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

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

目录

第一章绪论 (1)

1.1 航标灯的现状与发展 (1)

第二章航标灯控制电路设计 (2)

2.1 系统总体方案选择 (2)

2.2 设计方案框图 (2)

第三章系统总体设计方案描述 (3)

3.1 系统结构框图 (3)

3.2 系统的工作原理 (3)

第四章单元电路的设计与计算 (4)

4.1 单片机晶振电路和复位电路的连接 (4)

4.2 LM016L显示电路 (4)

4.3 蜂鸣器电路和航标灯显示电路 (4)

4.4 ADC转换电路 (5)

4.5 光敏电阻的选择 (5)

第五章调试 (7)

5.1 白天 (7)

5.1.1 高水位时 (7)

5.1.2 低水位时 (8)

5.2 黑夜 (9)

5.2.1 高水位 (9)

5.2.1 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 (21)

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。

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

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。

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4.2 LM016L显示电路

图4-2 LM016L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

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. 4.4 ADC转换电路

图4-4 ADC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。

图4-5光敏电阻的选择

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

5.1.2 低水位时

蜂鸣器鸣叫，频率较快，灯不亮

5-1-2 白天低水位