智能節(jié)能路燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)說明

1、. . . . 本科畢業(yè)論文題 目 智能節(jié)能路燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 學(xué) 院 工學(xué)院專 業(yè) 農(nóng)業(yè)電氣化與自動化畢業(yè)屆別 2011屆 姓 名 亮亮 指導(dǎo)教師 武 職 稱 講師 工業(yè)大學(xué)教務(wù)處制 二一一 年 六 月目錄摘要31 緒論41.1 概述42 方案論證與選擇52.1 智能路燈節(jié)能方案概述52.2 智能路燈節(jié)能控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)52.3 可變電抗器62.4 智能控制器72.5 每只LED燈控制邏輯關(guān)系圖72.6 系統(tǒng)硬件總體劃分82.7 智能控制器總體設(shè)計(jì)83 智能路燈節(jié)能控制系統(tǒng)各電路部分設(shè)計(jì)93.1 環(huán)境光控制電路的設(shè)計(jì)93.2 時(shí)鐘電路123.3 橫流驅(qū)動電路153.4 故障檢測電路163.5

2、電源電路的設(shè)計(jì)163.6 報(bào)警電路的設(shè)計(jì)184 控制部分設(shè)計(jì)194.1 單片機(jī)系統(tǒng)介紹194.2 整個(gè)系統(tǒng)的控制流程204.3 顯示裝置流程圖21總結(jié)與展望21總結(jié)22展望22參考文獻(xiàn)22附圖24智能路燈節(jié)能控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)亮亮（工業(yè)大學(xué) 工學(xué)院 農(nóng)業(yè)電氣化與自動化07級）摘要：隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，電力消費(fèi)也隨之快速地增長。電力資源已成為緊缺資源。如何節(jié)能降耗已成為近年來研究的熱點(diǎn)課題。本文研究的智能路燈節(jié)能控制系統(tǒng)是針對我國在城市照明上所存在的巨大的能源消耗而開發(fā)的基于單片機(jī)的新型節(jié)能控制系統(tǒng)，集穩(wěn)壓控制、軟起動功能、自動起停、智能調(diào)壓控制于一體。智能路燈節(jié)能控制系統(tǒng)將晶閘管功率變換單元和智

3、能控制系統(tǒng)相結(jié)合，利用可變電抗器隔離高壓和低壓，將可變電抗器的一次繞組(高壓)與路燈相串聯(lián)，將二次繞組與晶閘管和具有模糊控制算法的控制系統(tǒng)相聯(lián)，通過改變其低壓繞組上的電壓來控制高壓繞組上電壓的變化，從而達(dá)到改變路燈端電壓的效果，以實(shí)現(xiàn)路燈的軟起動和調(diào)壓節(jié)能。本文對基于單片機(jī)的智能路燈節(jié)能控制系統(tǒng)進(jìn)行了深入分析和研究。討論了智能路燈節(jié)能控制系統(tǒng)的構(gòu)思、設(shè)計(jì)方案，介紹了該裝置的系統(tǒng)設(shè)計(jì)、工作原理，詳細(xì)分析了以89C51為主控單元的硬件電路設(shè)計(jì)，以與電氣連接。關(guān)鍵詞：單片機(jī)、智能路燈Abstract: with the rapid development of our economy, electr

4、icity consumption is subsequently fast growth. Electric power resource has become shortage resources. How to energy consumption has become the hot topic research in recent years. This paper studies of intelligent street lamp energy saving control system is aiming at existing in urban lighting on the

5、 huge energy consumption and development based on SCM system, set the new energy-saving control voltage control, soft starter to function, the automatic starting and stopping, intelligent pressure regulating control in one body. Intelligent street lamp energy saving control systems will be thyristor

6、 power changing unit and intelligent control system by combining, high voltage and low voltage variable reactor isolation, a winding variable reactor (HVT) and street lamp in series, will be secondary windings and thyristor and fuzzy control algorithm with associated the control system by changing i

7、ts low voltage to control the winding voltage hv winding, so as to achieve the change, the effects of voltage change street lamps in order to realize the soft start and pressure regulating energy-saving. This paper based on single chip microcomputer intelligent street lamps of saving energy control

8、system for the in-depth analysis and research. Discusses the energy control system of intelligent street lamp conceive, design project, introduced the device system design, working principle, and analyzed the 89C51 as the controller in the hardware circuit design, the unit and electrical connections

