基于单片机的汽车信号灯控制系统的设计文稿.docx

基于单片机汽车信号灯控制系统的设计 摘 要 汽车信号灯,作为汽车的必备装置之一,各式各样的汽车都离不开它传统的汽车信号灯控制系统有很多类型,但使用寿命短,采用纯电路设计模式,线路复杂,容易产生故障,可靠性低针对汽车信号灯控制系统存在的问题,本文设计了一个以单片机为核心的控制系统,该系统采用C51单片机为控制核心,具有手动和自动两种模式可供驾驶员选择,设计相对人性化设计具有界面友好,可靠性高,线路简单,成本低廉,使用方便的优点,通过软件升级很容易实现功能扩展关键词:汽车信号灯;单片机;手动控制;自动控制ABSTRACT Automobile signal lamp, as a necessary device of automobile, every kind of car can not be separated from it. The traditional automobile signal lamp control system has many types, but the service life is short, using pure circuit design mode, complex lines, and prone to failure, low reliability. Aiming at the automobile signal lamp control system, this paper describes the design of a single chip microcomputer as the core of the control system, the system uses the C51MCU as the control core, with two types of manual and automatic mode for the driver to select, design relative humanity. The design has a friendly specific, high reliability, simple circuit, low cost, convenient to use, through software upgrades are easy to achieve functional expansion. Key words: ;Single chip microcomputer; Manual control;Auto control;目录摘 要IABSTRACTII第1章 引言11.1 绪论11.2汽车信号灯简介21.2.1 汽车信号灯的作用21.2.2 汽车信号灯发展历史21.3 8051单片机简介41.3.1 中断系统71.3.2 时钟系统71.4 章节规划10第2章 设计方案讨论112.1设计的要求112.2方案讨论112.2.1继电器作为控制器112.2.2 PLC作为控制器122.2.3利用单片机作为控制核心12第3章 硬件设计方案133.1工作原理图133.2硬件连接图143.2.1手动原理硬件连接图143.2.2自动报警原理硬件连接图153.3各电气原件选择思路163.3.1ULN2003A电路介绍163.3.2 各个开关功能介绍163.3.3 LED信号灯173.3.4 数码显示器183.3.5 自动报警系统193.4 芯片及其他硬件介绍203.4.1ULN2003A203.4.2光敏电阻简介213.4.3 LED灯简介及其优点233.4.4 74LS164简介24第4章 软件设计方案274.1程序设计思想274.2程序流程图274.2.1 手动模式274.2.2 自动模式294.3调试与仿真29第5章 结束语31参考文献32附件1 PCB33附件2 原理图34附件3程序清单35第1章 引言1.1 绪论 随着改革开放的深入发展,国民综合收入不断提高,越来越多的家庭选择了汽车作为交通工具大量的汽车行驶在道路上,照成了交通拥挤,所以一套操作方便,性能可靠,界面友好,容易升级的信号灯控制系统是现代汽车必不可少配件之一 