基于51单片机的智能路灯控制器的设计与实现毕设论文

摘要现在，随着微电子技术和集成电路技术的快速发展，单片机技术无处不在。单片机作为计算机科学与技术的重要组成部分，作为嵌入式系统的先头兵，片上系统的先行者，已经被广泛运用到了各行各业，尤其是与控制相关的领域，极大地提高了产品的智能化程度和技术水平，已经成为了当今社会十分重要的技术领域。随着社会需求和单片机应用领域的不断扩展，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的。本系统采用MSC-51系列单片机89C51和相关的光电检测设备及设计智能路灯控制器，实现了能根据实际光线条件通过8051芯片的P1口控制路灯开关的功能。随着社会文明的不断发展，城市照明已不仅局限于街道的照明，而且发展成了了城市景观等装饰性照明的综合市政工程。关键词：路灯单片机技术设计ABSTRACTNowadays,withtherapiddevelopmentofmicro-electronictechnologyandintegratedcircuittechnology,SingleChipMicro-computer(MCU)technologyisbeingusedeverywhere.MCUhasbeenusedinallkindsofindustries,especiallyintheareasconcerningthecontrollingastheimportantingredientinthecomputerscienceandtechnology,thefront-runnerintheembeddedsystem.Ithasimprovedproducts’Intellectualizedandtechnicalstandardsandbeenaquiteimportanttechnicalareainourrecentsociety.WithsocialneedsandtheappliedareasofMCUexpanding,typesofmentalproductsandcontrolsystemsaredesignedwithMCUasthecentraltechnology.ThesystemusesMSCMCU-51andRelevantphotoelectricequipmenttodesignintelligentizedcontrollerofstreetslightsandrealizethefunctionofcontrollingtheswitchesaccordingtotheactualconditionsoflightthroughP1portof8051chip.Astheever-accelerateddevelopmentofsocialcivilization,Citylightisnotonlyconfinedtothestreetlightingbutalsodevelopedintotheurbanlandscapeanddecorativeengineeringproject.Keywords:lampMCU-technologydesign目录TOC\o"1-3"\u第一章绪论 11.1毕业设计目的与要求 11.2系统分析与总体设计 21.3单片机系统概述 31.4单片机主要功能及主要应用领域 51.5单片机技术的发展趋势 61.6本文的主要研究成果及内容安排 71.6.1主要研究成果 71.6.2本文内容安排 7第二章硬件电路部分分析 92.1AT89C51介绍 92.1.1中断系统 142.1.2时钟电路 142.1.38051的引脚说明 142.1.48051单片机的存储器系统 162.2光敏电阻介绍 182.3LM324芯片介绍 192.4光电检测与执行电路 202.5单片机控制电路 212.6路灯控制电路 222.7两位一体数码管显示电路 222.8硬件电路调试 242.9电路原理图分析介绍 242.10PCB图分析介绍 262.11实物图 272.12本章小结 27第三章相关软件分析 293.1Altiumdesigner简介 293.2Protues软件介绍 313.3KeilC51软件的介绍 333.4本章小结 34第四章方案论证与电路调试及实现 354.1系统方案论证 354.1.1系统设计方案论证 354.1.2传感电路部分 354.1.3执行电路部分 354.1.4系统硬件设计及原理图的绘制 354.2总体电路调试 364.3功能实现 364.4本章小结 36第五章总结与展望 395.1本文小结 395.2心得体会 395.3进一步的工作 40致谢 41参考文献 43附录A 45第一章绪论1.1毕业设计目的与要求毕业设计（论文）是高等学校学生培养过程中的一个实践性很强的教学环节。它是我们在校学习的一次全面检验、总结和提高；是我们利用所学的理论知识解决实际工程问题的综合训练；是毕业及学位资格认证的重要依据；是衡量高等学校教育质量和办学效果的重要评价内容。因此，做好毕业设计（论文）将为我们由学校走入社会打下良好的基础。通过此次毕业设计，我将会达到如下要求：(1)对课本上所学的理论知识进一步加深和巩固；学习基本理论在实践中综合运用的经验，掌握单片机的基本知识、系统设计的基本方法、设计步骤，进一步熟悉和掌握常用单片机模块的应用。(2）能够熟练使用Autiumdesigner、Protues等电子软件，学会运用这些软件分析、设计和仿真电路的能力。(3）能够熟练运用Keil-C51软件编写相应的程序模块。(4）培养我们的动手实践能力、独立思考问题的能力和查阅相关资料的能力。(5）培养学生具的有一定的Autiumdesigner制PCB图能力。(6）了解弱电控制强电的方法，并能设计一些简单实用的电路。(7）学习单片机系统实物制作、调试、测试、故障查找和排除的方法、技巧。(8）培养严谨的思考、思维模式。(9）培养实践技能，提高分析和解决实际问题的能力。毕业设计（论文）是高等院校本科教学的最后一个非常重要且必不可少的部分，是将理论知识和生产实际紧密结合的桥梁，对于增强我们综合运用所学知识，分析和解决实际问题，提高学生的实践动手能力、创新思维能力具有不可替代的作用。1.2系统分析与总体设计本次毕业设计课题是《基于51单片机智能路灯控制器的设计与实现》。此课题要求以路灯控制器为对象，完成硬件系统和软件程序的设计，实现以光线强弱和延时两种方式来控制路灯的亮灭功能，属于软硬件相结合的题目。其中硬件电路部分主要包括以下几个部分：单片机最小系统、路灯控制电路部分、光电检测与执行电路部分和两位一体数码管显示电路等四个部分；软件部分主要包括三个电子软件Autiumdesigner、Protues、Keil-C51软件和路灯控制、光电检测和执行、延时及时间显示四个程序模块。为完成此次课题项目，需要如下电路元器件和设备器材。其中电路元器件及相关参数的需求：（1）AT89C51实验板一块。（2）单片机最小系统所需的12M晶振一个，22pF电容两个，复位开关一个，20uF极性电容一个，1K电阻一个。（3）路灯控制电路部分所需的LED灯六个，470欧姆电阻六个。（4）光电检测和执行电路所需的300欧姆电阻两个，10K电阻两个，100K电位器一个，光敏电阻一个，LM324芯片一片。(5)共阳两位一体数码显示管一个。(6)+5V直流电压源一个。实验所用设备器材：PC机一台及相关软件。示波器一台。电烙铁、焊锡、松香等焊接材料。最小系统是51单片机的最基本的组成部分，51单片机的引脚虽然只有四十，但它有很多的扩展功能，根据相应的课题设计要求可以设计相应的外围电路。此外，在本课题的设计过程中，还应注意P0口，通常P0-P3口用作通用I/OK口，当P0接口用于I/O口时，必须接上拉电阻，而其他接口不需要。1.3单片机系统概述单片机是一种集成电路芯片，采用超大规模技术把具有数据处理能力（如算术运算、逻辑运算、数据传送、中断处理）的微处理器（CPU）、随机数据存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、输入/输出电路（I/O口）等电路集成到单片芯片上，构成一个最小而完善的计算机系统。有时还包括定时器/计数器，串行通信口、显示驱动电路（LCD或LED驱动电路）、脉宽调制电路（PWM）、模拟多路转换器以及A/D转换器等电路，并具有独立的指令系统。这些电路能在软件控制之下，准确、迅速、高效地完成程序设计者事先规定的任务。它能够单独地完成现代工业控制系统所要求的智能化控制功能。单片机不同于单板机，芯片在没有开发出来以前，只具有功能极其强大的超大规模集成电路，如果再赋予它特定的程序，它便是一个最小的、完整的微型计算机控制系统。单片机的使用需要用户了解其芯片的内部结构和相应的指令系统以及其他一些集成电路设计技术和系统设计所需要的理论技术。在特定的程序控制下，就能使该芯片实现特定的功能。然而，不同单片机的硬件结构和指令系统不尽相同，即它们的技术特征也不同，硬件特征主要和单片机芯片的内部结构有关，因此，设计人员必须熟练掌握其性能是否满足需要的功能和应用系统所要求的特性指标（功能特性、控制特性和相关的电气参数特性等），这些信息我们可以从生产厂商的技术手册中得到。指令特性则指我们熟悉的单片机寻址方式、数据处理和逻辑处理方法、输入/输出特性等。开发环境包括指令的兼容性及可移植性，软、硬件资源等。要利用单片机开发实际的应用系统，就必须掌握其硬件结构特征、指令系统和开发环境。单片机控制系统已基本取代了以前复杂的电子线路或数字电路构成的控制系统，用软件来实现产品的智能化。现在，单片机的控制范畴无所不在，其应用领域也越来越广泛。单片机的应用意义远不限于它的应用范畴或由此带来的经济效益，更重要的是它从根本上改变了传统的控制方法和设计理念，向着嵌入式系统方向发展。随着嵌入式系统的快速发展和在各行各业的深入应用，人们的电子设备的小型化、智能化的要求也越来越高。在航空航天、机械加工、工程控制、智能仪器仪表、家用电器、通信系统等领域，单片机都正在发生着非常重要的作用。单片机应用技术业已成为现代电子技术应用领域十分重要的高新技术之一，是电子工程技术人员必备的知识技能，它能使你设计出更具智能化和方便的产品。单片机及其应用系统之所以能发挥着如此重要的作用，归纳起来有如下的原因：（1）单片机具有体积小、功能强、价格低、使用灵活等特点，具有明显的优势和广阔的应用前景。（2）单片机具有独立的指令系统，可以将我们的设计思想充分表达出来，使产品智能化。（3）系统配置以满足控制对象的要求出发点，使得系统具有较高的性价比。（4）应用系统通常将程序驻留在片内（外）ROM中，抗干扰能力强，可靠性高，使用方便。（5）单片机本身并不具备开发能力，一般情况下，需要借助专用的开发工具在相应的开发环境下，进行系统的开发和调试，但最终形成的产品简单实用，成本低，效益高。（6）单片机应用系统所使用的存储芯片可选用EPROM、EEPROM、OTP芯片或利用掩膜形式生产，便于批量生产和应用。大多数单片机如51系列，开发芯片和扩展应用芯片相互配套，降低了系统成本。（7）由于系统小巧玲珑，控制功能强、体积小，便于嵌入被控设备内，大大推动了产品的智能化。单片微型计算机是微型计算机的一个重要分支，也是颇具生命力的机种。单片机微型计算机简称单片机，特别适用于控制领域，故又称为微控制器。通常，单片机由单块集成电路芯片构成，内部包含有计算机的基本功能部件：中央处理器、存储器和I/O接口电路等。因此，单片机只需要和适当的软件及外部设备相结合，便可成为一个单片机控制系统。单片机经过1、2、3、4代的发展，以达到了32位单片机，是目前单片机的顶级产品，具有极高的运算速度。随着微电子技术和集成电子技术的不断发展，单片机正朝着高集成度、低功耗、低电压、多功能方向发展。MCS-51系列单片是众多单片机中的一种，由于它们都是基于8051内核发展起来的，所以称51单片机，而本次设计就是基于51单片机完成的。单片机主要功能及主要应用领域现在的单片机功能越来越强大，集成度越来越高，有很多曾经的外围器件都已经在内部集成。它的功能很多：比较器；模数/数模转换器；PWM；多种多样的接口；LCD驱动；存储器等等。同时它也是计算机—单片微型计算机。部分单片机的计算能力已经比早期PC的CPU强大，速度也越来越快。甚至也有类似双核CPU的设计出现。因为能够运行程序，所以可以做很多的事情。几乎您上网用的计算机能做的事情，它都同样能做。只是能力没那么强大。比如：可以读写硬盘、可以接受按键输入、可以显示输出、可以驱动打印、您甚至可以给它接个鼠标。当然这可能涉及一些接口的问题，但是CPU也不是直接做这些事情的。它的输入输出，如前面所说，也是多种多样的。可以使模拟量，也可以是数字量，标准的USB接口也已经集成在了单片机内部。此外，单片机的体积小、价格低、可靠性高、适用面宽、有着其本身的指令系统等诸多优势，在各行各业都得到广泛应用。单片机的应用领域可归纳为几个方面：（1）智能化家用电器：各种家用电器普遍采用单片机智能化控制代替传统的电子线路控制，升级换代，提高档次。如洗衣机、空调、电视机、录像机、微波炉、电冰箱、电饭煲以及各种视听设备等。

