智能路燈論文.doc

摘 要:智能路燈系統(tǒng)以AT89C51單片機(jī)為控制核心，系統(tǒng)采用線路簡(jiǎn)單、體積小的專用時(shí)鐘芯片DS1302，使用DS1302不但使電路功耗降低，而且節(jié)省IO口資源。采用光敏電阻檢測(cè)環(huán)境的明暗變化，根據(jù)外界亮度的不同自動(dòng)調(diào)節(jié)路燈亮滅。同時(shí)具有定時(shí)模式，在定時(shí)模式下系統(tǒng)點(diǎn)亮一半路燈。配有時(shí)間設(shè)定鍵盤(pán)和手動(dòng)控制按鍵，采用常用的七段數(shù)碼管作為顯示器件。該系統(tǒng)可以通過(guò)TLC2543模數(shù)轉(zhuǎn)換器和光敏電阻來(lái)獲取外界亮度，定時(shí)模式時(shí)間段設(shè)定等功能，通過(guò)內(nèi)部的控制邏輯實(shí)現(xiàn)路燈的亮滅控制。具有較好的實(shí)用價(jià)值。關(guān)鍵詞： AT89C51 DS1302 智能路燈 光敏電阻朗讀顯示對(duì)應(yīng)的拉丁字符的拼音第一章 緒論城市路燈管理工作是城市市政工程管理的重要任務(wù)之一，飛速發(fā)展的現(xiàn)代化城市需要具有自動(dòng)化程度高，運(yùn)行可靠，使用維護(hù)方便的照明控制系統(tǒng)。特別是在能源急劇消耗的今天，節(jié)能已經(jīng)成為不可逃避的問(wèn)題。利用89系列單片機(jī)，設(shè)計(jì)比較方便，計(jì)算處理也較簡(jiǎn)單，并且在時(shí)間精度方面也能達(dá)到日常使用的要求。路燈控制系統(tǒng)分為兩大類：一類是用使用光敏電阻的感光性產(chǎn)生電信號(hào)控制，一類是使用DS1302時(shí)鐘芯片控制。設(shè)計(jì)特點(diǎn)各不相同，因而用途也不同。我通過(guò)簡(jiǎn)單的合成可以使路燈系統(tǒng)同時(shí)具有以上兩種特性，在51系列單片機(jī)的邏輯控制下完成對(duì)路燈開(kāi)關(guān)的任務(wù)。通過(guò)I/O口的按鍵可以調(diào)整實(shí)時(shí)時(shí)間，點(diǎn)亮路燈時(shí)間，熄滅路燈時(shí)間。本設(shè)計(jì)硬件電路簡(jiǎn)單成本低，性能可靠，操作簡(jiǎn)單，實(shí)現(xiàn)了51單片機(jī)在在智能控制當(dāng)中的應(yīng)用。具體要求：（1）支路控制器有時(shí)鐘功能，能設(shè)定、顯示進(jìn)入定時(shí)模式的時(shí)間（2）支路控制器應(yīng)能根據(jù)環(huán)境明暗變化，自動(dòng)開(kāi)燈和關(guān)燈。（3）支路控制器能分別獨(dú)立控制每只路燈的開(kāi)燈和關(guān)燈時(shí)間。按照系統(tǒng)要求，可以將整個(gè)系統(tǒng)分為四個(gè)模塊來(lái)設(shè)計(jì)：（1）單片機(jī)最小系統(tǒng)，其中包括相應(yīng)按鍵設(shè)計(jì)；（2）七段數(shù)碼管顯示模塊；（3）DS1302時(shí)鐘模塊設(shè)計(jì)；（4）TLC2543模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊和光敏電阻采樣電路設(shè)計(jì)。第二章 方案設(shè)計(jì)【方案一】： 采用數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)。數(shù)字電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，響應(yīng)速度快。但處理能力有限，本文要求控制器需實(shí)現(xiàn)的功能很多，數(shù)字電路不易實(shí)現(xiàn)。【方案二】：采用AT89C51作為主控制單片機(jī)。該芯片功能強(qiáng)大，具有足夠快的速度；有各種同步串行接口、足夠的內(nèi)部ROM和RAM，以減小控制系統(tǒng)的物理尺寸，具有看門狗功能和穩(wěn)定的電源，可以很方便的實(shí)現(xiàn)我所需功能，利用其強(qiáng)大的功能不僅可以簡(jiǎn)化硬件電路而且還可以大幅度提高系統(tǒng)運(yùn)行速度?！痉桨溉浚簯?yīng)用ARM，ARM是一種功耗很低的高性能處理器，技術(shù)具有性能高、成本低和能耗省的特點(diǎn)。方便、安全、高效。但ARM編程較復(fù)雜，我很難掌握，且開(kāi)發(fā)板價(jià)格較高。綜合第一章要求和性價(jià)比我選擇方案二為本系統(tǒng)的最終方案，根據(jù)設(shè)計(jì)要求并綜合各方面因素，決定用動(dòng)態(tài)掃描法實(shí)現(xiàn) LED數(shù)字顯示，使用DS1302時(shí)鐘芯片完成定時(shí)計(jì)算，用TLC2543模數(shù)轉(zhuǎn)換器完成光強(qiáng)信號(hào)的采集。整體框圖如下圖所示：2.1 單片機(jī)電路設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)由于要求必須使用單片機(jī)作為系統(tǒng)的主控制器，而且以單片機(jī)為主控制器的設(shè)計(jì)，可以容易地將計(jì)算機(jī)技術(shù)和測(cè)量控制技術(shù)結(jié)合在一起，組成新型的只需要改變軟件程序就可以更新?lián)Q代的“智能化測(cè)量控制系統(tǒng)”。