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毕业设计论文
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基于单片机的汽车转弯信号灯控制毕业设计,毕业设计论文
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前 言 1 设计人：周运华 前 言 随着工业控制自动化水平的不断提高 ,。我们需要对系统中的多个对象进行高度智能化、自动化的控制。因此，单片机控制系统是整个控制系统中不可缺少的一部分。经过几年的专业学习，我们已基本掌握了一定的基础知识，但知识的综合应用能力仍有待提高。 本次毕业设计是为了培养和提高我们的综合应用能力；加深对单片机技术的理解和利用设计工具进行综合设计应用的掌握；增强对单片机程序编写能力和使用ALTER 公司的工具软件 WAVE 进行设计的应用；是我在校期间的最后一次综合理论的设计，也是对所学专业知识的集中检阅。在指导老 师的帮助下灵活运用课堂知识，学会查阅相关参考书目，分析实际案例，通过本次设计，培养自己独立分析和解决实际问题的综合能力，扩大知识面，掌握单片机设计的基技能及编制设计技术的一般方法。传统的汽车转弯信号灯的控制采用数字逻辑电路实现，虽然这种方式较分立元件电路有了较大改进，但由于其功能完全靠硬件实现、因而存在种种弊端：在这种控制线路中、要实现某种控制只能通过各芯片间的硬件连线解决，而其控制功能已包含在固定线路之间，因此它的功能专一，不灵活；为了安全可靠、节约使用各芯片引脚，设置了许多带有制约关系的联锁电路，使电路 在电源接通时，各器件都处于受制约状态。上述种种不利因素使得传统的汽车转弯信号灯控制系统很难达到更高的自动化、智能化程度，难以满足我们对设计、制作、使用、维护、功能调整和变更更加灵活方面的要求。我们在汽车转弯信号灯控制系统中采用性能价格比较优的 AT89C51 单片机作为控制器 ,代替传统的控制电路、从而提高了自动化程度，增加了系统功能。nts电气工程系毕业论文 2 设计人：周运华 目 录 前言 1 摘要 4 第一章 课题内容 5 2.2 设计目的 5 2.2 设计内容 5 2.3 系统的控制要求 5 第二章 总体方案 6 2.1 方案论证 6 2.2 器件选择、电路制作及软件编程 7 2.3 系统的调试 7 第三章 硬件设计 8 4.1 硬件安排及分析 8 4.2 AT89C51 单片机型号的选择及 介绍 9 4.2.1 主要特性 10 4.2.2 管脚说明 11 4.2.3 振荡器特性 12 4.2.4 AT89C51 方框图 13 4.2.5 芯片擦除 14 4.2.6 编程方法 15 4.2.7 AT89C51 的极限参数及电气特性 17 3.3 其它芯片 内部逻辑结构图 图 19 3.4 硬件原理图 20 3.5 PCB 板图 20 3.6 Protel99 封装总结 20 nts目 录 3 设计人：周运华 第四章 软件设计 25 5.1 程序流程图 25 5.2 设计程序 27 5.3 总体说明 30 5.4 1HZ 闪烁信号的产生与占空比 30 5.5 30HZ 闪烁信号的产生与占空比 30 5.6 内存单元分配表 32 第六章 调试与存在的不足 33 6.1 调试方法 33 6.2 存在的问题和设计的不足 33 参考文献 35 结束语 36 元件清单 附图 1 附图 2 附图 3 nts电气工程系毕业论文 4 设计人：周运华 摘要 :本设计在分析了汽车转弯 信号灯的数字逻辑电路控制方式存在的种种不利因素的基础上，提出了采用 AT89C51 单片机作为该系统控制器的新方案，并对系统的硬件结构进行了阐述，对系统的监控程序进行了说明，对 1HZ、 30HZ 闪烁信号产生与占空比形成的算法思想进行了详细的讨论。 