單片機(jī)課程設(shè)計(jì)---智能路燈控制

1、<p><b>　　交通與汽車工程學(xué)院</b></p><p><b>　　課程設(shè)計(jì)說明書</b></p><p>　　課 程 名 稱: 微機(jī)原理及應(yīng)用課程設(shè)計(jì) </p><p>　　課 程 代 碼: 8234570 </p><p>　　

2、題 目: 智能路燈控制 </p><p>　　年級(jí)/專業(yè)/班: 09級(jí)/車輛工程/汽電09（3） </p><p>　　學(xué) 生 姓 名: 馮 敏 </p><p>　　學(xué)　　 號(hào): 332009030606103 </p><p&g

3、t;　　開 始 時(shí) 間: 2012 年 07 月 02 日</p><p>　　完 成 時(shí) 間: 2012 年 07 月 06 日</p><p><b>　　課程設(shè)計(jì)成績(jī)：</b></p><p>　　指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日</p><p>

4、;<b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘 要1</b></p><p><b>　　1 引 言2</b></p><p>　　1.1 問題的提出2</p><p>　　1.2任務(wù)與分析2</p><p>　　2 系統(tǒng)

5、方案設(shè)計(jì)3</p><p>　　2.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案3</p><p>　　2.2 系統(tǒng)總體框圖4</p><p>　　3 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)5</p><p>　　3.1 AT89c51簡(jiǎn)介5</p><p>　　3.2 紅外線傳感器的介紹9</p><p>　　4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

6、11</p><p>　　4.1 proteus軟件環(huán)境介紹11</p><p>　　4.2 Protel軟件環(huán)境介紹11</p><p>　　4.3 keil c51簡(jiǎn)介12</p><p>　　4.4系統(tǒng)軟件分析13</p><p>　　4.5程序流程圖13</p><p>　　5

7、 系統(tǒng)調(diào)試過程17</p><p>　　5.1 Protel 99 SE中調(diào)試17</p><p>　　5.2 keil C51程序調(diào)試結(jié)果18</p><p>　　5.3 proteus調(diào)試19</p><p><b>　　總 結(jié)21</b></p><p><b>

8、　　參考文獻(xiàn)22</b></p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　隨著社會(huì)需求和單片機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)展，各類智能產(chǎn)品、控制系統(tǒng)都是以單片機(jī)技術(shù)為核心來進(jìn)行開發(fā)設(shè)計(jì)的。本設(shè)計(jì)是基于89C51單片機(jī)為控制核心的走廊路燈控制。本系統(tǒng)采用MSC-51系列單片機(jī)AT89C51和相關(guān)的傳紅外線感器智能路燈控制器，實(shí)現(xiàn)了能根據(jù)實(shí)際光線條件

9、通過8951芯片的P1口控制路燈開關(guān)的功能。本設(shè)計(jì)說明書對(duì)該系統(tǒng)的硬件電路，工作原理進(jìn)行了詳細(xì)的介紹。同時(shí)給出了軟件設(shè)計(jì)的流程圖和主要源代碼。</p><p>　　關(guān)鍵詞： 89C51單片機(jī) 紅外線傳感器 開關(guān)</p><p><b>　　1 引 言 </b></p><p>　　1.1 問題的提出 </p>&l

10、t;p>　　隨著夜晚的來臨，城市里華燈初上，人們消除了白天的繁忙，漫步穿行于城市的街道上。在那霓虹漫彩的燈光下，一個(gè)個(gè)孩子歡快的玩耍著，一對(duì)對(duì)男女漫步于小道里、花園中，一輛輛汽車奔馳于公路上。路燈已經(jīng)成為一個(gè)城市的照明系統(tǒng)不可分割更無可替代的一部分，在城市照明中發(fā)揮著舉足輕重的作用，而其所依靠的就是路燈自動(dòng)控制系統(tǒng)。路燈控制方式很多，本系統(tǒng)采用MSC-51系列單片機(jī)AT89C51和相關(guān)的傳感器設(shè)備來設(shè)計(jì)智能路燈控制器，實(shí)現(xiàn)了能根據(jù)

11、實(shí)際行人情況通過8051芯片的P1口控制路燈開關(guān)的功能。隨著社會(huì)文明的不斷發(fā)展，城市照明已不僅局限于街道的照明，而且發(fā)展成了了城市景觀等裝飾性照明的綜合市政工程。利用51系列單片機(jī)可編程控制八位邏輯I/O端口實(shí)現(xiàn)路燈的智能化，達(dá)到節(jié)能、自動(dòng)控制的目的,避免了傳統(tǒng)電路對(duì)能源的浪費(fèi)，且路燈的自動(dòng)控制更方便了工作人員的管理。本系統(tǒng)實(shí)用性強(qiáng)、操作簡(jiǎn)單。而且所用的路燈采用LED燈。眾所周知，LED是目前最為節(jié)能的發(fā)光元件，通過采用LED發(fā)光可以節(jié)

12、省大量的電能，而且LED發(fā)光柔和，亮度適中，對(duì)環(huán)境無污染，已經(jīng)廣泛的應(yīng)用于各種照明場(chǎng)合。因此，智能光控節(jié)能路燈必將在未來得到廣泛的應(yīng)用。</p><p><b>　　1.2任務(wù)與分析 </b></p><p>　　本次設(shè)計(jì)的系統(tǒng)的控制中心是89C51單片機(jī)。首先，在Protel軟件環(huán)境中進(jìn)行硬件電路圖的設(shè)計(jì)。然后在proteus軟件環(huán)境中進(jìn)行系統(tǒng)的軟件編程，并進(jìn)行程序

