航标灯控制课程设计
实验三 简易航标灯设计实验
【1. 实验目的和要求】（1）掌握定时器/计数器原理及其应用；（2）了解航标灯控制要求；【2. 实验工具与软件】计算机、Keil uVision4集成开发环境、Proteus 8 Professional仿真软件【3.主要原理和方法步骤】（1）任务说明➢2位拨码开关：灯质设定(频率与占空比)拨码状态1 状态2 状态3亮暗亮暗亮暗0 全亮1 0.5S 1.5S 0 0 0 02 0.5S 0.5S 0.5S 3.5S 0 03 0.5S 1S 0.5S 1S 0.5S 2.5S➢灯驱动：发光二极管采用12V供电，要实验单片机驱动电路设计，三极管驱动。
➢要求：通过光敏电阻采集光照度，白天灯熄灭，黑夜灯按照上表闪烁。
（2）仿真电路原理图（3）程序流程图（4）实例代码及注释分析#include "reg51.h"#define COUNT_50MS 500 //focs=12MHz T=1us 50ms gcd:50ms的倍数#define D_OPEN 1 //开灯#define D_CLOSE !D_OPEN //关灯sbit D = P0 ^ 0; //灯输出控制，高电平有效sbit OPCON = P1 ^ 2; //光照检测，低电平有效(晚上)sbit Key0 = P1 ^ 0;sbit Key1 = P1 ^ 1;unsigned int State[6];struct IALA //结构体类型声明1{ unsigned char gcd; //各时间间隔最大公约数unsigned char state[6]; //无符号字符型时间常数};struct IALA code IALA4[4] = { //结构体全局变量定义，code：常数{ 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0},{10, 1, 3, 0, 0, 0, 0},{10, 1, 1, 1, 7, 0, 0},{10, 1, 2, 1, 2, 1, 5}};void T0_Init(void) //T0_初始化函数{TMOD = (TMOD & 0xf0) | 0x01;TH0 = (65536 - COUNT_50MS) / 256;TL0 = (65536 - COUNT_50MS) % 256;ET0 = 1; //中断使能EA = 1;TR0 = 1; //T0启动}//T0_ISR程序unsigned int it = 0;void T0_ISR(void) interrupt 1{unsigned char j;TH0 = (65536 - COUNT_50MS) / 256;TL0 = (65536 - COUNT_50MS) % 256;if(OPCON==0) //黑夜、暗照度{it++;for(j = 0; j < 6; j++){ if(it == State[j])D = (j % 2) ? D_OPEN : D_CLOSE; //判断是开灯还是关灯状态}if(it >= State[5]){it = 0;}}elseD = 0;}unsigned char GetKey()//按键判断{unsigned char key;if(Key1 == 0 && Key0 == 0)key = 0;else if(Key1 == 0 && Key0 == 1)key = 1;else if(Key1 == 1 && Key0 == 0)key = 2;else if(Key1 == 1 && Key0 == 1)key = 3;return(key);}void main(void){unsigned char key, pre_key = 0, i;unsigned int sum;T0_Init();D = 1;while(1){key = GetKey(); //获取key1、Key0特征码if(key != pre_key) //若有新的按键，载入控灯时间{sum = 0;for(i = 0; i < 6; i++){sum = sum + IALA4[key].gcd * IALA4[key].state[i];State[i] = sum;}}pre_key = key;}}【4. 数据记录】（1）点击运行开始仿真按键时，若将灯泡点亮模拟白天的情况，则无论将拨码开关调到什么状态，发光二极管均处于熄灭状态，如下图所示：（2）将灯泡熄灭模拟夜晚的情况，并将拨码开关调到拨码0，发光二极管将处于全亮状态，如下图所示：（3）将灯泡熄灭模拟夜晚的情况，并将拨码开关调到拨码1，发光二极管以亮0.5S、灭1.5S闪烁显示，如下图所示：（4）将灯泡熄灭模拟夜晚的情况，并将拨码开关调到拨码2，发光二极管以亮0.5S、灭0.5S、亮0.5S、灭3.5S闪烁显示，如下图所示：（5）将灯泡熄灭模拟夜晚的情况，并将拨码开关调到拨码3，发光二极管以亮0.5S、灭1S、亮0.5S、灭1S、亮0.5S、灭2.5S闪烁显示，如下图所示：【5. 实验思考与小结】通过本次实验，我了解了定时器的各种工作方式和定时器/计数器的使用和编程方法，为进一步学习打下基础。
单片机设计航标灯控制
单片机设计航标灯控制航标灯是用来指示水域中航行安全的导航灯。
在船舶和飞机中被广泛使用。
航标灯的控制系统需要能够实现独立控制每个灯的亮灭，同时还要能够根据不同时间段和天气条件进行灯光的调节。
在本文中，我们将设计一个基于单片机的航标灯控制系统。
首先，我们需要确定系统的硬件组成。
航标灯控制系统主要包括单片机、灯光模块、光敏电阻、电源等组件。
单片机是系统的核心控制器，用于接收输入信号并控制灯光模块的亮灭。
在设计航标灯控制系统时，我们需要考虑以下几个方面：1.输入信号处理：航标灯控制系统可以通过光敏电阻接收外界光照强度信号作为输入，根据不同的光照强度控制灯光的亮度。
通过模数转换技术将光敏电阻的电压信号转换为数字信号，并传输给单片机进行处理。
2.灯光控制：我们需要通过单片机控制灯光模块实现灯光的亮灭。
灯光模块可以使用LED灯或者其他类型的灯具。
通过控制灯光模块的通电和断电，我们可以实现灯光的闪烁和变化。
3.时间段和天气条件控制：航标灯的亮灭需要根据不同的时间段和天气条件进行调节。
例如，在白天和晚上，航标灯的亮度要求不同；在雾天或者风雨天气条件下，航标灯的亮度和闪烁频率也需要进行相应的调整。
这些需求可以通过设置系统的时间和天气条件参数，在程序中进行控制。
