目錄1.引言………………22.方案論證…………33232.1方案一………………………410692.2方案二………………………5103792.3各方案的比擬 698763.各電路設計和論證 6214413.1電源電路的方案設計與論證 6236333.2信號采集局部電路的設計和論證 7165273.3單片機局部電路的設計和論證 11203443.4輸出局部電路的設計和論證 1439684.軟件設計 15271494.1程序流程 15101514.1.1系統主程序流程圖 15285534.1.2傳感器子程序流程圖 1672954.2程序 17132474.2.1主程序 17204264.2.2定時器中斷子程序 18250134.2.3數據處理程序 1960174.2.4ADC0809連續對2個通道采樣程序 1967595．軟硬件系統的調試 19122965.1硬件調試 19129505.2軟件調試 20177386．附錄 21204897．參考文獻 22TOC\o"1-3"\h\u智能led照明控制系統摘要：本系統以單片機80C51為核心部件，利用光線度檢測技術、光電傳感器接收技術并配合一套獨特的軟件算法實現了路燈自動開關、聲光控制電路等功能。在系統設計過程中，聯系實際路燈狀況，力求硬件線路簡單，元件價格經濟，充分發揮軟件編程方便靈活的特點，來滿足系統設計要求。關鍵詞：單片機、光明二極管、話筒、A/D轉換器、傳感器。1．引言隨著電子技術的迅猛開展，單片機技術已滲透到航天、國防、工業。農業、日常生活等各個領域，成為當今世界科技現代化不可缺少的重要工具和強有力武器。用單片機研制的各個智能化測量控制儀表周期短、本錢低，在一起、儀表與機電一體化產品的設計中具有明顯的優勢。這次用單片機設計制作一個走廊路燈控制系統。光控電路有著廣泛的應用。比方城市中的路燈或樓道照明等一般都是由人工操作的,如果采用光控電路,根據光線的強弱來自動開啟和關閉照明燈,做到無人自動控制,可以減輕工人的勞動強度,有效的節約能源。但光控電路有其缺陷,就是夜晚無光線的時候,照明燈將一直工作著,這樣會造成資源的浪費,也會縮短照明燈的壽命。這時假設在光控電路的根底上添加一個聲控電路,使得照明電路在無光線的時候,只受聲音的控制,當有腳步聲或其它較強聲響的時候,照明電路自開工作。當聲音消失的時候,照明燈自動熄滅,這就需要在光控電路和聲控電路聯合工作的條件下添加一個延時電路,使照明燈點亮后,延時一定時間后自動熄滅。以上電路的設計非常簡單，是通過RC震蕩來完成電路的延時作用，它沒有經過單片機的控制，所以電路完成的功能有限而且也不是非常穩定，所以我們把單片機參加走廊路燈控制電路能使得電路更加的完美和穩定。如果在此電路根底上參加ADC0809轉換器就可以拓展單片機的作用，使得電路的功能得到進一步的提升，到達本課題的設計要求。使用這種照明電路,人們就不必在黑暗中摸索開關,也不必再擔憂點長明燈費電和損壞燈泡了。夜間只要有腳步聲或其它較強的聲響時,燈便自動點亮,延時一定時間后自動熄滅。特別適用自動控制路燈照明以及走廊和樓道等處的短時照明。聲光控燈在市場上是很常見的，我們生活中也有很多單位用著這種燈，在樓道上，在門廳口，以及在各種人員流動不太頻繁也不太稀少的地方，其原理是：利用聲音與光來共同控制燈的明滅，當白天時(光線比擬強烈時)即便有再強的聲音，燈也不會亮，而當夜晚時(光線到達臨界狀態時)聲控裝置才會真正的被啟動年，而這時，就是這種“聲光控燈”大顯身手的時候。