這種新型的智能儀表在測(cè)量過(guò)程自動(dòng)化、測(cè)量結(jié)果的數(shù)據(jù)處理以及功能的多樣化方面，都取得了巨大的進(jìn)展。再則由于系統(tǒng)沒(méi)有其它高標(biāo)準(zhǔn)的要求，又考慮到本設(shè)計(jì)中程序部分比較大，根據(jù)總體方案設(shè)計(jì)的分析，設(shè)計(jì)這樣一個(gè)簡(jiǎn)單的的系統(tǒng)，由于系統(tǒng)的采樣精度較高，因此選用片外AD芯片，擬采用12位AD芯片，由于應(yīng)用程序不大，應(yīng)用程序直接存儲(chǔ)存片內(nèi)，不用在外部擴(kuò)展存儲(chǔ)器，這樣電路也可簡(jiǎn)化。AT89C51單片機(jī)是把那些作為控制應(yīng)用所必需的基本內(nèi)容都集成在一個(gè)尺寸有限的集成電路芯片上。如果按功能劃分，它由如下功能部件組成，即微處理器（CPU）、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(RAM)、程序存儲(chǔ)器(ROM)、并行I/O口(4個(gè)8位I/O口)、串行口、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、中斷系統(tǒng)及特殊功能寄存器。它們都是通過(guò)片內(nèi)單一總線連接而成，其基本結(jié)構(gòu)依舊是微處理器（CPU）加上外圍芯片的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)模式。但對(duì)各種功能部件的控制是采用特殊功能寄存器的集中控制方式，以實(shí)現(xiàn)不同的功能。具有以下主要特性：與MCS-51 兼容 4K字節(jié)可編程閃爍存儲(chǔ)器 壽命：1000寫(xiě)/擦循環(huán)數(shù)據(jù)保留時(shí)間：10年全靜態(tài)工作：0Hz-24Hz三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定128*8位內(nèi)部RAM32可編程I/O線兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器5個(gè)中斷源 可編程串行通道低功耗的閑置和掉電模式片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路2.1.1微處理器（CPU）AT89C51單片機(jī)中有一個(gè)8位的微處理器，與通用的微處理器基本相同，同樣包括了運(yùn)算器和控制器兩大部分，只是增加了面向控制的處理功能，不僅可處理數(shù)據(jù)，還可以位變量的處理。2.1.2數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(RAM)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器空間分為片內(nèi)與片外兩部分。當(dāng)AT89C51單片機(jī)的片內(nèi)RAM不夠用時(shí)，又給用戶提供了在片外可擴(kuò)展至64KB RAM的能力，以供用戶的需求。片內(nèi)為128個(gè)字節(jié)，字節(jié)地址為00H7FH。片外最多可外擴(kuò)至64k字節(jié)，用來(lái)存儲(chǔ)程序在運(yùn)行期間的工作變量、運(yùn)算的中間結(jié)果、數(shù)據(jù)暫存和緩沖、標(biāo)志位等，所以稱為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。2.1.3程序存儲(chǔ)器(ROM)AT89C51單片機(jī)的片內(nèi)程序存儲(chǔ)器為4KB的FLASH存儲(chǔ)器，地址范圍為0000H0FFFH。有16位地址線，可外擴(kuò)的程序存儲(chǔ)器空間最大為64KB，地址范圍為0000HFFFFH。由于受集成度限制，片內(nèi)只讀存儲(chǔ)器一般容量較小，如果片內(nèi)的只讀存儲(chǔ)器的容量不夠，則需用擴(kuò)展片外的只讀存儲(chǔ)器，片外最多可外擴(kuò)至64k字節(jié)。2.1.4中斷系統(tǒng)具有5個(gè)中斷源，2級(jí)中斷優(yōu)先權(quán)。2.1.5定時(shí)器/計(jì)數(shù)器片內(nèi)有2個(gè)16位的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器， 具有四種工作方式（方式0、方式1、方式2、方式3）。2.1.6串行口1個(gè)全雙工的串行口，具有四種工作方式?？捎脕?lái)進(jìn)行串行通訊，擴(kuò)展并行I/O口，甚至與多個(gè)單片機(jī)相連構(gòu)成多機(jī)系統(tǒng)，從而使單片機(jī)的功能更強(qiáng)且應(yīng)用更廣。2.1.7特殊功能寄存器（SFR）AT89C51單片機(jī)共有21個(gè)特殊功能寄存器，用于對(duì)片內(nèi)的個(gè)功能的部件進(jìn)行管理、控制、監(jiān)視。