13、源文件的編譯和調(diào)試，最后生成.hex文件。此.hex文件是硬件電路運(yùn)行實(shí)現(xiàn)的源代碼來源。把.hex文件加載到AT89C51單片機(jī)芯片，然后在Proteus軟件環(huán)境中運(yùn)行硬件電路，控制電路的功能就能夠?qū)崿F(xiàn)了。 </p><p>　　本設(shè)計(jì)的系統(tǒng)主要由:AT89C51為中央處理芯片，用于信號(hào)采集，初值設(shè)定。</p><p>　　本系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)的功能：</p><p>　

14、?。?）、路燈的傳統(tǒng)手動(dòng)全開或全關(guān)。（此情況可做應(yīng)急時(shí)處置）</p><p>　?。?）、當(dāng)有人通過時(shí)路燈才會(huì)點(diǎn)亮，且點(diǎn)亮的路燈個(gè)數(shù)視行人所處的位置決定，當(dāng)行人進(jìn)入只能路燈路面時(shí)點(diǎn)亮路人所處位置相鄰的兩盞燈。</p><p>　　（3）、路人走過路段的路燈在行人走過后自動(dòng)熄滅。</p><p><b>　　2 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)</b></p&

15、gt;<p>　　2.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案</p><p>　　，本次課程設(shè)計(jì)題目是《基于單片機(jī)的智能路燈的設(shè)計(jì)》。此課題要求以路燈控制器為對(duì)象，完成硬件系統(tǒng)和軟件程序的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)以傳統(tǒng)手動(dòng)和以行人通過控制兩種方式來控制路燈的亮滅功能，屬于軟硬件相結(jié)合的題目。其中硬件電路部分主要包括以下幾個(gè)部分：?jiǎn)纹瑱C(jī)最小系統(tǒng)、路燈控制電路部分、行人檢測(cè)電路部分；軟件部分主要包括三個(gè)電子軟件Proteus、 Keil-

16、C51軟件、protel99。工作原理如下圖所示：</p><p>　　圖2-1 工作原理簡(jiǎn)圖</p><p>　　本系統(tǒng)需要如下電路元器件，其中電路元器件及相關(guān)參數(shù)的需求：</p><p>　　（1）AT89C51實(shí)驗(yàn)板一塊。</p><p>　?。?）單片機(jī)最小系統(tǒng)所需的12M晶振一個(gè)。</p><p>　?。?）

17、路燈控制電路部分所需的LED燈八個(gè)，470歐姆電阻八個(gè)，單刀單置開關(guān)兩個(gè)。</p><p>　?。?）行人檢測(cè)電路所需的2K電阻八個(gè)，紅外線傳感器八個(gè)。</p><p>　?。?）+5V直流電壓源一個(gè)。</p><p><b>　　實(shí)驗(yàn)所用設(shè)備器材：</b></p><p>　　PC機(jī)一臺(tái)及相關(guān)軟件。</p>

18、<p>　　最小系統(tǒng)是51單片機(jī)的最基本的組成部分，51單片機(jī)的引腳雖然只有四十，但它有很多的擴(kuò)展功能，根據(jù)相應(yīng)的課題設(shè)計(jì)要求可以設(shè)計(jì)相應(yīng)的外圍電路。此外，在本課題的設(shè)計(jì)過程中，還應(yīng)注意P0口，通常P0-P3口用作通用I/OK口，當(dāng)P0接口用于I/O口時(shí)，必須接上拉電阻，而其他接口不需要。</p><p>　　2.2 系統(tǒng)總體框圖</p><p>　　圖2-2 系統(tǒng)總體框圖&

19、lt;/p><p>　　當(dāng)啟動(dòng)程序后，單片機(jī)處于設(shè)置的初始狀態(tài)：所有燈全關(guān)，所有紅外傳感器打開。手動(dòng)控制開關(guān)處于處于關(guān)燈狀態(tài)。此時(shí)系統(tǒng)正常工作，如果有行人進(jìn)入智能路燈路面時(shí)，紅外傳感器監(jiān)測(cè)到信號(hào)，并以電壓的形式把信號(hào)傳送給單片機(jī)，單片機(jī)根據(jù)傳感器送來的信號(hào)個(gè)傳感器的布置，點(diǎn)亮相應(yīng)的傳感器所處的位置的LED路燈。當(dāng)行人通過這個(gè)路燈后，并到達(dá)下個(gè)路燈時(shí)，上一個(gè)路燈熄滅，所處位置處和所處位置下一個(gè)路燈亮。實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，達(dá)到

20、節(jié)能的目的，當(dāng)行人通過最好一個(gè)路燈后最后一個(gè)路燈延時(shí)8S左右熄滅。在緊急情況下，需要所有的路燈都要打開，此時(shí)可以通過手動(dòng)開關(guān)打開所遇路燈，緊急情況過后，通過手動(dòng)開關(guān)關(guān)閉所有路燈。系統(tǒng)回復(fù)正常運(yùn)行。</p><p>　　3 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)</p><p>　　3.1 AT89c51簡(jiǎn)介</p><p>　　MCS-51系列單片機(jī)是由美國(guó)的Intel公司開發(fā)研制，并