即，當有聲音響動的時候，燈才會亮起來，如果是人們活動，那么有很強的適應性與活動性，當沒人活動的時候，也不會造成無端的能源浪費。如果與普通的手動燈比擬，當人在黑暗中的時候，很難找到開關的位置，亂找不一定能找到，甚至有時候會傷害到自己的人身平安(在黑暗中找不到方向，亂撞很可能會撞上對人體有害的東西，比方被硬物絆倒被摔傷，碰到鋒利的東西被割傷等)，而對于聲光控燈來說，人們只需要造出某種聲音，比方拍手，大喊一聲等，就可以啟動聲光控控制燈，從而辦完自己想辦的事情(要延長燈的亮著的時間得要在適當的時刻發出聲音即延續)。2方案論證本次畢業設計課題為智能led照明控制系統，本人提供兩種設計方案如下：2.1方案一運用單片機，定時通過單片機的內部定時器來完成。2.1.方案一電路的工作原理聲光控照明電路還需要加上一個延時電路，才能使照明燈在夜晚工作了一定時間后自動熄滅，否那么，照明燈將會是長明燈，這樣將造成資源的浪費，也大大縮短了照明燈的壽命。聲光控延時開關的電路原理圖見圖1所示。電路中的主要元器件是使用了數字集成電路cd4011，其內部含有4個獨立的與非門vd1～vd4，使電路結構簡單，工作可靠性高。圖1聲光控延時開關的電路原理圖為了使聲光控開關在白天開關斷開，即燈不亮，由光敏電阻rg等元件組成光控電路，r5和rg組成串聯分壓電路，夜晚環境無光時，光敏電阻的阻值很大，rg兩端的電壓高，即為高電平間t=2πr8c3，改變r8或c3的值，可改變延時時間，滿足不同目的。vd3和vd4構成兩級整形電路，將方波信號進行整形。當c3充電到一定電平時，信號經與非門vd3、vd4后輸出為高電平，使單向可控硅導通，電子開關閉合；c3充滿電后只向r8放電，當放電到一定電平時，經與非門vd3、vd4輸出為低電平，使單向可控硅截止，電子開關斷開，完成一次完整的電子開關由開到關的過程。二極管vd1～vd4將交流220v進行橋式整流，變成脈動直流電，又經r1降壓，c2濾波后即為電路的直流電源，為bm、vt、ic等供電。用聲光控延時開關代替住宅小區的樓道上的開關，只有在天黑以后，當有人走過樓梯通道，發出腳步聲或其它聲音時，樓道燈會自動點亮，提供照明，當人們進入家門或走出公寓，樓道燈延時幾分鐘后會自動熄滅。在白天，即使有聲音，樓道燈也不會亮，可以到達節能的目的。聲光控延時開關不僅適用于住宅區的樓道，而且也適用于工廠、辦公樓、教學樓等公共場所，它具有體積小、外形美觀、應用廣泛、工作可靠等優點。 2.1.單片機控制模塊：單片機選用我們常用的AT89C51。無論是信號采集還是信號輸出都要經過單片機的出來。另外定時也是通過單片機的定時來做，這樣可以減少外部元器件的數量。 2.1.判斷外界光線采用光敏電阻，利用集成運放LM324將電阻輸出的電壓轉換成TTL電平以供單片機處理。檢測外界聲音的使用微型話筒，信號處理方法和光敏電阻出來的信號處理方法類似，并且下文有詳細的介紹，在這里就不多作介紹。系統組成框圖如圖2所示：路燈路燈單片機光敏電阻及處理電路光敏電阻及處理電路繼電器繼電器蜂鳴器話筒及其信號處理電路蜂鳴器話筒及其信號處理電路圖2信號采集局部電路系統組成框圖光敏電阻接在P1.0上，話筒接在P1.1上，繼電器接在P1.2上，蜂鳴器接在P1.3上。房單片機運行時，單片時機不停的掃描P1.0和P1.1口上的邏輯狀態。當發現這兩個IO口發生改變時，立即使判斷是光敏電阻發生的信號，還是話筒的信號。發送在P1.2或者P1.3IO口上輸出控制信號區控制繼電器動作或者控制蜂鳴器蜂鳴。如果是要翻開路燈，那么單片機的內部定時器就開始工作每當定時時間到了以后就會立即關閉路燈。