9、. Keywords: SCM, intelligent street light, electrical connections. 1 緒論1.1 概述近年來，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城市道路照明的重要性同益增大。所以，保證道路照明設(shè)備的有效性與安全性，得到了越來越多的重視。此外，城市亮化工程也是城市現(xiàn)代化建設(shè)的重要容，為營造優(yōu)美舒適的投資環(huán)境，提升城市形象，我國城市照明工程發(fā)展迅猛，從而大大增加了城市的用電量，導(dǎo)致政府承擔(dān)巨額的財(cái)政支出，同時(shí)也加劇了我國日趨緊的能源供需矛盾。隨著路燈照明規(guī)模的不斷擴(kuò)大，傳統(tǒng)的技術(shù)方式下管理部門的維護(hù)成本也高速增長。因此，提高路燈系統(tǒng)的管理水平，在滿足城市道路照明要

10、求的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)智能化的節(jié)能照明，在客觀上有迫切要求，也是解決城市美化與能源緊最佳選擇。節(jié)能路燈不僅為城市交通提供一種科學(xué)有效的方案，保證路燈照明的有效性與安全性；而且有效利用電力資源，盡量避免電力資源的浪費(fèi)；還提高了城市基礎(chǔ)設(shè)施管理水平,在改善城市道路照明質(zhì)量的同時(shí)，節(jié)省人力財(cái)力物力。課題設(shè)計(jì)的主要研究容是針對目前路燈照明中存在的問題，結(jié)合國外各種路燈節(jié)能的研究成果，設(shè)計(jì)一種基于可變電抗器的新型路燈節(jié)能系統(tǒng)。課題研究的主要容是基于可變電抗技術(shù)的功率單元系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；和路燈節(jié)能控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)；2 方案論證與選擇智能路燈節(jié)能控制系統(tǒng)的方案是對系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)和每一部分的構(gòu)成與功能做出簡要介紹。系統(tǒng)

11、核心為智能控制器和可變電抗器兩部分：智能控制器主要進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，對可變電抗器給予控制信號；可變電抗器通過改變一次側(cè)電抗實(shí)現(xiàn)路燈調(diào)壓。2.1 智能路燈節(jié)能方案概述智能照明調(diào)控裝置采用單片機(jī)控制系統(tǒng)，實(shí)時(shí)采集輸出、輸入電壓信號與最佳照明電壓比較，通過計(jì)算進(jìn)行自動調(diào)節(jié)，從而保證輸出最佳的照明系統(tǒng)工作電壓，具有以下優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)化電力質(zhì)量，節(jié)約照明用電針對電網(wǎng)電壓偏高和波動等現(xiàn)象，調(diào)控裝置可根據(jù)用戶現(xiàn)場實(shí)際需求，實(shí)時(shí)在線調(diào)控輸出最佳照明工作電壓，并能將其穩(wěn)定在士2以，有效提高電力質(zhì)量，從而達(dá)到節(jié)電的效果。2.2智能路燈節(jié)能控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)智能控制器信號流程圖如圖21所示系統(tǒng)工作時(shí)在固定的時(shí)間，通過設(shè)置在路面

12、的光傳感器檢測路面光照狀況，并送入智能控制器，智能控制器判斷路燈照明系統(tǒng)是否需要起動。如果需要，則控制功率變換單元完成路燈系統(tǒng)的軟起動。路燈節(jié)能控制系統(tǒng)主要由可變電抗器、智能控制器等幾部分組成。路燈節(jié)能系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖22所示。圖22中，環(huán)境光信號和時(shí)間信號送入智能控制器進(jìn)行相應(yīng)處理，智能控制器負(fù)責(zé)對檢測信號做出處理給出控制信號控制可變電抗器，由可變電抗器觸發(fā)晶閘管導(dǎo)通角調(diào)節(jié)路燈兩側(cè)電壓，達(dá)到實(shí)時(shí)控制和節(jié)能的目的。2.3 可變電抗器可變電抗器由可變電抗變換器和功率變換器構(gòu)成，是對傳統(tǒng)電抗器的一次結(jié)構(gòu)性創(chuàng)新。它在傳統(tǒng)電抗器中引入了二次線圈，二次線圈與電力電子功率變換器連接。通過智能控制器控制電力

