基于单片机智能路灯控制器设计和实现.doc

摘 要当前，随着微电子技术和集成电路技术迅速发展，单片机技术无处不在。单片机作为计算机科学与技术重要构成某些，作为嵌入式系统先头兵，片上系统先行者，已经被广泛应用到了各行各业，特别是与控制有关领域，极大提高了产品智能化限度和技术水平，已经成为了当今社会十分重要技术领域。随着社会需求和单片机应用领域不断扩展，各类智能产品、控制系统都是以单片机技术为核心来进行开发设计。本系统采用MSC51系列单片机89C51和有关光电检测设备及设计智能路灯控制器，实现了能依照实际光线条件通过8051芯片P1口控制路灯开关功能。随着社会文明不断发展，都市照明已不但局限于街道照明，并且发展成了都市景观等装饰性照明综合市政工程。核心词：路灯 单片机技术 设计ABSTRACTNowadays，with the rapid development of micro-electronic technology and integrated circuit technology，Single Chip Micro-computer (MCU) technology is being used everywhere. MCU has been used in all kinds of industries，especially in the areas concerning the controlling as the important ingredient in the computer science and technology，the front-runner in the embedded system. It has improved products Intellectualized and technical standards and been a quite important technical area in our recent social needs and the applied areas of MCU expanding，types of mental produce and control systems are designed with MCU as the central technology.The system uses MSC MSU-51 and Relevant photo electric equipment to design intelligentized controller of streets lights and realize the function of controlling the switches according to the actual conditions of light through P1 port of 8051 chip. As the ever-accelerated development of social civilization，City light is not only confined to the street lighting but also developed into the urban landscape and decorative Keywords： lamp MCU-technology design目 录第一章 绪论11.1 引言11.2 单片机概述1第二章 芯片简介32.1 89C51芯片简介32.1.1 89C51单片机内部构造32.1.2 中断系统52.1.3 时钟电路52.1.4 89C51引脚阐明62.1.5 单片机系统资源82.1.6 运算器92.1.7 控制器92.1.8 89C51单片机存储器系统102.2 232串口芯片简介112.3 光敏电阻142.3.1 光敏电阻简介142.3.2 基本特性及其重要参数162.4 继电器202.4.1 继电器作用202.4.2 继电器电符号和触点形式202.4.3 继电器（relay）工作原理和特性212.4.4 继电器重要产品技术参数222.4.5 继电器测试22第三章 系统设计方案论证253.1 传感电路某些253.2 执行电路某些25第四章 系统硬件设计及原理图绘制274.1 Altium Designer电路设计软件简介274.2 光电检测电路294.3 单片机控制电路294. 