1、畢業(yè)論文（設(shè)計）題目 智能無線體溫監(jiān)測儀設(shè)計學(xué)生姓名郭佳奇學(xué)號10021836班級 102018專業(yè)應(yīng)用電子技術(shù)分院工程分院指導(dǎo)教師魯子卉年月日 11-11.11-21.22-21.32-323-32.13-42.24-4310-103.110-113.211-133.313-13413-134.113-134.214-144.323-24524-245.124-255.225-265.327-28628-286.128-286.231-31732-327.132-337.233-337.333-3435-3536-36137-42242-43344-44445-45摘 要隨著單片機(jī)的日益發(fā)展

2、，其應(yīng)用也越來越廣泛，通過對“汽車轉(zhuǎn)向燈單片機(jī)控制系統(tǒng)”設(shè)計，可以對單片機(jī)的知識得到鞏固和擴(kuò)張。本設(shè)計是設(shè)計一個單片機(jī)控制系統(tǒng)。在汽車進(jìn)行左轉(zhuǎn)彎、右轉(zhuǎn)彎、剎車、合緊急開關(guān)、停靠等操作時，實現(xiàn)對各種信號指示燈的控制。本設(shè)計主要是對單片機(jī)的并行輸入/ 輸出口電路的應(yīng)用，通過 I/O口控制發(fā)光二極管的亮滅閃爍，加上一些復(fù)位電路按鍵電路驅(qū)動電路來模擬汽車尾燈的功能。汽車在駕駛時有左轉(zhuǎn)彎、右轉(zhuǎn)彎、剎車、合緊急開關(guān)、停靠等操作。在左轉(zhuǎn)彎或右轉(zhuǎn)彎時，通過轉(zhuǎn)彎操作桿應(yīng)使左轉(zhuǎn)開關(guān)或右轉(zhuǎn)開關(guān)合上，從而使左頭燈、儀表板左轉(zhuǎn)向燈、左尾燈或右頭燈、儀表板右轉(zhuǎn)向燈、右尾燈閃爍；合 緊急開關(guān)時要求前面所述的6 個信號燈全部

3、閃爍；汽車剎車時，兩個尾燈點亮；如正當(dāng)轉(zhuǎn)彎時剎車，則轉(zhuǎn)彎時原應(yīng)閃爍的信號燈仍應(yīng)閃爍。以上閃爍，都是頻率為1Hz 的低頻閃爍；在汽車停靠而停靠開關(guān)合上時，左頭燈、右頭燈、左尾燈、右尾燈按頻率為 30Hz 的高頻閃爍。通過做實物，編寫程序，完成了設(shè)計的要求。通過該設(shè)計，對單片機(jī)的認(rèn)識有了更進(jìn)一步的了解，對單片機(jī)的各個口的功能作用了解加深，對Protel 的應(yīng)用更加熟練，對設(shè)計系統(tǒng)有了了解，掌握了一些設(shè)計方法，受益不少。關(guān)鍵詞單片機(jī)；汽車信號轉(zhuǎn)向燈；電路基礎(chǔ)；數(shù)字電子技術(shù)1 緒論1.1選題背景電子技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了很長一段路程 . 而現(xiàn)在我們使用的微型電子技算機(jī)是超大規(guī)模集成電路所構(gòu)成，它屬于第四代計

4、算機(jī)，而單片機(jī)則是微型計算機(jī)的一部分。從 1971 年微型計算機(jī)問世以來，由于實際應(yīng)用的需要，微型計算機(jī)向著兩個不同的方向發(fā)展：一個是向高速度、大容量、高性能的高檔微機(jī)方向發(fā)展；另一個則是向穩(wěn)定可靠、體積小和價格廉的單片機(jī)方向發(fā)展。由于科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，由模擬電路或數(shù)字電路實現(xiàn)的大部分控制功能，現(xiàn)在能夠使用單片機(jī)通過軟件編程方法實現(xiàn)了。單片機(jī)的應(yīng)用改變著控制系統(tǒng)設(shè)計方法。軟件取代硬件可以提高系統(tǒng)性能的控制 “軟化”技術(shù)微控制技術(shù)，是一個全新的概念。在生活的環(huán)境中，自動控制要求中都會有單片機(jī)的控制的一部分；從簡單到復(fù)雜，凡是能想像到的地方幾乎都有使用單片機(jī)的需求。單片機(jī)的應(yīng)用有利于產(chǎn)品的小型化、多