13、電子功率變換器，改變可變電抗變換器二次側(cè)的電流，從而改變可變電抗變換器的一次側(cè)的電流，當(dāng)輸入電壓不變時(shí)，即實(shí)現(xiàn)可變電抗器阻抗的改變?；诠β首儞Q的可變電抗器的結(jié)構(gòu)框圖如圖23所示。 圖23中，可變電抗變換器的一次繞組直接與路燈負(fù)載相接，在變換器中增加二次線圈，將二次線圈與功率變換器以與智能控制器連接。通過智能控制器與電力電子功率變換單元來控制可變電抗器的二次繞組，達(dá)到改變可變電抗變換器一次阻抗的目的，進(jìn)而改變路燈的輸入電壓，使路燈既可實(shí)現(xiàn)軟起動又可以對其進(jìn)行調(diào)節(jié)。功率變換單元由電力電子功率器件、觸發(fā)控制器、信號檢測與處理器等組成。通過對晶閘管控制角的調(diào)整來控制可變電抗變換器二次線圈電流的大小進(jìn)

14、而使得路燈的端電壓發(fā)生變化來改變路燈的照明亮度，它的基本工作原理如圖24所示。圖2-4中，觸發(fā)裝置收到來自于智能控制器的控制信號，觸發(fā)板輸出脈沖信號則使功率變換單元按要求改變晶閘管的導(dǎo)通情況。晶閘管的導(dǎo)通情況不同直接決定了可變電抗變換器二次線圈的電壓或電流發(fā)生變化，由于電磁感應(yīng)，使電抗器一次側(cè)電抗值發(fā)生變化(即可變電抗變換器)，進(jìn)而改變路燈的輸入電壓，使路燈不僅可以實(shí)現(xiàn)軟起動，也可以按要求進(jìn)行自行調(diào)壓控制其照度。2.4 智能控制器智能控制器通過對采集信號的處理，輸出實(shí)時(shí)需要的控制信號。與控制器相連的傳感器是光學(xué)傳感器，光線的明暗經(jīng)過光學(xué)傳感器轉(zhuǎn)變成模擬信號，智能控制器通過對該信號的處理輸出對路

15、燈是否開啟或關(guān)斷的控制決策；2.5 每只LED燈控制邏輯關(guān)系圖 每只LED燈控制邏輯關(guān)系她如圖2-5所示，在規(guī)定的時(shí)間條件成立的條件下，當(dāng)明暗條件成立的情況下開燈。 2.6 系統(tǒng)硬件總體劃分整個(gè)系統(tǒng)可以分為傳感器、智能控制器、可變電抗器和路燈四個(gè)部分。系統(tǒng)硬件總體框圖如圖2-6所示圖2-6系統(tǒng)硬件總體框圖2.7 智能控制器總體設(shè)計(jì)智能控制器硬件主要由光學(xué)傳感器、單片機(jī)與轉(zhuǎn)換電路和各個(gè)輔助電路組成，其工作原理為：光電式傳感器實(shí)時(shí)檢測路面光照度，并將其轉(zhuǎn)變成模擬電信號，經(jīng)AD轉(zhuǎn)換送入CPU，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的開啟和關(guān)閉，系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖如圖2-7所示。圖2-7智能控制器結(jié)構(gòu)圖 3 智能路燈節(jié)能控制系統(tǒng)各電路

16、部分設(shè)計(jì)系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)分為智能控制器的設(shè)計(jì)和可變電抗器的設(shè)計(jì)。智能控制器采用了上下位機(jī)的形式，主要功能有人機(jī)交互設(shè)備和電壓過零檢測等；可變電抗器設(shè)計(jì)包括晶閘管同步觸發(fā)控制以與電流檢測過流保護(hù)等；最后還介紹了系統(tǒng)的供電電路，這些構(gòu)成了智能控制系統(tǒng)的硬件部分。硬件系統(tǒng)的工作原理為：光電傳感器將光信號轉(zhuǎn)變成模擬電信號，通過AD轉(zhuǎn)換后送入智能控制器，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的開啟和關(guān)閉；時(shí)間信號通過A/D轉(zhuǎn)換器變成電信號，通過模糊控制算法實(shí)時(shí)處理交通流量信息，調(diào)節(jié)路燈照度，實(shí)現(xiàn)節(jié)能控制。3.1 環(huán)境光控制電路的設(shè)計(jì)利用光敏電阻的阻值與光照度呈反比例關(guān)系，采樣其兩端的電壓信號，利用采樣的電壓信號通過施密特觸發(fā)器輸出的TT