4 继电器执行电路294. 5 串口通信电路294.5.1 串口通信电路原理图304.5.2 串口通信电路在系统中优势30第五章 系统总电路原理图31第六章 调试及最后完毕336.1 硬件电路安装调试336.2 软件调试336.3 程序流程图346.4 程序某些34第七章 心得体会37致 谢39参照文献41第一章 绪论1.1 引言随着国内加入世界贸易组织（WTO），为了创造一种良好投资环境，塑造一种美丽国际化都市，更好与国际接轨，全国各大都市市政建设步伐都逐渐加快，公路系统蓬勃发展，因而装扮美丽都市夜景路灯照明工程得以迅猛发展。由于单片机具备集成度高，解决能力强，可靠性高，系统构造简朴，价格低廉等长处，因而在路灯照明工程中被广泛应用。近年来随着计算机在社会领域渗入，单片机应用正在不断走向进一步。单片机技术中计时系统是单片机一种典型应用。夜晚都市里花灯初上，人们消除了白天繁忙，漫步穿行于都市街道上，路灯已经成为一种都市照明系统不可分割更是无可代替一某些，在都市照明中发挥着举足轻重作用，靠就是路灯自动控制系统，路灯控制方式诸多。本系统采用MSC-51系列单片机89C51和有关光电检测设备及继电设备来设计智能光控路灯控制器，实现了能依照实际光线条件通过8051芯片P1口控制路灯开关功能。随着社会文明不断发展，都市照明已不但局限于街道照明，并且发展成了都市景观等装饰性照明综合市政工程。社会对亮灯率,开关灯精确率，故障检测实时性和维护及时性规定不断提高，运用51系列单片机可编程控制八位逻辑I/O端口实现路灯智能化，达到节能，自动控制目。避免了老式电路对能源挥霍，路灯自动控制更以便了工作人员管理。本系统实用性强，操作简朴，扩展功能强。1.2 单片机概述单片机微型计算机是微型计算机一种重要分支，也是颇具生命力机种，单片机微型计算机简称单片机，特别合用于控制领域，故又称为微控制器。普通，单片机由单块集成电路芯片构成，内部包具有计算机基本功能部件：中央解决器、存储器和I/O接口电路等。因而，单片机只需要和恰当软件及外部设备相结合，便可成为一种单片机控制系统。单片机通过1、2、3代发展，当前单片机正朝着高性能和多品种方向发展，她们CPU功能在增强，内部资源在增多，引脚多功能化，以及低电压低功耗。第二章 芯片简介2.1 89C51芯片简介2.1.1 89C51单片机内部构造所谓单片机(Single Chip Microcomputer或 MCU)是指在一块芯片中，集成有中央解决器(CPU)、存储器(RAM和ROM)、基本I/O端口以及定期器/计数器等部件并具备独立指令系统智能器件，即在一块芯片上实现一台微型计算机基本功能。 不同单片机有着不同硬件构造和指令系统，即它们技术特性不尽相似，硬件特性取决于单片机芯片内部构造，设计人员必要理解其性能与否满足需要功能和应用系统所规定特性指标。这里技术特性涉及功能特性、控制特性和电气特性等，这些信息可以从生产厂商技术手册中得到。指令特性即咱们熟悉单片机寻址方式，数据解决和逻辑解决办法，输入输出特性等。开发环境涉及指令兼容性及可移植性，软、硬件资源等。单片机及应用系统有如下特点：（1）单片机具备独立指令系统，可以将咱们设计思想充分体现出来，使产品智能化；（2）系统配备以满足控制对象规定为出发点，使得系统具备较高性能价格比；（3）应用系统普通将程序驻留在片内（外）ROM中，抗干扰能力强，可靠性高，使用以便；（4）单片机自身不具备自我开发能力，普通需借助专用开发工具进行系统开发和调试，但最后形成产品简朴实用，成本低，效益高；（5）应用系统所用存储器芯片可选用EPROM、E2PROM、OTP芯片或运用掩膜形式生产，便于批量开发和应用。大多单片机如51系列，开发芯片和扩展应用芯片互相配套，减少了系统成本；（6）系统小巧玲珑，控制功能强、体积小，便于嵌入被控设备之内，大大推动了产品智能化。