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jl067
基于
单片机
智能
调光
设计
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【JL067】基于单片机的智能调光灯设计,jl067,基于,单片机,智能,调光,设计
- 内容简介：
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英 文 翻 译 系 别 自动化系 专 业 自动化 班 级 191003 学生姓名 屈晓东 学 号 103643 指导教师 李雪霞 毕业时间 1 单片机智能调光灯 单片机是一种集成电路芯片，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 机存储器 读存储器 种 I/O 口和中断系统、定时器 /计数器等功能（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微型计算机系统，在工业控制领域广泛应用。从上世纪 80 年代，由当时的 4 位、 8位单片机，发展到现在的 300M 的高速单片机。 单片微型计算机简称单片机，是典型的嵌入式微控制器（ 常用英文字母的缩写 示单片机，单片机又称单片微控制器，它不是完成某一个逻辑功能的芯片，而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。单片机由运算器、控制器、存储器、输入输出设备构成，相当于一个微型的计算机（最小系统），和计算机相比，单片机缺少了外围设备等。概括的讲：一块芯片就成了一台计算机。它的体积小、质量轻、价格便宜、为学习、应用和开发提供了便利条件。同时，学习使用单片机是了解计算机原理与结构的最佳选择。它最早是被用在工业控制领域。主流单片机包括 4量的 128 B 容量的 2 个 16 位定时 /计数器、 4 个 8 位并行口、全双工串口行口、 统结构简单，使用方便，实现模块化；单片机可靠性高，可工作到 106 107 小时无故障；处理功能强，速度快。低电压，低功耗，便于生产便携式产品。控制功能强。环境适应能力强。 现代人类生活中所用的几乎每件有电子器件的产品中都会集成有单片机。手机、电话、计算器、家用电器、电子玩具、掌上电脑以及鼠标等电子产品中都含有单片机。 汽车上一般配备 40 多片单片机，复杂的工业控制系统上甚至可能有数百 片单片机在同时工作！单片机的数量远远超过 和其他计算机的总和。单片机作为计算机发展的一个重要分支领域，根据发展情况，从不同角度，单片 2 机大致可以分为通用型 /专用型、总线型 /非总线型及工控型 /家电型。通用型与专用型 :这是按单片机适用范围来区分的。线型单片机：这是按单片机是否提供并行总线来区分的。总线型单片机普遍设置有并行地址总线、 数据总线、控制总线，这些引脚用以扩展并行外围器件都可通过串行口与单片机连接，另外，许多单片机已把所需要的外围器件及外设接口集成一片内，因此在许多情况下可以不要并行扩展总线，大大减 省封装成本和芯片体积，这类单片机称为非总线型单片机。控制型：这是按照单片机大致应用的领域进行区分的。一般而言，工控型寻址范围大，运算能力强；用于家电的单片机多为专用型，通常是小封装、低价格，外围器件和外设接口集成度高。 显然，上述分类并不是惟一的和严格的。例如，80单片机既是通用型又是总线型，还可以作工控用。 在家用电器领域的应用，现在在家用电器的更新、市场开拓等方面，单片机的应用越来越广泛，比如电子玩具或者高级的电视游戏机中，会应用单片机实现其控制功能 ;而洗衣机可以利用单片机识别衣服的种类与脏污程 度，从而自动选择洗涤强度与洗涤时间 ;在冰箱冷柜中采用单片机控制可以识别食物的种类与保鲜程度，实现冷藏温度与冷藏时间的自动选择 ;微波炉也可以通过单片机识别食物种类从而自动确定加热温度与加热时间等等，这些家用电器在应用单片机技术后，无论是性能还是功能，与传统技术相比均有长足的进步。在医用设备领域的应用，现代医疗条件越来越发达，人们对医疗灭菌消毒技术也越来越重视，但是一些偏远地区的小医院、小诊所其消毒灭菌设备还十分简陋，无法有效的控制消毒质量。随着单片机技术的发展，其体积较小、功能强大、具有灵活的扩展性、应用方便 的特点也越来越突出，因此在医用呼吸机、分析仪与监护仪、超声诊断设备、病床呼叫系统等设备中得到了广泛的应用。