（2）办公自动化设备：现代办公室使用的大量通信和办公设备多数嵌入了单片机。如打印机、复印机、机、绘图机、考勤机、以及通用计算机中的键盘译码、磁盘驱动等。

（3）商业营销设备：在商业营销系统中已广泛使用的电子称、收款机、条形码阅读器、IC卡刷卡机、出租车计价器以及仓储安全监测系统、商场保安系统、空气调节系统、冷冻保险系统等都采用了单片机控制。

（4）工业自动化控制：工业自动化控制是最早采用单片机控制的领域之一。如各种测控系统、过程控制、机电一体化、PLC等。在化工、建筑、冶金等各种工业领域都要用到单片机控制。

（5）智能化仪表：采用单片机的智能化仪表大大提升了仪表的档次，强化了功能。如数据处理和存储、故障诊断、联网集控等。

（6）智能化通信产品：最突出的是，当然内的芯片属专用型单片机。

（7）汽车电子产品：现代汽车的集中显示系统、动力监测控制系统、自动驾驶系统、通信系统和运行监视器（黑匣子）等都离不开单片机。

（8）航空航天系统和国防军事、尖端武器等领域：单片机的应用更是不言而喻。

单片机应用的意义不仅在于它的广阔范围及所带来的经济效益，更重要的意义在于，单片机的应用从根本上改变了控制系统传统的设计思想和设计方法。以前采用硬件电路实现的大部分控制功能，正在用单片机通过软件方法来实现。以前自动控制中的PID调节，现在可以用单片机实现具有智能化的数字计算控制、模糊控制和自适应控制。这种以软件取代硬件并能提高系统性能的控制技术称为微控技术。随着单片机应用的推广，微控制技术将不断发展完善。单片机技术的发展趋势随着微电子技术和集成电路技术的迅速发展，目前各个公司研制出了能够适用于各种领域的单片机。高性能单片机芯片市场也异常活跃，采用新技术，使单片机的种类、性能不断提高，应用领域迅速扩大。单片机的改进和发展归纳起来有以下几个方面：（1）CPU的改进：现在CPU开始采用双CPU结构，提高了芯片的处理能力。（2）存储器的发展：增大了片内存储器容量；片内采用EEPROM和Flash可在线编程，读/写更方便；采用了编程加密技术。（3）内部资源增多：片内资源越丰富，产品的体积就越小，可靠性就越高。（4）I/O接口形式增多，性能提高。（5）引脚的多功能化：单片机现在普遍采用管脚复用的设计方案。（6）低电压和低功耗：单片机制造时普遍采用CMOS工艺。1.6本文的主要研究成果及内容安排主要研究成果经过两个多月的研究，本文主要设计并实现了基于51单片机智能路灯控制器，主要包括了有硬件电路系统和软件程序。硬件电路主要由最小系统部分、路灯控制部分、光电检测与执行部分、延时显示部分，此外，P0口作为I/O口时还需要上拉电阻（两个300欧姆的电阻）；软件程序主要是使用利用Autiumdesigner制作了原理图、PCB图，Protues进行仿真，Keil-C51软件编写了程序。通过这次毕业设计，熟悉了单片机的基本原理，一些简单基本的电路的设计，熟练掌握相关电子软件的使用。本文内容安排本文共分为六章，内容分别为第一章绪论、第二章硬件电路分析、第三章相关软件及程序设计分析、第四章系统方案论证及总体电路调试与功能实现、第五章总结与展望、第六章结束语。其中绪论部分主要介绍了此次毕业设计的重要性、目的和对我们的要求；同时也从总体上宏观介绍了此次毕业设计的总体设计方案、概述了单片机系统的基本原理知识、其主要的功能和应用领域及其发展趋势。在硬件电路分析部分首先介绍了AT89C51、光敏电阻、LM324芯片、两位一体数码管；然后分析了光电检测电路、单片机控制电路、时钟延时显示电路及对硬件电路进行了调试；接着介绍了此次设计过程中的原理图、PCB图和实物图，最后就对第一章的内容进行了小结。在第三章中，集中介绍了本文用到的三款重要的电路设计软件—Autiumdesigner、Protues、Keil-C51，并分析设计了本文要用的程序，最后对软件电路进行了调试和小结本章内容。第四章主要介绍了与本课题相关的几种设计方案，通过对比分析论证了本案最佳，然后对硬件电路和软件电路都进行了认真的调试，小结了本章内容。第五六章总结了全文，本次设计过程，并从中得出此次毕业设计的心得体会，总结出经验，进行进一步的后续工作，安排接下来要进行的答辩工作，最后对本次设计过程中给予我帮助的老师、同学都致以诚挚的谢意。由于水平有限，本文中的错误和不妥之处在所难免，敬请雷老师和各位答辩委员会老师不吝指正。第二章硬件电路部分分析2.1AT89C51介绍MCS-51系列单片机是由美国的Intel公司开发研制，并于1980年推出的产品。与MCS-48系列单片机相比，其以典型的体系结构和完善的专用寄存器集中管理方式，方便的逻辑位操作功能及丰富的指令系统，堪称一代“名机”，为之后的其他单片机的发展奠定了基础。因此，MCS-51系列单片机结构先进，功能强大，增加了更多的电路单元和功能模块，指令数达111条。MCS-51是标准的40引脚双列直插式集成电路芯片电源引脚（40、20）：这当然是必不可少的了。单片机使用的是5V电源，其中40引脚接正极（VCC），20引脚接负极（VSS）或地（GND）。振蒎电路（18、19）：单片机是一种时序电路，必须提供脉冲信号才能正常工作，在单片机内部已集成了振荡器，使用晶体振荡器，接18、19脚。只要买来晶振，电容，连上就可以了，按图接即可。这两个脚的定义是：

时钟电路引脚（XTAL2）18脚：该脚接外部晶体和微调电容的一段，在8051内部，它是振荡电路反相反大器的输出端。振荡电路的频率就是固有频率。若采用外部时钟电路，该引脚输入外部脉冲。

时钟电路引脚（XTAL1）19脚：该脚接外部晶体和微调电容的另一端。在片内，它是反相放大器的输入端。在采用外部时钟时，该脚必须接地。

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，即可完成复位操作。它还具有第二功能。即当主电源VCC发生故障，降低到低电平规定值时，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，能够正常工作。EA/VPP引脚（31脚）：访问程序存储器控制信号端（又：外部存储器地址允许输入端）。

（1）当EA引脚接高电平CPU访问片内EPROM（CPU读取内部程序存储器<ROM〉），并执行内部程序存储器中的指令。但在程序计数器PC的值超过0FFFH（8051）1FFFH（8052）时，将自动转向片外程序存储器内的程序。

（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的指令。而不管是否有片内程序存储器。

（3）此脚还具有第二功能VPP：是对8051片内固化编程时，作为施加较高编程电压输入端。即：8751烧写内部EPROM时，利用此脚输入21V的烧写电压。PSEN（29脚）：程序存储器允许输入端（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单元的读操作（4）内部ROM读取时，PSEN不动作；

（5）外部ROM读取时，在每个机器周期会动作两次；

（6）外部RAM读取时，两个PSEN脉冲被跳过不会输出；

（7）外接ROM时，与ROM的OE脚相接。

要检查一个8051小系统上电后能否正确到EPROM中读取指令，可用示波器看PSEN端有无脉冲，如有，说明基本工作正常。ALE（30脚）：地址锁存控制信号端。8051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的六分之一，CPU访问外部数据存储器时，ALE作为锁存8位地址的控制信号。平时不访问外部存储器时，ALE也以六分之一的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时信号。另外还有四个8位并行通讯端口：

P0口：8位双向I/O端口（39-32引脚），。

P1口：8位双向I/O端口（1--8

引脚），。

P2口：8位双向I/O端口（21-28引脚），。

P3口：8位双向I/O端口（10-17引脚），P。P0口有三个功能：外部扩展存储器当做数据总线；外部扩展存储器当作地址总线扩展时，可做一般的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：扩展外部存储器时，当作地址总线使用；做一般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），还有一些特殊功能，由特殊寄存器来设置，具体功能请参考我们后面的引脚说明。