這就是方案二的工作過程。2.2方案二用A/D轉換器ADC0809，由單片機去判斷外界的環境。方案二方案二的組成框圖如圖3所示繼電器ADC0809AT89C繼電器ADC0809AT89C51光敏電阻及其處理電路蜂鳴器話筒及其信號處理電路蜂鳴器話筒及其信號處理電路圖3圖3方案二的組成框圖方案二的主體電路和方案一類似，但是方案二中比方案一多了一個AD轉換器ADC0809，光敏二極管或者話筒輸出的信號不是直接輸入到單片機，而是經過ADC0809轉換成數字信號，然后再輸入到單片機。方案二中單片機收到的是經過簡單判斷的光線或者聲音信號了，這種工作狀態單片機永遠只知道兩種狀態。而方案二單片機可以具體的知道外界光線的強弱或者外界的聲音大小。這樣方案二在處理輸入信號上更具有優勢。同時由于參加ADC0809轉換器，可以對輸入的光線信號和聲音信號從模擬量到數字量的轉換，這樣可以具體的判斷出外界的環境情況，可以知道外界光線的具體強度大小和外界具體聲音的強弱，這樣使得走廊路燈具有功能更加強大的只能控制，開燈外界光線的強度和關燈外界光線的強度有一個差值，同樣開燈外界聲音的大小和關燈外界聲音的大小也具有一個差值，具有降低誤差的功能。2.3兩個方案比擬在這兩個方案中方案一運用了單片機，定時通過單片機的內部定時器來完成，電路有了邏輯分析的能力，由于該方案前面的輸入只有0和1兩種狀態所以該電路在處理光線或者聲音在臨界狀態不斷變化的情況會遇到比擬大的麻煩，所以設計出方案二，方案二是用ADC0809可以由單片機去判斷外界的環境是什么樣子的，方案一處理不了的情況。所以放棄了方案一而選擇了方案二。3各電路設計和論證下面詳細對本次畢業設計所考慮的方案進行初步的論證和簡要的分析。3.1電源電路的方案設計與論證由于但路中需要12V和5V兩種電壓，所以分別采用三端穩壓器7812和7805輸出者兩種電壓，7812的輸入端電壓有市電220VAC變換而來。電路圖如下：圖4電源電路原理圖電源局部使用220V到15V的交流電壓然后經過全橋濾波。為了防止電路因為意外情況導致電路電流過大，我們使用額定電流為500mA的保險絲來防止電路出現短路的情況。做到更加平安。電源變壓器選用額定電壓15v，功率容量2W變壓器，輸出電壓經橋式整流電路整流后電壓是：U=1.2*UO該處電壓雖然已經是直流但仍有較大波動，加裝兩只10000UF電容后將會獲得平滑穩定的直流電壓，此時電壓為：U=1.4UO值得一提的是，為了進一步濾除電路中可能存在的高頻干擾分量，還要在主濾波電容上并聯兩只104p磁片電容，將干擾盡可能旁路到地。之后將21V電壓送給三端穩壓器7812輸出一個12V的電壓，供應繼電器使用。12V的電壓經過濾波在經過7805輸出一個5V的電壓給單片機局部電路供電。5V的電壓時12V經過7805線性穩壓器得到的，為單片機局部電路供電。3.2信號采集局部電路的設計和論證信號采集局部電路包括光信號采集和聲音信號采集兩個局部光信號采集局部電路：光信號采集局部電路由光敏電阻和信號處理電路組成，有圖5可以知道光敏電阻的信號從光敏電阻和電阻R3之間輸出，然后輸入集成運放的2腳。集成運放LM324組成的是一個加法電路，光敏電阻的輸出信號和由可調電阻R4，R3輸出信號相加。經過該局部的電路處理光線亮度信號將被處理成0-5V的電壓，輸入到ADC0809，轉換成數字信號，最后送入單片機進行處理。圖5光信號采集局部電路聲音信號局部電路：由于話筒必須和一個10K的電阻串聯接到5V的電壓才能有信號的輸出，所以話筒的信號輸出電路的形式如圖6所示。