17、L電平來控制LED燈的開關(guān)。電路可靠，有效地避免由于短時(shí)間光照劇烈變化引起的誤動作，操作者可以通過電位器方便的進(jìn)行調(diào)試。電路圖如3-1所示：1.555定時(shí)器介紹： 555定時(shí)器部結(jié)構(gòu)圖： 555定時(shí)器的簡圖：555 定時(shí)器成本低，性能可靠，只需要外接幾個(gè)電阻、電容，就可以實(shí)現(xiàn)多諧振蕩器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器與施密特觸發(fā)器等脈沖產(chǎn)生與變換電路。它部包括兩個(gè)電壓比較器，三個(gè)等值串聯(lián)電阻，一個(gè) RS 觸發(fā)器，一個(gè)放電管 T 與功率輸出級。它提供兩個(gè)基準(zhǔn)電壓VCC /3 和 2VCC /3 555 定時(shí)器的功能主要由兩個(gè)比較器決定。兩個(gè)比較器的輸出電壓控制 RS 觸發(fā)器和放電管的狀態(tài)。在電源與地之間加上電壓，

18、當(dāng) 5 腳懸空時(shí)，則電壓比較器 C1 的同相輸入端的電壓為 2VCC /3，C2 的反相輸入端的電壓為VCC /3。若觸發(fā)輸入端 TR 的電壓小于VCC /3，則比較器 C2 的輸出為 0，可使 RS 觸發(fā)器置 1，使輸出端 OUT=1。如果閾值輸入端 TH 的電壓大于 2VCC/3，同時(shí) TR 端的電壓大于VCC /3，則 C1 的輸出為 0，C2 的輸出為 1，可將 RS 觸發(fā)器置 0，使輸出為 0 電平。 它的各個(gè)引腳功能如下表：引腳功能GND外接電源負(fù)端VSS或接地，一般情況下接地TRIG低觸發(fā)端Q輸出端VoR是直接清零端。當(dāng)端接低電平，則時(shí)基電路不工作，此時(shí)不論、TH處于何電平，時(shí)基

19、電路輸出為“0”，該端不用時(shí)應(yīng)接高電平。CVoltVC為控制電壓端。若此端外接電壓，則可改變部兩個(gè)比較器的基準(zhǔn)電壓，當(dāng)該端不用時(shí)，應(yīng)將該端串入一只0.01F電容接地，以防引入干擾。THRTH高觸發(fā)端DLS放電端。該端與放電管集電極相連，用做定時(shí)器時(shí)電容的放電。Vcc外接電源VCC，雙極型時(shí)基電路VCC的圍是4.5 16V，CMOS型時(shí)基電路VCC的圍為3 18V。一般用5V。在1腳接地，5腳未外接電壓，兩個(gè)比較器A1、A2基準(zhǔn)電壓分別為的情況下，555時(shí)基電路的功能表如表3-1示。清零端高觸發(fā)端TH低觸發(fā)端Q放電管T功能00導(dǎo)通直接清零12Vcc/32Vcc/3Vcc/31截止置11Vcc/3

20、0不變保持555的應(yīng)用： 構(gòu)成施密特觸發(fā)器，用于TTL系統(tǒng)的接口，整形電路或脈沖鑒幅等； 構(gòu)成多諧振蕩器，組成信號產(chǎn)生電路； 如下圖 振蕩周期： T=0.7（R1+2R2）C 構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，用于定時(shí)延時(shí)整形與一些定時(shí)開關(guān)中。 555應(yīng)用電路采用這3種方式中的1種或多種組合起來可以組成各種實(shí)用的電子電路，如定時(shí)器、分頻器、脈沖信號發(fā)生器、元件參數(shù)和電路檢測電路、玩具游戲機(jī)電路、音響告警電路、電源交換電路、頻率變換電路、自動控制電路等。 3.2 時(shí)鐘電路使用時(shí)鐘專用芯片DS1302進(jìn)行時(shí)鐘控制， 通過外加很少的電路就可以實(shí)現(xiàn)高精度的時(shí)鐘信號。外圍電路簡單可靠，時(shí)間精度高，采用串口通信可以節(jié)省I