89C51单片机包括中央解决器、数据存储器（RAM）、程序存储器（ROM）、定期/计数器、并行接口、串行接口和中断系统几大单元及数据总线、地址总线和控制总线等三大总线，当前加以阐明： 中央解决器（CPU）： 中央解决器(CPU)是整个单片机核心某些，是八位数据解决器，能解决八位二进制数据或者代码，CPU负责控制，指挥和调度整个单元系统协调工作，完毕运算和控制输入输出功能等操作。数据存储器（RAM）： 89C51内部有128个8位顾客数据存储单元和128个专用寄存器单元，她们是统一编址，专用寄存器只能用于存储控制指令数据，顾客只能访问，而不能用于存储顾客数据。因此，顾客使用RAM只有128个，可存储读写数据，运算中间成果或顾客定义字形表。程序存储器（ROM）：程序存储器是用来存储已调试完毕程序和常数表格。为了提高系统可靠性，应用程序普通固化在片内ROM中。CPU设立了一种专用寄存器程序计数器PC，用以存储将要执行指令地址。PC长度为16位，故程序存储器寻址范畴为64KB（0000HFFFFH），也就是说，51系列单片机具备64KB程序存储器空间。定期/计数器（ROM）： 89C51单片机有两个16位定期器/计数器，通过对机器周期计数达到定期目，通过对外部事件计数达到计数之目。并行输入输出（I/O）口： 89C51共有四组8位I/O口（P0、P1、P2或P3），用于对外部数据传播。数据在整个传播过程中，并排迈进，有多少个数据线就能同步传送多少位数据。并行通信特点是硬件连线多、传送速率高，普通合用于近距离、高速率通信领域。如：计算机主板与硬盘、打印机等之间通信。双全双工串行口：89C51内置一种全双工串行通信口，用于与其他设备间串行数据传送，该串行口既可以用作异步通信收发器，也可以当同步移位器使用。数据在传播过程中一位一位串行传播，硬件连接比较简朴。最简朴时只需3根连线即可实现串行通信，相对于并行通信来讲其通信速率低，普通合用于短距离数据通信。在单片机应用系统中常采用串行通信方式。2.1.2 中断系统所谓中断是指计算机在执行某一程序过程中，由于计算机系统内部或外部某种因素，CPU必要暂时停止现行程序执行，而自动转去执行预先安排好解决该事件服务子程序，待解决结束之后，再回来继续执行被中断程序过程。实现这种中断功能硬件系统和软件系统统称为中断系统。89C51具备较完善中断功能，有两个外中断、两个定期/计数器中断和一种串行中断，可满足不同控制规定，并具备2级优先级别选取。2.1.3 时钟电路89C51内置最高频率达12MHZ时钟电路，用于产生整个单片机运营脉冲时序，但89C51单片机需外置振荡电容。单片机构造有两种类型，一种是程序存储器和数据存储器分开形式，即哈佛(Harvard)构造，另一种是采用通用计算机广泛使用程序存储器与数据存储器合二为一构造，即普林斯顿(Princeton)构造。INTEL89C51系列单片机采用是哈佛构造形式，而后续产品16位MCS-96系列单片机则采用普林斯顿构造。下图是89C51系列单片机内部构造示意图图2.1 89C51系列单片机内部构造图2.1.4 89C51引脚阐明89C51单片机采用40PIN封装双列直接DIP构造，下图是它们引脚配备，40个引脚中，正电源和地线两根，外置石英振荡器时钟线两根，4组8位共32个I/O口，中断口线与P3口线复用。当前咱们对这些引脚功能加以阐明：图2.2 89C51 系列单片机引脚 电源引脚(40、20)：这固然是必不可少了。单片机使用是5V电源，其中40引脚接正极(VCC)，20引脚接负极(VSS)或地(GND)。振荡电路(18、19)：单片机是一种时序电路，必要提供脉冲信号才干正常工作，在单片机内部已集成了振荡器，使用晶体振荡器，接18、19脚。这两个脚定义是： (1)时钟电路引脚(XTAL2)（18脚)：该脚接外部晶体和微调电容一段，在89C51内部，它是振荡电路反相放大器输出端。振荡电路频率就是固有频率。若采用外部时钟电路，该引脚输入外部脉冲。 (2)时钟电路引脚(XTEL1)（19脚）：该脚接外部晶体和微调电容另一端。在片内，它是反相放大器输入端。在采用外部时钟时，该脚必要接地。 复位引脚（RESET）（9脚）：它是复位信号输入端，高电平有效，当此脚保持两个机器周期，即24个时钟振荡周期为高电平时，即可完毕复位操作。