21、于1980年推出的產(chǎn)品。與MCS-48系列單片機(jī)相比，其以典型的體系結(jié)構(gòu)和完善的專用寄存器集中管理方式，方便的邏輯位操作功能及豐富的指令系統(tǒng)[5]，堪稱一代“名機(jī)”，為之后的其他單片機(jī)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。因此，MCS-51系列單片機(jī)結(jié)構(gòu)先進(jìn)，功能強(qiáng)大，增加了更多的電路單元和功能模塊，指令數(shù)達(dá)111條。其中的代表作便是AT89C5x系列單片機(jī)，而本文所用的便是AT89C51單片機(jī)?，F(xiàn)簡(jiǎn)要介紹如下： </p><p>

22、<b>　　1. 中斷系統(tǒng)</b></p><p>　　8051具備較完善的中斷功能，有兩個(gè)外中斷、兩個(gè)定時(shí)/計(jì)數(shù)器中斷和一個(gè)串行中斷，可滿足不同的控制要求，并具有2級(jí)的優(yōu)先級(jí)別選擇。</p><p><b>　　2. 時(shí)鐘電路</b></p><p>　　8051內(nèi)置最高頻率達(dá)12MHz的時(shí)鐘電路，用于產(chǎn)生整個(gè)單片機(jī)

23、運(yùn)行的脈沖時(shí)序，但8051單片機(jī)需外置振蕩電容。</p><p>　　3. 8051的引腳說明</p><p>　　8051系列單片機(jī)中的8031、8051及8751均采用40Pin封裝的雙列直接DIP結(jié)構(gòu)，右圖是它們的引腳配置，40個(gè)引腳中，正電源和地線兩根，外置石英振蕩器的時(shí)鐘線兩根，4組8位共32個(gè)I/O口，中斷口線與P3口線復(fù)用。現(xiàn)在我們對(duì)這些引腳的功能加以說明：</p&g

24、t;<p>　　圖3-1 AT89C51引腳</p><p><b>　　VCC：供電電壓。</b></p><p><b>　　GND：接地。</b></p><p>　　P0口：P0口為一個(gè)8位漏級(jí)開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當(dāng)P1口的管腳第一次寫1時(shí)，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程

25、序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FIASH編程時(shí)，P0 口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，P0輸出原碼，此時(shí)P0外部必須被拉高[3]。</p><p>　　P1口：P1口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)，P

26、1口作為第八位地址接收。 </p><p>　　P2口：P2口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個(gè)TTL門電流，當(dāng)P2口被寫“1”時(shí)，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(shí)，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(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部

27、八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí)，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(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。</p><p>　　P3口：P3口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個(gè)TTL門電流。當(dāng)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平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。</p><p>　　RST

28、：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持RST腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。</p><p>　　ALE/PROG：當(dāng)訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時(shí)，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過一個(gè)ALE脈沖。如想禁止

29、ALE的輸出可在SFR 8EH地址上置0。此時(shí)， 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。</p><p>　　/PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次/PSEN有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的/PSEN信號(hào)將不出現(xiàn)。</p><p>　　/EA：當(dāng)

30、/EA保持低電平時(shí)，則在此期間CPU只訪問外部程序存儲(chǔ)器（0000H-FFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。注意加密方式1時(shí)，/EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當(dāng)/EA端保持高電平時(shí)，則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲(chǔ)器中的程序。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。</p><p>　　XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。</p><p>　　XTAL2：來

31、自反向振蕩器的輸出。 </p><p>　　8051的復(fù)位方式可以是自動(dòng)復(fù)位，也可以是手動(dòng)復(fù)位，見下圖。此外，RESET/還是一復(fù)用腳，Vcc掉電其間，此腳可接上備用電源，以保證單片機(jī)內(nèi)部RAM的數(shù)據(jù)不丟失。</p><p>　　圖3-2 AT89C51的復(fù)位方式</p><p>　　·Pin30:ALE當(dāng)訪問外部程序器時(shí)，ALE(地址鎖存)的輸

32、出用于鎖存地址的低位字節(jié)。而訪問內(nèi)部程序存儲(chǔ)器時(shí)，ALE端將有一個(gè)1/6時(shí)鐘頻率的正脈沖信號(hào)，這個(gè)信號(hào)可以用于識(shí)別單片機(jī)是否工作，也可以當(dāng)作一個(gè)時(shí)鐘向外輸出。更有一個(gè)特點(diǎn)，當(dāng)訪問外部程序存儲(chǔ)器，ALE會(huì)跳過一個(gè)脈沖。如果單片機(jī)是EPROM，在編程其間，將用于輸入編程脈沖。</p><p>　　·Pin29:當(dāng)訪問外部程序存儲(chǔ)器時(shí)，此腳輸出負(fù)脈沖選通信號(hào)，PC的16位地址數(shù)據(jù)將出現(xiàn)在P0和P2口上，外部程

33、序存儲(chǔ)器則把指令數(shù)據(jù)放到P0口上，由CPU讀入并執(zhí)行。</p><p>　　·Pin31:EA/程序存儲(chǔ)器的內(nèi)外部選通線，8051和8751單片機(jī)，內(nèi)置有4kB的程序存儲(chǔ)器，當(dāng)EA為高電平并且程序地址小于4kB時(shí)，讀取內(nèi)部程序存儲(chǔ)器指令數(shù)據(jù)，而超過4kB地址則讀取外部指令數(shù)據(jù)。如EA為低電平，則不管地址大小，一律讀取外部程序存儲(chǔ)器指令。顯然，對(duì)內(nèi)部無程序存儲(chǔ)器的8031,EA端必須接地。</p&g

