路燈控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

1、路燈控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)陳爽（陜西理工學(xué)院物電學(xué)院電子信息科學(xué)與技術(shù)電信1201班，陜西 漢中 723001）指導(dǎo)老師：張政才摘要本設(shè)計(jì)介紹了基于單片機(jī)STC89C52的路燈控制系統(tǒng)。系統(tǒng)包括CPU最小系統(tǒng)，報(bào)警模塊，電源電路模塊，車輛檢測(cè)模塊，燈光檢測(cè)模塊，恒流源LED六個(gè)部分。實(shí)現(xiàn)了根據(jù)環(huán)境明暗變化，自動(dòng)開(kāi)燈和關(guān)燈；根據(jù)交通情況自動(dòng)調(diào)節(jié)亮燈狀態(tài)及監(jiān)測(cè)路燈是否發(fā)生故障的功能。該系統(tǒng)具有綠色環(huán)保的特點(diǎn)。 關(guān)鍵字節(jié)能，自動(dòng)，調(diào)光，排除故障Street Lamp Control SystemChen Shuang（Grade12,Class1201,Major Electronic Informatio

2、n Science and Technology,Shanxi University of Technology，Hanzhong 723001，Shaanxi）Tutor：Zhang ZhengcaiAbstract: This design introduced a street light control system which based on the single chip STC89C52.The system included CPU minimum system, alarm module, power supply circuit, vehicle detection mo

3、dule, light detection module, constant current source LED module. The street lamp could be automatically adjusted according to the traffic light condition and the environment. When the street lamp failed, the controller would send out a signal and the address number of the fault street lamp would be

4、 displayed on the display screen. This system was environment friendly.Key Words: energy-saving , automatic, dimming, troubleshooting目錄1 引言11.1 設(shè)計(jì)背景11.2 設(shè)計(jì)意義11.3 設(shè)計(jì)目標(biāo)12 系統(tǒng)總體框架設(shè)計(jì)23 方案比較與論證23.1 LED調(diào)光方式的選擇與論證23.2 障礙物監(jiān)測(cè)方式的選擇與論證33.3 時(shí)鐘芯片的選擇與論證33.4 液晶顯示器的選擇與論證34 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)34.1 STC89C52單片機(jī)概述34.1.1 時(shí)鐘電路44.1.2 復(fù)

5、位及復(fù)位電路44.2 時(shí)鐘芯片DS1302簡(jiǎn)述44.2.1 工作原理44.2.2 結(jié)構(gòu)44.3 1602液晶說(shuō)明55.原理圖及仿真55.1 主控電路及附屬電路55.1.1 時(shí)鐘模塊65.1.2 液晶顯示模塊65.1.3光敏聲敏電阻的ADC采集模塊75.1.4 聲光報(bào)警模塊86、系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)96.1 軟件設(shè)計(jì)思路97 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)97.1 系統(tǒng)調(diào)試97.1.1 顯示模塊調(diào)試97.1.2 時(shí)鐘和定時(shí)開(kāi)關(guān)路燈調(diào)試97.1.3 環(huán)境明暗測(cè)試107.1.4 車輛檢測(cè)調(diào)試107.1.5 報(bào)警模塊調(diào)試107.1.6 指標(biāo)測(cè)試107.2 功能測(cè)試108.結(jié)論11致謝11參考文獻(xiàn)12附錄A13附錄B141 引言1.

6、1 設(shè)計(jì)背景隨著我國(guó)城市的發(fā)展、經(jīng)濟(jì)的繁榮、快速的社會(huì)發(fā)展和人們對(duì)生活水平以及對(duì)環(huán)境質(zhì)量要求的提高。路燈系統(tǒng)和城市夜景變得越來(lái)越重要，已成為城市發(fā)展、改革和建設(shè)中重要的組成部分。城市路燈系統(tǒng)可以方便市民出行，給人們的生活帶來(lái)了便利。而城市美麗的夜景是塑造城市美好的形象的一項(xiàng)十分有意義的工作，美麗的夜景可以舒緩心情，振奮民心。最近幾年以來(lái)，不管是大城市的干部還是一些小城市的領(lǐng)導(dǎo)，它們都對(duì)城市的路燈系統(tǒng)和夜景美化系統(tǒng)十分重視。政府越來(lái)越來(lái)注重城市的亮化工作，因?yàn)樗粌H可以方便出行也可以美化城市形象，振奮人心。大量的資金和精力被投入到城市的亮化工作中，使得我們的城市夜晚變得燈火輝煌，絢麗多彩。隨著城