她还具备第二功能，即当主电源VCC发生故障，减少到低电平规定值时，将5V电源自动接入RST端，为单片机提供备用电源。以保证信息不丢失，电源恢复后，可以正常工作。EA/VPP引脚(31脚)：访问程序存储器控制信号端(又：外部存储器地址容许输入端)。(1)当EA引脚接高电平时，CPU访问片内EPROM(CPU读取内部程序存储器)，并执行内部程序存储器中指令。(2)当EA脚接低电平时，CPU只访问外部EPROM，并执行外部程序存储器中指令。而不论与否有片内程序存储器。 (3)此脚还具备第二功能VPP：是对89C51片内同化编程时，作为施加较高编程电压输入端。即：89C51烧写内部EPROM时，运用此脚输入21 V烧写电压。 PSEN(29脚):程序存储器容许输入端(也叫:外部程序存储器读选通信号端):在读外部ROM时PSEN低电平有效，以实现外部ROM单元读操作： (1)内部ROM读取时，PSEN不动作； (2)外部ROM读取时，在每个机器周期会动作两次； (3)外部RAM读取时，两个PSEN脉冲被跳过不会输出； (4)外接ROM时，与ROMOE脚相接。 要检查一种89C51小系统上电后能否对的到EPROM中读取指令，可用示波器看PSEN端有无脉冲，如有，阐明基本工作正常。 ALE(30脚):地址锁存控制信号端。89C51正常工作时，ALE脚不断向外输出正脉冲信号，频率为振荡器频率fosc六分之一，CPU访问外部数据存储器时，ALE作为锁存8位地址控制信号。平时不访问外部存储器时，ALE也以六分之一振荡频率固定输出正脉冲。因而，ALE信号可以作为对外输出时钟或定期信号。 此外尚有四个8位并行通讯端口： P0口：8位双向I/O端口(3932引脚)。即：P0.0P0.7 P1口：8位双向I/O端口(18引脚)。即：P1.0P1.7 P2口：8位双向I/O端口(2128引脚)。即：P2.0P2.7P3口：8位双向I/O端口(1017引脚)。即：P3.0P3.7P0口有三个功能： (1)外部扩展存储器时，当做数据总线。 (2)外部扩展存储器时，当做地址总线。 (3)不扩展时，可做普通I/O使用，但内部无上拉电阻，作为输入或输出时应在外部接上拉电阻。 P1口只做I/O口使用：其内部有上拉电阻。P2口有两个功能:(1)扩展外部存储器时，当作地址总线使用；(2)做普通I/O口使用，其内部有上拉电阻。P3口有两个功能：除了作为I/O使用外(其内部有上拉电阻)，尚有某些特殊功能，由特殊寄存器来设立。有内部EPROM单片机芯片，为写入程序需提供专门编程脉冲和编程电源，这些信号也是由信号引脚形式提供。即：编程脉冲：30脚(ALE/PROG)编程电压(25V)：31脚(EA/Vpp)2.1.5 单片机系统资源1.CPU(即控制器)。2.运算器。3.片内数据存储器(RAM)：用以存储可以读写数据。如运算成果、最后成果、欲显示数据。4.片内程序存储器(ROM)：用以存储原始程序、数据和表格。5.四个8位并行输入输出接口：P0P3。6.两个定期计数器：每个计数器都可以设立成计数方式，用以对外部事件进行计数，也可以设立成定期方式，并可以依照定期或计数成果实现计算机控制。7.五个中断源中断控制系统。8.一种全双工UAST串行I/O口，可以实现单片机与单片机或其她微机系统串行通讯。9.片内振荡器和时钟产生电路。10.片内系统总线：涉及数据总线、低8位地址总线、高8位地址总线和控制总线。2.1.6 运算器运算器构成：算数逻辑单元ALU、累加器、寄存器。算数逻辑单元ALU作用：把传送到解决器数据进行算数或逻辑运算，它具备两个输入来源，一来自累加器，二来自数据寄存器。ALU执行不同运算操作是由不同控制线上信息所决定。普通ALU接受来自累加器或寄存器2组8位二进制数。由于要对这两个输入数据进行操作(如，数据进行算数或逻辑运算)，因此将这两个输入数据均称为操作数。ALU可以对这两个操作数进行加、减、与、或、比较大小等操作，最后将成果存入累加器。例如:12和31相加，在相加之前，操作数12放在一种暂存器(累加器或寄存器)中，操作数31放在另一种暂存器(累加器或寄存器)中。