5、功能化和智能化，能夠提高勞動效率、減輕勞動強(qiáng)度，提升產(chǎn)品質(zhì)量，改善勞動環(huán)境。例如，在工業(yè)自動化方面：自動化能使工業(yè)系統(tǒng)處于最佳狀態(tài)、提高經(jīng)濟(jì)效益和改善產(chǎn)品質(zhì)量。自動化控制原理有應(yīng)用于電子、電力、石油、化工、紡織、食品等輕重工業(yè)領(lǐng)域中，無論數(shù)據(jù)采集和測控技術(shù)，還是生產(chǎn)線上的機(jī)器人技術(shù)，都有單片機(jī)的參與。有時，在儀器儀表、信息和通信等產(chǎn)品方面，它在其中發(fā)揮著重大作用。現(xiàn)在，雖然單片機(jī)的應(yīng)用很普遍了，但仍有許多工程尚未實現(xiàn)，所以單片機(jī)的應(yīng)用有很大的發(fā)展空間。1.2 研究意義單片機(jī)在電子科技中發(fā)展前景很好，成為電子發(fā)展重要組成部分，學(xué)習(xí)單片機(jī)時要理論與實踐同步進(jìn)行，以理論指導(dǎo)實踐，實踐驗證理論，才更有

6、效率。理論部分我們花了大量的時間，只有少量的時間進(jìn)行制做實物，編程方面，調(diào)試在軟件上進(jìn)行的，軟件上能編譯成功的程序，下載硬件上可能不會成功的。畢業(yè)設(shè)計過程中，我們在網(wǎng)站上大量收集與課題相關(guān)的資料，了解目前與課題相關(guān)的科技發(fā)展趨勢，確定自己的研究方案。還要自己動手制作實物、編寫程序并對實物下載程序進(jìn)行硬件的調(diào)試，達(dá)到預(yù)期所需的控制要求和目的，使理論和實踐完滿的統(tǒng)一。因此還鍛煉了我們的制作能力，提升了綜合素質(zhì)。1.3 研究方法本次單片機(jī)的控制系統(tǒng)以 AT89S52為控制器；鍵盤為輸入信號，由于AT89S52本身的功能強(qiáng)大，汽車轉(zhuǎn)向燈的驅(qū)動用單片機(jī)的驅(qū)動功能來完成。使得單片機(jī)的功能得到了充分的運用；

7、并且顯示電路從并行I/O 口輸出，由限流電阻和發(fā)光二極管組成，低電平使發(fā)光二極管導(dǎo)通，顯示出相應(yīng)的轉(zhuǎn)彎信號；為提升了系統(tǒng)的可靠性，本方案中有故障檢測電路和報警電路，能對每條顯示電路進(jìn)行現(xiàn)場監(jiān)控，若有故障，發(fā)出報警信號，具有一定的檢測功能。進(jìn)行仿真后，能清晰的看到在控制輸入信號的狀態(tài)下，相應(yīng)的信號燈發(fā)出轉(zhuǎn)彎的指示信號。本次設(shè)計對汽車轉(zhuǎn)向燈單片機(jī)控制系統(tǒng)地分析與設(shè)計，對單片機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行了仿真調(diào)試，達(dá)到了畢業(yè)設(shè)計預(yù)期目的。2 汽車轉(zhuǎn)向燈單片機(jī)控制系統(tǒng)工作原理2.1汽車轉(zhuǎn)向燈工作原理由定時器 / 計數(shù)器與中斷系統(tǒng)的聯(lián)合組成控制系統(tǒng)的工作原理。如汽車上有一個轉(zhuǎn)彎控制桿，其中有三個位置：中間位置，汽車不

8、轉(zhuǎn)彎；向上，汽車左轉(zhuǎn)；向下汽車右轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)彎時，規(guī)定左右尾燈、左右頭燈儀表板上 2 個指示燈相應(yīng)地發(fā)出閃爍信號。應(yīng)急開關(guān)合上時，6 個信號燈都應(yīng)閃爍。汽車剎車時，2 個尾燈發(fā)出不閃爍信號。如正當(dāng)轉(zhuǎn)彎時剎車，轉(zhuǎn)彎時原應(yīng)閃爍的信號仍應(yīng)閃爍。它們都是頻率為1Hz 低頻閃爍，在汽車停靠而停靠開關(guān)合上時，左頭燈、右頭燈、左尾燈、右尾燈按頻率為 30Hz 的高頻閃爍。由上所述，各種情況作操作時，信號燈應(yīng)輸出信號列于表 2.1 。表 2.1 汽車駕駛操縱與信號輸出信號儀表板儀 表 板駕駛操作左頭右頭左尾右尾左轉(zhuǎn)向右 轉(zhuǎn) 向燈燈燈燈燈燈左轉(zhuǎn)彎（合上左轉(zhuǎn)開閃爍閃爍閃爍關(guān)）右轉(zhuǎn)彎（合上右轉(zhuǎn)開閃爍閃爍閃爍關(guān)）合緊急開關(guān)