7、市變美，但問(wèn)題也就出現(xiàn)了，其一就是耗電量逐年上升，能耗增大；還有就是由于城市路燈的增加導(dǎo)致路燈的維護(hù)量增大，需要有大量的人力物力投入，財(cái)政支出大大增加；最后就是光污染問(wèn)題，過(guò)多的使用燈帶來(lái)了污染問(wèn)題。這些問(wèn)題讓政府壓力變得很大，它們急切地希望解決這些問(wèn)題，尤其在當(dāng)下人們?cè)絹?lái)越注重健康與環(huán)保。以前用的路燈控制系統(tǒng)都存在耗電量大，效率低，維護(hù)量大，智能度低等問(wèn)題。如今隨著單片機(jī)技術(shù)的法陣和應(yīng)用與微電子技術(shù)的廣泛推廣，近幾十年來(lái)，單片機(jī)和微電子技術(shù)已經(jīng)廣泛的應(yīng)用于路燈控制系統(tǒng)，不僅大大地降低了耗電量，同時(shí)也變得更加智能化。因此，我們應(yīng)該大量推廣基于單片機(jī)的路燈控制系統(tǒng)，因?yàn)檫@是目前最為環(huán)保，最為智能

8、化，最為經(jīng)濟(jì)的選擇方式，它降低了成本，降低了財(cái)政支出，減少光污染，并且對(duì)提高城市形象有不容小覷的作用。早在九十年代初，發(fā)達(dá)國(guó)家為了減少污染也為了降低能耗已經(jīng)廣泛的推廣和使用了智能路燈控制系統(tǒng)。國(guó)家建設(shè)部聯(lián)合國(guó)家發(fā)改委等部門為了節(jié)能，為了環(huán)保，為了減少財(cái)政支出，在2000年發(fā)不了有關(guān)于綠色用燈的文件，要求推廣使用智能路燈控制系統(tǒng)，要求使用節(jié)能燈。智能路燈控制系統(tǒng)具有自動(dòng)檢測(cè)故障，軟起動(dòng)以及節(jié)能等作用，人們可以根據(jù)自身的情況和外部的環(huán)境狀況設(shè)定開(kāi)燈和關(guān)燈的時(shí)間，還可以根據(jù)具體的要求設(shè)定開(kāi)燈關(guān)燈，例如可以根據(jù)人或者車輛的有無(wú)設(shè)定開(kāi)關(guān)燈。智能路燈系統(tǒng)可以滿足用戶各式各樣的要求，通過(guò)軟件實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守，大

9、大減少了人力，同時(shí)它又是很安全的。更深遠(yuǎn)的意義在于這是一個(gè)環(huán)保的系統(tǒng)。智能路燈系統(tǒng)在沒(méi)有必要亮燈的時(shí)候路燈就會(huì)熄滅，這很大程度上減少了耗電量，而我國(guó)發(fā)電基本還依賴于火力發(fā)電，應(yīng)用煤炭發(fā)電，用電量的減少可以減少對(duì)煤炭的燃燒，就可以減少CO、SO、NO以及其他有害物質(zhì)的排放量,就可以緩解溫室效應(yīng)，酸雨等環(huán)境污染帶來(lái)的問(wèn)題。本系統(tǒng)的宗旨就是環(huán)保，智能。1.2 設(shè)計(jì)意義智能路燈控制系統(tǒng)對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益有巨大的直接或間接的影響。僅僅從簡(jiǎn)單的計(jì)算我們就很容易可以得到：僅僅從耗電量和電費(fèi)的支出量就能看出，當(dāng)我們應(yīng)用智能路燈系統(tǒng)以后，就拿最低的節(jié)約電量計(jì)算，就可以節(jié)約很多電，就可以減少很多的財(cái)政支出。同時(shí)，由于