21、 /O 口的資源，通過外接鋰電池后可以實(shí)現(xiàn)時(shí)間信息儲存。電路圖如3-5所示： 圖3-2 時(shí)鐘控制電路圖1.日歷時(shí)鐘芯片DSl302DSl302是一種高性能、低功耗、帶RAM的實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片，對年、月、日、周日、時(shí)、分、秒計(jì)時(shí)，且有閏年補(bǔ)償功能，工作電壓寬達(dá)2555V。采用三線接口與CPU同步通信，并采用突發(fā)方式一次轉(zhuǎn)送多個(gè)字節(jié)的時(shí)鐘信號或RAM數(shù)據(jù)。部有一個(gè)318的用于臨時(shí)性存放數(shù)據(jù)的RAM寄存器，有主電源后備電源雙電源引腳，提供了對后備電源涓細(xì)電流充電能力。DSl302控制字說明DSl302控制字如表31所示。其中X1、X2為32.768kHz晶振端；GND為地；/RST為復(fù)位端，高電平時(shí)允許

22、I/O端進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，低電平時(shí)則禁止數(shù)據(jù)傳送并且使I/O端呈高阻狀態(tài)；I/O為串行數(shù)據(jù)輸入、輸出端、所有輸入、輸出數(shù)據(jù)的傳送順序以最低位LSB打頭，最高位MSB結(jié)束；SCLK為同步時(shí)鐘脈沖端，其上升沿將I/O端數(shù)據(jù)按位寫入DS1302,下降沿使DS1302按位輸出數(shù)據(jù)至I/O端；VCC2、VCC1為主電源和備份電源端，當(dāng)主電源VCC2大于備份電源VCC1+0.2V時(shí)，由VCC2對芯片供電，否則，由VCC1對芯片供電。DSl302數(shù)據(jù)輸入輸出：控制指令自輸入后的下一個(gè)SCLK時(shí)鐘上升沿時(shí)數(shù)據(jù)被寫入DSl302，數(shù)據(jù)輸入從低位即位0開始。緊跟8位的控制指令字后下一個(gè)SCL脈沖下降沿讀出DSl302

23、數(shù)據(jù)，讀出數(shù)據(jù)是從低位0至高位70DSl302。寄存器：DSl302共有12個(gè)寄存器，其中有7個(gè)寄存器與日歷、時(shí)鐘相關(guān)，存放數(shù)據(jù)位為BCD碼形式。DSl302與RAM相關(guān)的寄存器分為兩類，一類是單個(gè)RAM單元，共31個(gè)，每個(gè)單元組態(tài)為一個(gè)8位字節(jié)，命令控制字為COHFDH，奇數(shù)為讀操作，偶數(shù)為寫操作；再一類為突發(fā)方式下的RAM寄存器，此方式下一次讀寫所有RAM31個(gè)字節(jié)，命令控制字為FEH(寫)、FFH(讀)。DSl302在系統(tǒng)中的硬件電路：DSl302與LPC938連接僅需三條線，即SCLK(7)、IO(6)、RST(5)。 表3-2 管腳描述引腳說明X1 X232.768kHz晶振端GND

24、接地RST復(fù)位端口I/O輸入輸出接口SCLK同步時(shí)鐘脈沖端Vcc1 Vcc2主電源和備份電源2.DS1302的控制部分DS1302與微處理器進(jìn)行數(shù)字交換時(shí)，首先由微處理器向電路發(fā)送命令字節(jié)，命令字節(jié)最高位MSB（07）必須為邏輯1，如果D7=0,則禁止寫DS1302，即寫保護(hù)；D6=0，指定時(shí)鐘數(shù)據(jù)，D6=1，指定RAM數(shù)據(jù)；D5D1指定輸入或輸出的特定寄存器；最低位LSB（D0）為邏輯0，指定寫操作（輸入），D0=1，制定讀操作（輸出）。在DS1302的時(shí)鐘日歷或RAM進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送時(shí)，DS1302必須首先發(fā)送命令字節(jié)。若進(jìn)行單字節(jié)傳送，8位命令字節(jié)傳送結(jié)束之后，在下2個(gè)SLK周期的上升沿輸入