在工业控制领域的应用，其实最早的单片机正是从工业领域开始兴起的，至今其在工业控制领域的应用仍然十分广泛，利用单片机技术构成多种多样的数据采集系统与智能控制系统，比如工厂流水线的智能化管理、智能化电梯、报警系统等等，均是通过单片机技术与计算机联网构成二级控制系统。在仪器仪表领域的应用，上文中也谈到单片机具备集成度高、体积小、较强的控制功能与扩展的灵活性等特点，并且处理速度快，具有较高的可靠性，所以在智能仪 器仪表领域其应用也十分广泛。从某种程度而言，单片机带动了传统测量、控制仪器仪表技术的一项革命，通过单片机技术实 3 现了仪器仪表技术的数字化、智能化、综合化以及多功能化，与传统的电子电路或者数字电路相比，其功能更强大，综合性更突出。 调光器，英文叫 变照明装置中光源的光通量、调节照度水平的一种电气装置。调光器的目的是调整灯光不同的亮度。通过减少或增加 压促使平均功率的灯光产生的不同强度的光输出。虽然可变电压设备可用于各种目的，但是这种调控旨在控制照明。 光器的原理有三种：波宽控制调光（ 称 将电源方波数位化，并控制方波的占空比，从而达到控制电流的目的。恒流电源调控，用模拟线性技术可以轻易调整电流的大小。分组调控 将多颗 简单的分组器调控。上述 于 块技术化的成熟，成本降低。很难从价格方面判定是使用何种方式的控流。然而可调电阻本身并不是一个很可靠的元器件。往往因为灰尘的进入或者制造流程的不严紧，在操作可调电阻时会有瞬间跳空的故障，那么光源就会闪动。这种闪动在用 式 情况比较不明显，在用线性技术调控电流的情况较明显。不论何种方式调控电流，都是可以改成触动式按键开关（ 独立分组开关（例如分组器、遥控器）来控制灯光。这样的质量比较可靠，使用寿命要长很多。实在有必要用可调电阻做细腻的灯光调控，建议用高质量的可调电阻（通常要几元到 10 几元）。 其实我们应当回过来想一想我们要调光的主要目的应当是什么。前面所有提到的调光目的都是为了满足居家的人们在不同场合下需要不同的光强。例如看电视的时候可能要暗一些，看书的时候可能要亮一些。这些大多是在住宅里。很少有办公室 、商场、工厂、学校安装调光灯的。而且这些地方绝大多数安装的是荧光灯、节能灯，也不可能进行调光或者很难实现连续调光。自从人类意识到一定要千方百计节能减排，才能解决大气变暖的迫切问题后，如何减少照明用电就作为一个重要的问题提到日程上来。因为照明用电占总能耗的 20%身比白炽灯节能 5 倍以上，比荧光灯、节能灯也要节能一倍左右，还不像荧光灯、节能灯那样含汞。如果还能够利用调光来节能，那么也是非常重要的节能手段。但过去所有光源都很不容易实现调光，而容易调光正是 一个很大的优点。 因为在很多场合其实不需要开灯或者至少不需要那 4 么亮，可是灯却开得很亮，例如半夜到黎明时段的路灯 ;地铁车厢从地下开到郊区地面时车厢里的照明灯 ;更常见的是在阳光明媚时靠近窗口的办公室、学校、工厂等的荧光灯都还开在那里。这些地方每天不知道要浪费多少电能 !过去因为高压钠灯、荧光灯、吸顶灯、节能灯根本无法调光，也只能算了。现在改用 以自如调光了，这些电能完全可以节省下来。所以对于灯具调光来说，家庭壁上调光不是主要的应用场合，市场也很小。反而是路灯、办公室、商场、学校、工厂的按需调光才是更重要的场合，不但市场 巨大，而且节能可观。这些场合需要的不是手动调光而是自动调光、智能调光。路灯的调光：一般来说，路灯到半夜以后就没有什么用处了，所以通常的做法是 12 点以后关灯或者开一半亮度。但是最合理的做法是根据交通流量来控制路灯的亮度，甚至是完全自适应地控制亮度。而为了实现这种智能调光，实际上也是十分简单的。只要把这个地区的交通流量统计值的曲线输入到一个单片机，根据这个曲线给出 调光信号到恒流驱动源就可以实现。光敏自动调光 ：为了减小在强日光下不必要的照明，可以采用光敏自动调光 光灯 (或任何其他 具 )。光敏元件的作用是感受周围的日光，如果日光越强那么就输出一个 号到所有靠近日光的 具 (例如 光灯 )，把它们的亮度调暗。一个调光信号发生器可以调节很多 具，只要这些灯具的恒流驱动源带有 光控制接口。这种调光系统本身的效率高达 92%以上。而且不存在任何和墙上可控硅调光线路的兼容性问题。这种全自动的自适应节能调光是任何荧光灯、节能灯、高压钠灯等气体放电管根本无法实现的，而却是 具最擅长的。 