10、使用智能路燈控制系統(tǒng)，路燈系統(tǒng)變得更加智能化，大大地降低了維護(hù)量，降低人工量，也就減少了財(cái)政支出。如果全國(guó)的管理路燈的相關(guān)部門都可以把新技術(shù)注入路燈控制系統(tǒng)中的話，除了可以大大地減少維護(hù)量和節(jié)約了大量的電費(fèi)之外，還可以很大程度上減少原煤的使用量，保護(hù)原煤資源，同時(shí)也保護(hù)了環(huán)境，落實(shí)了國(guó)家提倡的可持續(xù)發(fā)展政策。高科技技術(shù)可以讓我們的城市更美麗，可以讓我們的城市更加環(huán)保，可以讓我們的城市更加智能。如果我們可以將高科技加入到生活中的方方面面中，那它將會(huì)給我們帶來(lái)無(wú)可估量的福利。1.3 設(shè)計(jì)目標(biāo)我設(shè)計(jì)了基于單片機(jī)的智能路燈控制系統(tǒng)，且能夠?qū)崿F(xiàn)以下功能：第一，有定時(shí)開(kāi)關(guān)燈的功能；第二，根據(jù)環(huán)境情況，當(dāng)天

11、暗時(shí)燈亮；第三，根據(jù)路面情況可以調(diào)節(jié)燈的亮度，當(dāng)有汽車或者是行人時(shí)，路燈會(huì)變亮一點(diǎn)，當(dāng)路面上沒(méi)有行人車輛時(shí)，路燈會(huì)自動(dòng)變暗一點(diǎn)；第四，具有報(bào)警功能，當(dāng)路面上有燈壞了的時(shí)候，系統(tǒng)可以自動(dòng)地識(shí)別出來(lái)，并且會(huì)發(fā)出警報(bào)；第五，當(dāng)路燈壞了的時(shí)候，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)的將壞的那盞路燈的編碼顯示在液晶屏上，而不需要人工檢查；第五，嚴(yán)格按照綠色照明的要求，采用恒流源驅(qū)動(dòng)LED燈調(diào)光并且發(fā)光。2 系統(tǒng)總體框架設(shè)計(jì)系統(tǒng)總體框架如圖2.1所示。圖2.1 系統(tǒng)總框架圖本設(shè)計(jì)的主控芯片是單片機(jī)STC89C52，采用DS1302作為時(shí)鐘芯片，液晶顯示頻采用的是LCD1602，然后本設(shè)計(jì)主要實(shí)現(xiàn)以下功能：第一，有定時(shí)開(kāi)關(guān)燈的功能；第

12、二，根據(jù)環(huán)境情況，當(dāng)天暗時(shí)燈亮；第三，根據(jù)路面情況可以調(diào)節(jié)燈的亮度，當(dāng)有汽車或者是行人時(shí)，路燈會(huì)變亮一點(diǎn)，當(dāng)路面上沒(méi)有行人車輛時(shí)，路燈會(huì)自動(dòng)變暗一點(diǎn)；第四，具有報(bào)警功能，當(dāng)路面上有燈壞了的時(shí)候，系統(tǒng)可以自動(dòng)地識(shí)別出來(lái)，并且會(huì)發(fā)出警報(bào)；第五，當(dāng)路燈壞了的時(shí)候，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)的將壞的那盞路燈的編碼顯示在液晶屏上，而不需要人工檢查；第五，嚴(yán)格按照綠色照明的要求，采用恒流源驅(qū)動(dòng)LED燈調(diào)光并且發(fā)光。43 方案比較與論證3.1 LED調(diào)光方式的選擇與論證LED調(diào)光方式主要有3種選擇，分別是通過(guò)脈寬調(diào)制（PWM）采光方式，通過(guò)模擬調(diào)光，還有就是采用數(shù)字調(diào)光，它們各有自己的利弊。通過(guò)脈寬調(diào)制采光是一種脈寬調(diào)變采