以往的汽车信号灯控制系统都是纯电路设计的,不仅设计麻烦,而且故障率高,已经不能适应现代汽车所要发出的信号的任务而基于单片机的电路设计模式则能很好的胜任这一任务,这是以后所有汽车信号灯控制系统的一个发展趋势单片微型计算机简称为单片机,又称为微型控制器,是微型计算机的一个重要分支单片机是70年代中期发展起来的一种大规模集成电路芯片,是CPURAMROMI/O接口和中断系统于同一硅片的器件80年代以来,单片机发展迅速,各类新产品不断涌现,出现了许多高性能新型机种目前单片机渗透到我们生活的各个领域,几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹导弹的导航装置,飞机上各种仪表的控制,计算机的网络通讯与数据传输,工业自动化过程的实时控制和数据处理,广泛使用的各种智能IC卡,民用豪华轿车的安全保障系统,录像机摄像机全自动洗衣机的控制,以及程控玩具电子宠物等等,这些都离不开单片机更不用说自动控制领域的机器人智能仪表医疗器械以及各种智能机械了 Altium designer软件是澳大利亚的公司制作并发行的,支持多种语言格式,是绘制各种电路图的不二选择 ,完全替代了Protel 99本次设计以8051单片机核心,通过1.2汽车信号灯简介1.2.1 汽车信号灯的作用汽车信号灯对汽车有着十分重要的作用,第一是为汽车行驶起照明的作用;第二是表明汽车正在或者即将要做出的动作,如刹车灯和转弯的;第三是在汽车处于紧急状态时提醒警示过往车辆的目的;第四是汽车司机与司机之间交流的作用还有一些其他方面的作用,如装饰阅读1.2.2 汽车信号灯发展历史 1898年,哥伦比亚号电动汽车把电用于前灯和尾灯,这样车灯就诞生了最初的前大灯不能调光,所以在会车时有些晃眼,为了克服这个缺点,后来采用了附加光度调节器这种前大灯可以在垂直方向移动,但驾驶员必须下车搬动夹具装置从早期乙炔气前照灯发展到当今的自由面反射镜气体放电前照灯,差不多经历了120年,其演变过程如下:第一代乙炔气前照灯前照灯具有高的轮廓亮度,乙炔气火焰的亮度比当时的电光源所能达到的亮度高出一倍,因而,在1925 年以前使用的汽TodayHot车前照灯几乎全是乙炔前照灯第二代电光源前照灯1913年带螺旋灯丝的充气白炽灯泡问世,因其具有较高亮度,给电光源前照灯开辟了广阔的前景然而由于当时汽车电气设备系统的制约,直到1925年,电气照明才得到广泛的应用第三代双光灯芯前照灯具备有高轮廓亮度充气灯泡的电前照灯一装在汽车上,就出现了在交会车时因前照灯的强光造成驾驶员炫目而导致发生交通事故和撞车的严重问题因而,对前照灯的设计提出了两个互不相容的要求:一个是如何在不小于100m的距离内使道路和高度至少2-2.5m的障碍物得到良好的照明;另一个是如何使迎面车辆驾驶员不炫目汽车会车时的这种炫目问题,仍是汽车照明技术中最难以解决的问题为解决会车炫目的问题,1924年,欧洲发明了双光灯芯前照灯之后,美国也出现了带双丝灯泡的前照灯然而,欧洲和美国具备不炫目近光的前照灯的光学系统结构原理不尽相同其灯泡的差异在于灯丝的形状和位置不同:配光镜的差异在于折光单元的图案和计算不同,因而,近光的配光也有所不同近光系统分为欧洲系统和美国系统两种,两大系统的协调问题是当今世界汽车灯光发展的重大课题之一 第四代不对称近光前照灯 双光灯芯前照灯系统属于对称近光系统,近光光型的左右两侧完全相同,因而左右两侧行驶皆适用但由于行车光 ( 远光 ) 变到会车光 ( 近光 ) 时,视见距离缩短,迫使车速降低为解决在会车过程中,前照灯既不产生炫目,又能保证对道路具有良好的照明,1932年美国发明了不对称前照灯,它是以基准轴为中心,将光束一分为二,靠近来车一侧的落地距离短 ( 即光束压低,从而防炫 ) ,而另一侧光束的落地距离长 ( 即光束抬高,从而增加视见 ) 第五代h4卤钨前照灯第一批装有卤钨灯泡的汽车前照灯是由法国 “ 斯贝 ” 公司在1964年生产的,其灯丝允许工作温度较普通白炽灯泡高,光效增加约 50% ,寿命也增加一倍 第六代hid前照灯以hid前照灯为代表的现代汽车前照灯在发光原理结构形式以及制造材料等方面又发生了一系列的重大变化hid氙气头灯是以高压击穿惰性气体电离而发光,其产生的光照度强,色温高,穿透力强,而且节约电能,是理想的汽车前照灯光源第七代led前照灯美国最新的研究结果表明,未来五年内,白光大功率led技术将大幅度代替目前的各种照明产品,而且将适用于汽车的各种照明,包括:前照灯刹车灯雾灯应急灯车内照明等led具有高安全性运行平稳节约电力寿命长等多种优点,是未来车辆照明的一个发展趋势 