有内部EPROM的单片机芯片（例如8751），为写入程序需提供专门的编程脉冲和编程电源，这些信号也是由信号引脚的形式提供的，

即：编程脉冲：30脚（ALE/PROG）编程电压（25V）：31脚（EA/Vpp）单片机的系统资源列举如下：(1)CPU（即控制器）

(2)运算器

(3)片内数据存储器（RAM）：用以存放可以读写的数据。如运算结果、最终结果，何欲显示的数据。

(4)片内程序存储器（ROM）：用以存放原始程序、数据何表格。

(5)四个8位并行输入输出接口：P0--P3

(6)两个定时计数器：每个计数器都可以设置成计数方式，用以对外部事件进行计数。也可以设置成定时方式，并可以根据定时或计数结果实现计算机控制。

(7)五个中断源的中断控制系统。

(8)一个全双工UART的串行I/O口，可以实现单片机与单片机或其他微机系统串行通讯。

(9)片内振荡器和时钟产生电路。

（10）片内系统总线：包括数据总线、低8位地址总线、高8位地址总线和控制总线。下面分别详细讲述：一、运算器：运算器的组成：算数逻辑单元ALU、累加器、寄存器。算数逻辑单元ALU的作用：把传送到处理器的数据进行算数或逻辑运算，他具有两个输入来源，一来自累加器，二来自数据寄存器。ALU执行不同的运算操作是由不同控制线上的信息所决定的。通常ALU接收来自累加器或寄存器的2组8位二进制数。因为要对要对这两个输入的数据进行操作（如，数据进行算数或逻辑运算），所以将这两个输入的数据均称为操作数。ALU可以对这两个操作数进行加、减、与、或、比较大小等操作，最后将结果存入累加器。例如：12和31相加，在相加之前，操作数12放在一个暂存器（累加器或寄存器）中，操作数31放在另一个暂存器（累加器或寄存器）中。执行两数相加运算的控制线发出加操作信号，ALU即把两个数相加，并把结果43放入累加器，取代累加器中前面存放的数。（12或31）。二、控制器：它由程序计数器PC、指令寄存器、指令译码器、时序产生器、操作控制器组成。1．时序产生器：控制器是发布命令的决策机构，即协调和指挥整个计算机系统操作。控制器电路复杂。控制器内部各部分要协调工作，必须有一个同步信号，这个同步信号就是时钟，时钟是由晶体振荡电路产生的周期固定的方波序列。2．操作控制器的主要功能：

（1）从内存中取出一条指令，并指出下一条指令在内存中的位置。

（2）对指令进行译码或测试，并产生相应的操作控制信号，以便启动规定的动作。比如一次内存读写操作、一个逻辑运算或输入输出。指挥并控制CPU，内存和输入设备之间的数据流动的方向。相对控制器而言，运算器接收控制器的命令而进行操作，即，运算器所进行的所有操作都是由控制器发出的控制信号来指挥的。（3）指令寄存器：用来保存当前正在执行的一条指令，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。（4）指令译码器：指令分为操作码和操作数字段，由二进制数字组成，为执行任何给定的指令，必须对操作码进行译码，以便确定所要求的操作。指令译码器就是负责这项工作的，指令寄存器中操作码的输出，就是指令译码器的输入。操作码一经译码后，即可向操作控制器发出具体操作的特定信号。（5）程序计数器PC:为了保证程序能够连续的执行下去，CPU必须具有某些手段来确定一条指令的地址。程序计数器PC正是起到这个作用。所以通常又称其为指令地址计数器。在程序开始执行之前，必须将其起始地址，即程序的第一条指令所在的内存中的单元地址送人PC，当执行指令时，CPU将自动修改PC中的内容，使之总是保存将要执行的下一条指令的地址。由于大多数指令都是按顺序执行得，所以，修改的过程只是简单的加一操作。和MCS-51系列单片机一样，AT89系列也是51家族的成员，它们都是基于8051内核而发展起来的。8051单片机包含中央处理器、程序存储器(ROM)、数据存储器(RAM)、定时/计数器、并行接口、串行接口和中断系统等几大单元及数据总线、地址总线和控制总线等三大总线，现在我们分别加以说明：·中央处理器中央处理器(CPU)是整个单片机的核心部件，是8位数据宽度的处理器，能处理8位二进制数据或代码，CPU负责控制、指挥和调度整个单元系统协调的工作，完成运算和控制输入输出功能等操作。·数据存储器(RAM)