现今的 业中，我最看好的暂时是 光技术还有 动电源。动电源主要 面向方面在 灯电源。而这次我们主要来说说 光技术。目前， 光技术主要有以下几种：可控硅调光，这种发展于白炽灯的调光技术，因白炽灯为纯阻性负载，利用可控硅的斩波技术，能顺利实现调光，但是对 不实用，从目前来看兼容可控硅的调光电源，通常效率都很低，80%都很难达到，这有违 能的初衷，其次，很难做到高功率因素，再次，只能工作在单一的输入电压下，这种调光技术必将因白炽灯的消亡而消亡，但因市场普及率高，还将存在一段时间。线性调光：利用恒流芯片的专用调光脚，调整 电流，达到调光的目的 ，此种技术效果不错，但是接线复杂，不利于 5 日光灯路灯等照明，台灯很多采用此方法。 光：该方法与线性调光类似，与线性调光一起占据了调光台灯的大部分江山。这个 光用户和客户也很受乐。遥控调光：分红外遥控与无线遥控两种，实现起来比较复杂，但可以达到改变色温，颜色等其它调光方式无法达的效果，目前主要用于面板灯调光，也有部份球泡灯采用些种调光方式。分段调光：此种调光方式利用在规定时间内开关墙壁上的开关来达到调光的目的，该方法的优点是无需额外的调光元件，按现有的安装方式，每盏灯均可实现调光，另个，由于该调光完 全由电源开关芯片内部控制，全电压范围内，不管工作在何种亮度下，均可实现高效率与高功率因素，缺点是只能按预先设定的亮度循环调节，不能实现无级调光，还有就是，目前此类 类很少，并且电流调整率方面不尽如人意，不过我想随着技术的成熟，家一定会更家完善的，个人觉得，此种调光技术，将成为以后调光技术的主流。 在实际的应用中， 单片机的应用越来越广泛 ， 发现 在周边亮度大时依然以同一功率发光，存在电能浪费；在周边亮度小时 不能提供足够和恰当的光度。用来改善我们的生活质量，体验到科学技术带给我们更方便的生 活，节省电能。 因此，研究实用调光灯的应用，有着非常现实的意义，具有很大的实用价值。 6 CM is an is of PU a / O a an A / D a on a of in of 980s by , 8to s 00M. to is of in as it is a a of of a , to of a in a a of At to a is to It to be in 4KB 128 B 2 16 is to 0 6 7 of of in 0 on of at of of C as an in of to be is by of is on is to by 7 to be In a so in is is in of In in of is a is 80is a be as in of as or CU CM of of to in of of in to in of to in of in of is of of is so In of in is of of in is of a of as of by in of so of To by CM of a in or to 8 of an is to by or of to of be is to to of of so as to of of ED is be to of WM is is to in of is a or is be WM in in of be or as to is It is to to do a to a 0 ) . In we to we to be of at in to of in in be be in of is it is or to we do in to of to as an on 0% of of as If is to is in to is a in or at do it as to to in is a in 9 to a do of to ED in be is is is a do a is so is to 2:00 or is on to or In to is As as of in is to a WM is to on be ED In to a ED or ED . of is if is a to ED ED , A ED as as WM up to 2 %. no be it ED s I am ED ED ED ED is