9、閃爍閃爍閃爍閃爍閃爍閃爍剎車（合上剎車開亮亮關(guān)）左轉(zhuǎn)彎時剎車閃爍閃爍閃爍亮右轉(zhuǎn)彎時剎車閃爍閃爍亮閃爍剎車，并合緊急開關(guān)閃爍閃爍閃爍閃爍亮亮左轉(zhuǎn)彎時剎車，并合閃爍閃爍閃爍閃爍閃爍亮緊急開關(guān)右轉(zhuǎn)彎時剎車，并合閃爍閃爍閃爍閃爍亮閃爍緊急開關(guān)30Hz30H30Hzz30Hz停靠（合停靠開關(guān)）閃閃爍閃閃爍爍爍2.2單片機(jī)系統(tǒng)的工作原理及設(shè)計開關(guān)狀態(tài)檢測開關(guān)狀態(tài)檢測，對 AT89S52來說是輸入關(guān)系，可輪流檢測每個開關(guān)狀態(tài)，以每個開關(guān)的狀態(tài)讓相應(yīng)的發(fā)光二極管指示，采用JNB P1.X， REL指令來完成；也可以一次性檢測五路開關(guān)狀態(tài)，讓它指示，可以用MOVA，P1 指令一次把 P1 端口的狀態(tài)全部讀入，取

10、低5位的狀態(tài)來指示。輸出控制以發(fā)光二極管 D1D6來指示，此設(shè)計用 SETB P0.X 和CLR P0.X 指令來完成，也可以用指令MOV P0， 111XXXXXB方法來實現(xiàn)。定時器和計數(shù)器根據(jù)任務(wù)設(shè)計要求：會用到定時器。信號的控制是定時器與中斷系統(tǒng)的聯(lián)合使用得以實現(xiàn)。單片機(jī)的控制系統(tǒng)應(yīng)用中，定時器是必需的，在汽車轉(zhuǎn)向燈的控制中也是必不可少。定時有三種選擇方法。(1) 軟件的定時它是靠執(zhí)行一個循環(huán)程序以進(jìn)行時間的延遲。軟件定時的優(yōu)點是時間精確，且不需外加硬件電路。但它要增加CPU開銷，因此軟件定時的時間不能太長。此外，軟件定時方法有時候無法使用。(2) 硬件的定時時間較長的定時，常使用硬件電

11、路完成。硬件定時方法的優(yōu)點是定時功能全部由硬件電路完成，不需要占CPU的時間。用元件參數(shù)來調(diào)節(jié)定時時間，這方面使用上不夠靈活方便。(3) 可編程定時器的定時它是通過對系統(tǒng)時鐘脈沖的計數(shù)來實現(xiàn)的。計數(shù)值由程序設(shè)定，改變計數(shù)值，同時也改變了定時時間，用起來既靈活且方便。此外，采用計數(shù)方法實現(xiàn)定時，可編程定時器都兼有計數(shù)功能，能對外來脈沖進(jìn)行計數(shù)。在 AT89S52內(nèi)部除了有并行和串行I/O 接口外，在單片機(jī)內(nèi)部共有2個可編程的定時器和計數(shù)器，稱定時器/ 計數(shù)器 0 和定時器 / 計數(shù)器 1，這兩個計數(shù)器由TH0，TL0，TH1，TL1 兩個 8 位的 RAM單元組成，即每個計數(shù)器都是 16 位的計

12、數(shù)器，最大的計數(shù)量時65536。定時器 / 計數(shù)器計數(shù)功能和定時功能：(1) 計數(shù)器功能記數(shù)是指對外部事件進(jìn)行計數(shù)。它的發(fā)生以輸入脈沖表示，計數(shù)功能的實質(zhì)就是對外來的脈沖進(jìn)行計數(shù)。AT89S52芯片有 T0（P3.4 ）和 T1（ P3.5）兩個信號引腳，是這兩個計數(shù)器的計數(shù)輸入端。外部輸入的脈沖在負(fù)跳變時有效，進(jìn)行計數(shù)器加 1（加法計數(shù)）。AT89S52在每個機(jī)器周期的 S5P2 拍節(jié)對外部計數(shù)脈沖進(jìn)行采樣。前一個機(jī)器周期采用為高電平，后一個機(jī)器周期采樣為低電平，是一個有效的計數(shù)脈沖。在下一機(jī)器周期的 S3P1 進(jìn)行計數(shù)。采樣計數(shù)脈沖是在 2個機(jī)器周期進(jìn)行的。計數(shù)脈沖頻率不能高于振蕩脈沖頻率

