航標(biāo)燈控制.doc

湖南工程學(xué)院生 產(chǎn) 實(shí) 習(xí)課程名稱 單片機(jī)原理與應(yīng)用 課題名稱 航標(biāo)燈控制 專 業(yè) 電子科學(xué)技術(shù) 班 級(jí) 0902 學(xué) 號(hào) 25 姓 名 陳玉琪 指導(dǎo)教師 肖鋒 2012年 05月 16 日湖南工程學(xué)院課 程 設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 書課程名稱 單片機(jī)原理與應(yīng)用 課 題 航標(biāo)燈控制 專業(yè)班級(jí) 電子技術(shù)0902 學(xué)生姓名 陳玉琪 學(xué) 號(hào) 200901180225 指導(dǎo)老師 肖鋒 審 批 任務(wù)書下達(dá)日期 2012年 05月 07 日任務(wù)完成日期 2012年 05月 16 日設(shè)計(jì)內(nèi)容與設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)內(nèi)容：利用單片機(jī)為核心設(shè)計(jì)一個(gè)航標(biāo)燈控制系統(tǒng)，要求為在黑夜中航行的船只提供燈光指示。設(shè)計(jì)要求：1）確定系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案； 2）進(jìn)行系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)；3）完成必要的參數(shù)計(jì)算與元器件選擇；4）完成應(yīng)用程序設(shè)計(jì)；*5）進(jìn)行部分單元電路及應(yīng)用程序的調(diào)試；主 要 設(shè) 計(jì) 條 件本系統(tǒng)要求：1）航標(biāo)燈在黑夜能定時(shí)閃閃發(fā)光，亮2s,熄滅2s周期循環(huán)。2）白天應(yīng)停止航標(biāo)燈工作。3）枯水季節(jié)應(yīng)檢測(cè)水位高度，低于通航水位時(shí)要發(fā)出警告信號(hào)。4)向控制臺(tái)發(fā)送實(shí)際水位數(shù)據(jù)。說 明 書 格 式1. 課程設(shè)計(jì)任務(wù)書2. 目錄3. 系統(tǒng)總體方案選擇與說明4. 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖與工作原理5. 各單元硬件設(shè)計(jì)說明及計(jì)算方法6. 軟件設(shè)計(jì)與說明（包括流程圖）7. 調(diào)試結(jié)果與必要的調(diào)試說明8. 使用說明9. 總結(jié)10、參考文獻(xiàn)附錄附錄A 系統(tǒng)原理圖附錄B 程序清單進(jìn) 度 安 排設(shè)計(jì)時(shí)間為兩周第一周星期一、上午：布置課題任務(wù)，講課及課題介紹 下午：借閱有關(guān)資料，總體方案討論星期二、確定總體設(shè)計(jì)方案星期三、硬件模塊方案設(shè)計(jì)星期四、軟件模塊方案設(shè)計(jì)星期五、各硬件模塊設(shè)計(jì)第二周星期一、各硬件模塊設(shè)計(jì)星期二、各軟件模塊設(shè)計(jì)星期三、各軟件模塊設(shè)計(jì)星期四、寫說明書星期五、上午：寫說明書，整理資料下午：交設(shè)計(jì)資料，答辯參 考 文 獻(xiàn)參考文獻(xiàn)1、 教材單片微型計(jì)算機(jī)技術(shù) 劉國(guó)榮 編 機(jī)械工業(yè)出版社2、 單片微型計(jì)算機(jī)原理、應(yīng)用及接口技術(shù) 張迎新 編 國(guó)防工業(yè)出版社3、 單片機(jī)實(shí)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù) 房小翠 編 國(guó)防工業(yè)出版社4、單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì) 何立民 編 北航出版社5、單片機(jī)原理及接口技術(shù) 曹琳琳編 國(guó)防科技大學(xué)出版社目錄一 課程設(shè)計(jì)任務(wù).1二 總目錄.5三 系統(tǒng)總體方案選擇.6四 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖與原理.63.