13、用調(diào)整脈沖占空比達(dá)到調(diào)整電流、電壓、功率的方法。與其他的方法相比，具有下面的有點(diǎn)：損耗小，可以很便捷地通過(guò)單片機(jī)來(lái)控制，可以方便的近似連續(xù)的改變和控制亮度。使用某些元件可達(dá)到升降壓，方便使用直流，也可通過(guò)PWM獲得爭(zhēng)先交流電。但是它也有缺點(diǎn)，那就是容易產(chǎn)生噪音，造成污染。很多人對(duì)于LED照明會(huì)糾結(jié)于使用模擬調(diào)光還是使用數(shù)字調(diào)光方式，不過(guò)多數(shù)人會(huì)傾向于數(shù)字調(diào)光。但兩者各有利弊，數(shù)字調(diào)光是通過(guò)改變光源電流的通與斷的時(shí)間來(lái)調(diào)節(jié)光源的亮度，而模擬調(diào)光則是通過(guò)連續(xù)改變光源的電流值來(lái)調(diào)節(jié)光源的亮度。模擬調(diào)光噪聲小但發(fā)光效果差；而模擬發(fā)光調(diào)光時(shí)無(wú)噪聲，外圍硬件電路相對(duì)簡(jiǎn)單，但操作性不強(qiáng)，技術(shù)不夠成熟，不能達(dá)

14、到很好的效果。結(jié)合三個(gè)方案各自的優(yōu)點(diǎn)與缺點(diǎn)，最后就決定采取方案一。53.2 障礙物監(jiān)測(cè)方式的選擇與論證障礙物監(jiān)測(cè)也有三種方式可以選擇，分別是對(duì)射方式、擴(kuò)散反射方式和反射型。它們都有各自的優(yōu)缺點(diǎn)，的根據(jù)實(shí)際情況來(lái)確定使用那種方式。擴(kuò)散反射型檢測(cè)的優(yōu)點(diǎn)是檢測(cè)范圍廣，而且很容易安裝，安裝簡(jiǎn)便；但它在檢測(cè)物體的過(guò)程中，由于物體表面不平整，光的反射的光的量不同，導(dǎo)致了它的不穩(wěn)定。兩邊對(duì)射放射安裝麻煩，安裝費(fèi)用高不經(jīng)濟(jì)不實(shí)惠，但其優(yōu)點(diǎn)在于精度高，檢測(cè)距離很長(zhǎng)；反射型監(jiān)測(cè)使用十分方便，但是當(dāng)碰到鏡面的物體時(shí)，有時(shí)會(huì)監(jiān)測(cè)不到。綜上所述，對(duì)于本設(shè)計(jì)，選擇反射型監(jiān)測(cè)。3.3 時(shí)鐘芯片的選擇與論證時(shí)鐘模塊對(duì)芯片的選

15、擇可以選用DS1302、DS1307等現(xiàn)在流行的時(shí)鐘芯片，當(dāng)然也可以采用單片機(jī)內(nèi)置時(shí)鐘振蕩及定時(shí)器構(gòu)件時(shí)鐘平臺(tái)。現(xiàn)在流行的時(shí)鐘芯片電路很多，如DS1302、DS1307等。其優(yōu)勢(shì)是可以單獨(dú)使用，直接連接單片機(jī)外圍，有自己獨(dú)立的時(shí)鐘晶振，精度較高。當(dāng)單片機(jī)讀寫時(shí)鐘值時(shí)，死機(jī)或斷電對(duì)其影響較小。其缺點(diǎn)是占用單片機(jī)的IO口資源，而且在讀寫串行口的內(nèi)容時(shí)，消耗了其運(yùn)行時(shí)間。單片機(jī)內(nèi)置時(shí)鐘振蕩及定時(shí)器構(gòu)件時(shí)鐘平臺(tái)直接利用單片機(jī)的內(nèi)置定時(shí)器，通過(guò)定時(shí)器的中斷和簡(jiǎn)單運(yùn)算實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘功能。不過(guò)其沒(méi)有外置電路，充分利用了單片機(jī)的定時(shí)器功能，實(shí)施簡(jiǎn)潔方便，主要缺點(diǎn)是死機(jī)或斷電后，需要人工重新設(shè)定。綜上所訴，又考慮到單