13、的1/24 。(2) 定時器功能實際也是通過計數(shù)器來實現(xiàn)的，但此時的計數(shù)脈沖來自單片機(jī)的內(nèi)部，也每個機(jī)器周期計數(shù)器加1。一個機(jī)器周期等于12 個振蕩脈沖周期，因此計數(shù)頻率為振蕩頻率的1/12 。單片機(jī)采用12MHz晶體，計數(shù)頻率為 1MHz。每微妙計數(shù)器加1。根據(jù)計數(shù)值計算出定時時間，也可以反過來按定時時間的要求計算出計數(shù)器的預(yù)置值。它是一個二進(jìn)制的加1 計數(shù)器。在計數(shù)器計滿回零時能自動產(chǎn)生溢出中斷請求。則已經(jīng)完成。T1、T2 的最大計數(shù)值65536-1，需 65535 個脈沖才能把它們從全“0”狀態(tài)變?yōu)槿?1”狀態(tài)。輸一個脈沖，計數(shù)器加 1，當(dāng)加到計數(shù)器各位全為 1 時，再去輸一個脈沖，計

14、數(shù)器各位就變?yōu)槿?0，發(fā)出溢出信號，使標(biāo)志置 1，此時向 CPU 申請中斷。具體結(jié)構(gòu)如圖 2.1 所示：振蕩周期12分頻C/T方式控制電子開關(guān)N位計數(shù)器TF溢出標(biāo)志中斷外部脈沖計數(shù)控制圖 2.1定時器 / 記數(shù)器的結(jié)構(gòu)定時初始化定時主要與編程有關(guān)。編程對定時器控制寄存器（TCON）、工作方式控制寄存器（ TMOD）和中斷允許控制寄存器（IE ）進(jìn)行操作。(1) 定時器控制寄存器（ TCON）TCON寄存器既參與中斷控制又參與定時控制。其中有關(guān)定時的控制位共有4 位：TF0 和TF1-記數(shù)溢出標(biāo)志位TR0和TR1-定時器運行控制位TR0（TR1）=0-停止定時器/ 計數(shù)器工作TR0（TR1）=1

15、-啟動定時器/ 計數(shù)器工作該位根據(jù)需要以軟件方法使其置“1”或清“ 0”。(2) 中斷允許控制寄存器IE 寄存器中與定時器 / 計數(shù)器有關(guān)的位置介紹：EA- 中斷允許總控制位ET0和 ET1- 定時/ 計數(shù)中斷允許控制位ET0（ET1）=0禁止定時 / 記數(shù)中斷ET0（ET1）=1允許定時 / 記數(shù)中斷利用 MCS-51 系列單片機(jī)的可編程定時/ 計數(shù)器、中斷系統(tǒng)來實現(xiàn)燈閃爍的延時和故障檢測。(3) 工作方式控制寄存器（ TMOD）TMOD寄存器專用寄存器，設(shè)定兩個定時器/ 計數(shù)器的工作方式。它的低半字節(jié)定義定時器 / 計數(shù)器 0，高半字節(jié)定義定時器 / 計數(shù)器 1。各位定義如表 2.2 所示

16、：表 2.2TMOD 各位定義位序B7B6B5B4B3B2B1B0位符號GATC/TM1M0GATEC/TM1M0E其中： GATE- 門控位GATE=0以運行控制位 TR啟動定時器GATE=1 以外中斷請求信號（ INT1 或 INT0）啟動定時器 C/ T - 定時方式或計數(shù)方式選擇位C/ T =0定時工作方式C/ T =1計數(shù)工作方式M1M0- 工作方式選擇位M1M0=00 方式 0M1M0=01 方式 1M1M0=10 方式 2M1M0=11 方式 3初值計算：(1) 設(shè)為工作方式 0，定時時間為 30ms，使燈延時閃爍。若使用定時器 T0，方式 1，30ms定時， fosc=12MH