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖63.2系統(tǒng)工作原理.7五 各單元電路設(shè)計(jì)及計(jì)算說明.84.1單片機(jī)晶振電路的連接.84.2復(fù)位電路.84.3 LCD1602顯示電路.94.4蜂鳴器電路和航標(biāo)燈顯示電路94.5 ADC轉(zhuǎn)換電路.104.6光敏電阻的選擇.10六 軟件設(shè)計(jì)框圖.11七 調(diào)試結(jié)果及說明.12八 總結(jié).12九 參考文獻(xiàn).13九 附錄.14二系統(tǒng)總體方案選擇本系統(tǒng)要求區(qū)分白天與黑夜、檢測(cè)水位信息、控制航標(biāo)燈閃爍和蜂鳴器的鳴叫，同時(shí)需要顯示并發(fā)送水位信息；綜合要求，選擇51單片機(jī)作為控制器，用光敏電阻檢測(cè)白天與黑夜，因?yàn)橹挥幸宦匪恍畔?，所以選擇ADC0804作為模數(shù)轉(zhuǎn)換器，并用LED作為航標(biāo)燈指示器，LCD1602作為水位顯示器件。設(shè)計(jì)方案框圖單 片 機(jī)8 0 5 1水位測(cè)量模塊光敏電阻模塊蜂鳴器模塊航標(biāo)燈模塊水位顯示模塊三系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案描述3.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖白天晚上水位指示燈亮2s熄滅2s閃爍高指示燈關(guān)閉，蜂鳴器 鳴響鳴響高低蜂鳴器快速鳴響指示燈快速閃動(dòng)蜂鳴器快速鳴響3.2系統(tǒng)的工作原理本系統(tǒng)通過51單片機(jī)作為控制核心，并選擇12MHz晶體，以達(dá)到控制航標(biāo)燈的閃爍，蜂鳴器的報(bào)警指示；同時(shí)顯示并往控制總臺(tái)發(fā)送水位信息；在本系統(tǒng)中通過ADC0804將模擬變化的水位信號(hào)轉(zhuǎn)換成單片機(jī)可以識(shí)別的數(shù)字信號(hào)，同時(shí)通過LCD1602液晶顯示器顯示實(shí)時(shí)水位信息并將水位信息通過串口傳送到控制臺(tái)；系統(tǒng)中通過光敏電阻檢測(cè)白天與黑夜，當(dāng)水位正常時(shí)，如果是晚上，通過單片機(jī)的控制蜂鳴器發(fā)聲，航標(biāo)燈定時(shí)閃爍（亮2s，熄滅2s）；如果是白天，則航標(biāo)燈關(guān)閉，蜂鳴器繼續(xù)工作。當(dāng)水位超過警戒水位（水位過低，不適合航行）時(shí)，如果是晚上，則通過單片機(jī)控制蜂鳴器的加速鳴叫，并且航標(biāo)燈閃爍加快；如果是白天則航標(biāo)燈關(guān)閉，蜂鳴器繼續(xù)工作。四單元電路的設(shè)計(jì)與計(jì)算4.1單片機(jī)晶振電路的連接圖中晶振選用12MHz晶振，電容選擇22pF。4.2復(fù)位電路圖中電阻選用1K電阻，可以實(shí)現(xiàn)上電復(fù)位和手動(dòng)復(fù)位4.3LCD1602顯示電路通過LCD1602顯示水位信息，并將LCD連接到P0和P1端口4.4蜂鳴器電路和航標(biāo)燈顯示電路圖中通過PNP管的驅(qū)動(dòng)蜂鳴器發(fā)聲，仿真中蜂鳴器的發(fā)聲必須通過PWM波形驅(qū)動(dòng)；用LED當(dāng)作航標(biāo)燈，并接在P1.7口4.5ADC轉(zhuǎn)換電路圖中電路為ADC0804經(jīng)典接法，空出的第5號(hào)腳為轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)引腳；此次設(shè)計(jì)并沒有用到該引腳；當(dāng)讓也可以接到單片機(jī)引腳，通過該引腳檢測(cè)轉(zhuǎn)換是否結(jié)束。4.6光敏電阻的選擇本系統(tǒng)中光敏電阻利用單刀雙擲開關(guān)代替。五.軟件設(shè)計(jì)框圖開始定時(shí)器，液晶初始化AD轉(zhuǎn)換白天或晚上低于警戒水位白天蜂鳴器加速鳴 響高于警戒水位白天蜂鳴器鳴響LED加速閃爍蜂鳴器加速鳴響晚上LED閃爍蜂鳴器鳴響液晶顯示水位六調(diào)試結(jié)果系統(tǒng)中當(dāng)檢測(cè)到水位變化時(shí)，通過LCD1602顯示水位，并用一個(gè)一個(gè)“!”