由于輸入信號有很大的直流局部，所以必須使用一個隔離電容C6將直流成分隔離掉，然后送入到三極管Q3,Q4進行信號的初步放大。下面的處理電路和光線信號的處理電路相同，最終也是輸出一個0-5V的電壓，最后送入到單片機進行處理。圖6聲音信號局部電路A/D轉換工作原理：A/D轉換器是用來通過一定的電路將模擬量轉變為數字量。模擬量可以是電壓、電流等電信號，也可以是壓力、溫度、濕度、位移、聲音等非電信號。但在A/D轉換前，輸入到A/D轉換器的輸入信號必須經各種傳感器把各種物理量轉換成電壓信號。A/D轉換后，輸出的數字信號可以有8位、10位、12位和16位等。A/D轉換器的工作原理主要介紹以下三種方法：逐次逼近法、雙積分法、電壓頻率轉換法。在集成電路器件中普遍采用逐次逼近型，現簡要介紹下逐次逼近型A/D轉換的根本工作原理。逐次逼近法逐次逼近式A/D是比擬常見的一種A/D轉換電路，轉換的時間為微秒級。采用逐次逼近法的A/D轉換器是由一個比擬器、D/A轉換器、緩沖存放器及控制邏輯電路組成，如圖.1所示。根本原理是從高位到低位逐位試探比擬，好似用天平稱物體，從重到輕逐級增減砝碼進行試探。逐次逼近法轉換過程是：初始化時將逐次逼近存放器各位清零；轉換開始時，先將逐次逼近存放器最高位置1，送入D/A轉換器，經D/A轉換后生成的模擬量送入比擬器，稱為Ｖo，與送入比擬器的待轉換的模擬量Ｖi進行比擬，假設Ｖo<Ｖi，該位1被保存，否那么被去除。然后再置逐次逼近存放器次高位為1，將存放器中新的數字量送D/A轉換器，輸出的Ｖo再與Ｖi比擬，假設Ｖo<Ｖi，該位1被保存，否那么被去除。重復此過程，直至逼近存放器最低位。轉換結束后，將逐次逼近存放器中的數字量送入緩沖存放器，得到數字量的輸出。逐次逼近的操作過程是在一個控制電路的控制下進行的。ADC0809簡介:1．主要特性：8路8位A／D轉換器，即分辨率8位；具有轉換起停控制端；轉換時間為100μs；單個＋5V電源供電；模擬輸入電壓范圍0～＋5V，不需零點和滿刻度校準；工作溫度范圍為-40～＋85攝氏度；低功耗，約15mW。圖7ADC0809內部結構2．模擬信號輸入IN0～IN7：IN0-IN7為八路模擬電壓輸入線，加在模擬開關上，工作時采用時分割的方式，輪流進行A/D轉換。3．地址輸入和控制線：地址輸入和控制線共4條，其中ADDA、ADDB和ADDC為地址輸入線，用于選擇IN0-IN7上哪一路模擬電壓送給比擬器進行A/D轉換。ALE為地址鎖存允許輸入線，高電平有效。當ALE線為高電平時，ADDA、ADDB和ADDC三條地址線上地址信號得以鎖存，經譯碼器控制八路模擬開關通路工作。4．數字量輸出及控制線〔11條〕：START為“啟動脈沖”輸入線，上升沿清零，下降沿啟動ADC0809工作。EOC為轉換結束輸出線，該線高電平表示AD轉換已結束，數字量已鎖入“三態輸出鎖存器”。D0-D7為數字量輸出線，D7為最高位。ENABLE為“輸出允許”線，高電平時能使D0-D7引腳上輸出轉換后的數字量。5．電源線及其他〔5條〕：CLOCK為時鐘輸入線，用于為ADC0809提供逐次比擬所需，一般為640kHz時鐘脈沖。Vcc為+5V電源輸入線，GND為地線。+VREF和-VREF為參考電壓輸入線，用于給電阻網絡供應標準電壓。+VREF常和VDD相連，-VREF常接地。ADC0809芯片性能特點:是一個逐次逼近型的A/D轉換器,外部供應基準電壓;單通道轉換時間116us；分辨率為8位,帶有三態輸出鎖存器,轉換結束時,可由CPU翻開三態門,讀出8位的轉換結果;有8個模擬量的輸入端,可引入8路待轉換的模擬量。