實(shí)際上是一些控制寄存器和狀態(tài)寄存器，是一個(gè)具有特殊功能的RAM區(qū)。由上可見(jiàn)，AT89C51單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)具有功能部件種類全，功能強(qiáng)等特點(diǎn)。特別值得一提的是該單片機(jī)CPU中的位處理器，它實(shí)際上是一個(gè)完整的1位微計(jì)算機(jī)，這個(gè)1位微計(jì)算機(jī)有自己的CPU、位寄存器、I/O口和指令集。1位機(jī)在開(kāi)關(guān)決策、邏輯電路仿真、過(guò)程控制方面非常有效；而8位機(jī)在數(shù)據(jù)采集，運(yùn)算處理方面有明顯的長(zhǎng)處。MCS-51單片機(jī)中8位機(jī)和1位機(jī)的硬件資源復(fù)合在一起，二者相輔相承，它是單片機(jī)技術(shù)上的一個(gè)突破，這也是MCS-51單片機(jī)在設(shè)計(jì)的精美之處，得以在實(shí)際生活中得到了廣泛的應(yīng)用。2.2 智能控制方式 對(duì)于路燈系統(tǒng)，其本質(zhì)工作是為了在光照強(qiáng)度不足時(shí)，為行人及行車提供足夠的光照?，F(xiàn)在的路燈控制系統(tǒng)多采用的是人工定時(shí)開(kāi)關(guān)的控制方式，即在某一個(gè)時(shí)間段如晚六點(diǎn)到早上六點(diǎn)之間路燈處于全開(kāi)狀態(tài)，其他時(shí)間路燈全關(guān)。這顯然是不合理的。當(dāng)突然遇到天氣不好需要路燈補(bǔ)充照明的時(shí)候，上述控制方式不能達(dá)到系統(tǒng)的要求。因此，本文按照前面的要求設(shè)計(jì)了如下控制方式。 該路燈控制系統(tǒng)包括光線控制和定時(shí)控制兩種方式。其中在正常運(yùn)行情況下，系統(tǒng)處于光線控制狀態(tài)。此時(shí)路燈的亮滅主要由外界光線強(qiáng)度控制。為了更好的節(jié)能省電，本文設(shè)計(jì)的控制器設(shè)計(jì)了三個(gè)光線控制檔位，分別對(duì)應(yīng)著路燈全開(kāi)，路燈半開(kāi)和路燈全關(guān)。由于路燈系統(tǒng)的特殊性，在午夜也不能關(guān)閉，但是此時(shí)路上車流量很小，沒(méi)有必要路燈全開(kāi)。因此，在定時(shí)控制下，可以設(shè)定一個(gè)控制區(qū)間，在該區(qū)間內(nèi)路燈一直處于半開(kāi)狀態(tài)。為了保護(hù)路燈系統(tǒng)，光線控制半開(kāi)路燈主要是控制路燈左半邊而定時(shí)控制主要控制右半邊。3光敏控制電路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，電阻增大。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)110M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（0.40.76）m的響應(yīng)很接近，只要人眼可感受的光，都會(huì)引起它的阻值變化。光敏電阻的信號(hào)主要由AD芯片采集，本文選用的AD芯片為TLC2543.TLC2543是TI公司的12位串行模數(shù)轉(zhuǎn)換器，使用開(kāi)關(guān)電容逐次逼近技術(shù)完成A/D轉(zhuǎn)換過(guò)程。由于是串行輸入結(jié)構(gòu)，能夠節(jié)省51系列單片機(jī)I/O資源；且價(jià)格適中，分辨率較高，因此在儀器儀表中有較為廣泛的應(yīng)用。TLC2543的特點(diǎn)（1）12位分辯率A/D轉(zhuǎn)換器；（2）在工作溫度范圍內(nèi)10s轉(zhuǎn)換時(shí)間；（3）11個(gè)模擬輸入通道；（4）3路內(nèi)置自測(cè)試方式；（5）采樣率為66kbps；（6）線性誤差1LSBmax；（7）有轉(zhuǎn)換結(jié)束輸出EOC；（8）具有單、雙極性輸出；（9）可編程的MSB或LSB前導(dǎo)；（10）可編程輸出數(shù)據(jù)長(zhǎng)度。TLC2543是一款集成度很高的高精度AD芯片，因此在應(yīng)用中并不需要增加過(guò)多的外圍電路，僅需要提供可靠的參考電壓即可。其電路連接如圖7所示。圖 7 AD采樣電路TLC2543 可以用四種傳輸方法使TLC2543得到全12位分辯率，每次轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)傳遞可以使用12或16個(gè)時(shí)鐘周期。 一個(gè)片選脈沖要插到每次轉(zhuǎn)換的開(kāi)始處，或是在轉(zhuǎn)換時(shí)序的開(kāi)始處變化一次后保持為低，直到時(shí)序結(jié)束。 圖8顯示每次轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)傳遞使用16個(gè)時(shí)鐘周期和在每次傳遞周期之間插入的時(shí)序，圖9顯示每次轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)傳遞使用16個(gè)時(shí)鐘周期，僅在每次轉(zhuǎn)換序列開(kāi)始處插入一次時(shí)序。