Abstract： This design is on the basis of analysing all sorts of unfavourable factors that the automobile turn signal s digital logical circuit control method exist , have proposed adopting AT89C51 SCM as the new scheme of this system controller , and has explained the hardware structure of the system, control procedure in system is it prove , produce with empty to go on the detailed discussion to 1HZ , 30HZ flickering signal than the algorithm thought of forming to go on. 关键词： 汽车转弯信号灯、控制系统 、单片机 、占空比 Keyword: automobile turn signal、 Control system、 SCM、 Comparison occupied in a spacents第三章 主要器件原理及芯片介绍 5 设计人：周运华 第一章 课题内容 采用单片机对汽车转弯信号灯进行控制，比传统的数字逻辑电路控制要更加安全可靠，更有利于实现自动化和智能化的控制。 1.1 设计目的 通过汽车转弯信号灯单片机控制系统的设计，培养和提高我们的综合应用能力；加深对单片机技术的理解和利用设计工具 综合设计的掌握；增强对单片机程序编写能力和使用 ALTER 公司的工具软件 WAVE 进行设计的应用。 1.2 设计内容 利用单片机，采用合理的方法设计一个汽车转弯信号灯的控制系统，用单片机语言写出硬件描述程序并使用 WAVE 和实验箱实行综合设计。 1.3 系统的控制要求 汽车在驾驶时有左转弯、右转弯、刹车、合紧急开关、停靠等操作。在左转弯或右转弯时，通过转弯操作杆就使左转开关或右转开关合上，从而使左头灯、仪表板左转弯灯、左尾或右头灯、仪表板右转弯灯、右尾头闪烁；合紧急开关时要求前面述及的 6个信号灯全都闪烁；汽车刹车 时， 2个尾灯点亮；如正当转弯时刹车，则转弯时原应闪烁的信号灯仍应闪烁。以上闪烁，都是频率为 1HZ 的低频闪烁；在汽车停靠而停靠开关合上时，左头灯、右头灯、左尾灯、右尾灯按频率为 30HZ 的高频闪烁。 综上所述，在各种操作动作时，信号灯应输出的信号表 1 所示。 驾驶操作 输出信号 仪表板 左转弯灯 仪表板 右转弯灯 左头灯 右头灯 左尾灯 右尾灯 左转弯 (合上左转开关 ) 闪烁 闪烁 闪烁 右转弯 (合上右转开关 ) 闪烁 闪烁 闪烁 合紧急开关 闪烁 闪烁 闪烁 闪烁 闪烁 闪烁 刹 车 (合上刹车开关 ) 亮 亮 左转弯时刹车 闪烁 闪烁 闪烁 亮 右转弯时刹车 闪烁 闪烁 亮 闪烁 刹车，并合紧急开关 闪烁 闪烁 闪烁 闪烁 亮 亮 左转弯时刹车，并合紧急开关 闪烁 闪烁 闪烁 闪烁 闪烁 亮 右转弯时刹车，并合紧急开关 闪烁 闪烁 闪烁 闪烁 亮 闪烁 停靠 (合上停靠开关 ) 30HZ 闪烁 30HZ 闪烁 30HZ 闪烁 30HZ 闪烁 表 1 nts电气工程系毕业论文 6 设计人：周运华 第二章 总体方案 根据设计内容及系统的控制要求可以确定设计大致可分为以下三个部分： 2.1 方案 论证 需求分析，方案论证是单片机应用系统设计工作的开始，也是工作的基础。只有经过深入细致地分析，周密而科学地方案论证才能使系统设计工作顺利完成，需求分析时对方案进行考虑，以便有针对性地调查研究。 本设计需求分析的内容主要包括：被测控参数的形式（输入、输出信号），被测控参数的范围（高电平、低电平）。 本设计通过对数字逻辑电路控制和单片机控制的比较，得出数字逻辑电路控制的 只能通过各芯片间的硬件连线解决来实现其功能，而且其控制功能已经包含在固定线路之间，因此它的功能专一，不灵活，为了 安全可靠、节约使用各芯片引脚，达到灵活控制的目的，我们采用单片机进行控制。 AT89C51 较 MSC-51 来说， 功能更加强大、灵活性更高，且价格合理，所以我们选用 AT89C51 作为本次设计的单片机。根据系统的控制要求，我们可以画出系统方框图： 通过对开关控制输入信号和信号灯输出信号的检测，便可以简单的实现本次设计所要示的功能。 在检测输入信号（ P3.0 P3.4）时，我们通过对开关的闭合配合反相器的工作来判断是否有输入信号（高电平）。 在检测输出信号 (P1.0 P1.6)时，我们通过采用 P1.7 对 晶体管的通断配合或非门的工作来判断是否有故障（低电平），如果为高电平，即有故障则点亮故障灯；如果没有故障则根据驾驶室执行相应操作。 在完成硬件的设计后，通过软件编制，便可以实现这个系统的功能。 