ADC0809的數據輸出結構是內部有可控的三態緩沖器,所以它的數字量輸出信號線可以與系統的數據總線直接相連。內部的三態緩沖器由OE控制,當OE為高電平時,三態緩沖器翻開,將轉換結果送出;當OE為低電平時,三態緩沖器處于阻斷狀態,內部數據對外部的數據總線沒有影響。因此,在實際應用中,如果轉換結束,要讀取轉換結果,那么只要在OE引腳上加一個正脈沖,ADC0809就會將轉換結果送到數據總線上。在本系統中ADC0809在電路中的連接如下列圖所示，在模擬量之前參加濾波電路是為了使采集數據更加準確，對于模擬輸入通道，還需要采用一些消除干擾的措施，這點將在下一小節提到ADC0809是帶有8位A/D轉換器、8路多路開關以及微處理機兼容的控制邏輯的CMOS組件。它是逐次逼近式A/D轉換器，可以和單片機直接接口。6．ADC0809的內部邏輯結構由下列圖可知，ADC0809由一個8路模擬開關、一個地址鎖存與譯碼器、一個A/D轉換器和一個三態輸出鎖存器組成。多路開關可選通8個模擬通道，允許8路模擬量分時輸入，共用A/D轉換器進行轉換。三態輸出鎖器用于鎖存A/D轉換完的數字量，當OE端為高電平時，才可以從三態輸出鎖存器取走轉換完的數據。圖8ADC0809的內部邏輯結構7．ADC0809引腳結構ADC0809各腳功能如下：D7-D0：8位數字量輸出引腳。IN0-IN7：8位模擬量輸入引腳。VCC：+5V工作電壓。GND：地。REF〔+〕：參考電壓正端。REF〔-〕：參考電壓負端。START：A/D轉換啟動信號輸入端。ALE：地址鎖存允許信號輸入端。〔以上兩種信號用于啟動A/D轉換〕.EOC：轉換結束信號輸出引腳，開始轉換時為低電平，當轉換結束時為高電平。OE：輸出允許控制端，用以翻開三態數據輸出鎖存器。CLK：時鐘信號輸入端〔一般為500KHz〕。A、B、C：地址輸入線。8．外部特性〔引腳功能〕ADC0809芯片有28條引腳，采用雙列直插式封裝，如圖13．23所示。下面說明各引腳功能。IN0～IN7：8路模擬量輸入端。2-1～2-8：8位數字量輸出端。ADDA、ADDB、ADDC：3位地址輸入線，用于選通8路模擬輸入中的一路ALE：地址鎖存允許信號，輸入，高電平有效。START：A／D轉換啟動信號，輸入，高電平有效。EOC：A／D轉換結束信號，輸出，當A／D轉換結束時，此端輸出一個高電平〔轉換期間一直為低電平〕。OE：數據輸出允許信號，輸入，高電平有效。當A／D轉換結束時，此端輸入一個高電平，才能翻開輸出三態門，輸出數字量。CLK：時鐘脈沖輸入端。要求時鐘頻率不高于640KHZ。REF〔+〕、REF〔-〕：基準電壓。Vcc：電源，單一＋5V。GND：地。9．ADC0809的工作過程是：首先輸入3位地址，并使ALE=1，將地址存入地址鎖存器中。此地址經譯碼選通8路模擬輸入之一到比擬器。START上升沿將逐次逼近存放器復位。下降沿啟動A／D轉換，之后EOC輸出信號變低，指示轉換正在進行。直到A／D轉換完成，EOC變為高電平，指示A／D轉換結束，結果數據已存入鎖存器，這個信號可用作中斷申請。當OE輸入高電平時，輸出三態門翻開，轉換結果的數字量輸出到數據總線上。ADC0809對輸入模擬量要求：信號單極性，電壓范圍是0－5V，假設信號太小，必須進行放大；輸入的模擬量在轉換過程中應該保持不變，如假設模擬量變化太快，那么需在輸入前增加采樣保持電路。