16、片機(jī)的IO口足夠，故選用方案一。63.4 液晶顯示器的選擇與論證液晶顯示器可以選用1602和12864液晶顯示。液晶1602能夠簡(jiǎn)單明了的顯示出系統(tǒng)的時(shí)間，其成本也不高，適合較簡(jiǎn)單的系統(tǒng)顯示。12864這類液晶的優(yōu)點(diǎn)是能夠顯示漢字，不僅僅限于字母數(shù)字的顯示。但對(duì)于較簡(jiǎn)單的系統(tǒng)顯示，其成本較高，利用率相對(duì)較低。 綜上所訴，本設(shè)計(jì)不需要強(qiáng)大的漢字顯示，也沒(méi)有復(fù)雜的系統(tǒng)顯示，故采用方案一。4 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)4.1 STC89C52單片機(jī)概述STC89C52是帶8K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器（FPEROM-Flash Programable and Erasable Read Only Memory

17、)的低電壓，高性能COMOS8的微處理器，俗稱單片機(jī)。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。2單片機(jī)總控制電路如下圖4.1所示：圖4.1 STC89C52控制電路4.1.1 時(shí)鐘電路STC89C52內(nèi)部有一個(gè)用于構(gòu)成振蕩器的高增益反相放大器，引腳RXD和TXD分別是此放大器的輸入端和輸出端。時(shí)鐘可以由內(nèi)部方式產(chǎn)生或向外部方式產(chǎn)生。內(nèi)部方式時(shí)鐘電路在RXD和TXD引腳上外接定時(shí)元件，內(nèi)部振蕩器就產(chǎn)生自激振蕩。定時(shí)元件通常采用石英晶體和電容組成的并聯(lián)諧振回路。晶體震蕩頻率可以在1.212MHz之間選擇，電容值在530pF之間選擇，電容值

18、得大小對(duì)頻率起微調(diào)的作用。外部方式的時(shí)鐘電路RXD接地，TXD接外部振蕩器。對(duì)外部震蕩信號(hào)無(wú)特殊要求，只要求保證脈沖寬度，一般采用頻率低于12MHz的方波信號(hào)。片內(nèi)時(shí)鐘發(fā)生器吧震蕩頻率兩分頻，產(chǎn)生一個(gè)兩相時(shí)鐘p1和p2，供單片機(jī)使用。4.1.2 復(fù)位及復(fù)位電路復(fù)位是單片機(jī)的初始化操作。其主要功能是把PC初始化為000H，使單片機(jī)從000H單元開(kāi)始執(zhí)行程序。除了進(jìn)入系統(tǒng)的正常初始化之外，當(dāng)由于程序運(yùn)行出錯(cuò)使系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài)時(shí)，為擺脫困境，也需按復(fù)位鍵重新啟動(dòng)。除PC之外，復(fù)位操作還對(duì)其他一些寄存器有影響，它們的復(fù)位狀態(tài)如表4.1所示。寄存器復(fù)位狀態(tài)寄存器復(fù)位狀態(tài)PC0000HTCON00HACC

19、00HTL000HSP07HTL100HDPTR0000HTH100HP0-P3FFHSCON00HIPXX000000BSBUF不定IE0X000000BPCON0XXX0000BTMOD00H表4.1 一些寄存器復(fù)位狀態(tài)RST引腳是是復(fù)位信號(hào)的輸入端，復(fù)位信號(hào)是高電平有效，其有效時(shí)間應(yīng)持續(xù)24個(gè)震蕩周期（即兩個(gè)機(jī)器周期）以上。若使用頻率為6MHz的晶振，則復(fù)位信號(hào)持續(xù)的時(shí)間應(yīng)超過(guò)4us才能完成復(fù)位操作。整個(gè)電路包括芯片內(nèi)外兩部分。外部電路產(chǎn)生的復(fù)位信號(hào)（RST）送至施密特觸發(fā)器，再由片內(nèi)復(fù)位電路在每個(gè)機(jī)器周期的S5P2時(shí)刻對(duì)對(duì)施密特觸發(fā)器的輸出進(jìn)行采樣，然后才得到內(nèi)部復(fù)位操作所需要的信號(hào)。