AT89C51 开关控制输入 信号灯输出 nts第三章 主要器件原理及芯片介绍 7 设计人：周运华 2.2 器件选择，电路制作及软件编程 要选择合适的器件并进行测试是否好坏；电路制作要简单化，结构要清晰，编号要统一，按顺序结构进行；软件结构要做到反复的修改，要精益求精，直到满足要求为止。 2.3 系统的调试 写完程序和焊接好线路后，不能一次性成功、正常工作是常有的事情，这就需要查错和调试， 调试完成后，应在实验室模拟现 场条件，对设计的硬件，软件进行性能测定，现场试用时要对使用情况做详细记录，在各种可能的情况下都要做实验。 nts电气工程系毕业论文 8 设计人：周运华 第三章 硬件设计 3.1 硬件安排及分析 根据系统控制要求的表 1，可画出实现这一汽车信号灯要求的相应数字逻辑电路，如图 1 所示。 现在改用 AT89C51 系列单片机，可实现以下三项功能： 图 1相同的功能； 产生所需的低频（ 1HZ）与高频（ 30HZ）闪烁信号； 有一定的故障监控性能，以提高系统的可靠性。 1HZ、 30HZ 闪烁信号的产生可由单片机内部的定时器解决。 图 2 是改用单片机控制后的硬件安排 自图 2 可见：各种驾驶操作的信号自 P3 口送入单片机，而使信号灯点亮的输出信号则自 P1 口输出。图的下部是故障监控电路。在 P1.0 P1.5 共 6 路输出中，如轮渡使 1路的晶体管断开（ P1口相应引脚输出低电平），这 1路的信号灯将熄灭，而其它 5路的晶体管接通（ P1 口引脚送来高电平），相应的信号灯点亮，则在正常情况下，信号灯熄灭的那路将使 P1.7 呈现低电平；要是 P1.7 出现高电平，可说明当前这 1路有了故障。另外，如使 6路的晶体管全部接通（ P1 口引脚送来高电平），在正常情况下， P1.7 应 呈高电平；要是 P1.7 出现低电平，也说明信号线路存在故障。在故障时，通过软件应使P1.6 输出高电平，以点亮故障信号灯报警。 除硬件安排外，单片机控制系统要实现上述功能还必须通过软件编程的配合。 nts第三章 主要器件原理及芯片介绍 9 设计人：周运华 图 1:实现表 1 所列汽车信号灯要求的数字逻辑电路 图 2:汽车转弯信号灯单片机控制系统的示意电路 3.2 AT89C51 单片机型号的选择及 介绍 基于下列原因我们选用 AT89C51作为控制核心。 由于单片机技术在各个领域正得到越来越广 泛的应用，世界上许多集成电 路生产厂nts电气工程系毕业论文 10 设计人：周运华 家相继推出了各种类型的单片机。在单片机家族的众多成员中， MCS-51单片机以其优越的性能、成熟的技术及高可靠性和高性能价格比，迅速占领了工 业测控和自动化工程应用的主要市场，成为国内单片机应用领域的主流。 MCS-51系列单片机是 Intel公司在 20世纪 80年代初研制出来的，虽然近 年来该公司已经把精力集中在了计算机的 CPU生产上，但是，以 MCS-51技术核 心为主导的微控制器技术己被 ATMEL, PHIL工 PS等公司所继承，并且在原有基础 上又进行了新的开发，从而产生了和 MCS-51兼容而功能更加强劲的微控制器系 列。 ATMEL公司所生产的 89系列单片机就是基于 Intel公司的 MCS-51系列而研 制的并与 MCS-51兼容的微控制器系列。 ATMEL公司是美国在 20世纪 80年代中期成立并发展起来的半导体公司。该公司的技术优势在于 FLASH存储技术、高质高可靠性的生产技术。随着业务的发展，在 20世纪 90年代初， ATMEL公司一跃成为全球最大的 EEPROM供应商。 1994年，为了介入单片机市场，ATMEL公司以 EEPROM技术和 Intel公司的 80C31单片机核心技术进行交换，从而取得 80C31核的使用权。 ATMEL公司把自身的先进 Flash存储器技术和 8OC31核相结合，从而生产出了 Flash单片机 AT89系列。这是一种内部含 Flash存储器的特殊单片机系列。由于它内部含有大容量的 Flash存储器，所以在产品开发及生产便携式商品、手提式仪器等方面有着十分广泛的应用，也是目前取代传统的 MCS-51系列单片机的主流单片机之一。 AT89C51是一种功能强、灵活性高，且价格合理的单片机，可方便地 应用在各种控制领域。 