2023年全國(guó)碩士研究生考試考研英語(yǔ)一試題真題(含答案詳解+作文范文)_第1頁(yè)
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文檔簡(jiǎn)介

1、<p><b>  摘 要</b></p><p>  現(xiàn)在,隨著微電子技術(shù)和集成電路技術(shù)的快速發(fā)展,單片機(jī)技術(shù)無(wú)處不在。單片機(jī)作為計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)的重要組成部分,作為嵌入式系統(tǒng)的先頭兵,片上系統(tǒng)的先行者,已經(jīng)被廣泛應(yīng)用到了各行各業(yè),尤其是與控制相關(guān)的領(lǐng)域,極大的提高了產(chǎn)品的智能化程度和技術(shù)水平,已經(jīng)成為了當(dāng)今社會(huì)十分重要的技術(shù)領(lǐng)域。隨著社會(huì)需求和單片機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)展,各類(lèi)智

2、能產(chǎn)品、控制系統(tǒng)都是以單片機(jī)技術(shù)為核心來(lái)進(jìn)行開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)的。</p><p>  本系統(tǒng)采用MSC—51系列單片機(jī)89C51和相關(guān)的光電檢測(cè)設(shè)備及設(shè)計(jì)智能路燈控制器,實(shí)現(xiàn)了能根據(jù)實(shí)際光線條件通過(guò)8051芯片的P3.7口控制高速公路警示燈的開(kāi)關(guān)功能,并且實(shí)現(xiàn)對(duì)亮燈規(guī)律的控制。隨著社會(huì)文明的不斷發(fā)展,高速公路的警示燈已不簡(jiǎn)單是為了給司機(jī)朋友提神,更應(yīng)該是一種美的享受。</p><p>  關(guān)鍵詞:

3、警示燈 單片機(jī)技術(shù) 規(guī)律 設(shè)計(jì)</p><p><b>  1 引 言</b></p><p><b>  1.1 問(wèn)題的提出</b></p><p>  隨著我國(guó)加入世界貿(mào)易組織(WTO),為了創(chuàng)造一個(gè)良好的投資環(huán)境,塑造一個(gè)美麗的國(guó)際化城市,更好的與國(guó)際接軌,全國(guó)各大城市的市政建設(shè)步伐

4、都逐步加快,高速公路系統(tǒng)蓬勃發(fā)展,因此為公路提供更高安全可能的警示燈工程得以迅猛發(fā)展。</p><p>  由于單片機(jī)具有集成度高,處理能力強(qiáng),可靠性高,系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn),因此在路燈警示燈的工程中被廣泛應(yīng)用。近年來(lái)隨著計(jì)算機(jī)在社會(huì)領(lǐng)域的滲透,單片機(jī)的應(yīng)用正在不斷走向深入。單片機(jī)技術(shù)中的計(jì)時(shí)系統(tǒng)是單片機(jī)的一個(gè)典型的應(yīng)用。</p><p>  隨著城市化進(jìn)程的加快,城市之間高速公路

5、的增多,為防止司機(jī)過(guò)于疲勞減</p><p>  小在高速公路上發(fā)生意外的可能,特別是司機(jī)疲勞駕駛時(shí)發(fā)生意外的可能性更大,通常要開(kāi)啟警示燈以確保安全。本系統(tǒng)采用MSC-51系列單片機(jī)89C51和相關(guān)的光電檢測(cè)設(shè)備及繼電設(shè)備來(lái)設(shè)計(jì)智能光控路燈控制器,實(shí)現(xiàn)了能根據(jù)實(shí)際光線條件通過(guò)8051芯片的P3.7口控制路燈開(kāi)關(guān)的功能。為提高警示效果,警示燈盡量工作在閃爍狀態(tài)。本次設(shè)計(jì)的是一款太陽(yáng)能警示燈,電路采用太陽(yáng)能電池板,具

6、有手控和光控兩種功能。自動(dòng)控制狀態(tài)下,天黑以后該電路能控制警示燈自動(dòng)開(kāi)啟,并使其工作在閃爍狀態(tài),而在白天又能將警示燈自動(dòng)關(guān)閉。也可采用手動(dòng)控制,白天也可使其工作,便于調(diào)整,成本低廉,使用方便。利用51系列單片機(jī)可編程控制八位邏輯I/O端口實(shí)現(xiàn)路燈的智能化,達(dá)到節(jié)能,自動(dòng)控制的目的。</p><p><b>  1.2任務(wù)與分析</b></p><p>  本次設(shè)計(jì)的系