8051内部有128个8位用户数据存储单元和128个专用寄存器单元，它们是统一编址的，专用寄存器只能用于存放控制指令数据，用户只能访问，而不能用于存放用户数据，所以，用户能使用的RAM只有128个，可存放读写的数据，运算的中间结果或用户定义的字型表。 图2.18051内部结构示意图·程序存储器(ROM)8051共有4096个8位掩膜ROM，用于存放用户程序，原始数据或表格。定时/计数器(ROM)8051有两个16位的可编程定时/计数器，以实现定时或计数产生中断用于控制程序转向。·并行输入输出(I/O)口8051共有4组8位I/O口(P0、P1、P2或P3)，用于对外部数据的传输。·全双工串行口8051内置一个全双工串行通信口，用于与其它设备间的串行数据传送，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。中断系统8051具备较完善的中断功能，有两个外中断、两个定时/计数器中断和一个串行中断，可满足不同的控制要求，并具有2级的优先级别选择。时钟电路8051内置最高频率达12MHz的时钟电路，用于产生整个单片机运行的脉冲时序，但8051单片机需外置振荡电容。单片机的结构有两种类型，一种是程序存储器和数据存储器分开的形式，即哈佛(Harvard)结构，另一种是采用通用计算机广泛使用的程序存储器与数据存储器合二为一的结构，即普林斯顿(Princeton)结构。INTEL的8051系列单片机采用的是哈佛结构的形式，而后续产品16位的MCS-96系列单片机则采用普林斯顿结构。2.1.38051的引脚说明8051系列单片机中的8031、8051及8751均采用40Pin封装的双列直接DIP结构，右图是它们的引脚配置，40个引脚中，正电源和地线两根，外置石英振荡器的时钟线两根，4组8位共32个I/O口，中断口线与P3口线复用。现在我们对这些引脚的功能加以说明：8051的引脚说明：8051系列单片机中的8031、8051及8751均采用40Pin封装的双列直接DIP结构，右图是它们的引脚配置，40个引脚中，正电源和地线两根，外置石英振荡器的时钟线两根，4组8位共32个I/O口，中断口线与P3口线复用。现在我们对这些引脚的功能加以说明：图2.28051单片机引脚图Pin9:RESET/Vpd复位信号复用脚，当8051通电，时钟电路开始工作，在RESET引脚上出现24个时钟周期以上的高电平，系统即初始复位。初始化后，程序计数器PC指向0000H，P0-P3输出口全部为高电平，堆栈指针写入07H，其它专用寄存器被清“0”。RESET由高电平下降为低电平后，系统即从0000H地址开始执行程序。然而，初始复位不改变RAM（包括工作寄存器R0-R7）的状态，8051的初始态。8051的复位方式可以是自动复位，也可以是手动复位，见下图。此外，RESET/Vpd还是一复用脚，Vcc掉电其间，此脚可接上备用电源，以保证单片机内部RAM的数据不丢失。 图2.38051的复位方式·Pin30:ALE/当访问外部程序器时，ALE(地址锁存)的输出用于锁存地址的低位字节。而访问内部程序存储器时，ALE端将有一个1/6时钟频率的正脉冲信号，这个信号可以用于识别单片机是否工作，也可以当作一个时钟向外输出。更有一个特点，当访问外部程序存储器，ALE会跳过一个脉冲。如果单片机是EPROM，在编程其间，将用于输入编程脉冲。·Pin29:当访问外部程序存储器时，此脚输出负脉冲选通信号，PC的16位地址数据将出现在P0和P2口上，外部程序存储器则把指令数据放到P0口上，由CPU读入并执行。·Pin31:EA/Vpp程序存储器的内外部选通线，8051和8751单片机，内置有4kB的程序存储器，当EA为高电平并且程序地址小于4kB时，读取内部程序存储器指令数据，而超过4kB地址则读取外部指令数据。如EA为低电平，则不管地址大小，一律读取外部程序存储器指令。显然，对内部无程序存储器的8031,EA端必须接地。2.1.48051单片机的存储器系统8051单片机存储器在的物理结构上分为程序存储器空间和数据存储器空间，程序存储器ROM：我们为了让单片机实现某一功能，需要利用利用汇编语言或其他语言编写一些源程序，然后再烧录到芯片中。我们编写的这些程序，就存储在程序存储器空间中。数据存储器RAM：我们编写的源程序，在运行的过程中，会产生一些临时的运算结果，这些结果需要临时存放在一个地方，这个地方就是数据寄存器。8051单片机具有四个存储器空间：（1）片内程序存储器，即单片机芯片内置的存储空间（2）片外程序存储器，即当单片机芯片内置的存储空间不够使用时，我们需要外加的一个存储器芯片（3）片内数据存储器，即单片机芯片内置的存储空间（4）片外数据存储器，即当单片机芯片内置的存储空间不够使用时，我们需要外加的一个存储器芯片但从用户使用的角度，8051存储器地址空间分为三类：1.片内片外统一编址的0000H--FFFFH的64K字节的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0000H--FFFFH用16位地址。3.256字节数据存储器空间，用8位地址。一、程序存储器地址空间8051程序存储器用于存放编写好的程序和表格常数。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0000H--0FFFH。片外最多可扩至64K字节。地址为1000H--FFFFH。片内片外是统一编址的。当引脚EA接高电平时，8051程序计数器PC在0000H--0FFFH范围内，即前4K字节地址执行片内ROM中的程序。当指令地址超过0FFFH后，就自动转向片外ROM中取指令。程序存储器的某些单元是留给系统使用的。存储单元0000H--0002H用作8051上电复位后引导程序存放单元。因为8051上电复位后程序计数器PC的内容为0000H，所以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的ROM空间去执行。0003H--0023H单元被均匀的分为5段。用作5个中断服务程序的入口。因为5个入口之间间隔较小，因此一般来说，这五个入口都是存放着一条跳转指令，而把真正的中断服务程序安排在后面的存储单元中。二、数据存储器空间数据存储器RAM用于存放运算中的结果、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部分，即片内RAM和片外RAM。(1)片外数据存储器外部数据存储器又称为外部数据RAM，当805l片内256个字节的数据RAM不能满足数量上的要求时，可通过总线端口和其它I／O端口扩展外部数据RAM(扩展方法见相关章节)，其最大容量可达64K字节。