3.2.1 主要特性： 与 MCS-51 兼容 4K 字节可编程闪 烁存储器 寿命： 1000 写 /擦循环 数据保留时间： 10 年 全静态工作： 0Hz-24Hz 三级程序存储器锁定 128*8 位内部 RAM 32 可编程 I/O 线 两个 16 位定时器 /计数器 5 个中断源 nts第三章 主要器件原理及芯片介绍 11 设计人：周运华 可编程串行通道 低功耗的闲置和掉电模式 片内振荡器和时钟电路 3.2.2 管脚说明： 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 P1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，如下所示： 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） nts电气工程系毕业论文 12 设计人：周运华 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。 3.2.3 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。 nts第三章 主要器件原理及芯片介绍 13 设计人：周运华 3.2.4 AT89C51 方框图 （见下页） nts电气工程系毕业论文 14 设计人：周运华 3.2.5 芯片擦除： 整个 PEROM 阵列和三个锁定位的电擦除可通过正确的控制信号组合，并保持 ALE管脚处于低电平 10ms 来完成。在芯片擦操作中，代码阵列全被写“ 1”且在任何非空存储字节被重复编程以前，该操作必须被执行。 此外， AT89C51 设有稳态逻辑，可以在低到零频率的条件下静态逻辑，支持两种软件可选的掉电模式。在闲置模式下， CPU 停止工作。但 RAM，定时器，计数器，串口和中nts第三章 主要器件原理及芯片介绍 15 设计人：周运华 断系统仍在工作。在掉电模式下，保存 RAM 的内容并且冻结振荡器，禁止 所用其他芯片功能，直到下一个硬件复位为止。 3.2.6 编程方法 AT89C51 单片机内部有 4K 字节的 Flash PEROM，这个 Flash 存储陈列出厂时已处于擦除状态（即所有存储单元的内容均为 FFH），用户随时可以对其进行编程。编程接口可接收高电压（ 12V）或低电压（ Vcc）的允许编程信号。低电压编程模式适合于用户在线编程系统，而高电压编程模式可与通用 EPROM 编程器兼容。 AT89C51 单片机中，有些属于低电压编程方式，而有些则是高电压编程方式，用户可从芯片上的型号和读取芯片内的签名字节获得信息，见下表 2： Vpp=12V Vpp=5v 芯片顶面标识 AT89C51 xxxx yyww AT89C51 xxxx-5 yyww 签名字节 (030H)=1EH (031)=51H (032)=FFH (030H)=1EH (031)=51H (032)=05H 表 2 AT89C51 的程序存储器陈列是采用字节写入方式编程的，每次写入一个字节，要对整个芯片内的 PEROM 程序存储器写入一个非空字节，必须使用片擦除的方式将整个存储器的内容清除。 编程前，须按表 3 和图 3所示设置好地址、数据及控制信号，编程单元 的地址加在P1口和 P2 口的 P2.0 P2.3 （ 11位地址范围为 0000H 0FFFFH） ，数据从 P0口输入，引脚 P2.6、 P2.7 和 P3.6、 P3.7 的电平设置见表 6，（ /PSEN）为低电平， RST 保持高电平，（ /EA） /Vpp 引脚是编程电源的输入端，按要求加上编程电压， ALE/（ PROG）引脚输入编程脉冲（负脉冲）。编程时，可采用 4 20MHz 的时钟振荡器， AT89C51 编程方法如下： 在地址线上加上要编程单元的地址信号。 在数据线上加上要写入的数据字节。 激活相应的控制信号。 在高电压编程方式时，将（ EA） /Vpp 端加上 12V 的编程电压。 nts电气工程系毕业论文 16 设计人：周运华 每对 Flash 存储陈列写入一个字节或每写入一个程序加密位，加上一个ALE/（ PROG）编程脉冲。改变编程单元的地址和写入的数据，重复 1 5 步骤，直到全部文件编程结束。每个字节写入周期是自身定时的，通常约为 1.5ms。 