7、統(tǒng)的控制中心是89C51單片機(jī)。首先,在Protel軟件環(huán)境中進(jìn)行硬件電路圖的設(shè)計(jì)。然后在8051軟件環(huán)境中進(jìn)行系統(tǒng)的軟件編程,并進(jìn)行程序源文件的編譯和調(diào)試,最后生成.hex文件。此.hex文件是硬件電路運(yùn)行實(shí)現(xiàn)的源代碼來(lái)源。把.hex文件加載到AT89C51單片機(jī)芯片,然后在Proteus軟件環(huán)境中運(yùn)行硬件電路,警示燈就可以正常工作了。</p><p>  本設(shè)計(jì)的系統(tǒng)主要由:AT89C51為中央處理芯片,用于

8、數(shù)據(jù)的處理和初值的設(shè)定。光敏電阻為本例的核心模塊,由他提供外界環(huán)境的信息并傳遞給89C51用于處理,處理后的信號(hào)傳遞給警示燈。</p><p>  本系統(tǒng)可分為以下三大模塊:</p><p>  1、AT89C51模塊:用于數(shù)據(jù)處理,和外圍的時(shí)鐘芯片通信,并控制時(shí)鐘傳輸過(guò)程,采集時(shí)間信息并予以處理。</p><p>  2、光敏電阻模塊:用于實(shí)現(xiàn)對(duì)外界環(huán)境的解讀,并

9、且傳遞外界的信號(hào)給89C51,這是一種簡(jiǎn)單的傳遞方式,在現(xiàn)實(shí)生活中也比較的適合。</p><p>  3、程序:包括單片機(jī)控制時(shí)鐘芯片的接口程序(實(shí)現(xiàn)單片機(jī)和時(shí)鐘芯片之間的數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程)和單片機(jī)控制和輸入信號(hào)的接口程序,以及用于控制警示燈閃爍的程序。</p><p><b>  二 方案介紹</b></p><p>  2.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案&l

10、t;/p><p>  通過(guò)查閱相關(guān)的資料,設(shè)計(jì)初期我主要從是通過(guò)外界環(huán)境控制還是人為控制做了一定的糾結(jié),最后將兩個(gè)控制系統(tǒng)都添加進(jìn)去了,由于警示燈的閃爍頻率是由系統(tǒng)的程序設(shè)定出的,為此,我專(zhuān)門(mén)在網(wǎng)上查找了很多資料,最后確定了紅燈閃爍5下,藍(lán)燈閃爍5下,然后共同閃爍的循環(huán)工作方式。</p><p>  設(shè)計(jì)的時(shí)候有兩種方案供我選擇,分別是采用方案一:使用光敏電阻直接提供給51單片機(jī)輸入信號(hào),并進(jìn)

11、行相應(yīng)的后續(xù)程序操作;</p><p>  方案二:使用光敏電阻和三極管聯(lián)合驅(qū)動(dòng)的方式,提供給單片機(jī)輸入傳感信號(hào)。</p><p>  (1)使用光敏電阻直接提供給51單片機(jī)輸入信號(hào),并進(jìn)行相應(yīng)的后續(xù)程序操作</p><p>  此系統(tǒng)的硬件部分主要是由89C2051單片機(jī),74LS48芯片,ULN2003芯片所組成。該系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,但是難以實(shí)現(xiàn)且不符合系統(tǒng)在現(xiàn)

12、實(shí)生活中的實(shí)用性等原則。</p><p> ?。?)使用光敏電阻和三極管聯(lián)合驅(qū)動(dòng)的方式,提供給單片機(jī)輸入傳感信號(hào)。</p><p>  此系統(tǒng)的硬件部分主要是由89C51單片機(jī)和其他一些時(shí)鐘控制系統(tǒng)組成的。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,接口較多,既能實(shí)現(xiàn)需要的功能,同時(shí)也可以在其基礎(chǔ)上擴(kuò)展出更多的。軟件設(shè)計(jì)的部分,程序也比較簡(jiǎn)單,符合設(shè)計(jì)要求。</p><p>  最后確定設(shè)計(jì)的方