1.3 8051单片机简介单片机是一种集成在电路芯片,是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU随机存储器RAM只读存储器ROM多种I/O口和中断系统定时器/计时器等功能(可能还包括显示驱动电路脉宽调制电路模拟多路转换器A/D转换器等电路)集成到一块硅片上构成的一个小而完善的计算机系统单片机具有体积小,集成度高,性能稳定,可靠性高等特点,而且具有较高的性价比单片机的种类繁多,一般按单片机数据总线的位数进行分类,主要分为4位8位16位和32位单片机根据应用领域总线类型来分:(1)工控型/家电型工控型的单片机主要是面向测控,要求寻址范围大,运算能力强家电型的单片机要求体积小价格低,外围器件少,使用方便(2)总线型/非总线型总线型单片机是指单片机设有并行总线,用以扩展并行外围器件非总线型单片机是指单片机通过串行口与外围器件连接,或直接把外围器件外设接口集成在片内(3)通用型/专用型通用型单片机,它的应用范围宽,如Intel公司的MCS5l系列产品803180C51等通过不同的外围扩展就可以用在不同的设备中专用型单片机是专门为某一产品设计生产的如电子体温计计费电度表等单片机广泛应用于仪器仪表家用电器医用设备航空航天专用设备的智能化管理及过程控制等领域,大致可分如下几个范畴:在智能仪器仪表上的应用;在工业控制中的应用;在家用电器中的应用;在计算机网络和通信领域中的应用;单片机在医用设备领域中的应用;在各种大型电器中的模块化应用;单片机在汽车设备领域中的应用8051单片机是ATMEL公司生产的低电压,高性能的CMOS 8位单片机,片内含4K bytes的可反复擦写和只读程序存储器(PEROM)和128 bytes的随机存取数据存储器,器件采用ATMEL公司的高密度非易失性存储技术,兼容标准MCS-51指令系统,片内置通用8位中央处理器和FLASH存储单元 其主要性能参数为:l 与MCS-51产品指令系统完全兼容l 4k字节可重擦写Flash闪速存储器l 1000次擦写周期l 全静态操作:0Hz-24MHzl 三级加密程序存储器l 128 X 8字节内部RAMl 32个可编程I/O口线l 2个16位定时/计数器l 6个中断源l 可编程串行UART通道l 低功耗空闲和掉电模式 其内部结构图如下:图1-1 51单片机内部结构图 单片机的硬件主要包括中央处理器(CPU) 中央处理器是单片机的核心,主要功能是产生各种控制信号,根据程序中每一条指令的具体功能,控制寄存器和输入/输出端口的数据传送,进行数据的算术运算逻辑运算以及位操作等处理MCS-51系列单片机的CPU字长是8位,能处理8位二进制数或代码,也可处理一位二进制数据单片机的CPU从功能上一般可以分为运算器和控制器两部分2.储存器单片机内部包含随机存取存储器RAM和程序存储器ROM,RAM用于保存单片机运行的中间数据; 单片机的ROM不只是用来装载程序,增强51系列也可以在单片机运行过程中利用程序把数据存贮在ROM的部分空间内51系列单片机在系统结构上采用哈佛结构(Harvard architecture),即程序存储器和数据存储器的寻址空间是分开管理的它共有4个物理上独立的存储器空间,即内部和外部程序存储器及内部和外部数据存储器从用户的角度看,单片机的存储器逻辑上分为三个存储空间,即统一编址的64KB的程序存储器地址空间(包括片内ROM和外部扩展ROM),地址从0000HFFFFH;256B的片内数据存储地址空间(包括128B的片内RAM和特殊功能寄存器的地址空间);64KB的外部扩展的数据存储器地址空间1.3.1 中断系统51单片机的中断功能较强51单片机共有5个中断源,即外部中断两个,定时/计数中断两个,串行口中断一个全部中断分为高级和低级两个优先级别1.3.2 时钟系统时钟电路为单片机产生时钟脉冲序列51单片机芯片的内部有时钟电路,但石英晶体和微调电容需外接,系统常用的晶振频率一般为6 MHz或12 