地址从0000H--FFFFH。外部数据RAM与内部数据RAM的功用基本相同，但外部数据RAM不能进行堆栈操作。(2)片内数据存储器片内RAM数据存储器最大寻址空间为256字节。他们又分为两个部分。低128字节00H--7FH是真正的RAM区低128字节中地址00H一1F的32个单元，安排为四组工作寄存器。每组又分为8个寄存器区R0--R7。2.2光敏电阻介绍光敏电阻是一种特殊的电阻，其阻值随着光线强度的变化而变化。其工作原理是基于内光电效应。在半导体光敏材料两端装上电极引线，将其封装在带有透明窗的管壳里就构成光敏电阻如图所示。为了增加灵敏度，两电极常做成梳状。构成光敏电阻的材料有金属的硫化物、硒化物、碲化物等半导体。半导体的导电能力取决于半导体导带内载流子数目的多少。当光敏电阻受到光照时，价带中的电子吸收光子能量后跃迁到导带，成为自由电子，同时产生空穴，电子—空穴对的出现使电阻率变小。光照愈强，光生电子—空穴对就越多，阻值就愈低。当光敏电阻两端加上电压后，流过光敏电阻的电流随光照增大而增大。入射光消失，电子-空穴对逐渐复合，电阻也逐渐恢复原值，电流也逐渐减小。在光敏电阻两端的金属电极之间加上电压，其中便有电流通过，受到适当波长的光线照射时，电流就会随光强的增加而变大，从而实现光电转换。光敏电阻没有极性，纯粹是一个电阻器件，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，利用内光电效应工作的光电元件。它在光线的作用下其阻值往往变小，这种现象称为光导效应，因此，光敏电阻又称光导管。用于制造光敏电阻的材料主要是金属的硫化物、硒化物和碲化物等半导体。通常采用涂敷、喷涂、烧结等方法在绝缘衬底上制作很薄的光敏电阻体及梳状欧姆电极，然后接出引线，封装在具有透光镜的密封壳体内，以免受潮影响其灵敏度。光敏电阻的原理结构如图所示。在黑暗环境里，它的电阻值很高，当受到光照时，只要光子能量大于半导体材料的禁带宽度，则价带中的电子吸收一个光子的能量后可跃迁到导带，并在价带中产生一个带正电荷的空穴，这种由光照产生的电子—空穴对增加了半导体材料中载流子的数目，使其电阻率变小，从而造成光敏电阻阻值下降。光照愈强，阻值愈低。入射光消失后，由光子激发产生的电子—空穴对将逐渐复合，光敏电阻的阻值也就逐渐恢复原值。图光敏电阻器结构在光敏电阻两端的金属电极之间加上电压，其中便有电流通过，受到适当波长的光线照射时，电流就会随光强的增加而变大，从而实现光电转换。光敏电阻没有极性，纯粹是一个电阻器件，使用时既可加直流电压，也可以加交流电压。2.3LM324芯片介绍LM324芯片是价格便宜的模拟电路中常用的带差动输入功能的四运算放大器。可工作在单电源+16V。其特点可归纳如下：（1）短跑保护输出（2）真差动输入级(3)可单电源工作：3V-32V(4)低偏置电流：最大100nA（LM324A）(5)每封装含四个运算放大器。(6)具有内部补偿的功能。(7)共模范围扩展到负电源(8)行业标准的引脚排列(9)输入端具有静电保护功能。由于LM324芯片四运放电路具有电源电压范围宽，静态功耗小，可单电源使用，价格低廉等优点，因此被广泛应用在各种电路中。LM324引脚图如图所示：2.5LM324引脚图2.4光电检测与执行电路在设计中使用光敏电阻作为光传感器件对外界光线进行检测，主要是利用了光敏电阻在光线的作用下其阻值往往变小的这种光导效应现象，也有基于光敏二极管、光敏三极管等光电检测元件的相关电路，如下图所示：图2.6基于光敏二极管设计的相关检测电路此外，如图图所示是光电检测电路将检测到的信号以高低电平的形式传送给单片机，从而完成整个光电检测的过程。图2.7光电检测与执行电路2.5单片机控制电路单片机最小系统是单片机系统的核心，其他的外围电路都是在最小系统的基础上实现的。单片机最小系统是由单片机、复位电路、时钟电路、电源和地端组成，一般情况下，单片机系统采用外接石英晶体与内部运放组成时钟振荡器作为系统时钟源，而在多机系统中，单片机只作为一个功能模块使用，为节省硬件和统一系统的时钟信号，常采用外时钟源。单片机最小系统是单片机控制电路的核心。在整个系统中，单片机控制电路是整个系统的核心，负责对光电检测电路采集到光信号进行处理和加工，并按照之前设定好的指令进行执行、运算，并将结果传送给相应的执行电路。单片机控制电路相关的电路原理图如图所示：图2.8单片机控制相关电路2.6路灯控制电路路灯控制电路是智能路化灯控制器电路的发光部分，也是整个硬件电路的基本组成部分之一，这一部分电路相对来说比较简单，起控制作用的元件是单片机，其控制功能主要通过指令系统的指令来实现。这一部分电路主要有6个LED灯、6个470欧姆的电阻、电源和单片机组成。该部分电路如图所示：图2.9路灯控制电路原理图智能化路灯具有发光效率高、耗电量少、使用寿命长、安全可靠，光源出光率强，有利于环保等特性。应用于城市主干道(Mainroad)城市次干道(Street)工业园区道路、城乡道路等领域。在节约能源、电力资源合理利用的今天，智能化路灯控制器有着十分广阔的社会和商业前景。2.7两位一体数码管显示电路数字显示译码驱动电路是用来驱动数码管的MSI。数码管根据发光的段数可分为七段数码管和八段数码管，发光段可以用荧光材料（称为荧光数码管）或是发光二极管（称为LED数码管）或是液晶（称为LCD数码管）。通过它，可以将BCD码变为十进制数字，并在数码管上显示出来，在数字仪表、数控设备、和微型计算机中不可缺少的人机联系手段。七段数码管显示电路如下图所示：图2.10七段数码管显示电路然而，本文所使用的是共阳的两位一体的数码管显示电路，它是数字电路中重要的数码显示器件，它的每一段为一发光二极管，只要加上适当的电压即可发光，LED内部共有两种接法，即共阳接法和共阴接法两种，因其公共端接电源。其他引脚与单片机相连，故本文所采用的属于共阳接法的两位一体数码管显示电路，其在硬件电路中的连接电路如图所示：图2.11两位一体数码显示电路2.8硬件电路调试在硬件电路的实际连接过程中首先在Altiumdesigner中画出电路原图，接着在此电子软件中画PCB板，加工，PCB板出来后再将相关的元器件焊接上去，由于在PCB的制作加工中已经将线路内嵌在板子内部了，所以只需将元器件焊接上去，达到美观、容易实现的目的。其次是对电路的焊接，在焊接过程中要胆大、心细。防止虚焊、漏焊、焊错等现象的发生。硬件电源完成后在把程序通过烧写器烧入单片机，看是否能实现预期的功能。如果不能，还须返回检查电路原理图和PCB图，找出存在的错误，加以改正，完善，以达到预期的目的。