20、4.2 時(shí)鐘芯片DS1302簡(jiǎn)述DS1302應(yīng)用于實(shí)時(shí)顯示時(shí)間中。它可以對(duì)年、月、日、周、時(shí)、分、秒進(jìn)行計(jì)時(shí)，且具有閏年補(bǔ)償?shù)榷喾N功能。4.2.1 工作原理DS1302 是美國(guó)DALLAS公司推出的一種高性能、低功耗、帶RAM的實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路，它可以對(duì)年、月、日、周、時(shí)、分、秒進(jìn)行計(jì)時(shí)，具有閏年補(bǔ)償功能，工作電壓為2.0V5.5V。采用三線接口與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)或RAM數(shù)據(jù)。DS1302內(nèi)部有一個(gè)31×8的用于臨時(shí)性存放數(shù)據(jù)的RAM寄存器。DS1302是DS1202的升級(jí)產(chǎn)品，與DS1202兼容，但增加了主電源/后備電源雙電源引腳，同時(shí)提供

21、了對(duì)后備電源進(jìn)行涓細(xì)電流充電的能力。114.2.2 結(jié)構(gòu)DS1302的引腳排列,其中Vcc2為主電源，VCC1為后備電源。在主電源關(guān)閉的情況下，也能保持時(shí)鐘的連續(xù)運(yùn)行。DS1302由Vcc1或Vcc2兩者中的較大者供電。當(dāng)Vcc2大于Vcc1+0.2V時(shí)，Vcc2給DS1302供電。當(dāng)Vcc2小于Vcc1時(shí)，DS1302由Vcc1供電。X1和X2是振蕩源，外接32.768kHz晶振。RST是復(fù)位/片選線，通過(guò)把RST輸入驅(qū)動(dòng)置高電平來(lái)啟動(dòng)所有的數(shù)據(jù)傳送。RST輸入有兩種功能：首先，RST接通控制邏輯，允許地址/命令序列送入移位寄存器；其次，RST提供終止單字節(jié)或多字節(jié)數(shù)據(jù)傳送的方法。當(dāng)RST為

22、高電平時(shí)，所有的數(shù)據(jù)傳送被初始化，允許對(duì)DS1302進(jìn)行操作。如果在傳送過(guò)程中RST置為低電平，則會(huì)終止此次數(shù)據(jù)傳送，I/O引腳變?yōu)楦咦钁B(tài)。上電運(yùn)行時(shí)，在Vcc>2.0V之前，RST必須保持低電平。只有在SCLK為低電平時(shí)，才能將RST置為高電平。I/O為串行數(shù)據(jù)輸入輸出端(雙向)，后面有詳細(xì)說(shuō)明。SCLK為時(shí)鐘輸入端。 下圖為DS1302的引腳功能圖：圖4.2 DS1302引腳圖 4.3 1602液晶說(shuō)明第1腳：VSS為電源地。第2腳：VDD接+5V正電源。第3腳：V0為液晶顯示器對(duì)比度調(diào)整端，接正電源時(shí)對(duì)比度最弱，接地電源時(shí)對(duì)比度最高，對(duì)比度過(guò)高時(shí)會(huì)產(chǎn)生“鬼影”，使用時(shí)可以通過(guò)一個(gè)1

23、0K的電位器調(diào)整對(duì)比度第4腳：RS為寄存器選擇，高電平時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時(shí)選擇指令寄存器。第5腳：RW為讀寫信號(hào)線，高電平時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平時(shí)進(jìn)行寫操作。當(dāng)RS和RW共同為低電平時(shí)可以寫入指令或者顯示地址，當(dāng)RS為低電平RW為高電平時(shí)可以讀忙信號(hào)，當(dāng)RS為高電平RW為低電平時(shí)可以寫入數(shù)據(jù)。第6腳：E端為使能端，當(dāng)E端由高電平跳變成低電平時(shí)，液晶模塊執(zhí)行命令。第714腳：D0D7為8位雙向數(shù)據(jù)線。第15腳：背光電源5.5V正電壓。第16腳：背光電源地。105.原理圖及仿真5.1 主控電路及附屬電路本系統(tǒng)采用STC89C52作為控制器，采用DS1302作為時(shí)鐘電路。DS1302是美國(guó)DAL