MHz由此可见,单片机虽然只是一个芯片,但是它集成了一台计算机应该有的重要硬件,所以它是一个微型的计算机系统8051单片机外部结果如下图所示 图1-2 51单片机外部结构图它的引脚功能如下: VCC:供电电压 GND:接地 P0口:P0口为一个8位漏级开路双向I/O口,每脚可吸收8TTL门电流当P0口的管脚第一次写1时,被定义为高阻输入P0能够用于外部程序数据存储器,它可以被定义为数据/地址的第八位在FIASH编程时,P0 口作为原码输入口,当FIASH进行校验时,P0输出原码,此时P0外部必须被拉高 P1口:P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口,P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流P1口管脚写入1后,被内部上拉为高,可用作输入,P1口被外部下拉为低电平时,将输出电流,这是由于内部上拉的缘故在FLASH编程和校验时,P1口作为第八位地址接收 P2口:P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口,P2口缓冲器可接收,输出4个TTL门电流,当P2口被写“1”时,其管脚被内部上拉电阻拉高,且作为输入并因此作为输入时,P2口的管脚被外部拉低,将输出电流这是由于内部上拉的缘故P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时,P2口输出地址的高八位在给出地址“1”时,它利用内部上拉优势,当对外部八位地址数据存储器进行读写时,P2口输出其特殊功能寄存器的内容P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号 P3口:P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口,可接收输出4个TTL门电流当P3口写入“1”后,它们被内部上拉为高电平,并用作输入作为输入,由于外部下拉为低电平,P3口将输出电流(ILL)这是由于上拉的缘故 P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口,如下表所示: 口管脚 备选功能 P3.0 RXD(串行输入口) P3.1 TXD(串行输出口) P3.2 /INT0(外部中断0) P3.3 /INT1(外部中断1) P3.4 T0(记时器0外部输入) P3.5 T1(记时器1外部输入) P3.6 /WR(外部数据存储器写选通) P3.7 /RD(外部数据存储器读选通) P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号 RST:复位输入当振荡器复位器件时,要保持RST脚两个机器周期的高电平时间 ALE/PROG:当访问外部存储器时,地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节在FLASH编程期间,此引脚用于输入编程脉冲在平时,ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号,此频率为振荡器频率的1/6因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的然而要注意的是:每当用作外部数据存储器时,将跳过一个ALE脉冲如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0此时, ALE只有在执行MOVX,MOVC指令是ALE才起作用另外,该引脚被略微拉高如果微处理器在外部执行状态ALE禁止,置位无效 /PSEN:外部程序存储器的选通信号在由外部程序存储器取指期间,每个机器周期两次/PSEN有效但在访问外部数据存储器时,这两次有效的/PSEN信号将不出现 /EA/VPP:当/EA保持低电平时,则在此期间外部程序存储器(0000H-FFFFH),不管是否有内部程序存储器注意加密方式1时,/EA将内部锁定为RESET;当/EA端保持高电平时,此间内部程序存储器在FLASH编程期间,此引脚也用于施加12V编程电源(VPP) XTAL1:反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入 