25、數(shù)據(jù)字節(jié)，或在下8個(gè)SCLK周期的下降沿輸出數(shù)據(jù)字節(jié)。DS1302與RAM相關(guān)的寄存器分為兩類：一類是單個(gè)RAM單元，共31個(gè)，每個(gè)單元組態(tài)為一個(gè)8位的字節(jié)，其命令控制字為C0HFDH,其中其數(shù)為讀操作，偶數(shù)為寫操作；再一類為突發(fā)方式下的RAM寄存器，在此方式下可一次性讀、寫所有的RAM的31個(gè)字節(jié)。數(shù)據(jù)輸入時(shí)，時(shí)鐘的上升沿?cái)?shù)據(jù)必須有效，數(shù)據(jù)的輸出在詩中的下降沿。如果為低電平，那么所有的數(shù)據(jù)傳送將被終止且I/O引腳變?yōu)楦咦钁B(tài)。上電時(shí)，在VCC2.5V之前，必須為邏輯0。當(dāng)把驅(qū)動至邏輯1狀態(tài)時(shí)，SCLK必須為邏輯0。單字節(jié)數(shù)據(jù)輸入跟隨在寫命令字節(jié)的8個(gè)SCLK周期之后，早控制指令字輸入后的下一個(gè)

26、SCLK時(shí)鐘的上升沿時(shí)，數(shù)據(jù)被寫入DS1302，數(shù)據(jù)輸入從低位即位0開始。同樣，在緊跟8位的控制指令字后的下一個(gè)SCLK脈沖的下降沿讀出DS1302的數(shù)據(jù)，讀出數(shù)據(jù)時(shí)從低位0位到高位7。3.3 橫流驅(qū)動電路利用三端可調(diào)穩(wěn)壓集成塊LM317，實(shí)現(xiàn)恒流輸出。其電路圖如圖3-3所示：圖3-3 橫流驅(qū)動電路LM317的引腳功能說明： 表3-3 LM317的引腳說明引腳 說明Vin輸入端 ADJ調(diào)整端+Vout輸出端LM317的部結(jié)構(gòu)： LM317的部電路有比較放大器，偏置電路，電流源電路和帶隙基準(zhǔn)電壓Vref等，它的公共端改接到輸出端，器件本身無接地端。所以消耗的電流都從輸出端流出，部的基準(zhǔn)電壓接至比

27、較器的同相端和調(diào)整端之間，若接上外部的調(diào)整電阻R1,R2后，輸出電壓為： V0=Vref(1+R2/R1)3.4 故障檢測電路利用PWM 脈寬調(diào)制法來控制燈，可以精確的控制燈的亮度和功率，而且LED 燈在從暗到亮的變化中過度平滑?？梢赃x用單片機(jī)部集成有兩路PWM脈寬，能方便的產(chǎn)生所需要的PWM 脈寬調(diào)制信號。 圖3-4 故障檢測電路3.5 電源電路的設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)電源電路主要為主控電路提供穩(wěn)定的電壓，由于單片機(jī)的工作電壓時(shí)+5V，所以電源電路設(shè)計(jì)采用LM7805來生成所需電壓。下面先介紹一下這種芯片。1. LM78系列集成三端穩(wěn)壓器78xx系列集成電路的外形如圖A所示，芯片上自帶一孔、散熱片，使用

28、時(shí)應(yīng)用螺釘將其固定在鋁質(zhì)散熱片上，以利散熱。圖1使LM78系列的典型應(yīng)用電路，這個(gè)電路非常簡單，在電路的輸入和輸出關(guān)系比較明確的情況下，一般在在電路圖中不再標(biāo)明集成塊的引腳序號。C1為輸入電容，一般情況下可省去不接，但當(dāng)集成塊遠(yuǎn)離整流濾波電路時(shí)，應(yīng)接入一只0.33uF左右的電容器，其作用是改善紋波和抑制輸入的過電壓。C2為輸出電容器，只要接抑制0.1uF左右的電容器就可以改善負(fù)載的瞬態(tài)響應(yīng)，在實(shí)際應(yīng)用電路中，C2往往使用大容量的電解電容，目的是使輸出直流電壓更加平滑，但此時(shí)如果集成塊的輸入端出現(xiàn)短路故障，輸入端上的大電容儲存的電荷將通過集成塊部的輸出調(diào)整管得發(fā)射機(jī)基極PN結(jié)放電，癮大電容釋放的