34、t;<p>　　存儲(chǔ)器系統(tǒng)：8051單片機(jī)存儲(chǔ)器在的物理結(jié)構(gòu)上分為程序存儲(chǔ)器空間和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器空間，程序存儲(chǔ)器ROM：我們?yōu)榱俗寙纹瑱C(jī)實(shí)現(xiàn)某一功能，需要利用利用匯編語言或其他語言編寫一些源程序，然后再燒錄到芯片中。</p><p>　　我們編寫的這些程序，就存儲(chǔ)在程序存儲(chǔ)器空間中。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器RAM：我們編寫的源程序，在運(yùn)行的過程中，會(huì)產(chǎn)生一些臨時(shí)的運(yùn)算結(jié)果，這些結(jié)果需要臨時(shí)存放在一個(gè)地方，這個(gè)地方就是

35、數(shù)據(jù)寄存器。</p><p>　　8051單片機(jī)具有四個(gè)存儲(chǔ)器空間：</p><p>　?。?）片內(nèi)程序存儲(chǔ)器，即單片機(jī)芯片內(nèi)置的存儲(chǔ)空間</p><p>　?。?）片外程序存儲(chǔ)器，即當(dāng)單片機(jī)芯片內(nèi)置的存儲(chǔ)空間不夠使用時(shí)，我們需要外加的一個(gè)存儲(chǔ)器芯片</p><p>　?。?）片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，即單片機(jī)芯片內(nèi)置的存儲(chǔ)空間</p>

36、<p>　?。?）片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，即當(dāng)單片機(jī)芯片內(nèi)置的存儲(chǔ)空間不夠使用時(shí)，我們需要外加的一個(gè)存儲(chǔ)器芯片</p><p>　　但從用戶使用的角度，8051存儲(chǔ)器地址空間分為三類：</p><p>　　1.片內(nèi)片外統(tǒng)一編址的0000H--FFFFH的64K字節(jié)的程序存儲(chǔ)器地址空間，用16位地址。2.64K字節(jié)片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器空間，地址也是從0000H--FFFFH用16位地址。3.25

37、6字節(jié)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器空間，用8位地址。</p><p>　　程序存儲(chǔ)器地址空間：8051程序存儲(chǔ)器用于存放編寫好的程序和表格常數(shù)。程序存儲(chǔ)器通過16位程序計(jì)數(shù)器PC尋址。尋址能力為64K字節(jié)。片內(nèi)ROM為4KB。地址為0000H--0FFFH。片外最多可擴(kuò)至64K字節(jié)。地址為1000H--FFFFH。片內(nèi)片外是統(tǒng)一編址的。當(dāng)引腳EA接高電平時(shí)，8051程序計(jì)數(shù)器PC在0000H--0FFFH范圍內(nèi)，即前4K字節(jié)地址執(zhí)

38、行片內(nèi)ROM中的程序。當(dāng)指令地址超過0FFFH后，就自動(dòng)轉(zhuǎn)向片外ROM中取指令。</p><p>　　程序存儲(chǔ)器的某些單元是留給系統(tǒng)使用的。存儲(chǔ)單元0000H--0002H用作8051上電復(fù)位后引導(dǎo)程序存放單元。因?yàn)?051上電復(fù)位后程序計(jì)數(shù)器PC的內(nèi)容為0000H，所以CPU總是從0000H開始執(zhí)行程序，如果在這三個(gè)單元中有跳轉(zhuǎn)指令，那么，程序就被引導(dǎo)到轉(zhuǎn)移指令所指的ROM空間去執(zhí)行。</p>&

39、lt;p>　　0003H--0023H單元被均勻的分為5段。用作5個(gè)中斷服務(wù)程序的入口。因?yàn)?個(gè)入口之間間隔較小，因此一般來說，這五個(gè)入口都是存放著一條跳轉(zhuǎn)指令，而把真正的中斷服務(wù)程序安排在后面的存儲(chǔ)單元中。</p><p>　　數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器空間：數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器RAM用于存放運(yùn)算中的結(jié)果、數(shù)據(jù)暫存或緩沖、標(biāo)志位等。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間也分為片內(nèi)和片外兩大部分，即片內(nèi)RAM和片外RAM。</p><p&

40、gt;　　(1) 片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器</p><p>　　外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器又稱為外部數(shù)據(jù)RAM，當(dāng)805l片內(nèi)256個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)RAM不能滿足數(shù)量上的要求時(shí)，可通過總線端口和其它I／O端口擴(kuò)展外部數(shù)據(jù)RAM(擴(kuò)展方法見相關(guān)章節(jié))，其最大容量可達(dá)64K字節(jié)。地址從0000H--FFFFH。外部數(shù)據(jù)RAM與內(nèi)部數(shù)據(jù)RAM的功用基本相同，但外部數(shù)據(jù)RAM不能進(jìn)行堆棧操作[8]。</p><p>　　(

41、2) 片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器</p><p>　　片內(nèi)RAM數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器最大尋址空間為256字節(jié)。他們又分為兩個(gè)部分。</p><p>　　低128字節(jié)00H--7FH是真正的RAM區(qū)</p><p>　　低128字節(jié)中地址00H一1F的32個(gè)單元，安排為四組工作寄存器。每組又分為8個(gè)寄存器區(qū)R0--R7。</p><p>　　3.2 紅外線傳感器的介