XTAL2:来自反向振荡器的输出振荡器特性: XTAL1和XTAL2分别为反向放大器的输入和输出该反向放大器可以配置为片内振荡器石晶振荡和陶瓷振荡均可采用如采用外部时钟源驱动器件,XTAL2应不接有余输入至内部时钟信号要通过一个二分频触发器,因此对外部时钟信号的脉宽无任何要求,但必须保证脉冲的高低电平要求的宽度1.4 章节规划第一章:介绍单片机的发展情况背景,以及单片机的基础特性; 第二章:本章节介绍了设计方案的构思与讨论,并最终确定设计方案; 第三章:硬件设计本章节重点介绍了总体硬件框图,硬件原理图,并分别介绍了各个分支系统的功能与构成,如开光系统ULN2003A芯片系统,LED信号灯,数码显示器,自动报警系统 第四章:本章节介绍了软解设计思想,程序流程图以及设计系统仿真; 第五章:结束语; 参考文献; 其他:本设计中需要用到的附件第2章 设计方案讨论2.1设计的要求汽车在驾驶时有左转弯右转弯刹车合紧急开关等操作在左转弯或右转弯时,通过转弯操作杆应使左转开关或右转开关合上,从而使左头信号灯仪表板的左转弯灯左尾信号灯或右头信号灯仪表板的右转弯信号灯右尾信号灯闪烁刹车时,两个尾灯亮闭合紧急开关时,六个灯全部闪烁在转弯刹车时在原来闪烁的基础上尾灯再亮上述闪烁都是以1HZ的频率闪烁,其余则是以20HZ频率闪烁设计要求就是根据上面的分析,设计出相应的电路,以符合实际驾驶的需求表2-1 设计要求分析表详细分析如下表:左头仪左左尾右头仪右右尾左转(1HZ)(1HZ)(1HZ)右转(1HZ)(1HZ)(1HZ)紧急(1HZ)(1HZ)(1HZ)(1HZ)(1HZ)(1HZ)刹车(亮)(亮)停靠(20HZ)(20HZ)(20HZ)(20HZ)其余(20HZ)(20HZ)(20HZ)(20HZ)(20HZ)(20HZ)2.2方案讨论根据以上分析,本文设计出如下几个方案:2.2.1继电器作为控制器 采用继电器控制也可控制转弯灯信号,但现在对汽车安全要求比较高,实时响应比较快,继电器就晓得有些力不从心由于其断开吸合的状态,使得它的反应有些延时性,并且继电器不断的吸合断开,会使继电器寿命变短,严重影响汽车安全性能,因此继电器不适于做汽车信号灯的控制系统2.2.2 PLC作为控制器由于PLC对开关控制精确度非常的高,控制系统可靠性高,抗干扰能力强,适用于各种恶劣的环境,远远的超过了传统的继电器控制系统和传统的计算机控制系统,并且PLC质量轻,体积小,功耗低,集成度非常高但是PLC成本非常高,对于一般的汽车信号灯控制系统而言无疑是增加了制造成本,而且对于只有单纯的开关量控制,而无计时定时算数计算的汽车信号灯控制系统而言,无疑是很大的资源浪费,不符合最低成本原则的制造原理2.2.3利用单片机作为控制核心目前而言,单片机具有PLC的所有特点,唯一不足的是集成度没有PLC高,但是作为汽车控制信号灯系统的核心,单片机足以胜任并且单片机体积小,功耗低,便于软件升级,性能稳定可靠,作为汽车信号灯控制系统核心非常合适综上所述,本文选定单片机作为此次设计的控制核心第3章 硬件设计方案3.1工作原理图本次设计的设计思想是利用五个开关模拟左转右转刹车左刹车右刹车以及紧急和停靠的动作并通过I/O口输入传递给单片机,单片机在收到指令以后通过编号的程序发出相应的信息,输入给ULN2003A芯片,最后驱动相应的LED灯,达到发出信号灯的目的这次设计另一个特点是在基于光敏电阻的基础上,通过检测后面车辆的光强度信号将光信号转化成电信号输入单片机,由单片机驱动尾灯和报警系统工作原理图如下:图3-1 手动原理框图 AT89C51报警系统报警后方车辆距离过近光敏电阻感应 后尾灯点亮 图3-2 自动报警原理框图3.2硬件连接图3.2.1手动原理硬件连接图本次设计的硬件连接图使用ALTIUM DESIGNER软件完成的,详情请看附件1具体方案如下:图3-3 主要硬件电路图3.2.2自动报警原理硬件连接图图3-4 自动报警原理电路图 