片機(jī)進(jìn)入掉電工作狀態(tài)。IDL是閑散等待方式，當(dāng)IDL=1，激活閑散工作狀態(tài)，單片機(jī)進(jìn)入睡眠狀態(tài)。如需要同時進(jìn)入兩種工作模式，即PD和IDL同時為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(nèi)的外設(shè)仍保持激活狀態(tài)，這種方式由軟件產(chǎn)生。此時，片內(nèi)隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲器和所有特殊功能寄存器的內(nèi)容保持不變。閑散模式可由任何允許的中斷請求或硬件復(fù)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。程序會首先影響中斷，進(jìn)入中斷服務(wù)程序，執(zhí)行完中斷服務(wù)程序，并緊隨RETI指令后，下一條要執(zhí)行的指令就是使單片機(jī)進(jìn)入閑散工作模式，那條指令后面的一條指令。
二是通過硬件復(fù)位也可將閑散工作模式終止。需要注意的是：當(dāng)由硬件復(fù)位來終止閑散工作模式時，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始繼續(xù)執(zhí)行程序的，要完成內(nèi)部復(fù)位操作，硬件復(fù)位脈沖要保持兩個機(jī)器周期有效，在這種情況下，內(nèi)部禁止中央處理器cPU訪問片內(nèi)RAM，而允許訪問其他端口，為了避免可能對端口產(chǎn)生的意外寫入：激活閑散模式的那條指令后面的一條指令不應(yīng)是一條對端口或外部存儲器的寫入指令。
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(zhí)行的指令，片內(nèi)RAM和特殊功能寄存器的內(nèi)容在中指掉電模式前被凍結(jié)。退出掉電模式的唯一方法是硬件復(fù)位，復(fù)位后將從新定義全部特殊功能寄存器但不改變RAM中的內(nèi)容，在Vcc恢復(fù)到正常工作電平前，復(fù)位應(yīng)無效切必須保持一定時間以使振蕩器從新啟動并穩(wěn)定工作。
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