在本課題設計中ADC0809的通道選擇是通過A7、A8、A9來選擇的，A7、A8、A9與通道選擇關系為：A7A8A9IN0000IN1001IN2010IN3011IN4100IN5101IN6110IN7111光信號從IN0輸入，聲音信號從IN1輸入，所以光信號的A/D轉換地址70FFH，聲音信號A/D轉換地址71FFH。ADC0809的轉換結束引腳EOC引腳接在單片機的IN0引腳上。所以這也就意味著既可以采用中斷方式也可以使用查詢方式對ADC0809轉換好的數據進行讀取操作。采用中斷方式可以節約大量的時間，這樣大大減輕了單片機的工作負擔。3.3單片機局部電路的設計和論證 單片機局部使用的是AT89C51，我們對此款單片機非常熟悉，所以使用起來也相對熟練一些。下面是AT89C51的簡介：AT89C51單片機內部包含部件概括如下：一個8位CPU，一個片內振蕩器及時鐘電路，ROM程序儲存器，RAM數據儲存器，兩個16位定時器/計數器，可尋址64K外部數據存儲空間和64K外部程序存儲的控制電路，32條可編程的I/O總線〔四個8為并行I/O端口〕，一個可編程全雙工串行口，具有5個中斷、2個優先級的中斷結構。AT89C51用CHMOS工藝制造的單片機都采用雙列直插式〔DIP〕40腳封裝，端子信號完全相同。這40根端子大致可分為：電源〔Vcc、Vss、Vpp、Vpd〕、時鐘〔XTAL1、XTAL2〕、I/O口〔P0-P3〕、地址總線〔P0口、P2口〕和控制總線〔ALE、RST、/PROG、/PSEN、/EA〕等幾局部。它們的功能簡述如下：1．電源：Vcc〔端子號40〕，芯片電源，接+5V；Vss〔端子號20〕，電源接地端。2．時鐘：XTAL1〔端子號18〕、XTAL2〔端子〕分別是內部振蕩電路反相放大器的輸入端、輸出端，是外接晶振的端子。3．控制總線：ALE〔端子號30〕用來把地址的低字節鎖存到外部鎖存器；/psen〔端子號29〕外部程序存儲器讀選通信號；RST〔端子號9〕復位信號輸入端；/EA為內部程序存儲器和外部程序存儲器的選擇端；4．I/O線：P0口〔端子號32-39〕單片機的雙向數據總線和低8位地址總線；P1口〔端子號1-8〕雙向輸入/輸出口，用來驅動4個LSTTL負載;P2口〔端子號21-28〕雙向輸入/輸出口，在訪問存儲器時，用作高8位地址總線；P3口〔端子號10-17〕雙向輸入輸出口能驅動4個LSTTL負載。P3口的每一個端子還有其他的功能。P3.0——RXD：串行口輸入端；P3.1——TXD：串行口輸出端；P3.2——/INT0：外部中斷0中斷請求輸入端：P3.3——/INT1：外部中斷1中斷請求輸入端：P3.4——T0：定時器/計數器0外部輸入端;P3.5——T1：定時器/計數器1外部輸入端;P3.6——/WR：外部數據存儲器寫選通信號；P3.7——/RD：外部數據存儲器讀選通信號；5．時鐘電力：AT89C51內有一個高增益發相反放大器，其頻率范圍為1.2MHz—12MHz，XTAL1和XTAL2分別為放大器的輸入端和輸出端時鐘電路可以有內部方式或外部外部方式。在本設計中系統的時鐘電路設計是采用的內部方式，即利用芯片內部的振蕩電路。AT89單片機內部有一個用于構成振蕩器的高增益反相放大器。引腳XTAL1和XTAL2分別是此放大器的輸入端和輸出端。這個放大器與作為反應元件的片外晶體諧振器一起構成一個自激振蕩器。外接晶體諧振器以及電容C1和C2構成并聯諧振電路，接在放大器的反應回路中。對外接電容的值雖然沒有嚴格的要求，但電容的大小會影響震蕩器頻率的上下、震蕩器的穩定性、起振的快速性和溫度的穩定性。