自动控制原理就是普通的光电传感装置,如上图所示,光敏二极管用来扑捉来自后面车辆的光信号或者后面车辆反光镜的反射光,并将其转化成电信号,再经过放大器和反相器的处理由P3.0传给单片机3.3各电气原件选择思路3.3.1ULN2003A电路介绍ULN2003A有16个引脚,其中17脚按顺序接单片机P1.0P1.6,1015脚按顺序接D1D6如图所示:图3-5 ULN2003A电路图3.3.2 各个开关功能介绍8051单片机P3的接口与五个开关的连接口如图所以,其中包括刹车,紧急,停靠,左转,右转如下图所示:图3-6 开关连接图图3-7 开关系统3.3.3 LED信号灯图3-8 LED灯电路图3.3.4 数码显示器 图3-9 数码显示器电路图数码显示器作为一个信息显示反馈给司机,让司机对操作一目了然司机执行左转,左头灯左仪表灯左尾灯亮,数码频显示1;司机执行右转,右头灯,右仪表灯,右尾灯亮,数码显示2;司机执行紧急操作,全灯亮,数码显示3;司机执行刹车操作,左尾灯,右尾灯亮,数码显示4;司机执行停靠操作,左右头灯,左右尾灯亮,数码显示5其余操作数码显示63.3.5 自动报警系统图3-10 光信号捕捉器电路图如图所示是利用硫化镉光敏电阻放大器和反相器构成的一个捕捉光信号的装置,并将光信号装换成电信号输送给单片机P3.0口当后面车辆过近,其头灯光强会增加,会造成上图所示电路系统电流增加,当增加到一定值时,单片机便会点亮尾灯,同时由P1.7口发出电信号,驱动警报系统,提醒后面车辆和本车司机根据公式3-1: (3-1)其中:I光电流,U外加电压,L光照度K=1,a=1.1,V=0.5设定当L1时,根据公式I5.87此时单片机点亮尾灯,驱动警报系统图3-11 报警系统电路图如图所示,是本次设计的报警系统,该系统是由一个电阻,一个三极管和一个蜂鸣器组成,当光电流大于等于5.87时,单片机驱动蜂鸣器报警,提醒司机3.4 芯片及其他硬件介绍3.4.1ULN2003AULN2003A结构:ULN是集成达林顿管IC,内部还集成了一个消线圈反电动势的二极管,可用来驱动继电器它是双列16脚封装,NPN晶体管矩阵,最大驱动电压=50V,电流=500mA,输入电压=5V,适用于TTL COMS,由达林顿管组成驱动电路 ULN是集成达林顿管IC,内部还集成了一个消线圈反电动势的二极管,它的输出端允许通过电流为200mA,饱和压降VCE 约1V左右,耐压BVCEO 约为36V用户输出口的外接负载可根据以上参数估算采用集电极开路输出,输出电流大,故可直接驱动继电器或固体继电器,也可直接驱动低压灯泡通常单片机驱动ULN2003时,上拉2K的电阻较为合适,同时,COM引脚应该悬空或接电源ULN2003A的功能:ULN2003 是高耐压大电流内部由七个硅NPN 达林顿管组成的驱动片 经常在以下电路中使用,作为: 1显示驱动2继电器驱动3照明灯驱动4电磁阀驱动5伺服电机步进电机驱动等电路中ULN2003 的每一对达林顿都串联一个2.7K 的基极电阻,在5V 的工作电压下它 能与TTL 和CMOS 电路直接相连,可以直接处理原先需要标准逻辑缓冲器来 处理的数据ULN2003 工作电压高,工作电流大,灌电流可达500mA,并且能够在关态时承受 50V 的电压,输出还可以在高负载电流并行运行ULN2003 的封装采用DIP16 或SOP16 ULN2003A在各种控制电路中常用它作为驱动继电器的芯片,其芯片内部做了一个消线圈反电动势的二极管ULN2003的输出端允许通过IC 电流200mA,饱和压降VCE 约1V左右,耐压BVCEO 约为36V输出电流大,故可以直接驱动继电器或固体继电器(SSR)等外接控制器件,也可直接驱动低压灯泡ULN2003可以驱动7个继电器,具有高电压输出特性,并带有共阴极的续流二极管使器件可用于开关型感性负载每对达林顿管的额定集电极电流是500mA,达林顿对管还可并联使用以达到更高的输出电流能力 ULN2003A中每对达林顿管的基极都串联有一个2.7k的电阻,可直接与TTL或5V CMOS器件连接3.4.2光敏电阻简介光敏电阻介绍:图3-12 光敏电阻光敏电阻器是利用半导体的光电效应制成的一种电阻值随入射光的强弱而改变的电阻器;入射光强,电阻减小,入射光弱,电阻增大 