4.电源管理：为了保证航标灯的正常运行，我们还需要设计一个电源管理模块。
电源管理模块可以根据输入电压来控制电源的开关，并通过电压检测电路来保持电源的稳定输出。
在程序设计方面，我们需要实现以下功能：1.光敏电阻读取：通过单片机的模拟输入引脚，读取光敏电阻的电压信号，并进行模数转换。
2.时间和天气条件判断：通过单片机的定时器和外部输入引脚，判断当前的时间和天气条件，并进行相应的控制逻辑。
3.灯光控制：通过单片机的数字输出引脚，控制灯光模块的通电和断电，实现灯光的亮灭。
4.输入信号处理：根据光敏电阻的电压信号，控制灯光的亮度。
可以使用PWM技术实现灯光的调光。
5.电源管理：通过单片机的数字输出引脚，控制电源的开关，并通过电压检测电路实现电源的稳定输出。
航标灯控制课程设计
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。
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)进行部份单元电路及应用程序的调试；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)白日应住手航标灯工作。
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。
4)向控制台发送实际水位数据。
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.......................31.1 设计方案选择 (3)1.2 设计方案说明 (3).......................52.1 系统结构框图 (5)2.2 系统的工作原理 (5).........................73.1 80C51 管脚图及功能介绍 (7)3.2 光敏二极管 (9)3.3 发光二极管的原理 (10)..................124.1 软件设计 (12)4.2 软件设计流程图 (13).....................155.1 枯水期 (15)5.2 正常水位——白昼 (16)5.3 正常水位——黑夜 (17).....................................18.........................................19 .....................................21 (24)第一章 系统总体方案选择与说明水位测量模块 8051电流测量电压测量光强测量模块LED 航标性能测 试模块电源模块单片机是指一个集成在一块芯片上的完整计算机系统。
航标灯控制-(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和黑夜、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和黑夜，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。
SCON=0X40;//串口方式1
PCON=0;//SMOD位为0
TL1=0XFD;//9600Hz
TH1=0XFD;
TH0=0X3c;
TL0=0Xb0;//设定定时器0初值为15536
TR1=1;//启动定时器1；
IE=0X82;//打开总中断和定时器0溢出中断
}
/*********串口发送程序*************/
说明书格式
1.课程设计任务书
2.目录
3.系统总体方案选择和说明
4.系统结构框图和工作原理
5.各单元硬件设计说明及计算方法
6.软件设计和说明（包括流程图）
7.调试结果和必要的调试说明
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
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
基于单片机控制“航标灯”的控制系统设计与调试毕业论文
常州机电职业技术学院毕业设计（论文）题目：单片机控制“航标灯”的控制系统的设计与调试摘要单片微型计算机简称单片机。
它是把组成微型计算机的各功能部件：中央处理器、CPU、随机存取存储器RAM、只读存储器ROM、I/O接口电路、定时器/计数器以及串行通信接口等制作在一块集成芯片中，构成一个完整的微型计算机。
单片机主要应用于控制领域，由于其具有可靠性高、体积小、价格低、易于产品化等特点，因而在智能仪器仪表、实时工业控制、智能终端、通信设备、导航系统、家用电器等自控领域获得广泛应用[1]。
步进电机是一种能将电脉冲信号转换成角位移或线位移的机电元件,实质上是一种数字/角度转换器步进电机控制系统主要由步进控制器,功率放大器及步进电机等组成.步进控制器由缓冲寄存器,环形分配器,控制逻辑及正,反转控制门等组成,能把输入的脉冲转换成环形脉冲,以便控制步进电机,并能进行正反向控制.但由于步进控制器线路复杂.成本高.采用单片机控制,用软件代替上述步进控制器,使得线路简单,成本低,可靠性大大增加,灵活改变步进电机的控制方案,无需逻辑电路组成时序发生器.软件编程可灵活产生不同类型步进电机励磁序列来控制各种步进电机的运行方式并可实现一台单片机控制多台电机.提供灵活多样的控制手段和提高控制精度对复杂繁琐的控制易于实现,尤其在本系统中更显示出微机控制的优越性。
本设计采用凌阳16 位单片机SPCE061A对步进电机进行控制，通过IO口输出的具有时序的方波作为步进电机的控制信号，信号经过芯片L298N驱动步进电机；同时，用4X4的键盘来对电机的状态进行控制，并用数码管显示电机的转速，采用74LS164作为4位单个数码管的显示驱动，从单片机输入信号；利用凌阳单片机的语音功能播报电机的转速。