圖8 16時(shí)鐘傳送時(shí)序圖圖9 16時(shí)鐘傳送時(shí)序圖4時(shí)鐘芯片DS1302是美國(guó)DALLAS 公司推出的一種高性能、低功耗的實(shí)時(shí) 時(shí)鐘芯片，附加31字節(jié)靜態(tài)RAM，采用SPI 三線接口與CPU 進(jìn)行同步通信，并可采用突發(fā)方式一次傳送多個(gè)字節(jié)的時(shí)鐘信號(hào)和RAM數(shù)據(jù)。實(shí)時(shí)時(shí)鐘可提供秒、分、時(shí)、日、星期、月和年，一個(gè)月小與31天時(shí)可以自動(dòng)調(diào)整，且具有閏年補(bǔ)償功能。工作電壓寬達(dá)2.55.5V。采用雙電源供電（主電源和備用電源），可設(shè)置備用電源充電方式，提供了對(duì)后背電源進(jìn)行涓細(xì)電流充電的能力。正是因?yàn)镈S1302的這些種種優(yōu)點(diǎn)，所以選用了它為本系統(tǒng)提供時(shí)鐘功能，而且還用它做了定時(shí)的功能，為系統(tǒng)提供了一種定時(shí)開(kāi)關(guān)路燈的功能。第5 顯示模塊設(shè)計(jì)數(shù)碼管是一類價(jià)格便宜 使用簡(jiǎn)單，通過(guò)對(duì)其不同的管腳輸入相對(duì)的電流，使其發(fā)亮，從而顯示出數(shù)字能夠顯示 時(shí)間、日期、溫度等所有可用數(shù)字表示的參數(shù)的器件。在電器特別是家電領(lǐng)域應(yīng)用極為廣泛，如顯示屏、空調(diào)、熱水器、冰箱等等。絕大多數(shù)熱水器用的都是數(shù)碼管，其他家電也用液晶屏與熒光屏。七段數(shù)碼管是數(shù)碼管的一種是半導(dǎo)體發(fā)光器件，數(shù)碼管可分為七段數(shù)碼管和八段數(shù)碼管,區(qū)別在于八段數(shù)碼管比七段數(shù)碼管多一個(gè)發(fā)光二極管單元，其基本單元是發(fā)光二極管。七段數(shù)碼管有兩種顯示方式，一種是直流驅(qū)動(dòng)，這是指每個(gè)數(shù)碼管的每一個(gè)段碼都由一個(gè)單片機(jī)的I/O端口進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，或者使用如BCD碼二-十進(jìn)制譯碼器譯碼進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。優(yōu)點(diǎn)是編程簡(jiǎn)單，顯示亮度高，缺點(diǎn)是占用I/O端口多。還有一種是動(dòng)態(tài)顯示驅(qū)動(dòng)，是將所有數(shù)碼管通過(guò)分時(shí)輪流控制各個(gè)數(shù)碼管的的COM端，就使各個(gè)數(shù)碼管輪流受控顯示。將所有數(shù)碼管的8個(gè)顯示筆劃a,b,c,d,e,f,g,dp的同名端連在一起，另外為每個(gè)數(shù)碼管的公共極COM增加位選通控制電路，位選通由各自獨(dú)立的I/O線控制，當(dāng)單片機(jī)輸出字形碼時(shí)，所有數(shù)碼管都接收到相同的字形碼，但究竟是那個(gè)數(shù)碼管會(huì)顯示出字形，取決于單片機(jī)對(duì)位選通COM端電路的控制，所以我們只要將需要顯示的數(shù)碼管的選通控制打開(kāi)，該位就顯示出字形，沒(méi)有選通的數(shù)碼管就不會(huì)亮。由于AT89C51單片機(jī)本身IO口的驅(qū)動(dòng)電流并不能滿足數(shù)碼管的點(diǎn)亮條件，因此在設(shè)計(jì)中我選用了共陽(yáng)極數(shù)碼管，同時(shí)位選端采用PNP型三極管驅(qū)動(dòng)導(dǎo)通，以此來(lái)提高電路的驅(qū)動(dòng)能力。第三章 軟件設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)采用C語(yǔ)言編程，編譯環(huán)境為keil UV4。keil c51 是美國(guó)Keil Software 公司出品的51 系列兼容單片機(jī)C 語(yǔ)言軟件開(kāi)發(fā)系統(tǒng)，和匯編相比，C 在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護(hù)性上有明顯的優(yōu)勢(shì)，因而易學(xué)易用。Keil c51 軟件提供豐富的庫(kù)函數(shù)和功能強(qiáng)大的集成開(kāi)發(fā)調(diào)試工具，全Windows 界面。另外重要的一點(diǎn)，只要看一下編譯后生成的匯編代碼，就能體會(huì)到keil c51 生成的目標(biāo)代碼效率非常之高，多數(shù)語(yǔ)句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解。在開(kāi)發(fā)大型軟件時(shí)更能體現(xiàn)高級(jí)語(yǔ)言的優(yōu)勢(shì)。Keil C51 可以完成編輯、編譯、連接、調(diào)試、仿真等整個(gè)開(kāi)發(fā)流程。