基于单片机的航标灯控系统设计

论文编号:ZD1499  论文字数:15833，附外文翻译，答辩PPT

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。
(2)步骤：l、了解航标灯控系统的工作原理及要求。
 
 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。
 5. 第十一周～第十二周  整理并组织论文。
 6．第十三周～第十四周  完成修改稿，定稿，打印，交评阅。
 7．第十五周～第十六周  评阅与答辩
五、主要参考书及参考资料

 [1] 吕凤.C++语言基础教程[M].北京:清华大学出版社,2007.
 [2] 黄智伟，邓月明，王彦.ARM9嵌入式系统设计基础教程[M].北京:北京航空航天大学出版社,2013.
 [3] 郁有文，常健，程继红.传感器原理及工程应用[M].西安:西安电子科技大学出版社,2008.
 [4] 徐士良，葛兵. 计算机软件技术基础[M].北京:清华大学出版社,2007.
 [5] 谢剑英，贾青. 微型计算机控制技术[M].北京:国防工业出版社,2010.
 [6]蔡美琴，张为民，毛敏，等.MCS—51系列单片机系统及其应用[M].北京:高等教育出版社,2004.
 [7] 陈隆昌，阎治安，刘新正.控制电机[M].西安:西安电子科技大学出版社,2000.
 [8] 徐兵.过程控制[M].北京:机械工业出版社,2004.
 [9] 王海英，袁丽英，吴勃.控制系统的MATLAB仿真与设计[M].北京: 高等教育出版社,2009.

基于单片机的航标灯控系统设计

摘 要

 航标灯的出现和发展对船舶在夜间航行的安全具有重大意义。航标灯是为保证船搜索舶在夜间安全航行而安装在某些航标上的一类交通灯。它在夜间发出规定的灯光颜色和闪光频率，达到规定的照射角度和能见距离。航标灯有固定灯标、灯浮标、灯船和灯塔4种。固定灯标、灯浮标和灯船是作导航和警告用的信标。灯塔在海上昼夜发出可识信号，供船舶测定位置和向船舶提供危险警告。航标灯多使用蓄电池作电源。小型灯塔已采用太阳能电池，大型灯塔则采用柴油发电机组作为主电源。
 本次毕业设计的航标灯能随着光线的强弱变化自动进行航标灯闪烁频率变化的调节控制，来达到对海上的船舶进行清晰明确的导航。还设计了三个按键可人为控制航标灯的闪烁频率变化，在特殊应急情况下，可以更灵活的控制航标灯的闪烁，来达到现实的需求。在毕业设计中以单片机为基础，利用光敏电阻自身的阻值随着光线强度的改变也随之改变的特性，把模拟量经A/D转换器转换为数字量，再传给单片机进行处理。本次设计是用三极管，二极管，继电器来达到对航标灯的控制。
 
关键词: 航标灯，单片机，A/D转换器

基于单片机的航标灯控系统设计

ABSTRACT

 The emergence and development of pharos is of major significance to the safety of ships sailing through the night. Beacon was installed for ship search ships sail safely at night in some kind of traffic lights on the beacon. Color and flashing frequency under light emitted during the night, to reach the required angle and visibility distance. Pharos has a fixed beacon, a light beacon buoys, light vessels and 4 species. Fixed beacon, light buoys and light vessels are used for navigation and warnings of beacons. Lighthouse on the sea day and night send identification signals, hazard warning for position determination of ship and to ships. Beacon lights operating on battery power. Small lighthouse to use solar cells, large Lighthouse diesel generator is used as the primary power source.
 This graduation project could Pharos change as the light intensity control navigation light flashing frequency changes automatically, to achieve a clear navigation for ships at sea. Also designed three keys that can artificially control the Flash frequency changes of Pharos, in special emergency situations, can Flash more flexible control of Pharos to meet practical demand.Graduation design based on the microcontroller, using change resistance as the light intensity of the photosensitive resistance itself also changed characteristic, a/d converters analog to digital, then pass single-chip for processing. This design is made from transistors, diodes, relays to achieve control of the Pharos.
 
KEY WORDS：pharos, single-chip，a/d converters

基于单片机的航标灯控系统设计

目 录

摘  要 III
ABSTRACT IV
第一章  绪 论 7
1.1 单片机技术概述 7
1.1.1 单片机的概念 7
1.1.2 单片机的发展 8
1.1.3 单片机的应用 8
1.2 选题的目的与意义 9
1.3 本设计的主要内容 9
第二章  航标灯系统硬件设计 10
2.1 系统总体方案选择 10
2.2 总体设计方案框图 12
2.3 各功能模块设计原理及功能 13
2.3.1 光线检测模块 13
2.3.2 航标灯模块 14
2.3.3 闪烁控制按键模块 16
2.3.4 闪烁频率指示灯模块 16
2.3.5 晶振电路模块 17
2.3.6 复位电路模块 18
2.4  总体原理图 19
第三章  系统软件设计 21
3.1 开发环境介绍 21
3.1.1  Visual C++6.0开发环境介绍 21
3.1.2  Turbo C 2.0开发环境介绍 23
3.2 系统软件总流程图 26
3.3 各模块流程图 29
3.3.1 光线检测模块 29
3.3.2 航标灯模块 31
3.3.3 按键和指示灯模块 32
第四章  系统仿真调试 34
4.1 仿真开发工具Proteus 34
4.1.1 功能特点 34
4.1.2 功能模块 35
4.1.3 模块资源 36
4.1.4 电路仿真 37
4.2 仿真调试中的问题及解决 38
4.3 系统仿真截图 39
第五章  总  结 41
参考文献 42
致 谢 43
毕业设计小结 44
附 录 45
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