关键词：单片机步进电机ABSTRACT[2]The single slice of microcomputers is abbreviated as the one-chip computer. It is every function part which makes up the microcomputer: Central processing unit, CPU, arbitrary access memory RAM , read-only memory ROM,, I/O interface circuit , timer / counter and serial communicationinterface ,etc. make in the integrated chip together, form an intact microcomputer. One-chip computer apply controlled field to mainly, because it have dependability high , small , price low , easy commercialization ,etc. characteristic, therefore won extensive application in fields of automatic control such as intellectual instrument and apparatus , real-time industrial control , intelligent terminal , communication equipment , navigation system , household appliances ,etc.It is that one kind can change the electric pulse signal into a electromechanical component of angle displacement or line displacement to walk into the electrical machinery, it is a kind of figure / angle converter that is walked into the control system of the electrical machinery to mainly walk into the controller in fact, power amplifier and walking into the electrical machinery ,etc. make up . Walked into the controller to buffer the register , the annular distributor, control logic and, overturn , control door ,etc. make up , can change the pulse input into into an annular pulse , in order to control , walk into electrical machinery , can carry on positive and negative to control. But because walk into the controller circuit complicatedly. With high costs. Adopt one-chip computer control , replace with software described above to walk into the controller , make the circuit simple, with low costs, dependability increases greatly, change the control scheme of walking into the electrical machinery flexibly , do not need logical circuit to make up the time sequence generator . Software programming very flexible to produce , walk into electrical machinery excitation array come , control various operation way to walk into electrical machinery and can realize one machine control many sets of electrical machinery while being different kinds of. It is easy to realize to offer the flexible control means and improving the precision of controlling to complicated and tedious control, demonstrate the superiority that the computer controls especially in this system even more.Design , adopt , insult male genital 16 one-chip computer SPCE061A to walk into electrical machinery control originally, square wave with time sequence as the control signal of walking into the electrical machinery through what IO mouth is outputted, the signal drives and walks into the electrical machinery through the chip L298N; Meanwhile , come state in electrical machinery go on , control with keyboard of 4X4 , in charge of rotational speed to reveal electrical machinery with number, adopt 74LS164 urge as 4 single number display that in charge of , from the input signal of the one-chip computer; Utilize the pronunciation function of insulting the open one-chip computer to report the rotational speed of the electrical machinery. Keyword: One-chip computer Walk into the electrical machinery绪论近十几年来，单片机在生产过程控制、自动检测、数据采集与处理、科技计算、商业管理和办公室自动化等方面获得了广泛的应用。