执行两数相加运算控制线发出加操作信号，ALU即把两个数相加，并把成果43放入累加器，取代累加器中前面存储数(12或31)。2.1.7 控制器它由程序计数器P C、指令寄存器、指令译码器、时序产生器、操作控制器构成。1.程序计数器PC：为了保证程序可以持续执行下去，CPU必要具备某些手段来拟定一条指令地址。程序计数器PC正是起到这个作用。因此普通又称其为指令地址计数器。在程序开始执行之前，必要将其起始地址，即程序第一条指令所在内存中单元地址送入PC，当执行指令时，CPU将自动修改PC中内容，使之总是保存将要执行下一条指令地址。由于大多数指令都是按顺序执行，因此，修改过程只是简朴加一操作。2.指令寄存器：用来保存当前正在执行一条指令，当执行一条指令时，先把它从内存中取出，然后再传送到指令寄存器。3.指令译码器：指令分为操作码和操作数字段，由二进制数字构成，为执行任何给定指令，必要对操作码进行译码，以便拟定所规定操作。指令译码器就是负责这项工作，指令寄存器中操作码输出，就是指令译码器输入。操作码一经译码后，即可向操作控制器发出详细操作特定信号。4.时序产生器：控制器是发布命令决策机构，即协调和指挥整个计算机系统操作。控制器电路复杂。控制器内部各某些要协调工作，必要有一种同步信号，这个同步信号就是时钟，时钟是由晶体振荡电路产生周期固定方波序列。5.操作控制器重要功能：(1)从内存中取出一条指令，并指出下一条指令在内存中位置。(2)对指令进行译码或测试，并产生相应操作控制信号，以便启动规定动作。例如一次内存读写操作、一种逻辑运算或输入输出。指挥并控制CPU，内存和输入设备之间数据流动方向。相对控制器而言，运算器接受控制器命令而进行操作，即运算器所进行所有操作都是由控制器发出控制信号来指挥。2.1.8 89C51单片机存储器系统89C51单片机存储器在物理构造上分为程序存储器空间和数据存储器空间。程序存储器ROM：咱们为了让单片机实现某一功能，需要运用汇编语言或其她语言编写某些源程序，然后再烧录到芯片中，咱们编写这些程序，就存储在程序存储器空间中。数据存储器RAM：咱们编写源程序，在运营过程中，会产生某些暂时运算成果，这些成果需要暂时存储在一种地方，这个地方就是数据寄存器。89C51单片机具备四个存储器空间:(1)片内程序存储器，即单片机芯片内置存储空间；(2)片外程序存储器，即当单片机芯片内置存储空间不够使用时，咱们需要外加一种存储器芯片；(3)片内数据存储器，即单片机芯片内置存储空间；(4)片外数据存储器，即当单片机芯片内置存储空间不够使用时，咱们需要外加一种存储器芯片。但从顾客使用角度，89C51存储器地址空间分为三类：(1)片内片外统一编址0000HFFFFH64K字节程序存储器地址空间，用16位地址。(2)64K字节片外数据存储器空间，地址也是从0000HFFFFH用16位地址。(3)256字节数据存储器空间，用8位地址。程序存储器地址空间：89C51程序存储器用于存储编写好程序和表格常数。程序存储器通过16位程序计数器PC寻址。寻址能力为64K字节。片内ROM为4KB。地址为0000HFFFFH。片外最多可扩至64K字节。地址为1000HFFFFH。片内片外是统一编址。当引脚EA接高电平时，89C51程序计数器PC在0000H0FFFH范畴内，即前4K字节地址执行片内ROM中程序。当指令地址超过0FFFH后，就自动转向片外ROM中取指令。程序存储器某些单元是留给系统使用。存储单元0000H0002H用作89C51上电复位后引导程序存储单元。由于89C51上电复位后程序计数器PC内容为0000H,因此CPU总是从0000H开始执行程序，如果在这三个单元中有跳转指令，那么，程序就被引导到转移指令所指ROM空间去执行。0003H0023H单元被均匀分为5段。用作5个中断服务程序入口。由于5个入口之间间隔较小，因而普通来说，这五个入口都是存储着一条跳转指令，而把真正中断服务程序安排在背面存储单元中。数据存储器空间：数据存储器RAM用于存储运算中成果、数据暂存或缓冲、标志位等。数据存储空间也分为片内和片外两大某些，即片内RAM和片外RAM。