2.9电路原理图分析介绍 本着勤奋好学、求真务实、刻苦专研的精神，经过长时间的设计，仿真，才得出了本次毕业设计的硬件电路部分。通过前面的分析，我们可以发现本次设计课题的硬件电路部可分为以下四个组成部分 ：单片机控制电路部分、路灯控制电路部分、光电检测与执行电路部分和两位一体的数码显示电路电路部分。将前面分析的电路加以分析和组合，就可以得到整个硬件电路部分的相关原理图，现将相关原理图表示如下：图2.12硬件部分电路原理图硬件电路是整个设计内容的重要组成部分之一，其核心部分是单片机最小系统，主要有复位电路和时钟电路组成。然而，其他的几部分电路（路灯控制电路、两位一体的数码显示电路、光电检测与执行电路）都是外围电路，属扩展部分。2.10PCB图分析介绍通过在Altiumdesigner中制作原理图，仿真，最终给出其相应的PCB图，如图所示：2.13PCB图2.11实物图图2.14实物图2.12本章小结在这一章中，我们共讨论了以下九个方面的问题，现在将这些问题归纳小结如下：先详细分析介绍了MCS-51系列单片机的相关知识，接着介绍该系列中的AT89C51单片机，最后介绍了51家族芯片的内核8051的内部结构、引脚说明及存储器资源等知识并给出了相应的结构图。（1）系统介绍了光敏电阻的发光原理、构成材料、组成结构，并给出了光敏电阻的结构示意图。（2）引用了LM324芯片的引脚示意图，介绍了LM324的工作条件及其特点。（3）分别讨论了光电检测与执行电路、单片机控制电路、路灯控制电路和两位一体的数码显示电路，介绍了各基本电路的组成，相关联的一些电路和器件，力求使该论文体系完善。（4）结合相应的程序，通过对硬件电路的调试，发现问题，及时解决存在的问题，同时总结了在本次设计过程中，硬件电路图的设计与仿真、PCB板的设计仿真、元器件的焊接过程的经验和教训，希望能在以后的电子设计生涯中能避免类似错误的发生。（5）分别讨论了，电路原理图、PCB图和实物图、并在最后给出了它们的示意图。 第三章相关软件分析3.1Altiumdesigner简介Protel是目前EDA行业中使用最方便,操作最快捷，人性化界面最好的辅助工具。在中国用得最多的EDA工具，电子专业的大学生在大学基本上都学过protel99se，所以学习资源也最广,公司在招聘新人的时候用Protel新人会很快上手。Altium声称：中国有73%的工程师和80%的电子工程相关专业在校学生正在使用其所提供的解决方案，而目前正版率只有3%左右。产品历史：1985年诞生dos版Protel。1991年ProtelforWidows。1997年Protel98这个32位产品是第一个包含5个核心模块的EDA工具。1999年Protel99构成从电路设计到真实板分析的完整体系。2000年Protel99se性能进一步提高，可以对设计过程有更大控制力。2002年ProtelDXP集成了更多工具，使用方便，功能更强大。2003年Protel2004对ProtelDXP进一步完善。2006年AltiumDesigner6.0成功推出，集成了更多工具，使用方便，功能更强大，特别在PCB设计这一块性能大大提高。2008年AltiumDesignerSummer8.0将ECAD和MCAD两种文件格式结合在一起，Altium在其最新版的一体化设计解决方案中为电子工程师带来了全面验证机械设计(如外壳与电子组件)与电气特性关系的能力。还加入了对OrCAD和PowerPCB的支持能力。2008年AltiumDesignerWinter09推出，此冬季9月发布的AltiumDesigner引入新的设计技术和理念，以帮助电子产品设计创新，利用技术进步，并提出一个产品的任务设计更快地获得走向市场的方便。增强功能的电路板设计空间，让您可以更快地设计，全三维PCB设计环境，避免出现错误和不准确的模型设计。在本系统的电路原理图设计中使用AltiumDesigner6.9进行设计，AltiumLimited宣布发布AltiumDesigner6.9，它是完全一体化电子产品开发系统的下一个版本。AltiumDesigner是业界首例将设计流程、集成化PCB设计、可编程器件（如FPGA）设计和基于处理器设计的嵌入式软件开发功能整合在一起的产品。AltiumDesigner6.9极大地增强了对高密板设计的支持，可用于高速数字信号设计，提供大量新功能和改进，改善了对复杂多层板卡的管理和导航，可将器件放置在PCB板的正反两面，处理高密度封装技术，如高密度引脚数量的球型网格阵列(BGAs)。以前这些高级的PCB设计技术被限定在‘高级’的PCB设计产品，这些产品对于大多数工程师来说价格昂贵。然而，Altium的理念是让电子设计变得更容易，AltiumDesigner6.9让每一位工程师都能使用最新的设计功能。AltiumDesigner6.9对差分信号提供系统范围内的支持，可对高速内连的差分信号对进行充分定义、管理和交互式布线。支持包括对在FPGA项目内部定义的LVDS信号的物理设计进行自动映射。LVDS是差分信号最通用的标准，广泛应用于可编程器件。AltiumDesigner可充分利用当今FPGA器件上的扩展I/O管脚。AltiumDesigner6.9中的BoardInsight™系统把设计师的鼠标变成了交互式的数据挖掘工具。BoardInsight集成了“警示”显示功能，可毫不费力地浏览和编辑设计中叠放的对象。工程师可以专注于其目前的编辑任务，也可以完全进入目标区域内的任何其他对象，这增加了在密集、多层设计环境中的编辑速度。AltiumDesigner6.9引入了强大的‘逃逸布线’引擎，尝试将每个定义的焊盘通过布线刚好引到BGA边界，这令对密集BGA类型封装的布线变的非常简单。显著的节省了设计时间，设计师无需手动就可以完成在一大堆焊盘间将线连接这些器件的内部管脚。AltiumDesigner6.9极大减少了带有大量管脚的器件封装在高密度板卡上设计的时间，简化了复杂板卡的设计导航功能，设计师可以有效处理高速差分信号，尤其对大规模可编程器件上的大量LVDS资源。AltiumDesigner6.9充分利用可得到的板卡空间和现代封装技术，以更有效的设计流程和更低的制造成本缩短上市时间。Altiumdesigner是常用的电子设计软件之一，它可用于原理图和PCB的制作，是一款功能强大的电子软件。3.2Protues软件介绍Proteus软件是英国Labcenterelectronics公司出版的EDA工具软件。它不仅具有其它EDA工具软件的仿真功能，还能仿真单片机及外围器件。它是目前最好的仿真单片机及外围器件的工具。虽然目前国内推广刚起步，但已受到单片机爱好者、从事单片机教学的教师、致力于单片机开发应用的科技工作者的青睐。