（完整版）基于51单片机航标灯控制器的设计与实现毕业设计
（完整版）基于51单⽚机航标灯控制器的设计与实现毕业设计本科毕业设计论⽂题⽬基于51单⽚机航标灯控制器的设计与实现毕业设计（论⽂）原创性声明和使⽤授权说明原创性声明本⼈郑重承诺：所呈交的毕业设计（论⽂），是我个⼈在指导教师的指导下进⾏的研究⼯作及取得的成果。
尽我所知，除⽂中特别加以标注和致谢的地⽅外，不包含其他⼈或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历⽽使⽤过的材料。
对本研究提供过帮助和做出过贡献的个⼈或集体，均已在⽂中作了明确的说明并表⽰了谢意。
作者签名：⽇期：指导教师签名：⽇期：使⽤授权说明本⼈完全了解⼤学关于收集、保存、使⽤毕业设计（论⽂）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论⽂）的印刷本和电⼦版本；学校有权保存毕业设计（论⽂）的印刷本和电⼦版，并提供⽬录检索与阅览服务；学校可以采⽤影印、缩印、数字化或其它复制⼿段保存论⽂；在不以赢利为⽬的前提下，学校可以公布论⽂的部分或全部内容。
作者签名：⽇期：学位论⽂原创性声明本⼈郑重声明：所呈交的论⽂是本⼈在导师的指导下独⽴进⾏研究所取得的研究成果。
除了⽂中特别加以标注引⽤的内容外，本论⽂不包含任何其他个⼈或集体已经发表或撰写的成果作品。
对本⽂的研究做出重要贡献的个⼈和集体，均已在⽂中以明确⽅式标明。
本⼈完全意识到本声明的法律后果由本⼈承担。
作者签名：⽇期：年⽉⽇学位论⽂版权使⽤授权书本学位论⽂作者完全了解学校有关保留、使⽤学位论⽂的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论⽂的复印件和电⼦版，允许论⽂被查阅和借阅。
本⼈授权⼤学可以将本学位论⽂的全部或部分内容编⼊有关数据库进⾏检索，可以采⽤影印、缩印或扫描等复制⼿段保存和汇编本学位论⽂。
涉密论⽂按学校规定处理。
作者签名：⽇期：年⽉⽇导师签名：⽇期：年⽉⽇西安电⼦科技⼤学长安学院毕业设计（论⽂）诚信声明书本⼈声明：本⼈所提交的毕业论⽂《基于51单⽚机航标灯控制器的设计与实现》是本⼈在指导教师指导下独⽴研究、写作的成果，论⽂中所引⽤他⼈的⽆论以何种⽅式发布的⽂字、研究成果，均在论⽂中加以说明；有关教师、同学和其他⼈员对本⽂的写作、修订提出过并为我在论⽂中加以采纳的意见、建议，均在我的致谢中加以说明并深致谢意。
航标课设报告
课程设计题目多功能航标实验学院计算机科学与技术学院专业物联网工程班级姓名指导教师2014 年12 月28 日实训设计任务书学生姓名：专业班级：指导教师：工作单位：题目: 多功能航标实验一、实训要求1.认识多功能航标系统的硬件架构；2.掌握航标板主芯片I/O口、串口管脚配置；3.掌握传感器、航标灯的控制方式；4.掌握航水流速度、降雨量传感器脉冲采集的方法；5.掌握控制航标灯亮度的PWM波的原理；6.掌握风速、温度、湿度、大气压、水深传感器的数据采集程序的编写；7.掌握水流速度、降雨量传感器脉冲采集程序的编写；8.编写传感器的数据采集程序，来接收传感器的数据，要求能够深刻了解串口通讯的方式；9.编写航标灯亮度控制程序，来控制航标灯的亮度，并借此掌握航标灯亮度控制的原理，熟悉PWM波产生的方法及占空比的作用。
二、实训平台1. PC机，台/人；2. Altium designer软件3.Altium designer软件、串口调试助手、传感器4.多功能航标系统的模板。
指导教师签名：年月日系主任（或责任教师）签名：年月日多功能航标课程实训 (1)1.航标灯的介绍 (1)2.实训步骤 (1)2.1. 预备知识 (1)2.2. 程序学习和代码优化 (2)2.3．航标功能实现 (2)3.预备知识 (2)3.1. STM32芯片 (2)3.1.1. STM32芯片的简介 (2)3.1.2. 特点 (2)3.1.3. 主要的标志 (3)3.1.4. systick (4)3.2．多功能航标系统结构 (5)3.3. 传感器通信协议 (5)3.3.1. 风速、温度、气压、湿度传感器通讯协议 (5)3.3.2. 水深、水流、降雨量传感器通讯协议 (6)4.传感器的数据采集原理和代码分析 (6)4.1．风速、温度、气压、湿度传感器 (6)4.1.1．数据采集原理 (6)4.1.2. 代码分析 (8)4.2. 水流、水深、降雨量传感器 (11)4.2.1. 数据采集原理 (11)4.2.2. 代码分析 (12)5. ZigBee通信 (15)6.实训总结 (16)多功能航标课程实训1.航标灯介绍航标灯是为保证船舶在夜间安全航行而安装在某些航标上的一类交通灯。
河道导航灯的课程设计
河道导航灯的课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生理解河道导航灯的基本原理及其在航海中的作用；2. 学生掌握河道导航灯的颜色、闪烁频率等基本知识；3. 学生了解我国内河航道导航灯的相关规定。
技能目标：1. 学生能够分析河道导航灯的设置原则，进行简单的导航灯设计；2. 学生通过实际操作，学会使用河道导航灯进行船舶导航；3. 学生能够运用所学知识，解释现实生活中河道导航灯的使用情况。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对航海安全的关注，增强安全意识；2. 激发学生对水利工程和航海事业的兴趣，培养探索精神；3. 增强学生的国家意识，了解我国内河航道导航灯的国情。
课程性质分析：本课程为自然科学领域，涉及物理、地理等学科知识。
通过学习河道导航灯，让学生了解科学知识在实际生活中的应用。
学生特点分析：六年级学生具有较强的观察力、思维能力和动手能力，对新鲜事物充满好奇，具备一定的自主学习能力。