to ED in CR to ED is CR is 80% to is to ED it is to a to of ED to is to is to of WM is 10 be of of on of a to of of is to be by of of in is at a is of C is as IC be of In in ED ED is is a of in ED do provide 本科毕业设计论文 题 目 基于单片机的智能调光灯设计 专业名称 自动化 学生姓名 屈晓东 指导教师 李雪霞 毕业时间 西北工业大学明德学院本科毕业设计论文 毕业 任务书 一、题目： 基于单片机的智能调光灯设计 二、指导思想和目的要求： 通过毕业设计，使学生对所学电子工艺、电路基础知识、模 电、数电、等电子基础课程的基本知识加深理解，掌握单片机的基本指令及基本结构，并将其与实际工程应用紧密结合起来，培养创新意识，增强分析问题解决问题能力，为尽快进入社会角色，熟悉相关开发工作流程、项目小组组成、分工、合作方式方法等。增强团队合作意识，提高基本工作技能，为即将踏入社会奠定理论和实践基础。 内容： 设计一电路，不仅亮度可调，还可以显示时间等功能。 具体要求如下： 1) 显示当前的时间， 24 时制的时、分、秒； 2) 可调节时间； 3) 可调节 亮度； 步骤： l、了解所设计系统的工作原理及 要求。 2、设计单片机工作的基本电路，如：晶振电路、复位电路。 3、根据系统设计要求选择发光二极管、按键等模拟部件。 4、设计系统基本电路。 5、绘制 6、联机进行系统仿真调试。 设计 论文 西北工业大学明德学院本科毕业设计论文 三、进度与要求： 1第一周第一周 收集 设计系统 相关资料。 2第二周第三周 用 3第四周第六周 编写系统各功能模块控制程序。 4第七周第十周 联机进行系统调试。 5. 第十一周第十二周 整理并组织论文。 6第十三周第十四周 完成修改稿，定稿，打印，交评阅。 7第十五周第十六周 评阅与答辩 学生 屈晓东 指导教师 李雪霞 系主任 史仪凯 西北工业大学明德学院本科毕业设计论文 I 摘 要 在实际的应用中发现， 当 周边亮度大时 ， 存在电能浪费； 当 周边亮度小时 ， 暗，又 不能提供足够和恰当的光度。用来改善我们的生活质量，体验到科学技术带给我们更方便的生活，节省电能。 因此，研究实用 具有时钟功能的 台灯的应用，有着非常现实的意义，具有很大的实用价 值。 本文介绍了设计的框架结构和组成模块以及各模块的原理 ， 介绍了各部分硬件设计和各部分软件设计以及软件流程图。该设计是以 片机为控制核心的集多种功能于一体的智能 台灯具有灯光亮度调节功能；具有时间显示功能。硬件设计分为单片机控制模块、按键模块、台灯模块、时钟模块、显示模块等五个部分。单片机控制用 示模块用 晶显示时间、日期等内容，按键模块用来调整时间、日期、 钟用 钟芯片，台灯模块用 13 颗 软件设计用单片机 C /C+编写， 通过 实现了全部控制功能。 关键词： 单片机，智能，显示， 时间 西北工业大学明德学院本科毕业设计论文 n we ED in ED is is a of in ED do to of to us to of a of of of of is of in ED a a is is to ED 3 + of 西北工业大学明德学院本科毕业设计论文 录 摘 要 I 录 一章 绪 论 5 题意义 5 计要求 6 能实现 6 统所需功能模块 6 统基本方案选择和论证 7 片机芯片的选择方案和论证 7 示模块选择方案和论证 7 钟芯片的选择方案和论证 8 第二章 系统的硬件设计 9 统模块框图 9 统整体硬件图 9 模块电路的设计 10 片机控制模块 10 振 /复位模块 11 灯模块 13 灯调光按键模块 15 钟电路模块 15 602示模块 17 节时钟按键模块 19 第三章 系统的软件设计 20 统软件编程工具 + 20 简介 20 + 21 程序的设计流程图 22 西北工业大学明德学院本科毕业设计论文 台灯模块流程图 22 灯模块程序 23 25 钟设置流程图 25 钟程序 26 第四章 仿真结果 36 真软件 36 36 真软件 37 37 亮度仿真 37 钟仿真 39 40 题及解决 41 在的问题 41 决的措施 41 参考文献 42 致 谢 43 小 结 44 西北工业大学明德学院本科毕业设计论文 5 第一章 绪 论 题意义 现代人类生活中所用的几乎每件 有电子器件的产品中都会集成有单片机。