42、紹</p><p>　　熱釋電紅外傳感器通過目標(biāo)與背景的溫差來探測(cè)目標(biāo)，其工作原理是利用熱釋電效應(yīng)，即在鈦酸鋇一類晶體的上、下表面設(shè)置電極，在上表面覆以黑色膜，若有紅外線間歇地照射，其表面溫度上升△T，其晶體內(nèi)部的原子排列將產(chǎn)生變化，引起自發(fā)極化電荷，在上下電極之間產(chǎn)生電壓△U。常用的熱釋電紅外線光敏元件的材料有陶瓷氧化物和壓電晶體，如鈦酸鋇、鉭酸鋰、硫酸三甘肽及鈦鉛酸鉛等。熱釋電紅外傳感器內(nèi)部由光學(xué)濾鏡、場(chǎng)效應(yīng)

43、管、紅外感應(yīng)源(熱釋電元件)、偏置電阻、EMI電容等元器件組成，其內(nèi)部電路框圖如下圖所示。</p><p>　　圖 3-3 紅外傳感器內(nèi)部結(jié)構(gòu)</p><p>　　光學(xué)濾鏡的主要作用是只允許波長(zhǎng)在10μm左右的紅外線(人體發(fā)出的紅外線波長(zhǎng))通過，而將燈光、太陽光及其他輻射濾掉，以抑制外界的干擾。  </p><p>　　紅外感應(yīng)源通常由兩個(gè)串聯(lián)或者并聯(lián)的熱

44、釋電元件組成，這兩個(gè)熱釋電元件的電極相反，環(huán)境背景輻射對(duì)兩個(gè)熱釋電元件幾乎具有相同的作用，使其產(chǎn)生的熱釋電效應(yīng)相互抵消，輸出信號(hào)接近為零。一旦有人侵入探測(cè)區(qū)域內(nèi)，人體紅外輻射通過部分鏡面聚焦，并被熱釋電元件接收，由于角度不同，兩片熱釋電元件接收到的熱量不同，熱釋電能量也不同，不能完全抵消，經(jīng)處理電路處理后輸出控制信號(hào)。</p><p>　　熱釋電效應(yīng)同壓電效應(yīng)類似，是指由于溫度的變化而引起晶體表面電荷的現(xiàn)象。熱釋

45、電紅外傳感器由陶瓷氧化物或壓電晶體元件組成，在元件兩個(gè)表面做成電極，在傳感器監(jiān)測(cè)范圍內(nèi)溫度有△T的變化時(shí)，熱釋電效應(yīng)會(huì)在兩個(gè)電極上產(chǎn)生電荷△Q，即在兩電極之間產(chǎn)生一微弱的電壓△V。由于它的輸出阻抗極高，在傳感器中有一個(gè)場(chǎng)效應(yīng)管進(jìn)行阻抗變換。熱釋電效應(yīng)所產(chǎn)生的電荷△Q會(huì)被空氣中的離子所結(jié)合而消失，即當(dāng)環(huán)境溫度穩(wěn)定不變時(shí)，△T=O，傳感器無輸出。</p><p>　　在自然界，任何高于絕對(duì)溫度(-273℃)時(shí)物體都將

46、產(chǎn)生紅外光譜，不同溫度的物體，其釋放的紅外能量的波長(zhǎng)是不一樣的，因此紅外波長(zhǎng)與溫度的高低有關(guān)。</p><p>　　人體或者體積較大的動(dòng)物都有恒定的體溫，一般在37度，所以會(huì)發(fā)出特定波長(zhǎng)10μm左右的紅外線，當(dāng)人體進(jìn)入檢測(cè)區(qū)，因人體溫度與環(huán)境溫度有差別，人體發(fā)射的10μm左右的紅外線通過菲涅耳透鏡濾光片增強(qiáng)后聚集到紅外感應(yīng)源(熱釋電元件)上，紅外感應(yīng)源在接收到人體紅外輻射時(shí)就會(huì)失去電荷平衡，向外釋放電荷，進(jìn)而產(chǎn)生

47、△T并將△T向外圍電路輸出，后續(xù)電路經(jīng)檢測(cè)處理后就能產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)。     若人體進(jìn)入檢測(cè)區(qū)后不動(dòng)，則溫度沒有變化，傳感器也沒有信號(hào)輸出，所以這種傳感器適合檢測(cè)人體或者動(dòng)物的活動(dòng)情況</p><p><b>　　4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)</b></p><p>　　4.1 proteus軟件環(huán)境介紹</p>&

48、lt;p>　　本系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)首先是在Proteus軟件環(huán)境中仿真實(shí)現(xiàn)的。Proteus軟件是來自英國(guó)Labcenter electronics公司的EDA工具軟件，Proteus軟件有十多年的歷史，在全球廣泛使用，除了具有和其它EDA工具一樣的原理布圖、PCB自動(dòng)或人工布線及電路仿真的功能外，其革命性的功能是，它的電路仿真是互動(dòng)的。針對(duì)微處理器的應(yīng)用，還可以直接在基于原理圖的虛擬原型上編程，并實(shí)現(xiàn)軟件源碼級(jí)的實(shí)時(shí)調(diào)試。如果有顯示