13、案采用第二種。</p><p>  2.2 系統(tǒng)總體框圖</p><p>  圖2.1 系統(tǒng)總體框圖</p><p>  當(dāng)程序啟動(dòng)后,程序進(jìn)入初始化階段。單片機(jī)將從光控電路中讀出的光照強(qiáng)度,并經(jīng)轉(zhuǎn)化后形成高低電平送入單片機(jī)中,并控制警示燈的閃爍。當(dāng)需要人工調(diào)節(jié)警示燈的開(kāi)關(guān)時(shí),只需要按下人工控制電路的開(kāi)關(guān)即可;如果需要調(diào)節(jié)光照強(qiáng)度對(duì)警示燈的控制情況,只需要調(diào)節(jié)光控電

14、路中的調(diào)節(jié)變阻器即可調(diào)節(jié),電阻越小,警示燈開(kāi)始工作的時(shí)間越早。</p><p>  三 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)</p><p>  3.1 89C51單片機(jī)</p><p>  AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器(FPEROM—Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory)的低電壓,高性能CMOS

15、 8位微處理器,俗稱(chēng)單片機(jī)。AT89C2051是一種帶2K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器的單片機(jī)。單片機(jī)的可擦除只讀存儲(chǔ)器可以反復(fù)擦除100次。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造,與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中,ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器,AT89C2051是它的一種精簡(jiǎn)版本。AT89C51單片機(jī)為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且

16、價(jià)廉的方案。</p><p>  圖3.1 89C51單片機(jī)引腳圖</p><p>  89C51單片機(jī)與早期Intel的8051/8751/8031芯片的外部引腳和指令系統(tǒng)完全兼容,只不過(guò)用Flash ROM 替代了ROM/EPROM而已[3]。89C51單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖所示。</p><p>  3.2 光敏電阻介紹</p><p> 

17、 光敏電阻又稱(chēng)光導(dǎo)管,常用的制作材料為硫化鎘,另外還有硒、硫化鋁、硫化鉛和硫化鉍等材料。這些制作材料具有在特定波長(zhǎng)的光照射下,其阻值迅速減小的特性。這是由于光照產(chǎn)生的載流子都參與導(dǎo)電,在外加電場(chǎng)的作用下作漂移運(yùn)動(dòng),電子奔向電源的正極,空穴奔向電源的負(fù)極,從而使光敏電阻器的阻值迅速下降。</p><p>  光敏電阻器是利用半導(dǎo)體的光電效應(yīng)制成的一種電阻值隨入射光的強(qiáng)弱而改變的電阻器;入射光強(qiáng),電阻減小,入射光弱,

18、電阻增大。</p><p>  光敏電阻器一般用于光的測(cè)量、光的控制和光電轉(zhuǎn)換(將光的變化轉(zhuǎn)換為電的變化)。常用的光敏電阻器硫化鎘光敏電阻器,它是由半導(dǎo)體材料制成的。光敏電阻器的阻值隨入射光線(可見(jiàn)光)的強(qiáng)弱變化而變化,在黑暗條件下,它的阻值(暗阻)可達(dá)1~10M歐,在強(qiáng)光條件(100LX)下,它阻值(亮阻)僅有幾百至數(shù)千歐姆。光敏電阻器對(duì)光的敏感性(即光譜特性)與人眼對(duì)可見(jiàn)光(0.4~0.76)μm的響應(yīng)很接近

19、,只要人眼可感受的光,都會(huì)引起它的阻值變化。設(shè)計(jì)光控電路時(shí),都用白熾燈泡(小電珠)光線或自然光線作控制光源,使設(shè)計(jì)大為簡(jiǎn)化。</p><p><b>  四 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)</b></p><p>  4.1系統(tǒng)軟件分析 </p><p>  任何一個(gè)應(yīng)用系統(tǒng),它們都有著自己的硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng),少了任何一個(gè)部分都不可能稱(chēng)之為一個(gè)完整的應(yīng)用系統(tǒng),

20、它們之間是相互依存的一個(gè)整體,硬件系統(tǒng)是軟件系統(tǒng)的一個(gè)基礎(chǔ)和前提,為軟件系統(tǒng)提供了一個(gè)操作平臺(tái);而軟件系統(tǒng)是硬件系統(tǒng)的靈魂,它對(duì)硬件系統(tǒng)起到擴(kuò)充和完善的作用??上攵浖到y(tǒng)與硬件系統(tǒng)同等重要,下面為系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)過(guò)程:</p><p><b>  警示燈的閃爍頻率</b></p><p>  這是通過(guò)延時(shí)函數(shù)來(lái)控制燈的閃爍頻率,延時(shí)函數(shù)和系統(tǒng)本身的機(jī)器周期有著密切的關(guān)