因此，此系統電路的晶體振蕩器的值為12MHz，電容應盡可能的選擇陶瓷電容，電容值約為22μF。在焊接刷電路板時，晶體振蕩器和電容應盡可能安裝得與單片機芯片靠近，以減少寄生電容，更好地保證震蕩器穩定和可靠地工作。為了及提高單片機的運行速度，又能最大程度的保證單片機的運行速度，所以AT89C51的晶振使用12MHz。由此我們可以計算出AT89C51在該晶振下的時鐘周期、機器周期和指令周期的計算方法如下：1．指令周期CPU執行一條指令所用的時間稱為指令周期。一個指令周期由1~4個機器周期組成。2．機器周期CPU執行一個根本操作所用的時間稱為機器周期，一個機器周期由6狀態S1~S6組成，每個狀態由2時鐘脈沖組成，前一個脈沖叫相位P1，后一個脈沖叫相位P2，因此，一個機器周期由12個時鐘脈沖S1P1,S1P2……S6P1,S6P2組成。3．時鐘周期時鐘脈沖周期T為計算機系統主頻f的倒數，即：t=1/f。假設系統主頻為12MHz，那么T=1/12us。在80C51指令系統中，指令長度為1~3個字節。在單字節和雙字節的指令中，除了乘法和除法指令為4周期外，都是單周期或雙周期的。三字節指令都是雙周期的。假設系統主頻為12M，那么單周期指令執行的時間為12T=12*1/12=1us。雙周期指令執行時間為24T=24*1/12=2us。6．復位電路：復位是由外部的復位電路來實現的。片內復位電路是復位引腳RST通過一個斯密特觸發器與復位電路相連，斯密特觸發器用來抑制噪聲，它的輸出在每個機器周期的S5P2，由復位電路采樣一次。單片機的復位有上電復位和按鈕手動復位兩種，本方案是采用兩種復位電路相結合。電容C3和電阻R2構成了上電復位，當開機上電時，電容C2的正端的電壓為5V，又因為電容兩端的電壓具有不可躍變性，所以電容C3和電阻R2之間的電壓也為5V，所以單片時機復位。當系統正常工作時，由于直流電壓無法通過電容，所以單片機的復位引腳相當于通過電阻R2接地，又因為單片機的復位高電平的有效，所以單片機不會復位。按鍵S1、電阻R1、R2構成了按鍵復位電路。在系統正常工作時，只要將按鍵按下，即可使單片機的復位引腳成高電平，單片機可復位。在電路中采用了6個電容并聯，給單片機的電源進行濾波，使單片機的電源更加平滑和穩定，增加系統的穩定性。在進行PCB布板時，要注意將電容近貼著單片機放置。單片機引腳的IO口的使用：P1.2和P1.3外接繼電器和蜂鳴器，P0口作為ADC0809的數據輸入口,P0和P2作為地址輸出口。圖9單片機局部電路圖3.4輸出局部電路的設計和論證輸出局部的電路由繼電器和蜂鳴器構成。繼電器電路的工作過程：由于繼電器是控制220VAC的電壓，通過的電壓和電流相對較大，所以要選用功率較大的繼電器。在本課題的設計中使用的是12V的繼電器。繼電器室通過三極管Q1來控制，當單片機輸出低電平時，三極管截止，繼電器線圈失電，常開觸點斷開常閉觸點閉合，路燈被關閉。當單片機輸出高電平時，三極管導通繼電器線圈得電，常開觸點閉合常閉觸點斷開，路燈被翻開。因為繼電器在動作時會產生高電壓脈沖干擾信號。為了消除這種影響，在繼電器線圈的的兩端并聯一個蓄流二極管1N4148，二極管的正極接在線圈的附極，二極管的負極接在線圈的正極，當繼電器失電時電流從線圈的負極流向二極管的正極，然后再從正極流到二極管的負極，之后再次流到線圈的正極，這樣使線圈上存儲的能量最終消耗在線圈的內部，到達保護其它局部電路的目的。蜂鳴器電路的工作過程當單片機輸出低電平時，由于采用的是PNP型三極管，所以三極管處于導通狀態，蜂鳴器蜂鳴。