手机、电话、计算器、家用电器、电子玩具、掌上电脑以及鼠标等电子产品中都含有单片机。智能灯不是传统灯具，而是智能设备的一种，除了智能灯体，还有一个手持智能控制设备，智能灯控制设备具备计算能力和网络联接能力，通过应用程序，功能可以不断扩展。智能灯的核心功能是控制、灯光效果、创作、分享、光与音乐互动、光提升健康和幸福。开关灯的控制，不但可以通过控制器，手动遥控灯的开关，还可以进行定时开关灯的控制，可以设定不同的时间开灯关灯。其次是对光的控制，光的亮度，光的冷暖，光的色彩都可以连 续手动控制或自动控制。 白炽灯和金卤灯在调光领域应用得比较广泛，但随着节能减排的不断推广，调光在攻克了调光技术障碍后，开始呈现发展趋势， 调光与 外智能灯管、 能化系列，在 电子钟已成为人们日常生活中必不可少的物品，广泛用于个人家庭以及车站、码头、剧院、办公室等公共场所，给人们的生活、学习、工作、娱乐带来极大的方便。随着技术的发展，人们已不再满足于钟表原先简单的报时功能， 希望出现一些新的功能，诸如日历的显示、闹钟的非接触式止闹跑表功能、重要日期倒计时显示等，以带来更大的方便，而所有这些，又都是以数字化的电子时钟为基础的。因此，研究实用电子钟的应用，有着非常现实的意义，具有很大的实用价值。 由于数字集成电路技术的发展和采用了先进的石英技术 ， 使电子钟具有走时准确、性能稳定、携带方便等优点，它还用于计时、自动报时及自动控制等各个领域。现在市场上已有现成的电子钟集成电路芯片出售，价格便宜，使用也灵活， 西北工业大学明德学院本科毕业设计论文 6 如可以随意设置时、分、秒的输出，改变显示数字的大小等，并且由于集成电路技术的发展， 特别是 成电路技术的发展，使电子钟具有体积小、携带方便的特点，这里介绍的实用电子钟可以满足使用者的一些基本要求，输出方式灵活、功耗低、计时准确、性能稳定、维护方便等优点。实用电子钟是一个时间控制系统，既能作为一般的时间显示器，也可作为一个定时控制器，驱动负载或显示信息，同时可以根据需要扩展其功能。在此项目的设计研究过程中需综合运用所学的数字电子技术、单片机原理与应用等课程的知识，掌握实用电子钟的设计、组装与调试方法，利用现代的单片机等新电子技术以及现代的设计手段，系统地培养了综合设计、操作调试、故障 处理的能力，达到综合素质以及创新能力的提高。 计要求 能实现 （ 1） 按下按键 级亮度黄灯和三级亮度绿灯来实现。 （ 2）时间、日期显示：系统采用 24小时制。正常情况下，系统显示当前日期、时间，由 （ 3）设置功能：用户可以对 光的亮度进行调节，对时间、日期、星期进行设置。用户依次进入日期设置、星期设置、时间设置。在进行设置时，光标停留在相应位，按下 、 对数值进行加、减调整。通过 ，在各个数位间移动。 通 过 ，确定所设置的时间。 统所需功能模块 由功能分析， 台灯 系统分为灯光模块、键盘模块、显示模块、时钟部分、电源模块和单片机模块，考虑成本时钟模块可由单片机内部计数器模拟实现 。 （ 1） 灯光模块用 （ 2） 按 键模块分为调光 3 个按键和调节时间 4 个按键，分别是 西北工业大学明德学院本科毕业设计论文 7 （ 3）显示模块负责显示系统的日期、星期、时间。 （ 4）电源模块采用 +5 （ 5）单片机模块内部计数器负责 光和时钟，通过程序模拟生成亮度调节和时 间走时。同时负责扫描键盘，并将时间送 给 统基本方案选择和论证 片机芯片的选择方案和论证 方案一 : 采用 片作为硬件核心，采用 部具有 4储空间 ,能于 3V 的超低压工作 ,而且与 列单片机完全兼容 ,但是运用于电路设计中时由于不具备 当在对电路进行调试时 ， 由于程序的错误修改或对程序的新增功能需要烧入程序时，对芯片的多次拔插会对芯片造成一定的损坏。 方案二 : 采用 内 都采用 以 3V 的超底压工作；同时也与 储空间，同样具有功能，且具有在线编程可擦除技术，对所下载的程序能够加密，比较安全。当在对电路进行调试时，由于程序的错误修改或对程序的新增功能需要烧入程序时，不需要对芯片多次拔插，所以不会对芯片造成损坏。所以选择采用 示模块选择方案和论证 方案一： 采用点阵式数码管显示，点阵式数码管是由八行八列的发光二极管组 成，对于显示文字比较适合 ,如采用在显示数字显得太浪费 ,且价格也相对较高 ,所以不用此种作为显示。 