21、系,延時(shí)函數(shù)是在51單片機(jī)的最小系統(tǒng)的晶振的控制之下來(lái)實(shí)現(xiàn)功能的。</p><p>  2.警示燈的閃爍規(guī)律</p><p>  警示燈在高速公路上,通過(guò)它的燈光閃爍來(lái)提醒周?chē)緳C(jī)謹(jǐn)慎駕駛,而警示燈的閃爍規(guī)律對(duì)司機(jī)的提醒程度是不同的,找到一個(gè)有效地閃爍規(guī)律是很有必要的。所以通過(guò)程序的讓警示燈同程度的閃爍就可以達(dá)到上面的效果。</p><p>  3.警示燈光控和手控

22、</p><p>  光控是通過(guò)掃面與光敏電阻相連的IO口的高低電平的變化來(lái)控制警示燈的亮滅。然而在現(xiàn)實(shí)生活中往往會(huì)出現(xiàn)某些特殊情況,白天也需要警示燈的閃爍,所以就設(shè)置了一個(gè)手動(dòng)控制開(kāi)光。</p><p><b>  4.2程序流程圖</b></p><p><b> ?。?)主程序流程圖</b></p>&

23、lt;p>  圖4.1 程序流程圖</p><p><b>  主程序流程圖說(shuō)明:</b></p><p>  因?yàn)榫緹舻拈_(kāi)啟條件是在需要沒(méi)有光照的條件下進(jìn)行,既是在黑暗的條件下。程序的初始化以后就是對(duì)接口P3.7的一個(gè)檢查過(guò)程,由于P3.7口會(huì)輸出一個(gè)高電平,所以應(yīng)該使得在P3.7口為低電平的時(shí)候,警示燈亮,這就是光敏電阻電路所需要實(shí)現(xiàn)的一個(gè)功能,既判斷背景

24、光的亮度是否低于預(yù)設(shè)值,是的話,就開(kāi)啟警示燈。</p><p> ?。?)人工調(diào)節(jié)警示燈的開(kāi)啟流程圖。</p><p>  圖4.2 警示燈人工控制開(kāi)關(guān)流程圖</p><p>  人工控制警示燈開(kāi)關(guān)流程圖說(shuō)明:</p><p>  當(dāng)未按下控制開(kāi)關(guān)時(shí),警示燈受到光感電路控制,在白天的時(shí)候熄滅,晚上的時(shí)候亮起,在按下開(kāi)關(guān)以后,系統(tǒng)為P3.7口提

25、供一個(gè)低電平,用于實(shí)現(xiàn)控制警示燈的閃爍,按下開(kāi)關(guān)以后,警示燈無(wú)條件開(kāi)啟,實(shí)現(xiàn)白天的對(duì)警示燈的開(kāi)關(guān)控制。</p><p>  (3)警示燈閃爍控制</p><p>  圖4.3 警示燈閃爍控制流程圖</p><p>  警示燈閃爍控制說(shuō)明:</p><p>  警示燈通過(guò)開(kāi)關(guān)開(kāi)啟過(guò)后,就應(yīng)該有一定的閃爍規(guī)律使其能夠得到一定的效果,我們這次的設(shè)計(jì)

26、以紅藍(lán)交替閃爍為起點(diǎn),循環(huán)往復(fù)閃爍,直到警示燈被芯片控制關(guān)閉。</p><p> ?。?)人工控制開(kāi)關(guān)優(yōu)先級(jí)高于光控電路開(kāi)關(guān)。</p><p>  圖4.4 人工控制與光控電路光照控制的優(yōu)先級(jí)</p><p>  人工控制與光控電路光照控制的優(yōu)先級(jí)說(shuō)明:</p><p>  由于人為控制燈光開(kāi)關(guān)的時(shí)間是隨時(shí)的,而光控電路通過(guò)光照控制時(shí)間是有限

27、的,所以從追求功能更完善的角度來(lái)說(shuō),應(yīng)當(dāng)優(yōu)先考慮是否人工控制,然后再考慮光控是否成功。這也是控制功能中比較重要的一步,它決定了警示燈是否能夠在白天或者任何時(shí)刻工作的能力。</p><p><b>  五 系統(tǒng)調(diào)試過(guò)程</b></p><p>  通過(guò)上面的硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)過(guò)程,設(shè)計(jì)的工作已經(jīng)基本完成,接下來(lái)的工作就是對(duì)所設(shè)計(jì)好的應(yīng)用系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試。通過(guò)調(diào)試可以檢查出系