其功能特点如下:Proteus软件具有其它EDA工具软件（例：multisim）的功能。这些功能是：原理布图；PCB自动或人工布线；SPICE电路仿真革命性的特点：1.互动的电路仿真

用户甚至可以实时采用诸如LED/LCD、键盘、RS232终端等动态外设模型来对设计进行交互仿真。

2.仿真处理器及其外围电路

可以仿真51系列、AVR、PIC等常用主流单片机。还可以直接在基于原理图的虚拟原型上编程，再配合显示及输出，能看到运行后输入输出的效果。配合系统配置的虚拟逻辑分析仪、示波器等，Proteus建立了完备的电子设计开发环境。具有3大功能模块:

（1）—个易用而又功能强大的ISIS原理布图工具；

（2）PROSPICE混合模型SPICE仿真;

（3）ARESPCB设计.Protues提供了丰富的资源:

（1）Proteus可提供的仿真元器件资源：仿真数字和模拟、交流和直流等数种元器件，有30多个元件库。（2）Proteus可提供的仿真仪表资源：示波器、辑分析仪、虚拟终端、SPI调试器、I2C调试器、信号发生器、模式发生器、交直流电压表、交直流电流表。理论上同一种仪器可以在一个电路中随意的调用。（3）除了现实存在的仪器外，Proteus还提供了一个图形显示功能，可以将线路上变化的信号，以图形的方式实时地显示出来，其作用与示波器相似，但功能更多。这些虚拟仪器仪表具有理想的参数指标，例如极高的输入阻抗、极低的输出阻抗。这些都尽可能减少了仪器对测量结果的影响。（4）Proteus可提供的调试手段Proteus提供了比较丰富的测试信号用于电路的测试。这些测试信号包括模拟信号和数字信号。软件仿真:

支持当前的主流单片机，如51系列、AVR系列、PIC12系列、PIC16系列、PIC18系列、Z80系列、HC11系列、68000系列等。

(1）提供软件调试功能(2）提供丰富的外围接口器件及其仿真，RAM，ROM，键盘，马达，LED，LCD，AD/DA，部分SPI器件，部分IIC器件。这样很接近实际。在训练学生时，可以选择不同的方案，这样更利于培养学生。(3）提供丰富的虚拟仪器利用虚拟仪器在仿真过程中可以测量外围电路的特性，培养学生实际硬件的调试能力。(4）具有强大的原理图绘制功能。

电路功能仿真:

在Proteus绘制好原理图后，调入已编译好的目标代码文件：*.HEX，可以在Proteus的原理图中看到模拟的实物运行状态和过程。Proteus是单片机课堂教学的先进助手：Proteus不仅可将许多单片机实例功能形象化，也可将许多单片机实例运行过程形象化。前者可在相当程度上得到实物演示实验的效果，后者则是实物演示实验难以达到的效果。它的元器件、连接线路等却和传统的单片机实验硬件高度对应。这在相当程度上替代了传统的单片机实验教学的功能，例：元器件选择、电路连接、电路检测、电路修改、软件调试、运行结果等。课程设计、毕业设计是学生走向就业的重要实践环节。由于PROTEUS提供了实验室无法相比的大量的元器件库，提供了修改电路设计的灵活性、提供了实验室在数量、质量上难以相比的虚拟仪器、仪表，因而也提供了培养学生实践精神、创造精神的平台随着科技的发展，“计算机仿真技术”已成为许多设计部门重要的前期设计手段。它具有设计灵活，结果、过程的统一的特点。可使设计时间大为缩短、耗资大为减少，也可降低工程制造的风险。相信在单片机开发应用中PROTEUS也能茯得愈来愈广泛的应用。但是此的软件缺点:（1）器件库溃乏，库中缺少很多重要芯片，严重影响电路仿真（2）软件出错或乱码，此时仿真效果不及硬件仿真。3.3KeilC51软件的介绍KeilC51是美国KeilSoftware公司出品的51系列兼容单片机C语言软件开发系统，与汇编相比，C语言在功能上、结构性、可读性、可维护性上有明显的优势，因而易学易用。用过汇编语言后再使用C来开发，体会更加深刻。KeilC51软件提供丰富的库函数和功能强大的集成开发调试工具，全Windows界面。另外重要的一点，只要看一下编译后生成的汇编代码，就能体会到KeilC51生成的目标代码效率非常之高，多数语句生成的汇编代码很紧凑，容易理解。在开发大型软件时更能体现高级语言的优势。下面详细介绍KeilC51开发系统各部分功能和使用。KeilC51单片机软件开发系统的整体结构C51工具包的整体结构，如图(1)所示，其中uVision与Ishell分别是C51forWindows和forDos的集成开发环境(IDE)，可以完成编辑、编译、连接、调试、仿真等整个开发流程。开发人员可用IDE本身或其它编辑器编辑C或汇编源文件。然后分别由C51及A51编译器编译生成目标文件(.OBJ)。目标文件可由LIB51创建生成库文件，也可以与库文件一起经L51连接定位生成绝对目标文件(.ABS)。ABS文件由OH51转换成标准的Hex文件，以供调试器dScope51或tScope51使用进行源代码级调试，也可由仿真器使用直接对目标板进行调试，也可以直接写入程序存贮器如EPROM中。使用独立的Keil仿真器时，注意事项：*仿真器标配11.0592MHz的晶振，但用户可以在仿真器上的晶振插孔中换插其他频率的晶振。*仿真器上的复位按钮只复位仿真芯片，不复位目标系统。*仿真芯片的31脚（/EA）已接至高电平，所以仿真时只能使用片内ROM，不能使用片外ROM；但仿真器外引插针中的31脚并不与仿真芯片的31脚相连，故该仿真器仍可插入到扩展有外部ROM（其CPU的/EA引脚接至低电平）的目标系统中使用。3.4本章小结在这一章中，我们主要介绍并讨论了目前EDA行业常用的三款电子电路设计制作软件，然后介绍了为实现预期功能所需要的软件程序模块，最后对软件程序在KeilC51软件中进行调试。Altiumdesigner是由Protel发展而来的，是目前EDA行业中使用最方便,操作最快捷，人性化界面最好的辅助工具。接着介绍了它的发展历史和用于制作原理图、PCB图等功能。总之，它是常用的电子设计软件之一，它可用于原理图和PCB的制作，是一款功能强大的电子软件。Proteus软件是英国Labcenterelectronics公司出版的EDA工具软件。它不仅具有其它EDA工具软件的仿真功能，还能仿真单片机及外围器件。它是目前最好的仿真单片机及外围器件的工具。接着讨论了它的功能，特点和需要改进的地方。KeilC51是美国KeilSoftware公司出品的51系列兼容单片机C语言软件开发系统，与汇编相比，C语言在功能上、结构性、可读性、可维护性上有明显的优势，因而易学易用。用过汇编语言后再使用C来开发，体会更加深刻。在工作中，它具有相应的编译器，开发环境和一整套开发工具。常常在uVision2forwindows中编译调试程序，它是一个集成的开发环境，将项目管理、源代码编辑和程序调试组合在了一个功能强大的环境中。在本章最后给出了实现预期功能所需要的源程序模块部分并在Keilc51中进行了调试。 第四章方案论证与电路调试及实现4.1系统方案论证系统设计方案论证路灯控制系统分为光线检测和执行控制命令（开路灯、关路灯），在光线满足设定条件的情况下，光线检测电路将检测到的情况传送给控制器并由控制器发出指令控制相应的电路执行。4.1.2传感电路部分方案一：使用光敏电阻与电源相连，通过上拉电阻给51单片机输入信号，并进行相应的后续程序操作。方案二：使用光敏电阻和三极管联合驱动的方式，提供给单片机输入传感信号。由于方案二提供的输入信号相对来说对环境的要求较高，难以实现且不符合系统在现实生活中的实用性等原则，故选取方案一。执行电路部分方案一：由单片机端口对相应电路进行操作；方案二：由单片机对后续的执行元件进行操作，如继电器等相关的执行元件。方案三：使用LM324芯片，含有四个运算放大器，电源电压范围宽，静态功耗小，可单电源使用。由于方案三使用LM324芯片等相关元件，使系统的设计更加接近实际应用，在实际应用中，系统是由电子电路→电气电路的控制，使用LM324等可使系统的现实性大大增强。系统硬件设计及原理图的绘制整个系统由光电检测电路、单片机控制电路、路灯控制电路、两位一体数码显示电路等四部分组成，构成整个光控路灯智能控制系统4.2总体电路调试总体电路调试主要分为硬件电路调试和软件电路调试两部分。PCB板焊好后，就开始进行硬件电路调试了。硬件电路调试中主要发现以下几类问题：短路、复位电路中的复位开关自身就坏了、由于焊接技术欠佳，造成的虚焊、些许焊点不规范等问题。在软件电路调试部分，主要是程序部分的调试:调试中发现两位一体数码管的共阴结成共阳，于是就在程序里改变。4.3功能实现图4.1功能实现图4.4本章小结这一章主要介绍了三个方面的内容：对系统实现的方案进行论证、对本设计的硬软件系统进行总调试及实现本次毕业设计预期要实现的功能要求。在对系统实现方案的论证部分，讨论了路灯控制部分的组成，实现条件。接着介绍了传感电路的两种实现方案和执行电路的三种实现方案，通过对比，选出了最佳的设计方案，从而实现了整个硬件系统电路部分的设计。然而在对本次设计的硬软件系统的调试中，主要是检查原理图、PCB制图以及在焊接过程中有无虚焊之类的错误。最主要的