方案二： 采用 虽然 但要显示多个数字所需 西北工业大学明德学院本科毕业设计论文 8 要的个数偏多，功耗较大，所以也不用此种作为显示。 方案三： 采用 晶显示屏 ,液晶显示屏的显示功能强大 ,可显示大量文字 ,图形 ,显示多样 ,清晰可见 ,与普通数码管相比功耗较小，硬件连接简单。所以显示部分采用 1602液晶显示。 钟芯片的选择方案和论证 方案一： 直接采用单片机定时计数器提供秒信号，使用程序实现年、月、日 、星期、时、分、秒计数。采用此种方案虽然减少芯片的使用，节约成本，但是，实现的时间误差较大。所以不采用此方案。 方案二： 采用 片是一种高性能的时钟芯片，可自动对秒、分、时、周、月、年 以及 闰年补偿的年进行计数，而且精度高， 作电压 00 西北工业大学明德学院本科毕业设计论文 9 第二章 系统的硬件设计 统模块框图 六大模块以 片机为控制核心，实现了该智能台灯的各项要求 ，外接一个 5V 的直流电源，为整个系统供电。 图 2统 结构示意图 统整体硬件图 该设计是以 片机为控制核心的集多种功能于一体的智能 灯。该台灯具有灯光亮度调节功能；具有时间显示功能。硬件设计分为单片机控制模块、按键模块、台灯模块、时 钟模块、闹铃模块、显示模块等 五 个部分。单片机控制用 示模块用 间、日期等内容，按键模块用来调整时间、日期、 亮度等，时钟用 钟芯片，台灯模块用13 颗 过按键 为一级亮度、二级亮度和三级亮度。 西北工业大学明德学院本科毕业设计论文 10 1 . . . 1 . . C D E F G H I J K L . 5P 2 . 6P 2 . 7P 2 . 5P 2 . 6P 2 . 7P 1 . 4P 1 . 5P 1 . 6 D 11 6 _ X _ 2 _ L C A L 218X T A L 119A L E 9P 0 A D 039P 0 A D 138P 0 A D 237P 0 A D 336P 0 A D 435P 0 A D 534P 0 A D 633P 0 A D 732P 1 T 21P 1 T 2 E . 23P 1 . 34P 1 . 45P 1 . 56P 1 . 67P 1 . 78P 3 R X T X I 12P 3 I 13P 3 T 014P 3 R . 6 / W T 115P 2 A 1 528P 2 A 821P 2 A 922P 2 A 1 023P 2 A 1 124P 2 A 1 225P 2 A 1 326P 2 A 1 427 8 9 S T A p p 5S 7I /C 18V 1 3 0 2 S T A 1 P A C K - 8R 1 81 0 D _ 4 E L L O E E L L O E L L O E L L O 1L E 0L E 2L E 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0R 1 02 2 0R 1 12 2 0R 1 22 2 0 54 .7 44 .7 34 .7 u 61 72 0 0系统整体硬件图 模块电路的设计 片机控制模块 单片机是一种集成电路芯片，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 机存储器 读存储器 种 I/O 口和中断系统、定时器 /计数器等功能（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/成到一块硅片上构成的一个小而完善的微型计算机系统，在工业控制领域广泛应用。从上世纪 80 年代，由当时的 4 位、 8位单片机，发展到现在的 3000 引脚双列直插芯片 ,有四个 I/O 口 1,3, 片机共有 4个 8位的 I/1、 ，每一条 I/ 西北工业大学明德学院本科毕业设计论文 11 X T A L 218X T A L 119A L E 9P 0 A D 039P 0 A D 138P 0 A D 237P 0 A D 336P 0 A D 435P 0 A D 534P 0 A D 633P 0 A D 732P 1 T 21P 1 T 2 E . 23P 1 . 34P 1 . 45P 1 . 56P 1 . 67P 1 . 