表示水位過低，并發(fā)出警告信號(hào)（白天蜂鳴器鳴叫頻率變高，晚上LED閃爍頻率和蜂鳴器鳴叫頻率都變高），當(dāng)水位正常時(shí)，發(fā)出提醒信號(hào)（白天蜂鳴器鳴叫正常，晚上LED閃爍頻率和蜂鳴器鳴叫頻率都正常）；當(dāng)水位變化時(shí)，通過串口將水位發(fā)送到控制總臺(tái)，反應(yīng)實(shí)時(shí)水位信息。七總結(jié)本次課程設(shè)計(jì)讓我發(fā)現(xiàn)自己理論知識(shí)不足，理解不透徹，導(dǎo)致多走很多彎路，也讓我深刻體會(huì)到理論與實(shí)踐相結(jié)合的重要性，通過學(xué)習(xí)將課本上的理論知識(shí)應(yīng)用于實(shí)踐，本次課程設(shè)計(jì)應(yīng)用知識(shí)面廣，涉及知點(diǎn)多，所以很有實(shí)踐意義，以前的很多理論知識(shí)都必須應(yīng)用到實(shí)踐當(dāng)中，必須熟練掌握各方面的知識(shí)。雖然兩周的課程設(shè)計(jì)很短，但是充分鍛煉了我們的團(tuán)隊(duì)合作能力以及對(duì)知識(shí)點(diǎn)的鞏固，也培養(yǎng)了我們獨(dú)立思考和設(shè)計(jì)能力，樹立了對(duì)知識(shí)點(diǎn)應(yīng)用的信心課程設(shè)計(jì)雖然結(jié)束了，但我從中學(xué)到很多知識(shí)，受益匪淺，感觸很深。八參考文獻(xiàn)1、教材單片微型計(jì)算機(jī)技術(shù) 劉國(guó)榮 編 機(jī)械工業(yè)出版社2、單片微型計(jì)算機(jī)原理、應(yīng)用及接口技術(shù) 張迎新 編 國(guó)防工業(yè)出版社3、單片機(jī)實(shí)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù) 房小翠 編 國(guó)防工業(yè)出版社4、單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì) 何立民 編 北航出版社5、單片機(jī)原理及接口技術(shù) 曹琳琳編 國(guó)防科技大學(xué)出版社附錄A 系統(tǒng)原理圖附錄B 程序清單1.主程序：#include #includedef.h#includelib.h#includeadc_dis.h#includelcd1602.hsbit LED=P17;sbit BUZ=P16;sbit status=P32;INT16U num=0,flag=0,num1=0,num2=0;INT8U stage,deep=0;/*定時(shí)器初始化函數(shù)*/void timer_init()TMOD=0X21;/設(shè)定定時(shí)器1工作在方式2，定時(shí)器0工作在方式1SCON=0X40;/串口方式1PCON=0;/SMOD位為0TL1=0XFD;/9600HzTH1=0XFD;TH0=0X3c;TL0=0Xb0;/設(shè)定定時(shí)器0初值為15536 TR1=1;/啟動(dòng)定時(shí)器1；IE=0X82;/打開總中斷和定時(shí)器0溢出中斷/*串口發(fā)送程序*/void usart_send(INT8U date)/串口發(fā)送數(shù)據(jù)SBUF=date;while(!TI);/判斷數(shù)據(jù)是否發(fā)送完成TI=0;/*串口發(fā)送字符串程序*/void usart_print(INT8U *temp)/發(fā)送字符while(*temp)!=0) usart_send(*temp+);/*定時(shí)器中斷處理函數(shù)*/void timer0() interrupt 1TH0=0X3c;TL0=0Xb0;/設(shè)定定時(shí)器0初值為15536num+; /控制LEDnum1+;/控制蜂鳴器num2+;/控制水位數(shù)據(jù)的發(fā)送void led_buz(INT8U temp)INT16U i,j;if(stage=1)TR0=1;stage=0;if(temp=10) LED=LED;num=0; if(num1=10)num1=0;for(i=0;i70;i+)for(j=0;j103) /正常水位if(status=1)/白天LED=1;flag=1;else /晚上if(num=40)LED=LED;num=0;if(num1=30)num1=0;for(i=0;i1000;i+)for(j=0;j100;j+);BUZ=BUZ;/*水位顯示函數(shù)*/void