17、z。則初值 X 滿足（ 216-X）× 1=30000 X=355368AD0H(2 設(shè)計中利用定時器 / 計數(shù)器 0, 一個軟件計數(shù)器產(chǎn)生低頻（1HZ）閃爍功能。(3) 利用定時器 / 計數(shù)器 0 來產(chǎn)生為時 30ms的定時信號，以實現(xiàn)高頻（ 30HZ）閃爍功能。(4) 注意在用工作方式 1 時，我們必須要重新裝載初值。汽車轉(zhuǎn)向燈顯示在汽車轉(zhuǎn)彎或應(yīng)急狀態(tài)下，外部信號燈和儀表板它們指示燈的閃爍頻率為 1HZ，稱低頻信號。當(dāng)停靠開關(guān)合上時，外部信號燈以30HZ 頻率閃爍此時為高頻信號。汽車轉(zhuǎn)向燈控制汽車轉(zhuǎn)向燈設(shè)計5 個按鍵控制信號燈的轉(zhuǎn)向、停靠、應(yīng)急等。按鍵安排見下：S1 鍵為剎車開關(guān)

18、；S2 鍵為緊急開關(guān)；S3 鍵為停靠開關(guān)；S4 鍵為左轉(zhuǎn)彎開關(guān)；S5 鍵為右轉(zhuǎn)彎開關(guān)；中斷系統(tǒng)單片機(jī)中斷技術(shù)主要用于實時控制，在單片機(jī)上有兩個引腳，即INT0、INT1。外部的中斷信號通過這兩個引腳輸入到單片機(jī)，和單片機(jī)的定時器一樣，對中斷系統(tǒng)的處理需要通過C51 的軟件編程實現(xiàn)。利用MCS-51系列單片機(jī)的可編程定時/ 計數(shù)器、中斷系統(tǒng)來實現(xiàn)燈閃爍的延時和故障檢測。它的重要作用有如下四點：第一，高速 CPU和低速外設(shè)之間的配合。利用中斷方式進(jìn)行的 I/O 口操作，在宏觀上可以看成 CPU和外設(shè)的并行工作。第二，實現(xiàn)故障的緊急處理。當(dāng)外設(shè)發(fā)生故障時，可以利用中斷系統(tǒng)請求 CPU及時處理這些故障

19、。第三，可以實現(xiàn)實時控制。第四，便于人機(jī)聯(lián)系。操作人員可以利用鍵盤等實現(xiàn)中斷，完成人工介入。3 設(shè)計方案論證與選擇3.1 方案論證一如圖 3.1 所示，汽車轉(zhuǎn)向燈主要有單片機(jī)、按鍵、復(fù)位、時鐘、電源、故障檢測電路、 LED顯示電路組成最基本的單片機(jī)系統(tǒng)。單片機(jī)本身的功能強(qiáng)大，汽車轉(zhuǎn)向燈的驅(qū)動用單片機(jī)本身的驅(qū)動來驅(qū)動。使得單片機(jī)的功能得到充分的運用。本方案的故障檢測電路具有故障監(jiān)控性能，他能提高系統(tǒng)的可靠性。LED顯示電路按鍵電路時鐘電路AT89S52復(fù)位電路故障檢測電路電源電路圖 3.1汽車轉(zhuǎn)向燈控制系統(tǒng)硬件構(gòu)成3.2方案論證二汽車轉(zhuǎn)向燈主要由單片機(jī)（AT89S52）、按鍵、復(fù)位、電源、時鐘路

20、、驅(qū)動、 LED顯示電路等組成的最基本的單片機(jī)控制系統(tǒng)。所有軟件、參數(shù)均存在AT89S52的 ROM和 RAM中，因此能夠減少了芯片的數(shù)量和整機(jī)的電流。單片機(jī)的內(nèi)部 ROM有 4K，RAM有 128 個字節(jié)，軟件編時有足夠的空間來存儲其程序。復(fù)位設(shè)置由 F 鍵完成； A 鍵至 E 鍵來調(diào)理信號燈。電源在 5V 以下可正常工作。 LED是由 NPN三極管驅(qū)動，鍵盤采用消抖掃描方式。如圖 3.1 所示圖 3.1汽車轉(zhuǎn)向燈控制系統(tǒng)硬件構(gòu)成該方案應(yīng)用單片機(jī)自身的并行口來實現(xiàn)其功能，由于單片機(jī)的種類很多，在選擇單片機(jī)時要依據(jù)實際設(shè)計要求選擇合適的單片機(jī)。我們接觸的單片機(jī)有8031、8051。因 8031