開(kāi)發(fā)人員可用IDE 本身或其它編輯器編輯C 或匯編源文件，然后分別有C51 及A51 編輯器編譯連接生成單片機(jī)可執(zhí)行的二進(jìn)制文件（.HEX），然后通過(guò)單片機(jī)的燒寫(xiě)軟件將HEX 文件燒入單片機(jī)內(nèi)。3.1 整體程序框圖 系統(tǒng)整體主要包括一個(gè)主函數(shù)和兩個(gè)中斷函數(shù)組成。其中一個(gè)中斷為外部中斷，主要處理手自動(dòng)切換信號(hào)。另一個(gè)中斷為定時(shí)器中斷，用于定時(shí)采樣光線信號(hào)和定時(shí)掃描數(shù)碼管。由于AD采樣是一個(gè)比較耗費(fèi)時(shí)間的過(guò)程，而且本系統(tǒng)對(duì)于光線的采集也沒(méi)有很高的實(shí)時(shí)性要求。因此，本文將AD轉(zhuǎn)換放到了定時(shí)器中斷中，每隔一段時(shí)間啟動(dòng)一次AD轉(zhuǎn)換。這樣可以很好的節(jié)約CPU資源。中斷流程圖如下所示：整體流程圖如下所示：第四章 仿真測(cè)試Proteus是世界上著名的EDA工具(仿真軟件)，從原理圖布圖、代碼調(diào)試到單片機(jī)與外圍電路協(xié)同仿真，一鍵切換到PCB設(shè)計(jì)，真正實(shí)現(xiàn)了從概念到產(chǎn)品的完整設(shè)計(jì)。是目前世界上唯一將電路仿真軟件、PCB設(shè)計(jì)軟件和虛擬模型仿真軟件三合一的設(shè)計(jì)平臺(tái)，其處理器模型支持8051、HC11、PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33、AVR、ARM、8086和MSP430等，2010年又增加了Cortex和DSP系列處理器，并持續(xù)增加其他系列處理器模型。在編譯方面，它也支持IAR、Keil和MPLAB等多種編譯器。Proteus可提供的仿真元器件資源：仿真數(shù)字和模擬、交流和直流等數(shù)千種元器件，有30多個(gè)元件庫(kù)。Proteus可提供的仿真儀表資源 ：示波器、邏輯分析儀、虛擬終端、SPI調(diào)試器、I2C調(diào)試器、信號(hào)發(fā)生器、模式發(fā)生器、交直流電壓表、交直流電流表。理論上同一種儀器可以在一個(gè)電路中隨意的調(diào)用。除了現(xiàn)實(shí)存在的儀器外，Proteus還提供了一個(gè)圖形顯示功能，可以將線路上變化的信號(hào)，以圖形的方式實(shí)時(shí)地顯示出來(lái)，其作用與示波器相似，但功能更多。這些虛擬儀器儀表具有理想的參數(shù)指標(biāo)，例如極高的輸入阻抗、極低的輸出阻抗。這些都盡可能減少了儀器對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響。Proteus可提供的調(diào)試手段 Proteus提供了比較豐富的測(cè)試信號(hào)用于電路的測(cè)試。這些測(cè)試信號(hào)包括模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)。在PROTEUS繪制好原理圖后，調(diào)入已編譯好的目標(biāo)代碼文件：*.HEX，可以在PROTEUS的原理圖中看到模擬的實(shí)物運(yùn)行狀態(tài)和過(guò)程。PROTEUS不僅可將許多單片機(jī)實(shí)例功能形象化，也可將許多單片機(jī)實(shí)例運(yùn)行過(guò)程形象化。前者可在相當(dāng)程度上得到實(shí)物演示實(shí)驗(yàn)的效果，后者則是實(shí)物演示實(shí)驗(yàn)難以達(dá)到的效果。它的元器件、連接線路等卻和傳統(tǒng)的單片機(jī)實(shí)驗(yàn)硬件高度對(duì)應(yīng)。這在相當(dāng)程度上替代了傳統(tǒng)的單片機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的功能，例：元器件選擇、電路連接、電路檢測(cè)、電路修改、軟件調(diào)試、運(yùn)行結(jié)果等。由于PROTEUS提供了實(shí)驗(yàn)室無(wú)法相比的大量的元器件庫(kù)，提供了修改電路設(shè)計(jì)的靈活性、提供了實(shí)驗(yàn)室在數(shù)量、質(zhì)量上難以相比的虛擬儀器、儀表，因而也提供了培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐精神、創(chuàng)造精神的平臺(tái)隨著科技的發(fā)展，“計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)”已成為許多設(shè)計(jì)部門重要的前期設(shè)計(jì)手段。它具有設(shè)計(jì)靈活，結(jié)果、過(guò)程的統(tǒng)一的特點(diǎn)。可使設(shè)計(jì)時(shí)間大為縮短、耗資大為減少，也可降低工程制造的風(fēng)險(xiǎn)。相信在單片機(jī)開(kāi)發(fā)應(yīng)用中PROTEUS也能茯得愈來(lái)愈廣泛的應(yīng)用。