表 3 Flash 存储器编程真值表 图 3 nts第三章 主要器件原理及芯片介绍 17 设计人：周运华 3.2.7 AT89C51 的极限参数及电气特性 AT89C51 的极限参数 参 数 额定值 单位 操作温度 0 +70 或 -40 +85 贮存温度范围 -65 150 EA/Vpp脚相对于 Vss的电压 0 +13.0 V 其它任何脚相对于 Vss的电压 -0.5 +6.5 V 每个 I/O脚的最大 IOL 15 mA 功率损耗（指器件表面的发热，而非器件的功耗） 1.5 w AT89C51 的电气特性 AC 特性：在以下条件下， P0 口， ALE/PROG， PSEN 的负载电容为 100pF,其它输出口的负载电容为 80pF。 nts电气工程系毕业论文 18 设计人：周运华 DC特性： 注意： 1) 不能保证典型值，这些值是在室温 5V 下测得 2) P0口和 P2口上的容性负载会产生噪声叠加到 1口、 3口和 ALE 的低电平上。噪声产生的原因是在总线操作期间， 0口和 2口从 1到 0 的跳变会使外部总线电容对口 0和口 2 管脚放电，在最恶劣的情况下（容性负载 100pF） ， ALE 管脚上的噪声脉冲可超过 0.8V。 在这种境况下，可以通过施密特触发器或者带有施密特触发 STROBE 输入的地址锁存器来校正 ALE 。 IOL 会超过测试条件下的电流。 3) 容性负载加到口 0和口 2会导致 ALE 和 PSEN 管脚瞬时低于 VCC-0.7V， 当地址位稳定下来。 4) 当口 1、 2、 3 被外部电路拉低时，口上从 到 0的跳变将产生跳变电流，当输入电压大约在 2v时，跳变电流达到最大。 6) 应用温度 T 0 +70 Tamb -40 +85 ,ITL -750A 7) 口 0、 ALE 和 PSEN 脚的负载电容为 100pF ，其他输出口为 80 pF 8) 在稳定的状态条件下， Io 低被外部限制如下 i. 每个管脚的最大 IOL 15mA （注 85 规格） ii. 每个 8 位口的最大 IOL 26 mA iii. IOL 输出最大总和 71mA iv. 如果 IOL 超过测试条件， VOL 可能会超过相应规格。不能保证超过测试电流。 9) ALE 的测试是 ALE 关断情况下，测出 ALE 的高电位值。 10) 管脚电容特性并不由测试得出，而是由其特性保证。管脚电容小于 25 pF。 陶瓷电容小于 15pF（ EA是 25pF） nts第三章 主要器件原理及芯片介绍 19 设计人：周运华 3.3 其它芯片 内部逻辑结构图 图 3.3.1 74ls27（三输入或非门） 74ls27 芯片内部逻辑结构图： 3.3.2 74ls32（二输入或门） 74ls32 芯片内部逻辑结构图： 3.3.2 74ls04（反相器） 74ls04 芯片内部逻辑结构图： nts电气工程系毕业论文 20 设计人：周运华 3.4 硬件原理图 见附录 1 3.5 PCB 板图 3.5.1 平面效果图 见附录 2 4.2.2 3D 效果图 见附录 3 3.6 Protel99 封装总结 零件封装是指实际零件焊接到电路板时所指示的外观和焊点的位置。是纯粹的空间概念 .因此不同的元件可共用同一零件封装，同种元件也可有不同的零件封装。像电阻，有传统的针插式，这种元件体积较大，电路板必须钻孔才能安置元件，完成钻孔后，插入元件，再过锡炉或喷锡（也可手焊），成本较高，较 新的设计都是采用体积小的表面贴片式元件（ SMD）这种元件不必钻孔，用钢膜将半熔状锡膏倒入电路板，再把 SMD 元件放上，即可焊接在电路板上了。 电阻 AXIAL 无极性电容 RAD 电解电容 RB- 电位器 VR 二极管 DIODE 三极管 TO 电源稳压块 78 和 79系列 TO 126H 和 TO-126V 场效应管 和三极管一样 整流桥 D 44 D 37 D 46 单排多针插座 CON SIP nts第四章 硬件设计 21 设计人：周运华 双列直插元件 DIP 晶振 XTAL1 电阻： RES1， RES2， RES3， RES4；封装属 性为 axial 系列 无极性电容： cap;封装属性为 RAD-0.1 到 rad-0.4 电解电容： electroi;封装属性为 rb.2/.4 到 rb.5/1.0 电位器： pot1,pot2；封装属性为 vr-1 到 vr-5 二极管：封装属性为 diode-0.4(小功率 )diode-0.7(大功率 ) 三极管：常见的封装属性为 to-18（普通三极管） to-22(大功率三极管 )to-3(大功率达林 顿管） 电源稳压块有 78和 79 系列； 78 系列如 7805， 7812， 7820 等 79 系列有 7905， 7912， 7920 等 常见的封装属性有 to126h 和 to126v 整流桥： BRIDGE1,BRIDGE2: 封装属性为 D系列（ D-44， D-37， D-46） 电阻： AXIAL0.3-AXIAL0.7 其中 0.4-0.7 指电阻的长度，一般用 AXIAL0.4 瓷片电容： RAD0.1-RAD0.3。 