當單片機輸出高電平時三極管出于截至狀態，蜂鳴器停止蜂鳴。在本局部電路中采用PNP型三極管的原因是單片機輸出灌電流的能力要比輸出拉電流的能力強，所以采用PNP型三極管是電流從外部流向單片機。圖10蜂鳴器局部電源電路圖4.軟件設計4.1程序流程系統主程序流程圖開始開始系統初始化系統初始化關閉路燈和蜂鳴器關閉路燈和蜂鳴器啟動AD采樣啟動AD采樣否采樣結束？否采樣結束？是是采樣信號？采樣信號？不作處理翻開蜂鳴器翻開路燈不作處理翻開蜂鳴器翻開路燈定時時間到？定時時間到？關閉路燈或者蜂鳴器關閉路燈或者蜂鳴器圖11系統主程序流程圖傳感器子程序流程圖開始開始初始化初始化啟動AD采樣啟動AD采樣采樣結束采樣結束讀入數據讀入數據判斷是光線還是聲音傳感器？判斷是光線還是聲音傳感器？翻開燈或者蜂鳴器翻開燈或者蜂鳴器啟動定時器啟動定時器定時時間到？定時時間到？結束結束圖12傳感器子程序流程圖圖12傳感器子程序流程圖4.2程序主程序 ORG 0000H AJMP MAIN ORG 000BH LJMP INT_T0 ORG 0030H MOV SP,#60HMAIN: CLR P1.2 SETB P1.3 MOV TMOD,#01H MOV TH0,#0B0H MOV TL0,#3CH SETB ET0 SETB EA CLR TR0 MOV 45H,#0 MOV 46H,#0 MOV 47H,#0 MOV A,#0 MOV DPTR,#ADC0809_IN0_address MOVX @DPTR,A JB EOC,$ MOV A,@DPTR MOV 45H,A MOV A,#0 MOV DPTR,#ADC0809_IN1_address MOVX @DPTR,A JB EOC,$ MOVX A,@DPTR MOV 46H,A LCALL DATA_PROCESS SETB TR0 MOV A,50HNEQ: CJNE A,#1,NEQ MOV 45H,#0 MOV 46H,#0 MOV 50H,#0 SJMP MAIN定時器中斷子程序;子程序名稱：定時器中斷程序INT_T0;入口參數：50H定時器時間到標志;子程序功能：完成中斷計時INT_T0: MOV TH0,#0B0H MOV TL0,#3CH INC 47H MOV A,47H CJNE A,#20,NEQ2 MOV 50H,#1 MOV 47H,#0 CLR TR0NEQ2: RETI數據處理程序;子程序名稱：DATA_PROCESS;入口參數：46H，47H;子程序功能：完成對數據的處理DATA_PROCESS: MOV A,46H MOV B,#50 將亮度分為50個等級 DIV AB LCALL L_PROCESS 判斷開燈還是關燈子程序 MOV A,47H MOV B,#50 DIV AB 將聲音分為50個等級 LCALL V_PROCESS RET4.2.4ADC0809連續對2個通道采樣程序MOV R0,#30HMOV R4,#02HMOV DPTR,#0C000H 選擇ADC0809的IN0輸入LOOP:MOVX @DPTR,A 啟動AD轉化LOO:JB P1.3,LOO 用查詢方式等待轉換結束MOVX A,@DPTR 轉換結束后，將數字量送入累加器AMOV @R0,A 數字量存入30H單元中MOV @R0 R0的內容加1，指向下一單元INC DPTR 修改模擬輸入通道DJNZ R4,LOOP 8路未完，循環5．軟硬件系統的調試5.1硬件調試1．電源