49、及輸出，配合系統(tǒng)配置的虛擬儀器如示波器、邏輯分析儀等，還能看到運(yùn)行后輸入輸出的效果。Proteus建立了完備的電子設(shè)計(jì)開發(fā)環(huán)境，尤其重要的是Proteus Lite可以完全免費(fèi)，也可以花微不足道的費(fèi)用注冊(cè)達(dá)到更好的效果。</p><p>　　Proteus是目前最好的模擬單片機(jī)外圍器件的工具?？梢苑抡?1系列、AVR、PIC等常用的MCU及其外圍電路（如LCD，RAM，ROM，鍵盤，馬達(dá)，LED，AD/DA，部分

50、SPI器件，部分IIC器件...）。其實(shí)Proteus 與 multisim比較類似，只不過它可以仿真MCU，當(dāng)然，軟件仿真精度有限，而且不可能所有的器件都找得到相應(yīng)的仿真模型，用開發(fā)板和仿真器當(dāng)然是最好選擇，可是初學(xué)者擁有它們的可能性比較小。當(dāng)然，硬件實(shí)踐還是必不可少的。在沒有硬件的情況下，Proteus能像pspice 仿真模擬/數(shù)字電路那樣仿真MCU及外圍電路。另外，即使有硬件，在程序編寫早期用軟件仿真一下也是很有必要的。Prot

51、eus軟件主要具有以下幾個(gè)方面的特點(diǎn)：</p><p>　　1、設(shè)計(jì)和仿真軟件Proteus 是一個(gè)很有用的工具，它可以幫助學(xué)生和專業(yè)人士提高他們的模擬和數(shù)字電路的設(shè)計(jì)能力。</p><p>　　2、它允許對(duì)電路設(shè)計(jì)采用圖形環(huán)境，在這種環(huán)境中，可以使用一個(gè)特定符號(hào)來代替元器件，并完成不會(huì)對(duì)真實(shí)電路造成任何損害的電路仿真操作。</p><p>　　3、它可以仿真儀表以

52、及可描述在仿真過程中所獲得的信號(hào)的圖表。</p><p>　　4、它可以仿真目前流行的單片機(jī)，如PICS, ATMEL-AVR, MOTOROLA, 8051 等。</p><p>　　5、在設(shè)計(jì)綜合性方案中,還可以利用ARES開發(fā)印制電路板。</p><p>　　4.2 Protel軟件環(huán)境介紹</p><p>　　Protel印制板設(shè)計(jì)軟

53、件包是澳大利亞protel technology公司與1990年推出的電子CAD產(chǎn)品，具有方便、易學(xué)、實(shí)用、快速以及高速度、高步通率的特點(diǎn)。它采用了分層次下拉窗口菜單結(jié)構(gòu)形式，用戶基本上不需要記背太多的鍵盤命令，用鼠標(biāo)點(diǎn)擊菜單命令就能操作，protel有著很高的自動(dòng)布線布通率。布通率是電子產(chǎn)CAD產(chǎn)品的一項(xiàng)重要指標(biāo)，它反映電子元件在電路圖中連接關(guān)系有多少能在印刷版圖中實(shí)現(xiàn)。在設(shè)計(jì)常用的單、雙面印制板時(shí)只要選擇適當(dāng)?shù)脑季趾筒季€策略方法

54、，protel就可以輕易的達(dá)到98%-100%的布通率。對(duì)于極少數(shù)不能布通的定方，protel可以用飛線指示出來，引導(dǎo)用戶用手工方法連通。另外，protel有強(qiáng)大的宏命令設(shè)置功能，利用宏命令功能多定義的熱鍵可以大大提高操作速度。</p><p>　　Protel對(duì)微機(jī)的軟硬件配置要求很低：cpu在8088以上，dos2.0以上版本，內(nèi)存640kb以上，雙軟件（或一個(gè)軟件一個(gè)硬盤），單色顯示器（多層板設(shè)計(jì)時(shí)最好用彩

55、色），各種兼容打印機(jī)。也能在Windows9X平臺(tái)的模擬DOS下運(yùn)行。</p><p>　　Protel已成為印制板設(shè)計(jì)加工方面的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。據(jù)初步統(tǒng)計(jì)protel在CAD的市場(chǎng)占有率達(dá) 95%，成為電子產(chǎn)品制造業(yè)界的首選CAD軟件。</p><p>　　4.3 keil c51簡(jiǎn)介</p><p>　　Keil C51是美國(guó)Keil Software公司出品的51系

56、列兼容單片機(jī)C語言軟件開發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比，C語言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護(hù)性上有明顯的優(yōu)勢(shì)，因而易學(xué)易用。用過匯編語言后再使用C來開發(fā)，體會(huì)更加深刻。</p><p>　　Keil C51軟件提供豐富的庫函數(shù)和功能強(qiáng)大的集成開發(fā)調(diào)試工具，全Windows界面。另外重要的一點(diǎn)，只要看一下編譯后生成的匯編代碼，就能體會(huì)到Keil C51生成的目標(biāo)代碼效率非常之高，多數(shù)語句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解。在開發(fā)

57、大型軟件時(shí)更能體現(xiàn)高級(jí)語言的優(yōu)勢(shì)。下面詳細(xì)介紹Keil C51開發(fā)系統(tǒng)各部分功能和使用。</p><p>　　Keil C51單片機(jī)軟件開發(fā)系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)：</p><p>　　C51工具包的整體結(jié)構(gòu)，其中uVision與Ishell分別是C51 for Windows和for Dos的集成開發(fā)環(huán)境(IDE)，可以完成編輯、編譯、連接、調(diào)試、仿真等整個(gè)開發(fā)流程。開發(fā)人員可用IDE本身或其它