21、 無內(nèi)部 RAM，只要編程就必須擴(kuò)展程序存儲器，無疑會增加設(shè)計的難度和復(fù)雜，雖然8051 有內(nèi)部 RAM，但從性能及設(shè)計成本考慮，我們選擇AT89S52芯片。由于AT89S52的廣泛使用，使單片機(jī)的價格大大下降。目前，AT89S52 的市場零售價已經(jīng)低于8255、8279、8253、8250 等專用接口芯片中的任何一種；而89S52 的功能實際上遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過以上芯片。因此，如把89S52 作為接口芯片使用，在經(jīng)濟(jì)上是比較合算。時鐘電路由晶振及電容組成，復(fù)位電路由按鍵復(fù)位結(jié)構(gòu)組成。對于鍵盤電路我們采用獨立式鍵盤，可以具體實現(xiàn)可分為以下幾種情況：直接由并行 I/O 口來實現(xiàn)。使用三極管驅(qū)動LED來實現(xiàn)

22、。3.3方案選擇兩種方案的比較，我覺得方案一的設(shè)計具有穩(wěn)定性和可靠性，所以本課題采用方案一。4 控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計4.1單片機(jī)控制系統(tǒng)電路圖汽車轉(zhuǎn)向燈單片機(jī)控制系統(tǒng)框圖汽車轉(zhuǎn)向燈單片機(jī)控制系統(tǒng)電路是由單片機(jī)AT89S52、復(fù)位、電源、時鐘、 LED顯示電路、故障檢測電路、按鍵電路構(gòu)成。電源電路給控制相關(guān)電路提供所需電源；復(fù)位電路供上電或按鍵時復(fù)位用。當(dāng)要求重新啟動單片機(jī)或者單片機(jī)處于死循環(huán)時，都可以由此電路來實現(xiàn)；時鐘電路用來產(chǎn)生時鐘脈沖信號，供工作使用；通過并行I/O口構(gòu)成鍵盤和顯示電路，輸入程序，即可實現(xiàn)汽車轉(zhuǎn)向燈中各信號燈的功能操作；系統(tǒng)的可靠性有所提高。汽車轉(zhuǎn)向燈單片機(jī)控制系統(tǒng)框圖如圖

23、4.1 所示。LED顯示電路按鍵電路時鐘電路AT89S52復(fù)位電路故障檢測電路電源電路圖 4.1汽車轉(zhuǎn)向燈單片機(jī)控制系統(tǒng)框圖汽車轉(zhuǎn)向燈單片機(jī)控制系統(tǒng)電路PCB圖汽車轉(zhuǎn)向燈單片機(jī)控制系統(tǒng)電路PCB圖見附錄 2。汽車轉(zhuǎn)向燈單片機(jī)控制系統(tǒng)電路原理圖汽車轉(zhuǎn)向燈單片機(jī)控制系統(tǒng)電路原理圖見附錄3。直流穩(wěn)壓電源電路原理圖直流穩(wěn)壓電源電路原理圖見附錄4。4.2單片機(jī)控制系統(tǒng)功能模塊的設(shè)計電源電路在所學(xué)的電源中的整元件類型可分為電子管穩(wěn)壓電路、三極管穩(wěn)壓電路、可控硅穩(wěn)壓電路，集成穩(wěn)壓電路等；根據(jù)調(diào)整元件與向載連接方法，可分為并聯(lián)型和串聯(lián)型；根據(jù)調(diào)整元件工作狀態(tài)不同，可分為線性和開關(guān)穩(wěn)壓電路。單片機(jī)系統(tǒng)中使用的集

24、成電路器件大多數(shù)在5V 電源電壓工作。隨著集成制造技術(shù)的發(fā)展以及數(shù)字式電子元器件的微小型化，集成電路元器件采用更先進(jìn)精細(xì)的制造工藝，在減小集成芯片幾何尺寸的同時，降低工作電壓。我們學(xué)習(xí)的小功率直流穩(wěn)壓電源電路由電源變壓器、整流電路、濾波電路、穩(wěn)壓電路等交流電源變壓器整流電路濾波電路穩(wěn)壓電路直流輸出四部分組成，如圖4.2 所示。圖 4.2 直流穩(wěn)壓電源基本電路框圖直流穩(wěn)壓電源的各基本電路如下：(1) 變壓器它的作用是將電網(wǎng)220V 的交流電壓V1 變換成整流濾波電路所需要的交流電壓V2。變壓器副邊與原邊的功率比如式(4.1)所示。P2 /P1=(4.1)式(4.1) 中， 為變壓器的效率。(2)