教学要求：1. 结合学生特点，注重理论知识与实践操作相结合；2. 创设情境，激发学生学习兴趣，引导学生主动参与；3. 注重培养学生的安全意识，将知识应用于实际生活。
二、教学内容1. 导航灯的基本原理：介绍光的传播、反射和折射等物理知识，阐述导航灯在夜间和恶劣天气中的作用；2. 导航灯的颜色和闪烁频率：讲解不同颜色导航灯代表的意义，引导学生了解国际航行规则，掌握闪烁频率与距离的关系；3. 内河航道导航灯的规定：学习我国内河航道导航灯的相关法规，了解导航灯的设置原则和标准；4. 导航灯的设计与制作：结合实际案例，指导学生进行简单的导航灯设计，了解导航灯的制作过程；5. 实际操作与应用：组织学生进行实际操作，学会使用导航灯进行船舶导航，掌握导航灯在现实生活中的应用。
教材章节关联：教学内容与课本中“光与色彩”、“物理与生活”、“水利工程”等章节相关联。
教学进度安排：1. 导航灯基本原理（1课时）2. 导航灯颜色与闪烁频率（1课时）3. 内河航道导航灯规定（1课时）4. 导航灯设计与制作（2课时）5. 实际操作与应用（2课时）教学内容确保科学性和系统性，结合学生实际情况，注重理论与实践相结合，培养学生的实际操作能力。
课程设计资料(航标灯)
无人职守航标灯航标灯广泛地应用于江河大海的航行中，为来往船只在黑夜中航行提供安全保障。
我们可以利用MCS—51单片机的定时器和中断功能对航标灯进行自动控制。
1．硬件电路航标灯的硬件控制电路原理如图6-8所示。
2．工作原理控制的具体功能如下。
图6-8 航标灯控制电路航标灯在黑夜能够定时闪烁发光，设定时间间隔为2s，即点亮2s熄灭2s周期循环进行；当白天到来时，航标灯熄灭，停止工作。
对于此航标灯的设计，可以选择多种方案。
方案一：(1)控制电路。
见图6-8，8051定时的启停控制信号由INT0来控制(夜晚使得INT0=0，白天INT0=1)。
(2)实现较长时间的定时，，采用Y0定时加软件计数的方法实现定时2s。
(3)识别白天与黑夜。
采用如图6-8所示的光敏三极管来区分白天与黑夜。
其：工作原理为：当黑夜降临时，无光照，VTl、VT2均截止，VT2输出高电平反相后使INT0=0，向单片机发出中断请求，CPU接受外部中断请求后，进入1Nl0 中断处理程序，启动定时器工作；利用定时器中断控制航标灯定时闪烁发光。
在黑夜结束之前，—直处在外部中断过程中。
另外，从硬件上看，加在1NT0引脚的低电平并未撤销，因此可以川软竹：查询INTO引脚，只要INTO=0，定时器继续工作，当白天到来时，日光照到光敏三极管VTl的基极，使VTl导通，VT2输出低电平反相使INT0为高电平，软件查询到INT0=1时，立即关闭定时器，结束外部中断处理，返回到主程序，等待下一次黑夜的到来再产生中断。
在INTO请求的外中断处理过程中，又用软件查询INTO引脚，这种用法很特殊。
此外，本例中选用了两种中断，外部中断和定时器中断，定时器中断发生在外部中断正在进行的时候，因此要将定时器中断设为高优先级的中断。
根据以上分析，可编写出如下控制程序1。
设T0定时50ms，方式1，计数初值X：X=216—12 X50 X 1000／12=3CB0HR7软件计数2X1000／50=40T0的定时和R7软件计数达到延时2s。
航标灯设计方案
航标灯设计方案1 航标灯控制器设计方案的确定图1 设计方案本课程作业要求用STC89C52单片机作为主控芯片，并结合其他元件来实现航标灯控制器的设计。
航标灯的基本功能是能在夜晚提供导航信号，即是要能在夜晚时闪烁发光，一亮一灭周期性地发光提供导航，而在白天则不发光。
经分析可知，该设计要使用控制芯片直接或间接为航标灯的灯提供控制信号，以便控制航标灯是否发光以及如何发光以满足导航要求。
根据以上分析，该设计所采用方案是以STC89C52单片机为控制核心，以光敏电阻作为航标灯的光纤传感器，传感器信号传给STC89C52单片机处理，由单片机控制发光二极管闪烁或者熄灭，直流电源为以上所用芯片及电路供电，最终完成本次设计任务。
2 航标灯控制器的硬件设计根据本次课程作业要求，为实现设计目标，需要用到STC89C52、光敏电阻LED发光二极管、直流电压源。
在选择确定芯片及电器元件之前，还是先来简要介绍一下所有可能用到的芯片以及必须的元器件，并有选择的分析他们的结构和相关功能。
这些分析不仅是必要的也是很有助于我们对设计方案的探索和优化选择。
2.1 STC89C52介绍在本系统中，STC89C52工作在最小模式下。
负责对LED发光二极管控制和对光敏电阻传入信号的处理。
图2单片机最小系统2.2 LED发光二极管介绍LED（Light Emitting Diode），发光二极管，主要由支架、银胶、晶片、金线、环氧树脂五种物料所组成。
LED(Light-Emitting-Diode 中文意思为发光二极管)是一种能够将电能转化为光能的半导体，它改变了白炽灯钨丝发光与节能灯三基色粉发光的原理，而采用电场发光。
据分析，LED的特点非常明LED灯泡以及灯具图片(19张)显，寿命长、光效高、无辐射与低功耗。
白光LED的光谱几乎全部集中于可见光频段，其发光效率可超过150lm/W（2010年）。
将LED与普通白炽灯、螺旋节能灯及T5三基色荧光灯进行对比，结果显示：普通白炽灯的光效为12lm/W，寿命小于2000小时，螺旋节能灯的光效为60lm/W，寿命小于8000小时，T5荧光灯则为96lm/W，寿命大约为10000小时，而直径为5毫米的白光LED光效理论上可以超过150lm/W，寿命可大于100000小时。
单片机-航标灯控制课程设计
目录一.系统总体方案选择与说明 (1)1.1 设计方案选择 (1)1.2 设计方案说明 (1)二.系统结构框图与工作原理 (2)2.1 系统结构框图 (2)2.2 系统的工作原理 (3)三.各单元硬件设计说明及计算方法 (4)3.1 单片机简介 (4)3.2 80C51管脚图及功能介绍 (7)3.3 光敏二极管 (9)四.软件设计及说明（含流程图） (11)五.调试结果与必要的调试说明 (12)5．1水位安全时间——黑夜 (12)5.2水位安全时间——白昼 (13)5.3 枯水季节 (14)六.使用说明 (15)七.总结与体会 (16)八.参考文献 (17)九．附录 (18)一.系统总体方案选择与说明1.1 设计方案选择以89C51单片机为核心，逻辑电路为辅助的制作开发自动控制航标灯，以实现设计要求。