58、編輯器編輯C或匯編源文件。然后分別由C51及A51編譯器編譯生成目標(biāo)文件(.OBJ)。目標(biāo)文件可由LIB51創(chuàng)建生成庫文件，也可以與庫文件一起經(jīng)L51連接定位生成絕對(duì)目標(biāo)文件(.ABS)。ABS文件由OH51轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的Hex文件，以供調(diào)試器dScope51或tScope51使用進(jìn)行源代碼級(jí)調(diào)試，也可由仿真器使用直接對(duì)目標(biāo)板進(jìn)行調(diào)試，也可以直接寫入程序存貯器如EPROM中。使用獨(dú)立的Keil仿真器時(shí)，注意事項(xiàng)：</p>&

59、lt;p>　　仿真器標(biāo)配11.0592MHz的晶振，但用戶可以在仿真器上的晶振插孔中換插其他頻率的晶振。</p><p>　　仿真器上的復(fù)位按鈕只復(fù)位仿真芯片，不復(fù)位目標(biāo)系統(tǒng)。</p><p><b>　　4.4系統(tǒng)軟件分析</b></p><p>　　任何一個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)，它們都有著自己的硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)，少了任何一個(gè)部分都不可能稱之為一

60、個(gè)完整的應(yīng)用系統(tǒng)，它們之間是相互依存的一個(gè)整體，硬件系統(tǒng)是軟件系統(tǒng)的一個(gè)基礎(chǔ)和前提，為軟件系統(tǒng)提供了一個(gè)操作平臺(tái)；而軟件系統(tǒng)是硬件系統(tǒng)的靈魂，它對(duì)硬件系統(tǒng)起到擴(kuò)充和完善的作用。可想而知軟件系統(tǒng)與硬件系統(tǒng)同等重要，下面為系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)過程：</p><p>　　行人檢測(cè)的程序設(shè)計(jì)過程 </p><p>　　在設(shè)計(jì)此部分的時(shí)候，主要是用高低電平來模擬紅外傳感器的檢測(cè)信號(hào)，當(dāng)有人通過是為低電平，沒

61、有人通過時(shí)為高電平。在開始時(shí)單片機(jī)就初始狀態(tài)P1口即為高電平，模擬情況下接了8個(gè)按鈕。但是在調(diào)試是發(fā)現(xiàn)，在實(shí)際的電路中根本沒有電源給傳感器供電，為了提高電源給傳感器，此處提供了上拉電源。</p><p>　　路燈控制電路程序設(shè)計(jì)</p><p>　　在進(jìn)行路燈控制程序設(shè)計(jì)的時(shí)候，主要考慮從傳感器獲取的信號(hào)，在設(shè)計(jì)初期，采用了高電平控制LED燈，調(diào)試時(shí)發(fā)現(xiàn)：燈的亮度相當(dāng)?shù)?，查詢資料顯示，單片

62、機(jī)高電平帶負(fù)載能力很弱，逐采用低電平控制LED路燈。此時(shí)采用共陽極接線法。</p><p>　　路燈自動(dòng)熄滅控制程序</p><p>　　設(shè)計(jì)初期考慮用延時(shí)程序來達(dá)到路燈自動(dòng)熄滅的目的，在結(jié)合了實(shí)際情況分析后發(fā)現(xiàn)，延時(shí)程序根本不能根據(jù)行人通過的速度來達(dá)到自動(dòng)控制的目的。要是行人快速通過，那么延時(shí)程序所延時(shí)時(shí)間不可能每次都能夠調(diào)整，所以，在本次設(shè)計(jì)當(dāng)中除最后一個(gè)路燈外沒有采用延時(shí)控制。而是才

63、用程序控制。</p><p><b>　　4.5程序流程圖</b></p><p><b>　　（1）主程序流程圖</b></p><p>　　(2)中斷程序流程圖</p><p>　?。?）延時(shí)程序流程圖</p><p><b>　　5 系統(tǒng)調(diào)試過程</b&

64、gt;</p><p>　　通過上面的硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)過程，設(shè)計(jì)的工作已經(jīng)基本完成，接下來的工作就是對(duì)所設(shè)計(jì)好的應(yīng)用系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試。通過調(diào)試可以檢查出系統(tǒng)出現(xiàn)的一些錯(cuò)誤，從而進(jìn)行下一步的修改。</p><p>　　5.1 Protel 99 SE中調(diào)試</p><p>　　圖 5-1 protel 99 電氣檢查</p><p>　　圖

65、5-2 電氣檢查結(jié)果顯示</p><p>　　對(duì)電路的原理圖進(jìn)行調(diào)整。調(diào)整后結(jié)果如下：</p><p>　　圖 5-3 修改檢查后的電路</p><p>　　圖 5-4 調(diào)試后的ERC檢查結(jié)果顯示</p><p>　　5.2 keil C51程序調(diào)試結(jié)果</p><p><b>　　調(diào)試前：</b&g