MSC51内部RAM有128或256个字节顾客数据存储(不同型号有分别)，片外最多可扩展64KBRAM，构成两个地址空间，访问片内RAM用“MOV”指令，访问片外RAM用“MOVX”指令。它们是用于存储执行中间成果和过程数据。MCS51数据存储器均可读写，某些单元还可以位寻址。2.2 232串口芯片简介数据在传播过程中一位一位串行传播，硬件连接比较简朴。最简朴时只需3根连线即可实现串行通信，相对于并行通信来讲其通信速率低，普通合用于短距离数据通信。在单片机应用系统中常采用串行通信方式。在串行通信中，按同步方式不同，又分为同步通信和异步通信。（1）异步通信（Asynchronous Communication），数据普通是以字符为单位构成字符帧传送。字符帧由发送端一帧一帧地发送，一帧数据低位在前，高位在后，通过传播线被接受端一帧一帧地接受。（2）同步通信（Synchronous Communication）是将一大批数据提成若干个数据块，数据块之间用同步字符隔开，而传播各位二进制码之间都没有间隔。其基本特性是发送端与接受端通信时保持严格同步。即同步通信是一种持续串行传送数据通信方式，一次通信只传播一帧信息。由于电脑串口RS232电平是-10V+10V，而普通单片机应用系统信号电压是TTL电平0+5V，MAX232就是用来进行电平转换，该器件包括两个驱动器、两个接受器和一种电压发生器电路提供TIA/EIA 232F电平。为了提高数据通信可靠性和抗干扰能力，RS-232C原则中规定发送端信号逻辑“0”(空号)电平范畴为+5V+15V，逻辑“1”(传号)电平范畴为5V15V；接受端逻辑“0”为+3V+15V，逻辑“1”为3V15V。噪声容限为2V。5V+5V以及3V+3V之间分别为发送端和接受端点信号不拟定区。普通，RS-232C总线逻辑电平采用+12V表达“0”，12V表达“1”。下图是MAX232引脚图图2.3 MAX232引脚图该器件符合TIA /EIA232F原则，每一种接受器将TIA /EIA232F电平转换成5V TTL/CMOS电平。每一种发送器将TTL/CMOS那电平转换成TIA /EIA232F电平。232是电荷泵芯片，可以完毕两路TTL/RS232电平转换，它9、10、11、12引脚是TTL电平端，用来连接单片机。MAX232获得正负电源另一种办法在单片机控制系统中，咱们时常要用到数/模(D/A)或者模/数(A/D)变换以及其他模仿接口电路，这里面要经惯用到正负电源，例如：9V ,-9V；12V，-12V。这些电源仅仅作为数字和模仿控制转换接口部件小功率电源。在控制板上，咱们有只是5V电源，可又有诸多办法获得非5V电源。在这里咱们简介一块人们惯用芯片：MAX232。MAX232是TTLRS232电平转换典型芯片，按照芯片推荐电路，取振荡电容为uF时候，若输入为5V，输出可以达到-14V左右，输入为0V，输出可以达到14V，在输出电流为20mA时候，处处电压可以稳定在12V和-12V，因而，在功耗不是很大状况下，可以将MAX232输出信号经稳压块后作电源使用。串口通信概念非常简朴，串口按位(bit)发送和接受字节。尽管比按字节(byte)并行通信慢，但是串口可以在使用一根线发送数据同步用另一根线接受数据。它很简朴并且可以实现远距离通信。例如IEEE488定义并行通行状态时，规定设备线总长不得超过20米，并且任意两个设备间长度不得超过2米；而对于串口而言，长度可达1200米。 典型串口用于ASCII码字符传播。通信使用3根线完毕：（1）地线；(2)发送；(3)接受。由于串口通信是异步，端口可以在一根线上发送数据同步在另一根线上接受数据。其她线用于握手，但不是必要。串口通信最重要参数是波特率、数据位、停止位和奇偶校验。对于两个进行通信端口，这些参数必要匹配：A.波特率：这是一种衡量通信速度参数。它表达每秒钟传送bit个数。例如300波特表达每秒钟发送300个bit。当咱们提届时钟周期时，咱们就是指波特率例如如果合同需要4800波特率，那么时钟是4800HZ。这意味着串口通信在数据线上采样率为4800HZ。普通电话线波特率为14400、28800和36600。波特率可以远远不不大于这些值，但是波特率和距离成反比。