其中 0.1-0.3 指电容大小，一般用 RAD0.1 电解电容： RB.1/.2-RB.4/.8 其中 .1/.2-.4/.8 指电容大小。一般 470uF 用 RB.3/.6 二极管： DIODE0.4-DIODE0.7 其中 0.4-0.7 指二极管长短，一般用 DIODE0.4 nts电气工程系毕业论文 22 设计人：周运华 发光二极管： RB.1/.2 集成块： DIP8-DIP40, 其中指有多少脚，脚的就是 DIP8 贴片电阻 0603 表示的是封装尺寸 与具体阻值没有关系 但封装尺寸与功率有关 通常来说 0201 1/20W 0402 1/16W 0603 1/10W 0805 1/8W 1206 1/4W 电容电阻外形尺寸与封装的对应关系是 : 0402=1.0x0.5 0603=1.6x0.8 0805=2.0x1.2 1206=3.2x1.6 1210=3.2x2.5 1812=4.5x3.2 2225=5.6x6.5 nts第四章 硬件设计 23 设计人：周运华 固定的元件封装，这是因为这个库中的元件都有多种形式：以晶体管为例说明一下：晶体管是我们常用的的元件之一，在 DEVICE。 LIB 库中，简简单单的只有 NPN 与PNP 之分，但实际上，如果它是 NPN 的 2N3055 那它有可能是铁壳子的 TO 3，如果它是 NPN 的 2N3054，则有可能是铁壳的 TO-66 或 TO-5，而学用的 CS9013，有 TO-92A，TO-92B，还有 TO-5， TO-46， TO-5 2 等等，千变万化。 还有一个就是电阻，在 DEVICE库中，它也是简单地把它们称为 RES1 和 RES2，不管它是 100还是 470K都一样，对电路板而言，它与欧姆数根本不相关，完全是按该电阻的功率数来决定的我们选用的 1/4W 和甚至 1/2W 的电阻，都可以用 AXIAL0.3 元件封装，而功率数大一点的话，可用 AXIAL0.4,AXIAL0.5 等等。现将常用的元件封装整理如下： 电阻类及无极性双端元件 AXIAL0.3-AXIAL1.0 无极性电容 RAD0.1-RAD0.4 有极性电容 RB.2/.4-RB.5/1.0 二极管 DIODE0.4 及 DIODE0.7 石英晶体振荡器 XTAL1 晶体管、 FET、 UJT TO-xxx(TO-3,TO-5) 可变电阻（ POT1、 POT2） VR1-VR5 刷电路板上的焊盘间的距离就是 300mil（因为在电机领域里，是以英制单位为主的。同样的，对于无极性的电容， RAD0.1-RAD0.4 也是一样；对有极性的电容如电解电容，其封装为 R B.2/.4， RB.3/.6 等，其中“ .2” 为焊盘间距，“ .4”为电容圆 筒的外径。 对于晶体管，那就直接看它的外形及功率，大功率的晶体管，就用 TO 3，中功率的晶体管 ，如果是扁平 的，就用 TO-220，如果是金属壳的，就用 TO-66，小功率的晶体管，就用 TO-5 ，TO-46， TO-92A 等都可以，反正它的管脚也长，弯一下也可以。 对于常用的集成nts电气工程系毕业论文 24 设计人：周运华 IC 电路，有 DIPxx，就是双列直插的元件封装， DIP8 就是双排，每排有 4个引 脚，两排间距离是 300mil,焊盘间的距离是 100mil。 SIPxx 就是单排的封装。等等。同样的包装，其管脚可不一定一样。例如，对于 TO-92B 之类的包 装，通常是 1脚为E（发射极），而 2 脚有可能是 B 极（基极），也可能是 C（集电极）；同样的， 3脚有可能是 C，也有可能是 B，具体是哪个，只有拿到了元件才能确定。因此，电路软件不敢硬性定义焊盘名称（管脚名称），同样的 ，场效应管， MOS 管也可以用跟晶体管一样的封装，它可以通用于三个引脚的元件。 