使用Proteus軟件進(jìn)行單片機(jī)系統(tǒng)仿真設(shè)計(jì)，是虛擬仿真技術(shù)和計(jì)算機(jī)多媒體技術(shù)相結(jié)合的綜合運(yùn)用，有利于培養(yǎng)學(xué)生的電路設(shè)計(jì)能力及仿真軟件的操作能力；在單片機(jī)課程設(shè)計(jì)和全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽中，我們使用 Proteus開(kāi)發(fā)環(huán)境對(duì)學(xué)生進(jìn)行培訓(xùn)，在不需要硬件投入的條件下，學(xué)生普遍反映，對(duì)單片機(jī)的學(xué)習(xí)比單純學(xué)習(xí)書(shū)本知識(shí)更容易接受，更容易提高。實(shí)踐證明，在使用 Proteus 進(jìn)行系統(tǒng)仿真開(kāi)發(fā)成功之后再進(jìn)行實(shí)際制作，能極大提高單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)效率。因此，Proteus 有較高的推廣利用價(jià)值。4.1 整體仿真電路4.2 定時(shí)模式下路燈半亮仿真系統(tǒng)設(shè)定0點(diǎn)到6點(diǎn)之間為定時(shí)模式時(shí)間，在該時(shí)間段內(nèi)，系統(tǒng)自動(dòng)控制右側(cè)路燈亮而左側(cè)路燈熄滅。 4.3 光線控制模式下仿真當(dāng)系統(tǒng)處于非定時(shí)模式下時(shí)，將自動(dòng)切換至光線控制模式，在該模式下可以根據(jù)光強(qiáng)自動(dòng)改換燈的亮滅狀態(tài)。下圖為光線較量時(shí)路燈全滅的仿真圖。下圖為光線不充足時(shí)仿真圖下圖為光線很暗時(shí)的仿真圖 結(jié) 論 隨著現(xiàn)代化建設(shè)的迅速發(fā)展，市政建設(shè)取得的極大發(fā)展進(jìn)步。傳統(tǒng)的路燈控制與維護(hù)手段已不能適應(yīng)城市現(xiàn)代化的要求。單片機(jī)、IC芯片等技術(shù)的大力發(fā)展給智能路燈控制發(fā)展提供了前提和基礎(chǔ)。 智能路燈控制器主要包括時(shí)鐘芯片DS1302和單片機(jī)AT89C51組成的時(shí)鐘控制部分，LED管的顯示部分，鍵盤(pán)部分，手動(dòng)控制部分和光線采集部分。本文利用Keil編譯環(huán)境和Proteus仿真軟件對(duì)路燈控制系統(tǒng)進(jìn)行了程序編寫(xiě)和硬件仿真。主要實(shí)現(xiàn)了如下功能：（1）支路控制器有時(shí)鐘功能，能設(shè)定、顯示進(jìn)入定時(shí)模式的時(shí)間（2）支路控制器應(yīng)能根據(jù)環(huán)境明暗變化，自動(dòng)開(kāi)燈和關(guān)燈。（3）支路控制器能分別獨(dú)立控制每只路燈的開(kāi)燈和關(guān)燈時(shí)間。雖然支路控制器已經(jīng)可以滿足設(shè)計(jì)的要求。但是如何將支路控制器應(yīng)用到大范圍的路燈系統(tǒng)中還是一個(gè)值得研究的問(wèn)題，需要進(jìn)一步研究。智能路燈控制器安全可靠，極大地提高了路燈控制自動(dòng)化水平，減小了管理人員的工作量，降低了物資消耗，完成了預(yù)期任務(wù)，提高了市政路燈管理水平。隨著微機(jī)及電子器件發(fā)展，路燈控制自動(dòng)化水平還將不斷提高，控制器將更加完善。 致謝 大學(xué)所學(xué)的知識(shí)在這次的課程設(shè)計(jì)里得到了充分體現(xiàn)，在完成這個(gè)課程設(shè)計(jì)的過(guò)程中，也遇到了不少的問(wèn)題，但在老師和同學(xué)的幫助下，問(wèn)題很快就得到了解決。在此過(guò)程中，我也學(xué)到了不少的新的知識(shí)，自己的動(dòng)手能力得到了大大的提高，分析問(wèn)題和總結(jié)問(wèn)題也積累了不少的經(jīng)驗(yàn)，在此我衷心地感謝我的指導(dǎo)老師陳錦儒、彭昕昀老師。感謝他對(duì)我完成這個(gè)課題的支持與幫助，在設(shè)計(jì)過(guò)程中給了我寶貴的建儀和意見(jiàn)，同時(shí)也感謝我周邊的同學(xué)，他們?yōu)槲姨峁┝撕芏嗟馁Y料和幫助。在此也感謝其他同學(xué)對(duì)我學(xué)業(yè)的支持與關(guān)心。參考文獻(xiàn)1 靳 達(dá). 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)開(kāi)發(fā)實(shí)例導(dǎo)航. 北京：人民郵電出版社，20032 樓然苗，李光飛.51系列單片機(jī)設(shè)計(jì)實(shí)例.北京:北京航空航天大學(xué)出版社,20033 余永權(quán).89系列FLASH單片機(jī)原理及應(yīng)用.北京:電子工業(yè)出版社,20004 李東生.PROTEL 99SE電路設(shè)計(jì)技術(shù)入門與應(yīng)用.北京:電子工業(yè)出版社,20025 諸昌鈐.LED顯示屏系統(tǒng)原理及工程技術(shù).