28、統(tǒng)出現(xiàn)的一些錯(cuò)誤,從而進(jìn)行下一步的修改。</p><p>  在Protel 99 SE中,對(duì)硬件電路圖進(jìn)行ERC電氣規(guī)則檢查。</p><p>  圖5.1警示燈原理圖</p><p>  程序經(jīng)過(guò)調(diào)試顯示“0錯(cuò)誤,0警告”。表示程序調(diào)試通過(guò)。</p><p>  圖5.2程序調(diào)試結(jié)果</p><p><b&g

29、t;  protues調(diào)試</b></p><p>  圖5.3警示燈仿真圖</p><p><b>  (3)電路板的規(guī)劃</b></p><p>  圖5.4 警示燈PCB板</p><p><b>  (4)實(shí)物檢測(cè)</b></p><p><b>

30、;  (5)程序</b></p><p>  #include<reg51.h></p><p>  #define uchar unsigned char</p><p>  sbit W=P3^7; </p><p>  sbit red=P1^0;</p><p>  sbit blue=

31、P1^1;</p><p>  void delay(uchar x);</p><p>  void shanshuo();</p><p>  void main()</p><p><b>  {</b></p><p><b>  while(1)</b></p

32、><p><b>  {</b></p><p>  if(W==0)</p><p>  shanshuo();</p><p><b>  if(W==1)</b></p><p><b>  {</b></p><p>&

33、lt;b>  red=1;</b></p><p><b>  blue =1;</b></p><p><b>  }</b></p><p><b>  } </b></p><p><b>  }</b></p>&l

34、t;p>  void delay(uchar x) //延時(shí)500ms誤差 0us</p><p><b>  {</b></p><p>  unsigned char a,b,c;</p><p>  for(c=23;c>0;c--)</p><p>  for(b=152;b>0;b--)&

35、lt;/p><p>  for(a=x;a>0;a--);</p><p><b>  }</b></p><p>  void shanshuo()</p><p><b>  {</b></p><p>  uchar a=5,b=5,c=3;</p>&

36、lt;p>  while(a--)</p><p><b>  {</b></p><p><b>  red=0;</b></p><p>  delay(10);</p><p><b>  red=1;</b></p><p>  delay

37、(10);</p><p><b>  }</b></p><p>  while(b--)</p><p><b>  {</b></p><p><b>  blue=0;</b></p><p>  delay(10);</p>&l

38、t;p><b>  blue=1;</b></p><p>  delay(10);</p><p><b>  }</b></p><p>  while(c--)</p><p><b>  {</b></p><p><b>  r

39、ed=0;</b></p><p><b>  blue=0;</b></p><p>  delay(24);</p><p><b>  red=1;</b></p><p><b>  blue=1;</b></p><p>  del

40、ay(30);</p><p><b>  }</b></p><p><b>  }</b></p><p><b>  結(jié) 論</b></p><p>  本次設(shè)計(jì)在對(duì)警示燈的光感控制方面的基本要求之外,加入了更多趣味性元素,比如燈的閃爍頻率、次數(shù)、個(gè)數(shù)等控制方面,還能對(duì)

41、警示燈進(jìn)行自動(dòng)控制,這是一個(gè)很有意義的題目,感謝我的指導(dǎo)老師陳飛老師為我提供了一個(gè)這么好的題目。我在本次設(shè)計(jì)首次采用了DS1302時(shí)鐘芯片,此芯片穩(wěn)定性好,并且功能強(qiáng)大。而主要的芯片AT89C51單片機(jī),在系統(tǒng)中作為一個(gè)處理裝置,一口接受到外界給予的控制信號(hào),并對(duì)其作出判斷識(shí)別,并且執(zhí)行相應(yīng)的處理;本系統(tǒng)采用的是硬件和軟件共同組合的辦法,其最大特點(diǎn)是:軟件設(shè)計(jì)獨(dú)特、可靠,硬件電路簡(jiǎn)單,安裝方便易于實(shí)現(xiàn),相對(duì)也比較簡(jiǎn)單,沒(méi)有太多的危險(xiǎn)。&

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