航标灯控制-(2)

湖南工程学院课程设计课程名称单片机原理与应用课题名称航标灯控制专业电气工程及其自动化班级学号姓名指导教师2014年月日等级:1湖南工程学院课程设计任务书课程名称单片机原理与应用课题航标灯控制专业班级学生姓名学号指导老师审批任务书下达日期2014年月日任务完成日期2014年月日2设计内容与设计要求设计内容：利用单片机为核心设计一个航标灯控制系统，要求为在黑夜中航行的船只提供灯光指示。设计要求：1）确定系统设计方案；2）进行系统的硬件设计；3）完成必要的参数计算与元器件选择；4）完成应用程序设计；*5）进行部分单元电路及应用程序的调试；3主要设计条件本系统要求：1）航标灯在黑夜能定时闪闪发光，亮2s,熄灭2s周期循环。2）白天应停止航标灯工作。3）枯水季节应检测水位高度，低于通航水位时要发出警告信号。说明书格式1.课程设计任务书2.目录3.系统总体方案选择与说明4.系统结构框图与工作原理5.各单元硬件设计说明及计算方法6.软件设计与说明（包括流程图）7.调试结果与必要的调试说明8.使用说明9.总结10、参考文献附录附录A系统原理图附录B程序清单4进度安排设计时间为两周第一周星期一、上午：布置课题任务，讲课及课题介绍下午：借阅有关资料，总体方案讨论星期二、确定总体设计方案星期三、硬件模块方案设计星期四、软件模块方案设计星期五、各硬件模块设计第二周星期一、各硬件模块设计星期二、各软件模块设计星期三、各软件模块设计星期四、写说明书星期五、上午：写说明书，整理资料下午：交设计资料，答辩参考文献参考文献1、教材《单片微型计算机技术》刘国荣编机械工业出版社2、《单片微型计算机原理、应用及接口技术》张迎新编国防工业出版社3、单片机实用系统设计技术》房小翠编国防工业出版社4、《单片机应用系统设计》何立民编北航出版社5、《单片机原理及接口技术曹琳琳编国防科技大学出版社5目录第一章绪论.......................................11.1航标灯的现状与发展..........................1第二章航标灯控制电路设计..........................22.1系统总体方案选择............................22.2设计方案框图................................2第三章系统总体设计方案描述........................33.1系统结构框图................................33.2系统的工作原理...............................3第四章单元电路的设计与计算........................44.1单片机晶振电路和复位电路的连接..............44.2LM016L显示电路.............................44.3蜂鸣器电路和航标灯显示电路..................44.4ADC转换电路................................54.5光敏电阻的选择..............................5第五章调试......................................75.1白天........................................75.1.1高水位时................................75.1.2低水位时................................85.2黑夜........................................95.2.1高水位..................................95.2.1低水位.................................10蜂鸣器发出较快频率的声音，灯迅速闪烁。.......10总结..............................................11参考文献...........................................12附录..............................................13附录A系统原理图..............................13附录B程序清单.................................14电气信息学院课程设计评分表.........................211第一章绪论1.1航标灯的现状与发展航标是保证船舶安全的必要装置,很早以前人们就已经在近海岸设立航标，以便航船识别目标和为船只导航。目前使用的航标种类包括陆上航标、水上航标和无线电航标3种，其中水上航标包括灯标和浮标。一般航标灯都有发光装置、音响装置有些航标灯还具有无线电装置。装有灯器的航标即为灯塔、灯船，统称为灯标。灯标在夜间所显示的特定光色、灯光节奏和周期作为标志的识别特征，以便航海人员区别。目前我国灯标使用的光色有白、红、绿、黄及橙色五种，灯光节奏有十余种。航标的音响装置是为了船只和航海人员在五中能判别航标所在的方向，这些音响装置通过发出的声响来引导船舶航行。在我国长达数千公里的河道和海岸沿线，分布着数量众多的航标灯。为了能及时地了解各航标灯的工作状态和工作正常与否，以便有针对性地对出现故障的航标灯进行维护，我们需要一种新的航标灯能够对其进行遥控遥测的航标灯。新型遥控遥测航标灯具有先进的设计技术，采用新型遥控遥测航标灯能够极大的提高航道维护的精确性，给船只提供了更安全更可靠的指引，同时节省了大量的维护费用。