66、t;</p><p>　　圖 5-5 keil編譯首次結(jié)果</p><p>　　實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示程序有一個(gè)警告，警告內(nèi)容為有一個(gè)子程序沒有被調(diào)用。經(jīng)調(diào)試后無錯(cuò)誤也無警告（如下圖）：</p><p>　　圖 5-6 keil 調(diào)試后編譯結(jié)果</p><p>　　5.3 proteus調(diào)試</p><p>　　圖5-7 pr

67、oteus電路調(diào)試</p><p>　　5.4 PCB調(diào)試</p><p><b>　　c</b></p><p>　　圖 5-8 PCB 布線效果</p><p><b>　　總 結(jié)</b></p><p>　　本次課程是以基于單片機(jī)的智能控制路燈控制器為研究對(duì)象，通過

68、對(duì)控制系統(tǒng)所要完成的功能進(jìn)行分析，從而確定所要用到的元器件，然后根據(jù)其工作原理將各個(gè)功能部分進(jìn)行組合連接，完成其硬件圖。然后利用C51編程軟件根據(jù)系統(tǒng)的功能要求進(jìn)行編程，導(dǎo)入單片機(jī)中，最后進(jìn)行調(diào)試及仿真。</p><p>　　在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中，我遇到了大量的問題。比如說，所要用到的元器件找不到、編程有錯(cuò)誤等。但是在老師及同學(xué)們的無私幫助下，這些問題都得到了及時(shí)的解決。同時(shí)，我要特別感謝我的課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)老師陳飛老師

69、，他從開始選題的時(shí)候就開始對(duì)我進(jìn)行不懈的指導(dǎo)，幫我剖析課程設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)及設(shè)計(jì)思路，給予我大量的參考資料。同時(shí)，不斷地檢查我們的設(shè)計(jì)進(jìn)度，督促我們更好更快的完成。在我遇到問題時(shí)，也會(huì)及時(shí)的給予指導(dǎo)，用生動(dòng)的比喻和到位的剖析為我排憂解難。在此，向陳飛老師表示最誠(chéng)摯的謝意。</p><p>　　總而言之，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)我收獲頗多。不僅學(xué)會(huì)了兩款新的軟件protues和KEIL C51，也了解了單片機(jī)的一些工作原理及常見的用

70、途。最重要的，本次設(shè)計(jì)教會(huì)了我一種解決問題的方法，這對(duì)我以后的工作及學(xué)習(xí)絕對(duì)是大有幫助。最后，在此對(duì)所有幫助過我的老師和同學(xué)再次表示真摯的感謝。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 王靜霞，楊宏麗. 單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)（C語言版）. 電子工業(yè)出版社, 2009年12月第2版</p><p>　　[2] 張毅

71、剛，彭喜元. 單片機(jī)原理與應(yīng)用技術(shù). 電子工業(yè)出版社, 2009年6月第2版</p><p>　　[3] 徐崢穎，孫海維. Protel99SE EDA 技術(shù)及應(yīng)用. 機(jī)械工業(yè)出版社,2010年2月第1版</p><p><b>　　附錄一：程序清單</b></p><p>　　#include<reg51.h></p>

72、<p>　　#include<stdio.h></p><p>　　sbit P1_0=P1^0;</p><p>　　sbit P1_1=P1^1;</p><p>　　sbit P1_2=P1^2;</p><p>　　sbit P1_3=P1^3;</p><p>　　sbit P1

73、_4=P1^4;</p><p>　　sbit P1_5=P1^5;</p><p>　　sbit P1_6=P1^6;</p><p>　　sbit P1_7=P1^7;</p><p>　　void delay1s();</p><p>　　void int_0() interrupt 0</p>&

74、lt;p><b>　　{</b></p><p><b>　　P0=0X00;</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　void int_1() interrupt 2</p><p><b>　　{</b></p&

75、gt;<p><b>　　P0=0XFF;</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　void main()</p><p>　　{ unsigned int j,k;</p><p><b>　　P1=0xFF;</b></p&g

76、t;<p>　　EA=1; //打開總允許</p><p>　　EX0=1; //打開外部中斷0允許</p><p>　　IT0=0; //設(shè)置外部中斷為低電平觸發(fā)</p><p><b>　　EX1=1;</b></p><p><b>　　IT1=0;</b></p>

77、<p><b>　　while(1)</b></p><p>　　{ if(P1_0==0)</p><p>　　{ P0=0xFC;}</p><p>　　else if(P1_1==0)</p><p>　　{ P0=0xF9;}</p><p>　　else if(P1

78、_2==0)</p><p>　　{ P0=0xF3;} </p><p>　　else if(P1_3==0)</p><p>　　{ P0=0xE7;} </p><p>　　else if(P1_4==0)</p><p>　　{ P0=0xCF;} </p><p>　　else

79、 if(P1_5==0)</p><p>　　{ P0=0x9F;} </p><p>　　else if(P1_6==0)</p><p>　　{ P0=0x3F;} </p><p>　　else if(P1_7==0)</p><p>　　{ P0=0x7F;</p><p>　　f

80、or(k=0;k<400;k++)</p><p>　　for(j=0;j<3223;j++);</p><p><b>　　P0=0XFF;</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p&

81、gt;<b>　　}</b></p><p>　　void delay1S()</p><p>　　{ int t0;</p><p>　　for(t0=0;t0<0x10;t0++)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　T

82、H0=0X3C;</b></p><p><b>　　TL0=0X2B;</b></p><p><b>　　TR0=1;</b></p><p>　　while(!TF0);</p><p><b>　　TF0=0;</b></p><p>