1.2 设计方案说明以89C51单片机为核心制作开发的自动控制航标灯系统，实现1）航标灯在黑夜能定时闪闪发光，亮3s,熄灭3s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,定时闪闪发光，亮1s,熄灭1s周期循环。
二.系统结构框图与工作原理2.1 系统结构框图图2.12.2 系统的工作原理本电路选用了MCS87C51 单片微处理器作为航标控制电路的核心，时钟选频为12MHZ。
87C51 是INTEL 公司MCS-51 系列单片机中基本型产品，它采用INTEL 公司可靠的CHMOS 工艺技术制造的高性能8 位单片机，属于标准的MCS-51 的体系结构和指令系统。
它结合了HMOS 的高速和高密度技术及CHMOS的低功耗特征，是80C51BH 的EPROM 版本，电改写光擦除的片内4kB EPROM。
87C51 内置8 位中央处理单元、128 字节内部数据存储器RAM、32 个双向输入/输出(I/O)口、2 个16 位定时/计数器和5 个两级中断结构，一个全双工串行通信口，片内时钟振荡电路。
项目7海上航标灯控制_单片机原理与接口技术（第2版）_[共3页]
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80C51系列单片机的中断系统和定时/计数器 140 第5章延时时间，以满足各种路口的交通情况？② 同学B 提出的问题：如何设计出能根据不同时间段的交通情况而自动切换控制方案的交通灯控制？例如，某路口早高峰时东西方向非常繁忙，而该路口在晚高峰时南北方向特别忙，如果时间平均分配就显得呆板，如何根据早、晚交通情况，让高峰时段繁忙路段的通行时间延长一些？A 和B 两个同学互相提问并做相应的回答，把这些内容记录下来然后写在作业本上。
项目7海上航标灯控制1．项目概述 夕阳西下，夜幕降临，公海上的船只依然穿梭不止，为什么在漆黑的大海上航船能够安全航行？原来，闪烁的航标灯在为出海的航船导航，这样就可以避免船只触礁或与其他船只相撞。
更有趣的是，这些航标灯仅仅在晚上闪烁，而白天是不闪烁的，这样做一方面可以节约电能，而另一方面，如果在白天的时候海上天气突变而天昏地暗，航标灯依然会再次闪烁，指挥着航船有序地航行。
应用单片机的中断及软件知识可以实现这样的项目。
2．应用环境夜间江面或海上航标灯的控制等。
3．实现过程（1）实验箱上的启示为了更好地理解航标灯的控制原理，先在单片机实验箱上对中断及定时器的知识做一个复习。
这里首先要区分两类中断，一类是外中断（INT0和INT1），另一类是内中断（T0和T1）。
我们利用这两类中断先来完成如下的预备项目：每隔80 ms P1口的LED 指示灯左移一位，如果按下P3.2键，则P1口所有灯停止左移，P1.0灯亮2 s ，之后继续执行P1口的LED 灯的左移。
图5-18是利用内中断和外中断组成的LED 灯的控制流程图及控制系统结构图，从结构上来看，它是由一个主程序和两个中断服务程序组成的。
（2）两级中断程序的实现假设机器主频为：6 MHz ，则T cy =2 μs 。
功能：T0每隔80 ms 中断一次，并左移灯；外中断INT0，启动T1，2 s 亮灯延时，查询方式。
基本的计算如下。
80 ms 所需要的脉冲个数，N =t /T cy =80×10−3/2×10−6=40000个，初始时间装入值为X =65536−40000=25536=63C0H ；INT0的时间计算方法为N =t /T cy =100 ms×10−3/ 2×10−6=50000次，X =65536−50000=15536=3CB0H ；总延迟时间为100 ms×20=2000 ms=2 s 。
课题设计(航标灯设计)
航标灯设计
专业
班级：
姓名：
学号：
完成时间：
目录
1、课题设计的任务与要求： (3)
1.1课题设计的任务： (3)
1.2设计要求： (3)
2、设计思路与步骤： (3)
2.1 设计思路： (3)
2.2 设计步骤： (4)
3、参考资料 (5)
4、总结 (5)
1、课题设计的任务与要求：
1.1课题设计的任务：
航标灯在白天熄灭，在夜晚断续点亮，时间间隔2秒，即亮2秒，息2秒，周期循环进行。
1.2设计要求：
1）外接晶振12M；用定时器TIME0，模式1;P3.5=0代表白天，P3.5=1代表黑夜；航标灯用P1.3控制，低电位有效。
2）用汇编语言编程；请在过程中加入必要的解释。
3）思路清晰、结构合理、层次清晰，设计简洁但又要能体现设计过程。
2、设计思路与步骤：
2.1 设计思路：
1）定时中断的设定；
2）定时时间: 9E58H = 40538, 2^16 – 40538 = 25000, 振荡频率为12M，定时器控制器开关接通振荡器十二分频输出端：1/12 X 12 = 1usec; 故T1一次溢出所需时间为 25msec, 循环R7 80次为2sec。
2.2 设计步骤：
3、参考资料
3.1 <<MCS-51学习>>
4、总结
（整个课程设计过程中，你觉得学习到了什么，课设过程中自己做的不足的地方有哪些？对自己的学习有何启示？）。
单片机-航标灯控制课程设计
目录一.系统总体方案选择与说明 (1)1.1 设计方案选择 (1)1.2 设计方案说明 (1)二.系统结构框图与工作原理 (2)2.1 系统结构框图 (2)2.2 系统的工作原理 (3)三.各单元硬件设计说明及计算方法 (4)3.1 单片机简介 (4)3.2 80C51管脚图及功能介绍 (7)3.3 光敏二极管 (9)四.软件设计及说明（含流程图） (11)五.调试结果与必要的调试说明 (12)5．1水位安全时间——黑夜 (12)5.2水位安全时间——白昼 (13)5.3 枯水季节 (14)六.使用说明 (15)七.总结与体会 (16)八.参考文献 (17)九．附录 (18)一.系统总体方案选择与说明1.1 设计方案选择以89C51单片机为核心，逻辑电路为辅助的制作开发自动控制航标灯，以实现设计要求。
1.2 设计方案说明以89C51单片机为核心制作开发的自动控制航标灯系统，实现1）航标灯在黑夜能定时闪闪发光，亮3s,熄灭3s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,定时闪闪发光，亮1s,熄灭1s周期循环。
二.系统结构框图与工作原理2.1 系统结构框图图2.12.2 系统的工作原理本电路选用了MCS87C51 单片微处理器作为航标控制电路的核心，时钟选频为12MHZ。