2第二章航标灯控制电路设计2.1系统总体方案选择本系统要求区分白天与黑夜、检测水位信息、控制航标灯闪烁和蜂鸣器的鸣叫，同时需要显示并发送水位信息；综合要求，选择51单片机作为控制器，用光敏电阻检测白天与黑夜，因为只有一路水位信息，所以选择ADC0804作为模数转换器，并用LED作为航标灯指示器，LCD1602作为水位显示器件。2.2设计方案框图图2-1设计方案框图单片机8051水位测量模块光敏电阻模块蜂鸣器模块航标灯模块水位显示模块3第三章系统总体设计方案描述3.1系统结构框图图3-1系统结构框图3.2系统的工作原理本系统通过51单片机作为控制核心，并选择12MHz晶体，以达到控制航标灯的闪烁，蜂鸣器的报警指示；同时显示并往控制总台发送水位信息；在本系统中通过ADC0804将模拟变化的水位信号转换成单片机可以识别的数字信号，同时通过LCD1602液晶显示器显示实时水位信息并将水位信息通过串口传送到控制台；系统中通过光敏电阻检测白天与黑夜，当水位正常时，如果是晚上，通过单片机的控制蜂鸣器发声，航标灯定时闪烁（亮2s，熄灭2s）；如果是白天，则航标灯关闭，蜂鸣器继续工作。当水位超过警戒水位（水位过低，不适合航行）时，如果是晚上，则通过单片机控制蜂鸣器的加速鸣叫，并且航标灯闪烁加快；如果是白天则航标灯关闭，蜂鸣器继续工作。白天晚上水位指示灯亮2s熄灭2s闪烁高指示灯不亮，蜂鸣器不鸣响高低蜂鸣器快速鸣响指示灯快速闪动蜂鸣器快速鸣响4第四章单元电路的设计与计算4.1单片机晶振电路和复位电路的连接图4-1单片机晶振电路和复位电路的连接图4-1中晶振选用12MHz晶振，电容选择22pF。图4-1中电阻选用1K电阻，可以实现上电复位和手动复位4.2LM016L显示电路图4-2LM016L显示电路通过LM016L显示水位信息，并将LCD连接到P0和P1端口4.3蜂鸣器电路和航标灯显示电路5图4-3蜂鸣器电路和航标灯显示电路图4-3中通过PNP管的驱动蜂鸣器发声，用LED当作航标灯，并接在P1.7口.4.4ADC转换电路图4-4ADC转换电路图4-4中电路为ADC0804接法，空出的第5号脚为转换结束信号引脚；此次设计并没有用到该引脚；当然也可以接到单片机引脚，通过该引脚检测转换是否结束。4.5光敏电阻的选择本系统中光敏电阻利用单刀双掷开关代替。6图4-5光敏电阻的选择7第五章调试在设定水位的情况下（临界值120）5.1白天5.1.1高水位时蜂鸣器不会鸣叫，灯不亮图5-1-1白天高水位85.1.2低水位时蜂鸣器鸣叫，频率较快，灯不亮5-1-2白天低水位95.2黑夜5.2.1高水位灯每隔两秒亮一次，蜂鸣器不发声。图5-2-1黑夜高水位105.2.1低水位蜂鸣器发出较快频率的声音，灯迅速闪烁。综上所述：首先给系统设定一个初值，我所设定的临界值是120。当系统检测到水位变化时，通过LM016L显示水位，并用一个一个“!”表示水位过低，并发出警告信号（白天蜂鸣器以较快频率鸣叫，而晚上蜂鸣器不仅以快速的频率鸣叫，LED的闪烁频率也会加快），当水位正常时，发出提醒信号（白天蜂鸣器不鸣叫，晚上LED闪烁频率和蜂鸣器鸣叫频率都正常）；当水位变化时，通过串口将水位发送到控制总台，反应实时水位信息。11总结光阴似箭，日月如梭，两周的课程设计即将结束，在这两个星期的课程设计中让我感受良多，受益匪浅，同时也找到了自身不足之处。第一天老师下发了任务，那天过后我们就开始收索相关资料，因为是初学者，所以对于我们来说都是很难的，可以说根本无从下手，可能一条语句想弄懂都需要半天时间，但是我们并没有放弃，因为这是我们的任务。我们小组七人分工合作、在大家一起的努力之下最终完成了我们的课程设计。在课程设计的过程中，我们经历了各种酸甜苦辣。老师下发的任务表面上看起来不难，主要实现三个功能，但是如何才能实现呢？最担心的还是程序了，因为对这方面的知识掌握的不牢固，而且这种仿真软件我也不太会用。这时候小组的力量就体现出来了，同学之间互相帮助，有什么不懂的大家在一起商量，而且我们还能够充分利用网络的去查阅相关资料，再者还可以询问老师。在整个设计过程中我懂得了许多东西，也培养了独立思考和设计的能力，也树立了对知识应用的信心。同时让我懂得团队合作在集体工作中的重要性，只有相互合作，互帮互助才能成功！通过课内所学的知识我们可以把它用在我们的实践上，我们借助了网络来学习一些课内没有学到的东西，在把这些知识应用到课程设计中去，这样才能更好的学习该们课程。实习不仅让我学到了知识同时它也段练了我个人的动手能力：不仅让我能够充分利用图书馆去查阅资料，同时也让我增加了许多课本以外的知识。对我们当代大学生来说，只有理论与实际相结合才能让我们以后在更好的学习和工作。总之，课程设计虽然结束了，但是从此次课程设计中我学到了很多，感触也很深。我感受到了肖锋老师对学生的那种悔人不卷的精神和那种治学严谨的态度，有问必答，这让我们少走了很多弯路，最终顺利完成设计任务。也许只有当学生的时候才能享受到这种待遇吧，所以我们一定好好利用校园的资源，这样才能让我们在进入社会之后有足够的资本和他人竞争。12参考文献1、教材《单片微型计算机技术》刘国荣编机械工业出版社2、《单片微型计算机原理、应用及接口技术》张迎新编国防工业出版社3、单片机实用系统设计技术》房小翠编国防工业出版社4、《单片机应用系统设计》何立民编北航出版社5、《单片机原理及接口技术曹琳琳编国防科技大学出版社13附录附录A系统原理图14附录B程序清单1.主程序：#includereg51.H#includedef.h#includelib.h#includeadc_dis.h#includelcd1602.hsbitLED=P1^7;sbitBUZ=P1^6;sbitstatus=P3^2;INT16Unum=0,flag=0,num1=0,num2=0;INT8Ustage,deep=0;voiddelay(INT16Uz){INT16Ux,y;for(x=0;xz;x++)for(y=0;y110;y++);}/**定时器初始化函数**/voidtimer_init(){TMOD=0X21;//设定定时器1工