78P 3 R X T X I 12P 3 I 13P 3 T 014P 3 R . 6 / W T 115P 2 A 1 528P 2 A 821P 2 A 922P 2 A 1 023P 2 A 1 124P 2 A 1 225P 2 A 1 326P 2 A 1 427 8 9 图 2振 /复位模块 晶振是晶体振荡器的简称 ， 在电气上它可以等效成一个电容和一个电阻并联再串联一个电容的二端网络，电工学上这个网络有两个谐振点，以频率的高低分其中较低的频率是串联谐振，较高的频率是并联谐振。由于晶体自身的特性致使这两个频率的距离相当的接近 ,在这个极窄的频率范围内，晶振等效为一个电感，所以只要晶振的两端并联上合适的电容它就会组成并联谐振电路。晶振是给单片机提供工作信号脉冲的。这个脉冲就是单片机的工作速度。单片机的工作频率是有范 围的 ,不能太大。 图中 19 与 18 引脚分别为 们分别接晶振的输入与输出 ， 外部晶振和微调电容的一端 ， 在片内它是振荡器倒相放大器的输入 ，外部晶振和微调电容的另一端 ， 在片内它是振荡器倒相放大器的输出 个状态周期，而每个状态周期为 2个振荡周期，所以一 西北工业大学明德学院本科毕业设计论文 12 个机器周期共有 12 个振荡周期 。本设计选择晶振频率为 12入芯片震荡周期为 1/12 s，一个机器周期为 1 s。 1918 p p M H 晶振电路模块 复位电路，就是利用它把电路恢复到起始状态。就像计算器的清零按钮的作用一样，以便回到原始状态，重新进行计算。和计算器清零按钮有所不同的是，复位电路启动的手段有所不同。一是在给电路通电时马上进行复位操作；二是在必要时可以由手动操作；三是根据程序或者电路运行的需要自动地进行。 在 接一个电阻到地即可。 复位电路工作原理如下图所示， 10得单片机复位；几个毫秒后， 10，电压也为0，使得单片机进入工作状态。 工作期间，按下 10K 电阻上出现电压，使得单片机复位。 手， 充电，几个毫秒后，单片机进入工作状态。 第 9引脚为复位输入端 ,接上电容 ,电阻及开关后够上电复位电路 。 西北工业大学明德学院本科毕业设计论文 13 9 u 61 72 0 0复位电路模块 灯模块 台灯模块用 13 颗 每一颗和一个 220 的电阻串联，控制。电阻起限流作用， 13 个 I/O 均采用低电平有效方式，即给相应的 I/O 低 电平 通过按键 度分为三个等级 :一级亮度控制红色的 亮；二级亮度控制黄色的 4灯亮；三级亮度控制绿色的 亮。 西北工业大学明德学院本科毕业设计论文 14 A P 1 . . . 1 . . E L L O E E L L O E L L O E L L O 1L E 0L E 2L E 台灯模块 (1) B C D E F G H I J K L R 1 022 0R 1 122 0R 1 222 0图 2台灯模块 (2) 西北工业大学明德学院本科毕业设计论文 15 灯调光按键模块 P 2 . 5P 2 . 6P 2 . 7 34 .7 44 .7 54 .7 台灯按键模块 按键 过按下按键 下按键 下按键 3 个I/O 均采用低电平有效方式。 钟电路模块 下图示出 引脚排列图，其中 后备电源， 主电源。在主电源关闭的情况下，也能保持时钟的连续运行。 者中的较大者供电。当 于 ， 电。当 2是振荡源，外接 振。复 位 /片选线，通过把 入驱动置高电平来启动所有的数据传送。 有两种功 能：首先， 许地址 /命令序列送入移位寄存器； 其次， 有 西北工业大学明德学院本科毕业设计论文 16 的数据传送被初始化，允许对 行操作。如果在传送过程中 为低电 平，则会终止此次数据传送， I/电动行时，在 前， 须保持低电平。中有在 低电平时，才能将 I/向）。 表 1 脚功能表 引脚号 引脚名称 功能 1 电源 2、 3 荡源，外接 32768振 4 线 5 位 /片选线 6 I/O 串行数据输入 /输出端（双向） 7 行时钟输入端 8 备电源 程序前都必须初始化，先把 0”，接着把 1”，最后才给予 控制字，此控制字的位 7必须置 1，若为 0 则不能把对 行读写数据。对于位 6，若对程序进行读 /写时 ，对时间进行读 /写时， 。位 1 至位 5 指操 作单元的地址。位 0是读 /写操作位，进行读操作时，该位为 1；该位为 0 则表示进行的是写操作。控制字节总是从最低位开始输入 /输出的。 