87C51 是INTEL 公司MCS-51 系列单片机中基本型产品，它采用INTEL 公司可靠的CHMOS 工艺技术制造的高性能8 位单片机，属于标准的MCS-51 的体系结构和指令系统。
它结合了HMOS 的高速和高密度技术及CHMOS的低功耗特征，是80C51BH 的EPROM 版本，电改写光擦除的片内4kB EPROM。
87C51 内置8 位中央处理单元、128 字节内部数据存储器RAM、32 个双向输入/输出(I/O)口、2 个16 位定时/计数器和5 个两级中断结构，一个全双工串行通信口，片内时钟振荡电路。
基于单片机的航标灯控系统设计
本科毕业设计论文题目基于单片机的航标灯控系统设计专业名称学生姓名指导教师毕业时间西北工业大学明德学院本科毕业设计论文毕业设计论文任务书一、题目：基于单片机的航标灯控系统设计二、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：航标灯在夜间具有引导船舶航行的作用，是船舶在夜间安全航行有力保障。
它通过灯塔在海上夜间发出规定的灯光颜色和闪光频率的可识信号，达到规定的照射角度和能见距离，以供船舶测定位置和向船舶提供危险警告。
要求：以单片机为主控单元，通过传感器自动识别白天和黑夜，设计一种简单、可靠、节能的航标灯控制器，以达到控制航标灯夜间导航船舶的目的。
三、主要技术指标：用闪烁频率可调LED发光管作为信号指示灯，可根据感光亮度调节信号灯的闪烁频率按键可调。
(1)设计思路：运用所学单片机知识，运用其I/O口设计基本控制电路，并以发光管、按键等外部设备做为相应的模拟部件。
西北工业大学明德学院本科毕业设计论文(2)步骤：l、了解航标灯控系统的工作原理及要求。
西北工业大学明德学院本科毕业设计论文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PRTUSE电原理图并编写系统控制程序。
6、联机进行系统仿真调试。
四、进度与要求：1．第一周～第一周收集航标灯控系统相关资料。
2．第二周～第三周用PROTUSE设计硬件原理图并进行器件选型。
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。
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目录第一章系统总体方案选择与说明 (3)1.1 设计方案选择 (3)1.2 设计方案说明 (3)第2章系统结构框图与工作原理 (5)2.1 系统结构框图 (5)2.2 系统的工作原理 (5)第3章各单元硬件设计说明 (7)3.1 80C51管脚图及功能介绍 (7)3.2 光敏二极管 (9)3.3发光二极管的原理 (10)第4章软件设计与说明（包括流程图） (12)4.1 软件设计 (12)4.2 软件设计流程图 (13)第5章调试结果与必要的调试说明 (15)5.1 枯水期 (15)5.2正常水位——白昼 (16)5.3 正常水位——黑夜 (17)第6章使用说明 (18)第7章总结 (19)第8章参考文献 (21)附录....................................................................................... .. (24)第一章系统总体方案选择与说明1.1 设计方案选择1.2 设计方案说明单片机是指一个集成在一块芯片上的完整计算机系统。
尽管他的大部分功能集成在一块小芯片上，但是它具有一个完整计算机所需要的大部分部件：CPU、内存、内部和外部总线系统，目前大部分还会具有外存。
同时集成诸如通讯接口、定时器，实时时钟等外围设备。
而现在最强大的单片机系统甚至可以将声音、图像、网络、复杂的输入输出系统集成在一块芯片上。
单片机也被称为微控制器（Microcontroler），是因为它最早被用在工业控制领域。
单片机由芯片内仅有CPU的专用处理器发展而来。
最早的设计理念是通过将大量外围设备和CPU集成在一个芯片中，使计算机系统更小，更容易集成进复杂的而对提及要求严格的控制设备当中。
单片机是随大超规模集成电路的发展而诞生的，它具有体积小、功能强性价比高的特点。
把单片机应用于航标灯自动控制系统中，采用单片机做主控单元，无触点检测，可完成对高地电平的采集和检测要求。
随着我国人民生活水平的不断提高，人们要求更好，更舒适的工作、生活环境。
特别是现在工业告诉发展的时代人们更需要优越的工作环境。
由于以单片机为核心开发制作的自动控制系统可以更加方便、准确地控制航标灯的闪烁，达到自动化控制的目的，减少了人力资源和时间的投入。
可应变天气原因所造成的人工操作不便和恶劣环境所带来的控制误差，给在内河航行的船舶造成不必要的损失。
采用单片机自动控制系统后可大大改善人工作业的环境，也可提高效率，为船舶提供精确的导航信息。
用单片机来设计，通过以8051单片机为核心，利用开关和模拟电阻分别替代传感器（即为水位测量模块）与光敏二极管（即为光强测量模块）制作开发自动控制航标灯，实现1）航标灯在黑夜能定时闪闪发光，亮5s,熄灭5s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,定时闪闪发光，亮1s,熄灭1s周期循环。
第2章系统结构框图与工作原理2.1 系统结构框图2.2 系统的工作原理检测P1.1口的电平（即水位的高度），当P1.1为低电平时（即为枯水期），P2.1输出为高电平，灯亮1s,熄灭1s周期循环。
当P1.1为高电平时（即为安全期），此时P1.0为高电平时（即为白昼），灯不工作；当P1.1为高电平时，此时P1.0为低电平（即为夜晚），灯亮5s,熄灭5s周期循环。
其工作逻辑关系如下表所示：第3章各单元硬件设计说明3.1 80C51管脚图及功能介绍Vss(20脚):接地VCC（40脚）: 主电源+5VXTAL1（19脚）:接外部晶体的一端。
在片内它是振荡电路反相放大器的输入端。
在采用外部时钟时，对于HMOS单片机，该端引脚必须接地；对于CHMOS单片机，此引脚作为驱动端。
XTAL2（18脚）: 接外部晶体的另一端。
在片内它是一个振荡电路反相放大器的输出端，振荡电路的频率是晶体振荡频率。
若需采用外部时钟电路，对于HMOS 单片机，该引脚输入外部时钟脉冲；对于CHMOS单片机，此引脚应悬浮。
RST（9脚）: 单片机刚接上电源时，其内部各寄存器处于随机状态，在该脚输入24个时钟周期宽度以上的高电平将使单片机复位（RESET）PSEN（29脚）: 在访问片外程序存储器时，此端输出负脉冲作为存储器读选通信号。