成都:電子科技大學(xué)出版社,20006 余永權(quán),汪明慧等. 單片機(jī)在控制系統(tǒng)中的應(yīng)用. 北京：電子工業(yè)出版社，20047 李群芳,黃建.單片微型計(jì)算機(jī)與接口技術(shù).北京:電子工業(yè)出版社,20018 鳴謝的資料搜索。9 譚浩強(qiáng)，C程序設(shè)計(jì)（第三版）北京：清華大學(xué)出版社，2005附錄主程序#include reg52.h #include ds1302.h #include segdisp.h #include TLC2543.h / 包含頭文件 /* 與編譯器無(wú)關(guān)的數(shù)據(jù)類型定義 */*/typedef unsigned char uint8; / 無(wú)符號(hào)8位整型變量typedef signed char int8; / 有符號(hào)8位整型變量typedef unsigned short uint16; / 無(wú)符號(hào)16位整型變量typedef signed short int16; / 有符號(hào)16位整型變量typedef unsigned int uint32; / 無(wú)符號(hào)32位整型變量typedef signed int int32; / 有符號(hào)32位整型變量typedef float fp32; / 單精度浮點(diǎn)數(shù)（32位長(zhǎng)度）typedef double fp64; / 雙精度浮點(diǎn)數(shù)（64位長(zhǎng)度）/*/sbit LEDA = P0 0; sbit LEDB = P0 1; sbit AMdisp = P0 2; sbit AOPEN=P10;sbit BOPEN=P11;sbit setbutton=P12;sbit plusbutton=P13;sbit minbutton=P14;sbit configbutton=P15;/=/=bit flagk=0;bit flagg=0;bit flagstop=0;bit flagset=0,flagminu=0,flagplus=0,flagconf=0;bit openhoursetflag=0,openminsetflag=0,closehoursetflag=0,closeminsetflag=0;int setnum=0;/*設(shè)定仿真系統(tǒng)的當(dāng)前時(shí)間*/unsigned char code time_set7=55,59,5,12,1,1,11;/ 秒 分時(shí) 號(hào)月份 星期 年int disphour=0,dispmin=0; /送到數(shù)碼管顯示的數(shù)值int openhourset=0,openminset=0;/開(kāi)關(guān)時(shí)間的設(shè)定初始值int closehourset=6,closeminset=0;int openhoursetconf=0;/時(shí)間設(shè)定完成后將值賦予這四個(gè)變量，用于比較int openminsetconf=0;int closehoursetconf=6;int closeminsetconf=0;int AMnum=0; /手動(dòng)自動(dòng)切換用的變量。用它的奇偶來(lái)判斷是不是打開(kāi)自動(dòng)狀態(tài)unsigned short lightstrong;unsigned int realtimesecond,setopentimesecond,setclosetimesecond;/*/void key() P1=0XFF; if(P1=0xfe|flagk)/p10? flagk=1; if(P1=0xff) flagk=0; LEDA=LEDA; if(P1=0xfd|flagg)/p11? flagg=1; if(P1=0xff) flagg=0; LEDB=LEDB; void keyproc() if(P1=0xFB|flagset) flagset=1; if(P1=0xff) flagset=0; if(setnum=0)disphour=100;openhoursetflag=1;closehoursetflag=0;openminsetflag=0;closeminsetflag=0; dispmin= openminset;/此時(shí)打開(kāi)時(shí)間的小時(shí)位的十位會(huì)出現(xiàn)，開(kāi)始設(shè)定打開(kāi)時(shí)間的小時(shí)if(setnum=1)dispmin=100;openhoursetflag=0;closehoursetflag=0;openminsetflag=1;closeminsetflag=0; disphour=openhourset;/此時(shí)打開(kāi)時(shí)間的分鐘位的十位會(huì)出現(xiàn)開(kāi)始設(shè)定打開(kāi)時(shí)間的分鐘if(setnum=2)disphour=100;openhoursetflag=0;closehoursetflag=1;openminsetflag=0;closeminsetflag=0; dispmin=closeminset;/此時(shí)關(guān)閉時(shí)間的小時(shí)位的十位會(huì)出現(xiàn)，開(kāi)始設(shè)定關(guān)閉時(shí)間的小時(shí)if(setnum=3)dispmin=100;openhoursetflag=0;closehoursetflag=0;openminsetflag=0;closeminsetflag=1; disphour=closehourset;/此時(shí)關(guān)閉時(shí)間的分鐘位的十位會(huì)出現(xiàn)開(kāi)始設(shè)定關(guān)閉時(shí)間的分鐘 