25、 穩(wěn)壓電路常見的集成穩(wěn)壓器有固定式三端穩(wěn)壓器與可調(diào)式三端穩(wěn)壓器。此電路部分采用集成穩(wěn)壓器。固定式三端穩(wěn)壓器的常見產(chǎn)品有兩種：CW78*系列穩(wěn)壓器輸出固定的正點壓，如 7805 輸出為 +5V，7812 輸出為 +12V；CW79*系列穩(wěn)壓器輸出固定的負(fù)電壓，如 7905 輸出為 -5V ，7912 輸出為 - 12V。輸出端接電容 C2 進(jìn)一步濾去紋波，輸出端接電容 C3 能改善負(fù)載的瞬態(tài)影響，使電路穩(wěn)定工作。(3) 整流濾波電路整流二極管D1D4 組成單向橋式整流電路，將交流電壓V2 變成脈動的直流電壓，再經(jīng)過濾波電容C1，C2濾去紋波，輸出直流電壓 Vi 。Vi與交流電壓 V2 的有效值的

26、關(guān)系如式(4.2)所示。V i=(1.1-1.2)V 2(4.2)每只整流二極管承受的最大反向電壓如式所示。VRM =1.414V 2(4.3)按課題設(shè)計要求，我們需要的能輸出5V 12V 的直流電源，其原理圖如圖 4.3所示。1234D+12DDTY1J L62+5L4L11J L 12LE DLE D1U1U3J L712+17VCW78 12CW78 05J L 221213+121+5VVin+15 VVinR1R2DTY+5CD1DD3 003 001J L 3TT RC2NN1J L8GG2+5421J L 4-1 2CIC33C5C72C9213300u F 0.1u F4 70

27、 u F0.1u F2 20u F+5J L 5J L92C1112J1S1BRIDGE1CAF-1 233SW SPSTTUO+5TUO1JL1 02C82BB11C2C4C60.1u FTT R-5CON3D23300u F 0.1u F4 70 u F1JL1 111242TitleC1 0R3R4-5DD2 20u FC123 003 00NNCAFGGSizeNu mberRevisio nL3L2BRIDGE12-15V32Vin-1 5V3A3VinBLE DLE DAU2U4Date:2 0-May-200 8Sheeto fCW79 12CW79 05File:直流穩(wěn)壓可調(diào)電

28、源YY. dd bDrawnBy:1234圖 4.3直流穩(wěn)壓電源電路圖時鐘電路采用單片機(jī)內(nèi)部晶振。如圖4.4 所示。在 MCS-51系列單片機(jī)內(nèi)部有一個高增益反向放大器，其輸入端為芯片引腳XTAL1，輸出端為引腳XTAL2。而在芯片外部XTAL1和 XTAL2 之間跨接晶體振蕩器和微調(diào)電容，形成反饋電路，就構(gòu)成了一個穩(wěn)定的自激振蕩器。外接晶體（石英或陶瓷，陶瓷的精度不高，但價格便宜）振蕩器以及電容C1和C2構(gòu)成并聯(lián)諧振電路，接在放大器的反饋回路中，C1和C2的大小會對振蕩器頻率的高低、振蕩器的穩(wěn)定性、起振的快速性和溫度特性有一定的影響。因此建議在采用石英晶體振蕩器時C=30+/-10pF，陶瓷

29、振蕩器時， C=40+/-10pF，典型值為40pF。在設(shè)計電路板時，振蕩器和電容應(yīng)盡量安裝得與單片機(jī)靠近，以減小寄生電容的存在更好的保障振蕩器穩(wěn)定、可靠的工作。時鐘振蕩電路由多片單片機(jī)組成的系統(tǒng)中，為了各單片機(jī)間時鐘信號的同步，常引入統(tǒng)一的外部脈沖信號作為各單片機(jī)的振蕩脈沖。將外部震蕩器的信號接至XTAL2 內(nèi)部時鐘發(fā)生器的輸入端，而內(nèi)部反向發(fā)大器的輸入端XTAL1 應(yīng)接地， XTAL2 的邏輯電平不是TTL 電平，所以需要外接一個上拉電阻。因為整個電子鐘只用一塊單片機(jī)，不涉及時刻信號同步問題，所以此種電路我們不選用。如圖4.5 所示。VCCTTLR外部時鐘信號1XTAL2XTAL1VSS圖