日历、时间寄存器内容：“ 时钟暂停标志位，当该位为 1时，时钟振荡器停止， 该位为 0 时，时钟开始运行。“ 写保护位，在任何的对时钟和 写操作之前，“ 须为 0。当“ 1 时，写保护位防止对任一寄存器的写操作。 西北工业大学明德学院本科毕业设计论文 17 P 1 . 0P 1 . 1P 1 . 25S 7I /C 18V 1 3 0 2 S T A 602示模块 字符型液晶显示模块是一种 专门用于显示字母、数字、符号等点阵式 前常用 16*1， 16*2， 20*2和 40*2行等的模块。 1602为背光和不带背光两种，基控制大部分为 背光的比不带背光的厚，是否带背光在应用中并无差别，引脚功能说明： 表 2 1602能表 编号 符号 引脚说明 编号 符号 引脚说明 1 源地 9 据口 2 源正极 10 据口 3 晶显示对比度调节端 11 据口 4 据 /命令选择端（ H/L） 12 据口 5 R/W 读写选择端（ H/L） 13 据口 6 E 能使信号 14 据口 7 据口 15 光电源正极 8 据口 16 光电源负极 西北工业大学明德学院本科毕业设计论文 18 16024脚（无背光）或 16脚（带背光）接口，各引脚接口说明如表 2所示： 第 1脚： 第 2脚： V 正电源。 第 3脚： 正电源时对比度最弱，接地时对比度最高，对比度过高时会产生“鬼影”，使用时可以通过一个 10K 的电位器调整对比度。 第 4脚 ： 电平时选择数据寄存器、低电平时选择指令寄器。 第 5脚： R/电平时进行读操作，低电平时进行写操作。当 ，当 低电平 R/W 高电平时可以读忙信号，当 。 第 6脚： 晶模块执行命令。 第 7 14脚： 位双向数据线。 1602位）过程 延时 15指令 38H（不检测忙信号） 延时 5指令 38H（不检测忙 信号） 延时 5指令 38H（不检测忙信号） 以后每次写指令、读 /写数据操作均需要检测忙信号 写指令 38H：显示模式设置 写指令 08H：显示关闭 写指令 01H：显示清屏 写指令 06H：显示光标移动设置 写指令 0示开及光标设置 如下图所示： 西北工业大学明德学院本科毕业设计论文 19 D 11 6 _ X _ 2 _ L C 1 P A C K - 8R 1 81 0 1602示模块 节时钟按键模块 因为有年月日，时分秒几个参数要调，所以设置这几个参数的计数。当按下一个键时，单片机进行相应的操作。 根据设计要求需要选择四个独立按键分别为选择、加、减、确定， 按键 用来调整时间和设置闹钟，调光亮度，各键功能在介绍硬件部分已描述。 按键模块下图所示： P 3 . 2P 3 . 4P 3 . 5P 3 . 6P 3 . 7选择加减确定D _ 4调节时钟按键模块 西北工业大学明德学院本科毕业设计论文 20 第三章 系统的软件设计 统软件编程工具 C 和 C+ 简介 C 语言是一种计算机程序设计语言，它既具有高级语言的特点，又具有汇编语言的特点。它可以作为工作系统设计语言，编写系统应用程序，也可以作为应用程序设计语言，编写不依赖计算机硬件的应用程序。它的应用范围广泛，具备很强的数据处理能力，不仅仅是在软件开发上，而且各类科研都需要用到C 语言，适于编写系统软件、三维、二维 图形和动画，具体应用例如单片机以及嵌入式系统开发。 函数是一个自我包含的完成一定相关功能的执行代码段。我们可以把函数看成一个“黑盒子”，你只要将数据送进去就能得到结果，而函数内部究竟是如何工作的的，外部程序是不知道的。外部程序所知道的仅限于输入给函数什么以及函数输出什么。函数提供了编制程序的手段，使之容易读、写、理解、排除错误、修改和维护。 果说有什么限制的话，那就是，一个 且其中必须有一个并且仅有一 个以 个函数称为主函数，整个程序从这个主函数开始执行。 C 语言程序鼓励和提倡人们把一个大问题划分成一个个子问题，对应于解决一个子问题编制一个函数，因此， C 语言程序一般是由大量的小函数而不是由少量大函数构成的，即所谓“小函数构成大程序”。这样的好处是让各部分相互充分独立，并且任务单一。因而这些充分独立的小模块也可以作为一种固定规格的小“构件”， 用来构成新的大程序。 西北工业大学明德学院本科毕业设计论文 21 + C+是在
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