24、LAS公司推出的一種高性能、低功耗、帶RAM的實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路，它可以對(duì)年、月、日、周時(shí)、分、秒進(jìn)行計(jì)時(shí)，工作電流不到1微安。器件的選擇滿足系統(tǒng)低功耗、高性價(jià)比的要求。主控制器與時(shí)鐘電路原理圖如圖5.1：圖 5.1主控電路5.1.1 時(shí)鐘模塊圖5.2 時(shí)鐘模塊時(shí)鐘模塊主要的芯片是DS1302，DS1302是一種高性能、低功耗、帶RAM的實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路，它可以對(duì)年、月、日、周時(shí)、分、秒進(jìn)行計(jì)時(shí)。DS1302工作時(shí)為了對(duì)任何數(shù)據(jù)傳送進(jìn)行初始化，需要將復(fù)位腳（RST）置為高電平且將8位地址和命令信息裝入移位寄存器。數(shù)據(jù)在時(shí)鐘（SCLK）的上升沿串行輸入，前8位指定訪問(wèn)地址，命令字裝入移位寄存器后，在之后的

25、時(shí)鐘周期，讀操作時(shí)輸出數(shù)據(jù)。時(shí)鐘脈沖的個(gè)數(shù)在單字節(jié)方式下為8+8（8位地址+8位數(shù)據(jù)）。5.1.2 液晶顯示模塊液晶顯示模塊運(yùn)用了液晶LCD1602，其各個(gè)引腳的作用上文已經(jīng)講述，這個(gè)模塊在此電路控制的作用是顯示當(dāng)時(shí)的年月日以及具體的時(shí)間，開(kāi)燈，關(guān)燈的具體時(shí)間，還顯示那盞壞了的路燈的代碼，如圖5.3所示。第一行顯示的是年月日，第二行左邊顯示的是開(kāi)燈關(guān)燈的時(shí)間，中間顯示的是當(dāng)時(shí)具體的時(shí)刻，左后空白處將顯示壞了的燈的代碼。圖5.4的作用是調(diào)時(shí)，按調(diào)時(shí)鍵光標(biāo)就會(huì)移動(dòng)，若想改變年，就把光標(biāo)移至年處，通過(guò)按增大減小改變年的大小，同理，可以改變開(kāi)關(guān)燈的時(shí)間。9圖5.4 調(diào)時(shí)模塊圖5.3 液晶LCD1602

26、光敏聲敏電阻的ADC采集模塊圖5.5是光敏聲敏電阻的ADC采集模塊，該模塊主要用到的是兩個(gè)滑動(dòng)變阻器以及ADC0832芯片。兩個(gè)滑動(dòng)變阻器通過(guò)改變改變阻值的大小分別來(lái)模擬外界聲音的強(qiáng)弱以及外界光度的強(qiáng)弱,當(dāng)外界光度強(qiáng)的時(shí)候燈滅，光度弱的時(shí)候燈亮；晚上，當(dāng)外界有聲音的時(shí)候，就說(shuō)明有車輛過(guò)來(lái)，燈就亮一點(diǎn)，當(dāng)外界沒(méi)有聲音的時(shí)候，燈就暗一點(diǎn)，做到綠色用電。5.5 光敏聲敏電阻的ADC采集模塊ADC0832是NS(National Semiconductor)公司生產(chǎn)的串行接口8位A/D轉(zhuǎn)換器，通過(guò)三線接口與單片機(jī)相連，功耗低，性能價(jià)格比較高，適宜在袖珍式的智能儀器儀表中使用。ADC0832為8位分辨率

27、A/D轉(zhuǎn)換芯片，其最高分辨率可達(dá)256級(jí)，可以適宜一般的模擬量轉(zhuǎn)換要求。芯片具有雙數(shù)據(jù)輸出可作為數(shù)據(jù)校驗(yàn)，以減小數(shù)據(jù)誤差，轉(zhuǎn)換速度快且穩(wěn)定性強(qiáng)。通過(guò)DI數(shù)據(jù)輸入端，可以輕易地實(shí)現(xiàn)通道功能的選擇。其主要特點(diǎn)有：8位分辨率，逐次逼近型，基準(zhǔn)電壓為5V；5V單電源供電；輸入模擬信號(hào)電壓范圍為05V；輸入和輸出電平與TTL和CMOS兼容；在250KHz時(shí)鐘頻率時(shí)，轉(zhuǎn)換時(shí)間為32us；具有兩個(gè)可供選擇的模擬輸入通道；功耗低，15mW。7一般情況下，ADC0832與單片機(jī)的接口應(yīng)為4條數(shù)據(jù)線，分別是CS、CLK、DO、DI。但由于DO端與DI端在通信時(shí)并未同時(shí)有效并且與單片機(jī)接口是雙向的，所以電路設(shè)計(jì)時(shí)可