高波特率常惯用于放置很近仪器间通信，典型例子就是GPIB设备通信。B.数据位：这是衡量通信中实际数据位参数。当计算机发送一种信息包，实际数据不会是8位，原则值是5、7和8位。如何设立取决于你想传送信息。例如，原则ASCII码是0127(7位)。扩展ASCII码是0255(8位)。如果数据使用简朴文本(原则ASCII码)，那么每个数据包使用7位数据。每个包是指一种字节，涉及开始/停止位，数据位和奇偶校验位。由于实际数据位取决于通信合同选用，术语“包”指任何通信状况。C.停止位：用于表达单个包最后一位。典型值为1、1.5和2位。由于数据是在传播线上定期，并且每一种设备有其自己时钟，很也许在通信中两台设备间浮现了小小不同步。因而停止位不但仅是表达传播结束，并且提供计算机校正时钟同步机会。合用于停止位位数越多，不同步钟同步容忍限度越大，但是数据传播率同步也越慢。 D.奇偶校验位：在串口通信中一种简朴检错方式。有四种检错方式：偶、奇、高和低。固然没有校验位也是可以。对于偶和奇校验状况，串口会设立校验位(数据位背面一位)，用一种值保证传播数据有偶个或者奇个逻辑高位。例如，如果数据是011，那么对于偶校验，校验位为0，保证逻辑高位数是偶数个。如果是奇校验，校验位为1，这样就有3个逻辑高位。高位和低位不真正检查数据，简朴置位逻辑高或者逻辑低校验。这样使得接受设备可以懂得一种位状态，有机会判断与否有噪声干扰了通信或者与否传播和接受数据与否不同步。2.3 光敏电阻2.3.1 光敏电阻简介光敏电阻又称光导管，惯用制作材料为硫化镉，此外尚有硒、硫化铝、硫化铅和硫化铋等材料。这些制作材料具备在特定波长光照射下，其阻值迅速减小特性。这是由于光照产生载流子都参加导电，在外加电场作用下作漂移运动，电子奔向电源正极，空穴奔向电源负极，从而使光敏电阻器阻值迅速下降。光敏电阻器是运用半导体光电效应制成一种电阻值随入射光强弱而变化电阻器；入射光强，电阻减小，入射光弱，电阻增大。光敏电阻器普通用于光测量、光控制和光电转换（将光变化转换为电变化）。惯用光敏电阻器硫化镉光敏电阻器，它是由半导体材料制成。光敏电阻器阻值随入射光线（可见光）强弱变化而变化，在黑暗条件下，它阻值（暗阻）可达110M欧,在强光条件（100LX）下，它阻值（亮阻）仅有几百至数千欧姆。光敏电阻器对光敏感性（即光谱特性）与人眼对可见光（0.40.76）m响应很接近，只要人眼可感受光，都会引起它阻值变化。设计光控电路时，都用白炽灯泡（小电珠）光线或自然光线作控制光源，使设计大为简化。普通，光敏电阻器都制成薄片构造，以便吸取更多光能。当它受到光照射时，半导体片（光敏层）就激发出电子空穴对，参加导电，使电路中电流增强。为了获得高敏捷度，光敏电阻电极常采用梳状图案，它是在一定掩膜下向光电导薄膜上蒸镀金或铟等金属形成。光敏电阻器普通由光敏层、玻璃基片（或树脂防潮膜）和电极等构成。光敏电阻器在电路中用字母“R”或“RL”、“RG”表达。其构造如图2.4所示：图2.4 光敏电阻构造图在光敏电阻两端金属电极之间加上电压，其中便有电流通过，受到恰当波长光线照射时，电流就会随光强增长而变大，从而实现光电转换。光敏电阻没有极性，纯粹是一种电阻器件，使用时既可加直流电压，也可以加交流电压。光敏电阻是采用半导体材料制作，运用内光电效应工作光电元件。它在光线作用下其阻值往往变小，这种现象称为光导效应，因而，光敏电阻又称光导管。用于制造光敏电阻材料重要是金属硫化物、硒化物和碲化物等半导体。普通采用涂敷、喷涂、烧结等办法在绝缘衬底上制作很薄光敏电阻体及梳状欧姆电极，然后接出引线，封装在具备透光镜密封壳体内，以免受潮影响其敏捷度，如图2.5所示。在黑暗环境里，它电阻值很高，当受到光照时，只要光子能量不不大于半导体材料禁带宽度，则价带中电子吸取一种光子能量后可跃迁到导带，并在价带中产生一种带正电荷空穴，这种由光照产生电子空穴对增长了半导体材料中载流子数目，使其电阻率变小，从而导致光敏电阻阻值下降。光照愈强，阻值愈低。入射光消失后，由光子激发产生电子空穴对将逐渐复合，光敏电阻阻值也就逐渐恢复原值。图2.5 光敏电阻实物图2.3.2 基本特性及其重要参数 1.