display(INT8U temp)INT8U bai,shi,ge;bai=temp/100;shi=temp/10%10;ge=temp%10;write_com(0x80+2);/顯示位置命令delay(1);lcd_prints(water level);write_com(0x80+0x40+6);delay(1);write_date(bai+0x30);write_date(shi+0x30);write_date(ge+0x30);if(temp=60)/每3s發(fā)送一次水位數(shù)據(jù)num2=0;usart_send(deep/100+0x30);usart_send(deep/10%10+0x30);usart_send(deep%10+0x30);usart_send(m);if(deep103) usart_send(!);usart_print(r);/發(fā)送回車符號(hào)，即換行display(deep);/LCD1602顯示led_buz(deep);/蜂鳴器和LED控制函數(shù)2.液晶顯示函數(shù)LCD1602.C#include #includelib.h#includedef.h#includesbit lcd_rs=P13;sbit lcd_rw=P14;sbit lcd_en=P15;/*1602寫命令函數(shù)*/void write_com(INT8U com)lcd_rs=0;P0=com;delay(1);lcd_en=1;delay(1);lcd_en=0;/*1602寫數(shù)據(jù)函數(shù)*/void write_date(INT8U date)lcd_rs=1;P0=date;delay(1);lcd_en=1;delay(1);lcd_en=0;/*1602寫初始化函數(shù)*/void lcd_init()lcd_rw=0;/lcd_rs=1;/lcd_en=0;write_com(0x38); /設(shè)置顯示方式為16*2顯示write_com(0x0c); /顯示開，關(guān)光標(biāo)write_com(0x06); /移動(dòng)光標(biāo)write_com(0x01); /清屏指令/*1602顯示字符串函數(shù)*/void lcd_prints(INT8U *lcd_string)INT8U i=0;while(lcd_stringi!=0) write_date(lcd_stringi);i+;3.LCD1602.H頭文件#ifndef _LCD1602_H_#define _LCD1602_H_#includedef.hvoid write_com(INT8U com);void write_date(INT8U date);void lcd_init();void lcd_prints(INT8U *lcd_string);#endif4.AD轉(zhuǎn)換函數(shù)ADC_DIS.C#include #includedef.h#includelib.hsbit adc_cs=P10;sbit adc_rd=P11;sbit adc_wr=P12;/*ADC0804啟動(dòng)轉(zhuǎn)換函數(shù)*/INT8U start_ad()INT8U temp;adc_cs=0;adc_wr=1;delay(1);adc_wr=0;delay(1);adc_wr=1;delay(1);/啟動(dòng)ADadc_rd=1;delay(1);adc_rd=0;delay(1);temp=P2;delay(1);adc_rd=1;delay(1); /讀取數(shù)據(jù)return temp;5.AD轉(zhuǎn)換函數(shù)ADC_DIS.H頭文件#ifndef _ADC_DIS_H_#define _ADC_DIS_H_INT8U start_ad();#endif延時(shí)函數(shù)#include #includedef.hvoid delay(INT16U z)INT16U x,y;for(x=0;xz;x+)for(y=0;y110;y+);6.LIB.H頭文件#ifndef _LIB_H_#define _LIB_H_#includedef.hvoid delay(INT16U z);#endif7.DEF.H頭文件#ifndef _DEF_H_#define _DEF_H_typedef unsigned int INT16U;typedef unsigned c