在可变电阻上也同样会出现类似的问题；在原理图中，可变电阻的管脚分别为 1、 W、及 2， 所产生的网络表，就是 1、 2 和 W，在 PCB 电路板中，焊盘就是 1， 2， 3。当电路中有这两种元 件时，就要修改 PCB 与 SCH 之间的差异最快的方法是 在产生网络表后，直接在网络表中，将晶 体管管脚改为 1， 2， 3；将可变电阻的改成与电路板元件外形一样的 1， 2， 3即可 nts第四章 硬件设计 25 设计人：周运华 第四章 软件设计 5.1 程序流程图 5.1.1 主程序 开 始 设置定时器初值 设置定时器 0 为模式 1 设置软件计数器初值 允许定时器 0 中断 总允许中断 启动定时器 0 等待 nts电气工程系毕业论文 26 设计人：周运华 5.1.2 中断程序 对 TH0 重置 保护现场 故障监控程序 故障告警处理 形成占空比为 62.5%的30Hz信号 1 秒到否 ? 有故障吗 ? 计算 并输出给各相应的灯 恢复现场 返 回 对软件计数器 20H 重置 244 到 否 无 有 中断开始 nts第六章 调试与存在的不足 27 设计人：周运华 5.2 设计程序 ORG 0000H LJMP START ORG 000BH MOV TH0， #111110000B ；定时器 /计数器 0 重装载 PUSH PSW ； 保存现场 AJMP INTSUB ORG 0030H START： MOV TL0， #0 ；定时器 /计数器 0 预置数 MOV TH0， #0F0H ；同上 MOV TMOD， #01000001B ；设定定时器 /计数器 0 工作于方式 1，定时器 /计数器 1 未用 MOV 20H， #244 ；片内 RAM20H 单元用作计数器，初值设定为 244 SETB ET0 ；定时器 /计数器 0 开 SETB EA ；总开中 SETB TR0 ；起动定时器 /计数器 0 SJMP $ ；等待 INTSUB： DJNZ 20H， LAMP ；片内 RAM20H 单元未减到 0，转信号灯指示程序段 MOV 20H， #244 ；片内 RAM20H 单元已减到 0，则该单元重装载 MOV P1， #3FH ；使 P1.0 1.5 输出高电平，此起为故障监控程序段 CLR P1.0 ；轮流断开一个信号灯 JB P1.7， FAULT ；检测是否为高电平，如果是，则跳转到故障灯指示段 SETB P1.0 ；检测为低电平，则正常，将这个信号灯复位，接着检测 CLR P1.2 JB P1.7， FAULT SETB P1.2 CLR P1.4 nts电气工程系毕业论文 28 设计人：周运华 JB P1.7， FAULT SETB P1.4 CLR P1.1 JB P1.7， FAULT SETB P1.1 CLR P1.3 JB P1.7， FAULT SETB P1.3 CLR P1.5 JB P1.7， FAULT SETB P1.5 JB P1.7， LAMP ；接通所有信号灯，检测是否为高电平， ；如果是，则转信号批示灯程序 FAULT： SETB P1.6 ；点亮故障信号灯 LAMP： MOV C， 01H ；此起为信号灯指示程序段 ANL C， 00H ORL C， 02H ；以上 3 条凑 30HZ 闪烁信号的占空比为 62.5% ANL C， P3.2 ；与停靠开关进行与操作，停靠开关没有合上时，只输出 1Hz信号，合上时，输出 30Hz信号 MOV PSW.1， C ； 30HZ 闪烁信号暂存于 PSW.1（ PSW 这一位原未定义） MOV C， P3.3 ；将左转开关信号送到 C ORL C， P3.1 ； C 与紧急开关进行或操作 ANL C， 07H ；与 20H 单元位寻址区的 07 位进行与操作，只输出 1Hz信号 MOV P1.2， C ；仪表板左转弯灯闪烁 MOV F0， C ；将左转或紧急信号暂存于 F0 ORL C， PSW.1 ；或操作 30Hz信号 nts第六章 调试与存在的不足 29 设计人：周运华 MOV P1.0， C ；左头灯闪烁 MOV C， P3.0 ；将刹车开关信号送到 C ANL C， P3.3 ；左转和刹车可同时进行 ORL C， F0 ；或操作左转或紧急信号 ORL C， PSW.1 ；或操作 30Hz信号 MOV P1.4， C ；左尾灯亮或闪烁 MOV C， P3.4 ORL C， P3.1 ANL C, 07H MOV P1.3， C ；仪表板右转弯灯闪烁 MOV F0， C ORL C， PSW.1 MOV P.1， C ；右头灯闪烁 MOV C， P3.0 ANL C， P3.4 ORL C， F0 ORL C， PSW.1 MOV P1.5， C ；右尾灯亮或闪烁 POP PSW ；恢复现场 RETI END nts电气工程系毕业论文 30 设计人：周运华 5.3 总体说明 主程序部分只是自 0030H 地址起的 8 条指令。 