30、 4.5外部時鐘源接法復(fù)位電路上電復(fù)位電路如圖4.6 所示，是利用外部復(fù)位電路實現(xiàn)。振蕩器啟動時間不超過10ms。在加電情況下，這個電可以使單片機(jī)復(fù)位。按鍵手動復(fù)位又分按鍵脈沖電平復(fù)位和按鍵電平復(fù)位，如圖4.7 ，4.8 。電平復(fù)位將復(fù)位端通過電阻與Vcc 相連，按鍵脈沖復(fù)位是利用 RC 分電路產(chǎn)生正脈沖來達(dá)到復(fù)位的。在按鍵電平復(fù)位和按鍵脈沖復(fù)位兩種簡單的復(fù)位電路中，干擾易串入復(fù)位端，在大多數(shù)情況下，不會造成單片機(jī)的錯誤復(fù)位，但會引起內(nèi)部寄存器錯誤復(fù)位，這里可在復(fù)位端引腳上接一個去藕電容。需說明的是，如復(fù)位電路中R、 C 的值選擇不當(dāng)，使復(fù)位時間過長，單片機(jī)將處于循環(huán)復(fù)位狀態(tài)。電阻、電容參數(shù)適

31、宜于6MHz晶振，能保證復(fù)位信號與電平持續(xù)時間大于 2 個機(jī)器周期。我們采用按鍵電平復(fù)位的方法，電路如圖4.8 。VCCVCCVCCVCC22F22FRESETRESET1K 1KVSS1K VSS圖 4.6上電復(fù)位電圖 4.7按鍵脈沖復(fù)位電路VCCVCC20022FRESET1K VSS圖 4.8按鍵電平復(fù)位電路鍵盤接口電路的設(shè)計根據(jù)設(shè)計的要求，本設(shè)計選用獨立式鍵盤。其工作原理為，單片機(jī)引腳作為輸入使用，首先置“1”。當(dāng)鍵沒有被按下時，單片機(jī)引腳上為高電平；而當(dāng)鍵被按下去后，引腳接地，單片機(jī)引腳上為低電平。是否有鍵按下，以及被按下的是哪一個組成鍵盤的按鍵有觸點式和非觸點式倆種。如圖 4.9

32、所示。當(dāng)開關(guān) D 斷開時， P1.0 輸入為高電平； D 閉合后， P1.0 輸入為低電平。如圖 4.10 所示是電路板上按鍵的接法， 5 個按鍵分別接到 P1.0 、P1.1 、P1.2 、P1.3 和 P1.4 。對于這種接法，各程序可以采用不斷查詢的方法，其功能就是：檢測是否有鍵閉合，判斷鍵號并轉(zhuǎn)入相應(yīng)的鍵處理。23456D圖 4.9獨立式鍵盤原理圖1D?39P10P00238P11P01337P12P02436P13P03535P14P04VCC346P15P05733P16P06C832P17P0713INT1P20211222INT0P2123P221524T1P231425T0P

33、2426P253127EA/VPP262819P27X118X29RESETRXD1011TXD1730RDALE/P1629WRPSENLEDB圖 4.10電路板上按鍵的接法信號燈電路 2ATitleSizeNumberRevisionBDate:26-Dec-2005Sheet ofFile:專業(yè)課應(yīng)用99實驗電路圖電子鐘MyDesignDrawnBy:.ddb23456LED具有二極管的特性，但在導(dǎo)通之后會發(fā)光，稱之為發(fā)光二極管。與普通的燈泡一樣，LED 導(dǎo)通后，隨著其倆端電壓的增加，電流急劇增加，所以，必須給 LED 串聯(lián)一個限流電阻，否則一旦通電， LED 會被燒壞。要用 89S52

34、單片機(jī)來控制 LED，顯然這個 LED必須要與 89S52單片機(jī)的某個腳相連。 89S52單片機(jī)上除了基本連線必須用到的 6 個腳，還有 34 個引腳。這里把 LED 與 89S52 單片機(jī)的 P0 腳相連。本次設(shè)計中按照圖 4.11 的接法，當(dāng) AT89S52單片機(jī)的第 1 腳是高電圖 4.10行列式鍵盤原理平時， LED不亮，當(dāng)?shù)?1 腳是低電平時， LED亮。但是在汽車轉(zhuǎn)向燈里要根據(jù)汽車方向來控制信號燈，而實現(xiàn) LED的亮與滅。圖 4.11信號燈電路故障監(jiān)控電路 3如圖 4.12 所示。是這類故障監(jiān)控電路的方案之一，它利用 T0 作檢測輸入，只增加 1 個晶體管和幾個電阻。假定其中一個信號燈是受控斷開的（輸出口線送高電平），而其余信號燈皆受控接通。這時晶體管Q1的 6 個輸入端中有 5 個是低電平。圖 4.12故障監(jiān)控電路讓單片機(jī)發(fā)出控制使所有信號燈都接通，則Q1 應(yīng)截止，測試T0 應(yīng)呈高電平。如果這時存在控制線與 +5 伏電源短路