暗电阻、亮电阻光敏电阻在室温和全暗条件下测得稳定电阻值称为暗电阻，或暗阻。此时流过电流称为暗电流。例如MG4121型光敏电阻暗阻不不大于等于0.1M。光敏电阻在室温和一定光照条件下测得稳定电阻值称为亮电阻或亮阻。此时流过电流称为亮电流。MG4121型光敏电阻亮阻不大于等于1K。亮电流与暗电流之差称为光电流。显然，光敏电阻暗阻越大越好，而亮阻越小越好，也就是说暗电流要小，亮电流要大，这样光敏电阻敏捷度就高。2.伏安特性在一定照度下，光敏电阻两端所加电压与流过光敏电阻电流之间关系，称为伏安特性。由图2.6可知，光敏电阻伏安特性近似直线，并且没有饱和现象。受耗散功率限制，在使用时，光敏电阻两端电压不能超过最高工作电压，图中虚线为容许功耗曲线，由此可拟定光敏电阻正常工作电压。图2.6 光敏电阻伏安特性3.光电特性光敏电阻光电流与光照度之间关系称为光电特性。如图2.7所示，光敏电阻光电特性呈非线性。因而不适合做检测元件，这是光敏电阻缺陷之一，在自动控制中它惯用做开关式光电传感器。图2.7光敏电阻光电特性4.光谱特性对于不同波长入射光，光敏电阻相对敏捷度是不相似。各种材料光谱特性如图2.8所示。从图中看出，硫化镉峰值在可见光区域，而硫化铅峰值在红外区域，因而在选用光敏电阻时应当把元件和光源种类结合起来考虑，才干获得满意成果。图2.8 光敏电阻光谱特性5.频率特性当光敏电阻受到脉冲光照时，光电流要通过一段时间才干达到稳态值，光照突然消失时，光电流也不立即为零。这阐明光敏电阻有时延特性。由于不同材料光敏电阻时延特性不同，因此它们频率特性也不相似。图2.9给出相对敏捷度Kr，与光强变化频率f之间关系曲线，可以看出硫化铅使用频率比硫化铊高多。但多数光敏电阻时延都较大，因而不能用在规定迅速响应场合，这是光敏电阻一种缺陷。图2.9 光敏电阻频谱特性 6.温度特性光敏电阻和其她半导体器件同样，受温度影响较大，当温度升高时，它暗电阻会下降。温度变化对光谱特性也有很大影响。图2.10是硫化铅光敏电阻光谱温度特性曲线。从图中可以看出，它峰值随着温度上升向波长短方向移动。因而，有时为了提高敏捷度，或为了能接受远红外光而采用降温办法。图2.10 硫化铅光谱温度特性曲线惯用光敏电阻器是硫化镉光敏电阻器，它是由半导体材料制成。光敏电阻器阻值随入射光线(可见光)强弱变化而变化，在黑暗条件下，它阻值(暗阻)可达110M；在强光条件(100LX)下，它阻值(亮阻)仅有几百至数千欧姆。光敏电阻器对光敏感性(即光谱特性)与人眼对可见光(0.40.76)m响应很接近，只要人眼可感受光，都会引起它阻值变化。因此设计光控电路时，都用白炽灯泡(小电珠)光线或自然光线作控制光源，使设计大为简化。光敏电阻随入射光线强弱其相应阻值变化不是线性，也就不能用它作光电线性变换，这是使用者应注意地方。初学者可购买一只光敏电阻器（MG45型)，在夜间点一盏60100W白炽灯，用万用表直接测量光敏电阻器阻值。测量时，应把光敏电阻对着白炽灯光，再逐渐拉开与灯距离(由近到远)，观测万用表批示阻值变化，可以直观验证光敏电阻特牲，以加深对它感性结识。惯用光敏电阻器型号有密封型MG41、MG42、MG43和非密封型MG45。它们额定功率均在200mW如下。在光电自动控制电路中，可以选用光敏电阻器作为光电传感元件。2.4 继电器2.4.1 继电器作用继电器是具备隔离功能自动开关元件，广泛应用于遥控、遥测、通讯、自动控制、机电一体化及电力电子设备中，是最重要控制元件之一。继电器普通均有能反映一定输入变量(如电流、电压、功率、阻抗、频率、温度、压力、速度、光等)感应机构(输入某些)：有能对被控电路实现“通”、“断”控制执行机构(输出某些)；在继电器输入某些和输出某些之间，尚有对输入量进行耦合隔离，功能解决和对输出某些进行驱动中间机构(驱动某些)。作为控制元件，概括起来，继电器有如下几种作用：(1)扩大控制范畴。例如，多触点继电器控制信号达到某一定值时，可以按触点组不同形式，同步换接、开断、接通多路电路。(2)放大。例如，当各种控制信号按规定形式输入多绕组继电器时，通过比较综合，达到预定控制效果。(3)自动、遥控、监测。例如，自动装置上继电器与其她电器一起，可以构成