7 条用于初始化：对定时器 /计数器官0 预置数、设定定时器 /计数器 0 的工作方式、设定片内 RAM20H 单元的初值、为定时器 /计数器 0 中断开和起动定时器 /计数器 0。最后 1 条是等定数器 /计数器 0 溢出中断。 响应定时器 /计数器 0 溢出中断后，相应的中断服务子程序将以 000BH 为入口地址，在为这时器 /计数器 0 重装载（实际只需为 TH0 重装载，因 TL0 原本已减为 0）和保存现场后又转去 INTSUB。自 INTSUB 起含本例 2 个主要程序段：信号灯指示程序段和故障监控程序段。如 1s 时间未到，将只执行信号灯批示程序段，根据驾驶操作动作，如遇转弯、停靠等情形，将有信号灯闪烁或点亮（表 1）。每逢 1s 时间到，则先执行故障监控程序段，对信号灯批示电路（如图 2 右部）检查一遍，然后再执行信号灯指示程序段。 信号灯指示程序段和故障监控程序段都很简明，故说明从略。 5.4 1HZ 闪烁信号的产生与占空比 本课题令定时器 /计数器 0 工作于方式 1 的定时器方式，且预置以 F000H，在 12MHZ晶振的情形下，每隔 4096us 将溢出一次。另以片 内 RAM20H 单元为计数器，初值置为244，每逢定时器 /计数器 0 溢出一次便减 1；当减到 0 时，经历的时间便 =244*4096us=1s 在上述 1s 时间内，片内 RAM20H 单元最高位不为 1 的时间为（ 127/244） s，为 1的时间为（ 244-127） /144=（ 117/244） s，故自该位可得占空比接近 50%（实际 117/244=48%）的 1HZ 闪烁信号。 5.5 30HZ闪烁信号的产生与占空比 闪述片内 RAM20H 单元的初值置为 244，也即 11110100B；如将前 5 位与后 3 位分开看，则前 5 位为 30，后 3 位 可有 8 种变化。该 20H 在自 244 减到 0 的过程中，前 5位每 1/30s 变化一次（减 1）。在这 1/30s 中，如根据后 3 位的变化情形使输出电平在 0，1 间恰好反复一次，这输出电平便呈 30HZ 闪烁信号。闪烁信号的占空比则视每 1/30s中 1 电平所占的比例而定，详见表 3。占空比大，信号灯通电的时间长，灯丝发光的亮度相应提高。 nts第六章 调试与存在的不足 31 设计人：周运华 片内 RAM20H 单元各位的电平 输 出 电 平 7 6 5 4 3 2 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 1 1 1 1 1 1 1 0 1 0 0 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 1 1 1 1 0 1 1 0 0 0 0 1 1 1 0 1 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 占空比（ %） 12.5 25 37.5 50 62.5 75 87.5 表 4 本课题选定占空比为 62.5%。查表 4 知，后 3 位自 111 减至 011 的过程内输出电平均应为 1。满足这一条件的逻辑式应为： 02H+01H+00H=1(见信号灯指示程序段前 3 条指令 )，式中 00H、 01H、 02H 都是直接寻址位的位地址。占空比取（ 20H） 7 来控制，（ 20H）7=1 时控制发光，时间为： （ 1-127/244） s；当（ 20H） 7=0 时控制熄灭，时间为： 127/244s 。 nts电气工程系毕业论文 32 设计人：周运华 5.6 存单元分配表 20H 软计数器 00H 20H 单元位寻址区的第 00 位 01H 20H 单元位寻址区的第 01 位 02H 20H 单元位寻址区的第 02 位 07H 20H 单元位
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