CPU在向片外存储器取指令期间，PSEN信号在12个时钟周期中两次生效。
不过，在访问片外数据存储器时，这两次有效PSEN信号不出现。
PSEN端同样可驱动8个LSTTL负载。
我们根据PSEN、ALE和XTAL2输出端是否有信号输出，可以判别80C51是否在工作。
ALE/PROG（30脚）:在访问片外程序存储器时，此端输出负脉冲作为存储器读选通信号。
CPU在向片外存储器取指令期间，PSEN信号在12个时钟周期中两次生效。
不过，在访问片外数据存储器时，这两次有效PSEN信号不出现。
PSEN端同样可驱动8个LSTTL负载。
我们根据PSEN、ALE和XTAL2输出端是否有信号输出，可以判别80C51是否在工作。
EA/VPP（31脚）: 当EA端输入高电平时，CPU从片内程序存储器地址0000H 单元开始执行程序。
当地址超出4KB时，将自动执行片外程序存储器的程序。
当EA输入低电平时，CPU仅访问片外程序存储器。
在对87C51EPROM编程时，此引脚用于施加编程电压VPP。
输入/输出引脚：（1）P0.0—P0.7 (39脚—32脚) （2）P1.0—P1.7 （1脚—8脚）（3）P2.0—P2.7 （26脚—21脚）（4）P3.0—P3.7 （10脚—17脚）3.2 光敏二极管光敏二极管又称光电二极管，它与普通半导体二极管在结构上是相似的。
下图是光敏二极管的结构图。
在光敏二极管管壳上有一个能射入光线的玻璃透镜，入射光通过透镜正好照射在管芯上。
发光二极管管芯是一个具有光敏特性的PN 结，它被封装在管壳内。
发光二极管管芯的光敏面是通过扩散工艺在N型单晶硅上形成的一层薄膜。
光敏二极管的管芯以及管芯上的PN结面积做得较大，而管芯上的电极面积做得较小，PN结的结深比普通半导体二极管做得浅，这些结构上的特点都是为了提高光电转换的能力。
另外，与普通半导体二极管一样，在硅片上生长了一层Si O2保护层，它把PN结的边缘保护起来，从而提高了管子的稳定性，减少了暗电流。
光敏二极管与普通光敏二极管一样，它的PN结具有单向导电性，因此，光敏二极管工作时应加上反向电压，如图所示。
当无光照时，电路中也有很小的反向饱和漏电流，一般为1 * 10-8 -- 1X10 -9A(称为暗电流)，此时相当于光敏二极管截止;当有光照射时，PN结附近受光子的轰击，半导体内被束缚的价电子吸收光子能量而被击发产生电子一空穴对O这些载流子的数目，对于多数载流子影响不大，但对P 区和N区的少数载流子来说，则会使少数载流子的浓度大大提高，在反向电压作用下，反向饱和漏电流大大增加，形成光电流，该光电流随入射光强度的变化而相应变化。
光电流通过负载R时，在电阻两端将得到随人射光变化的电压信号。
光敏二极管就是这样完L成电功能转换的。
（由于硬件器材的限制，本设计用开关来模拟光敏二极管的状态）3.3发光二极管的原理发光二极管内部是具有发光特性的PN结。
当PN结导通时，依靠少数载流子的注入以及随后的复合而辐射发光。
普通发光二极管的外形、符号及伏安特性如图1 所示。
LED正向伏安特性曲线比较陡，在正向导通之前几乎有电流。
当电压超过开启电压时，电流就急剧上升。
因此，LED属于电流控制型半导体器件，其发光亮度L（单位cd/m2，读作坎德拉每平方米）与正向电流IF近似成正双，有公式L =K IFm式中，K为比例系数，在小电流范围内（IF=1～10mA），m=1.3～1.5。
当IF>10mA时，m=1，式（5.10.1）简化成L =K IF即亮度与正向电流成正比。
以磷砷化镓黄色LED为例，相对发光强度与正向电流的关系如图2所示。
LED的正向电压则与正向电流以及管芯的半导体材料有关。
使用时应根据所要求的显示亮度来选取合适的IF值（一般选10mA左右，对于高亮度LED可选1～2mA），既保证亮度适中，也不会损坏LED。
若电流过大，会烧毁LED的PN结。
此外，LED的使用寿命将缩短。
由于发光二极管的功耗低、体积小，色彩鲜艳、响应速度快、寿命长，所以常用作收录机、收音机和电子仪器的电平指示器、调谐指示器、电源指示器等。
发光二极管在正向导通时有一定稳压作用，还可作直流稳压器中的稳压二极管，提供基准电压，兼作电源指示灯。
目前市场上还有一种带反射腔及固定装置的发光二要管（例如BT104-B2、BT102-F），很容易固定在仪器面板上。
LED的输出光谱决定其发光颜色及光辐射纯度，也反映出半导体材料的特性。
常见管芯材料有磷化镓（GaP）、砷化镓（GaAsP）、磷砷化镓（GaAlAs）、砷铝化镓（GaN）氮化镓可发蓝光。
第4章软件设计与说明（包括流程图）4.1 软件设计软件设计为现场对航标灯自动控制检测，所以此软件的设计应分为以下模块：1）主程序：完成P1.1,P1.0,P2.1口的置位和电位检测；2）软件延迟服务子程序：当查询到P1.0口或P1.1口为0时则调用软件延时子程序；3）熄灯子程序：当查询到P1.0口或P1.1口为1时则调用软件延时子程序。
4.2 软件设计流程图第5章调试结果与必要的调试说明5.1 枯水期无论白天黑夜（既白天黑夜检测开关无论开断与否），水位检测开关闭合，此时P1.1口为低电平，P2.1口输出，灯亮1秒熄1秒循环。
（由于硬件器材的限制，用开关来替代水位传感器来模拟水位的高地）5.2正常水位——白昼当白天黑夜检测开关与水位检测开关均断开时，P1.0口与P1.1口均为高电平，此时灯不工作为熄灭状态。
（由于硬件器材的限制，本设计用开关来模拟光敏二极管的状态）5.3 正常水位——黑夜当水位检测开关断开，白天黑夜检测开关闭合，此时P1.0口为低电平，P1.1口为高电平，灯亮5秒熄5秒循环。
第6章使用说明间航标等具有引导航行的作用，还可以反映航道尺度，确定航道方向，标志航界限、引导船舶安全航行，如在浅水道或捷水道处，当其水深接近于标准尺度时，即设置水深信号标，揭示航道水深，在单航道上应设置信号标指挥上下交通。
以单片机为核心开发制作的自动控制系统可以更加方便、准确地控制航标灯的闪烁，达到自动化控制的目的，减少了人力资源和时间的投入。
可应变天气原因所造成的人工操作不便和恶劣环境所带来的控制误差，给在内河航行的船舶造成不必要的损失。
采用单片机自动控制系统后可大大改善人工作业的环境，也可提高效率，为船舶提供精确的导航信息。
此系统是以80C51单片机为核心开发制作的自动控制航标灯导航道系统，采用光敏二极管来完成自动识别白天和黑夜与水位高低的任务。