setnum+; if(P1=0xF7|flagplus) flagplus=1;if(P1=0xff) flagplus=0; if(openhoursetflag)openhourset+; if(openhourset=24) openhourset=0;disphour=openhourset;if(openminsetflag)openminset+;if(openminset=60)openminset=0;dispmin=openminset;if(closehoursetflag)closehourset+; if(closehourset=24) closehourset=0;disphour=closehourset;if(closeminsetflag)closeminset+; if(closeminset=60) closeminset=0;dispmin=closeminset; if(P1=0xEF|flagminu) flagminu=1;if(P1=0xff)flagminu=0; if(openhoursetflag)openhourset-;if(openhourset0)openhourset=23;disphour=openhourset;if(openminsetflag)openminset-;if(openminset0)openminset=59;dispmin=openminset;if(closehoursetflag)closehourset-;if(closehourset0)closehourset=23;disphour=closehourset;if(closeminsetflag)closeminset-;if(closeminsetsetopentimesecond&realtimesecond3000)/ 亮度很高，燈全滅 LEDA=0; /關(guān)燈 LEDB=0; /關(guān)燈 else if(lightstrong2000)/ 亮度不足，燈亮一半 LEDA=1; /開(kāi)燈 LEDB=0; /關(guān)燈 else if(lightstrong0; i-) DS1302_IO = ACC0; DS1302_CLK = 1; DS1302_CLK = 0; ACC = ACC 1; /DS1302?(?)unsigned char DS1302OutputByte(void) unsigned char i; for(i=8; i0; i-) ACC = ACC 1; ACC7 = DS1302_IO; DS1302_CLK = 1; DS1302_CLK = 0; return(ACC); void Write1302(unsigned char ucAddr, unsigned char ucDa) DS1302_RST = 0; DS1302_CLK = 0; DS1302_RST = 1; DS1302InputByte(ucAddr); DS1302InputByte(ucDa); DS1302_CLK = 1; DS1302_RST = 0; unsigned char Read1302(unsigned char ucAddr) unsigned char ucData; DS1302_RST = 0; DS1302_CLK = 0; DS1302_RST = 1; DS1302InputByte(ucAddr|0x01); ucData = DS1302OutputByte(); DS1302_CLK = 1; DS1302_RST = 0; return(ucData);void DS1302_SetProtect(bit flag) if(flag)Write1302(0x8E,0x10);elseWrite1302(0x8E,0x00);void DS1302_SetTime( unsigned char Value) int i;DS1302_SetProtect(0);for(i=0;i7;i+)Write1302(0x80+i+i, (Valuei/10)Second = (ReadValue&0x70)4)*10 + (ReadValue&0x0F);ReadValue = Read1302(DS1302_MINUTE);Time-Minute = (ReadValue&0x70)4)*10 + (ReadValue&0x0F);ReadValue = Read1302(DS1302_HOUR);Time-Hour = (ReadValue&0x70)4)*10 + (ReadValue&0x0F);ReadValue = Read1302(DS1302_DAY);Time-Day = (ReadValue&0x70)4)*10 + (ReadValue&0x0F);ReadValue = Read1302(DS1302_WEEK);T