29、能量較大有可能會造成集成塊的損壞。為解決這一矛盾，可在集成塊的輸入端與輸出端之間反接一只二極管，見圖2中的VD。這個(gè)二極管可在電路出現(xiàn)輸入端短路故障時(shí)為電容C4提供放電通路，以保護(hù)集成穩(wěn)壓器。2.電源電路的設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)采用交流220V供電，由于在本設(shè)計(jì)中需要+5V直流電，電源電路設(shè)計(jì)如圖3-4所示： 圖3-4 電源電路220V/50HZ的交流電進(jìn)入本電路中，首先經(jīng)過變壓器進(jìn)行變壓，由于交流220V變?yōu)?5V，交流15V進(jìn)入電橋電路進(jìn)行整流，由于交流電整流為直流電，再進(jìn)行電容的濾波后進(jìn)入5V集成三端穩(wěn)壓器7805，生成+5V直流電，供給單片機(jī)和各部分電路使用。3.6 報(bào)警電路的設(shè)計(jì)1.報(bào)警電路概述

30、當(dāng)路燈發(fā)生故障時(shí)，采用報(bào)警電路引起工作人員注意，報(bào)警電路接口由兩部分組成： 樂曲發(fā)生器，即集成電子音樂芯片； 放大電路，也可采用集成放大器。報(bào)警電路接口電路如圖所示，圖中采用華爾茲音樂的電子音樂芯片7920A。當(dāng)89C51從P1.7輸出高電平時(shí)，電子音樂芯片7920A的輸入控制端MT變?yōu)?.5V高電平，輸出端Vout便發(fā)出樂曲信號，經(jīng)M51182L放大而驅(qū)動揚(yáng)聲器發(fā)出樂曲報(bào)警聲，音量大小由10K電位器調(diào)節(jié)。相反，若P1.7輸出低電平，則7920A因控制端MT輸入電位變低而關(guān)閉，故揚(yáng)聲器停止奏曲。 圖3-5 報(bào)警電路7920A芯片所實(shí)現(xiàn)的功能： 表3-4 7920A引腳的說明 引腳 說明 VCC

31、電源 MT輸入控制端 G接地 OUT輸出端4 控制部分設(shè)計(jì)4.1 單片機(jī)系統(tǒng)介紹AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃存可編程可擦除只讀存儲器（FPEROMFlash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓、高性能CMOS 8位微處理器，俗稱單片機(jī)。并且與工業(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是它的一種精簡版本。AT89C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價(jià)廉的方案。1 AT89C51主要特性：與MCS-51微

32、機(jī)控制系列產(chǎn)品兼容，4K字節(jié)可編程閃爍存儲器 ，壽命：1萬次寫/擦循環(huán) 數(shù)據(jù)保留時(shí)間：10年， 全靜態(tài)工作：0Hz-16MHz， 三級程序存儲器鎖定 ，寬工作電壓圍：Vcc可為+2.7V+6V?？臻e狀態(tài)維持低功耗和掉電狀態(tài)保存存儲容。2 引腳說明：AT89C51的引腳結(jié)構(gòu)圖，有雙列直插封裝（DIP）方式和方形封裝方式。外形與引腳排列如圖所示電源與時(shí)鐘引腳：VCC、GND、XTAL1、XTAL2?？刂埔_：/PSEN、ALE/PROG、/EA/VPP、RESET（即RST）。I/O引腳：P0、P1、P2、P3，為4個(gè)8位I/O的外部引腳。3 51單片機(jī)的引腳圖：4.2 整個(gè)系統(tǒng)的控制流程智能節(jié)能控制系統(tǒng)主要采用單片機(jī)進(jìn)行控制，根據(jù)環(huán)境的明暗程度以與時(shí)間條件來決定路燈的開與關(guān)，同時(shí)運(yùn)用調(diào)光電路對路燈的明暗程度做出相應(yīng)的改變，其控制流程如下圖所示：4.3 顯示裝置流程圖總結(jié)與展望隨著近年來隨著城市化進(jìn)程不斷加快，市政照明耗能不斷加大，改進(jìn)現(xiàn)有路燈系統(tǒng)已成為目前國外的熱點(diǎn)課題之一。智能路燈節(jié)能控制系統(tǒng)是專為大中規(guī)模的照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)的智能裝置，它的研制將是照明設(shè)備節(jié)能降耗的重要途徑和有效方法。總結(jié)課題通過系統(tǒng)構(gòu)建與方案設(shè)計(jì)、系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)，可以得出以下結(jié)論：(1)智能路燈節(jié)能控制系統(tǒng)采