光敏电阻器一般用于光的测量光的控制和光电转换(将光的变化转换为电的变化)常用的光敏电阻器硫化镉光敏电阻器,它是由半导体材料制成的光敏电阻器的阻值随入射光线(可见光)的强弱变化而变化,在黑暗条件下,它的阻值(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的敏感性(即光谱特性)与人眼对可见光(0.40.76)m的响应很接近,只要人眼可感受的光,都会引起它的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 光敏电阻特性:本次设计采用硫化镉光敏电阻,其伏安特性曲线如下:图3-13 光敏电阻伏安特性曲线图图3-14 光敏电阻光照特性图3.4.3 LED灯简介及其优点 LED(Light-Emitting-Diode中文意思为发光二极管)是一种能够将电能转化为光能的半导体,它改变了白炽灯钨丝发光与节能灯三基色粉发光的原理,而采用电场发光据分析,LED的特点非常明显,各种性能也十分优越,可靠性高,低 图3-15 LED灯泡以及灯具图片功耗,寿命长光效高低辐射与低功耗白光LED的光谱几乎全部集中于可见光频段,其发光效率可超过150lm/W(2010年)将LED与普通白炽灯螺旋节能灯及T5三基色荧光灯进行对比,结果显示:普通白炽灯的光效为12lm/W,寿命小于2000小时,螺旋节能灯的光效为60lm/W,寿命小于8000小时,T5荧光灯则为96lm/W,寿命大约为10000小时,而直径为5毫米的白光LED光效理论上可以超过150lm/W,寿命可大于100000小时有人还预测,未来的LED寿命上限将无穷大然而,LED灯的工作原理使得在大功率LED照明行业里散热问题变得非常突出,许多LED照明方案不够重视散热,或者是技术水平有限,所以目前量产的大功率LED灯普遍存在实际使用寿命远远不如理论值,性价比低于传统灯具的尴尬情况为了提高LED灯具的使用寿命,真正做到适合商业化的量产,LED照明行业正在独立或者和专业的导热材料供应商合作加紧研制新型导热材料,比如导热塑料等等大功率LED,一般指大于0.65W,这一点不同公司内部也会有不同的标准,因为目前在大功率LED领域还没有形成大家一致认可的行业标准光强与流明比小功率大,但同样散热也很大,现在大功率大多是单颗应用,加上有效散热面积很大的散热片,也出现了集成在一起的LED灯矩阵,但是散热效果不是很好小功率一般是0.06W左右的现在LED手电一般是用小功率用的,光散不散,取决于LED的发光角度,有大角度小角度之分,小角度不散,大角度才散LED的亮度是跟LED的发光角度有必然关系的,LED的角度越小它的亮度越高 3.4.4 74LS164简介 图3-16 74LS164 内部逻辑图芯片特性:门控串行数据输入;异步中央复位符合 JEDEC 标准 no. 7A; 静电放电 (ESD) 保护; HBM EIA/JESD22-A114-B 超过 2000 V; MM EIA/JESD22-A115-A 超过 200 V; 多种封装形式; 额定从 -40 C 至 +85 C 和 -40 C 至 +125 C 功能图: 图3-17 逻辑符号图 图3-18 IEC 逻辑符号(5)引脚信息 图3-19 引脚图第4章 软件设计方案4.1程序设计思想软件部分与硬件部分一起构成一个完整的系统,对整个系统来说起着重要的作用在本设计中使用了散传程序的设计方法,它根据系统的某种运算结果,分别转向各个处理程序该方法利用JMP A+DPTR,根据运算结果,确定A和DPTR的内容,从而实现转移用该方法 设计的程序结构简单转移表短,但转移表大小加上各个程序长度必须小于256字节4.2程序流程图4.2.1 手动模式4.2.2 自动模式 图4-2 自动报警原理程序流程图4.3调试与仿真第5章 结束语与此同时,也加强了我们对问题的分析解决能力,为以后走上工作岗位做足了充分的准备在本次毕业设计中受到詹旭老师的耐心指导,使我们进一步学习到了对问题的分析及解决方法的能力;在此一并表示衷心的感谢!参考文献1李广弟,朱月秀,王秀山.单片机基础M.北京:航空航天大学出版社,2000.2康华光,陈大钦.电子技术基础模拟部分M.武汉:高等教育出版社,1998.3谢自美.电子线路设计实验测试(第二版)M.武汉:华中理工出版社,2000.4戴佳,戴卫恒.51单片机C 语言应用程序设计实例精讲M.北京:电子工业出版社,