28、以將DO與DI并聯(lián)在一根數(shù)據(jù)線上使用。當(dāng)ADC0832未工作時(shí)其CS輸入端應(yīng)為高電平，此時(shí)芯片禁用，CLK和DO/DI的電平可任意。當(dāng)要進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換時(shí)，需先將CS端置于低電平并且保持低電平直到轉(zhuǎn)換完全結(jié)束。此時(shí)芯片開(kāi)始轉(zhuǎn)換工作，同時(shí)由處理器向芯片時(shí)鐘輸入端CLK提供時(shí)鐘脈沖，DO/DI端則使用DI端輸入通道功能選擇的數(shù)據(jù)信號(hào)。在第一個(gè)時(shí)鐘脈沖到來(lái)之前DI端必須是高電平，表示啟動(dòng)位。在第2、3個(gè)時(shí)鐘脈沖到來(lái)之前DI端應(yīng)輸入2位數(shù)據(jù)用于選擇通道功能，其功能項(xiàng)見(jiàn)表5.1。8 表5.1 ADC0832配置位輸入形式配置位選擇通道CH0CH1CH0CH1差分輸入00+-01-+單端輸入10+11+如表

29、5.1所示，當(dāng)配置為兩位數(shù)據(jù)為1、0時(shí)，只對(duì)CH0進(jìn)行單通道轉(zhuǎn)換。當(dāng)配置兩位數(shù)據(jù)為1、1時(shí)，只對(duì)CH1進(jìn)行單通道轉(zhuǎn)換。當(dāng)配置為兩位數(shù)據(jù)0、0時(shí)，將CH0作為正輸入端IN+，CH1作為負(fù)輸入端IN-輸入。當(dāng)配置為兩位數(shù)據(jù)為0、1時(shí)，將CH0作為負(fù)輸入端IN-，CH1作為正輸入端IN+輸入。到第3個(gè)時(shí)鐘脈沖到來(lái)之后，DI的輸入電平就失去輸入作用，此后DO/DI端則開(kāi)始利用數(shù)據(jù)輸出DO進(jìn)行轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的讀取。從第4個(gè)時(shí)鐘脈沖開(kāi)始由DO端輸出轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)最高位D7，隨后每一個(gè)脈沖DO端輸出下一位數(shù)據(jù)。直到第11個(gè)脈沖時(shí)發(fā)出最低位數(shù)據(jù)D0，一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)輸出完成。也正是從此位開(kāi)始輸出下一個(gè)相反字節(jié)的數(shù)據(jù)，即從第

30、11個(gè)時(shí)鐘脈沖輸出D0。隨后輸出8為數(shù)據(jù)，到第19個(gè)脈沖時(shí)數(shù)據(jù)輸出完成，也標(biāo)志著一次A/D轉(zhuǎn)換的結(jié)束。最后將CS置高電平禁用芯片，直接將轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理就可以了。5.1.4 聲光報(bào)警模塊該模塊主要模擬路燈壞了的時(shí)候，能夠自動(dòng)報(bào)警，提示路燈壞了，并在顯示屏上顯示壞了的路燈的地址編碼。如圖5.6所示。當(dāng)燈D1發(fā)生故障時(shí)，蜂鳴器會(huì)LS2發(fā)出警報(bào)。圖5.6 聲光報(bào)警仿真電路6、系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)6.1 軟件設(shè)計(jì)思路程序流程圖如圖6.1所示。圖6.1 軟件流程圖程序流程為：選擇路燈的控制方式后等待外界信號(hào)的檢測(cè)輸入。判斷接收為自由控制燈信號(hào)、環(huán)境監(jiān)測(cè)信號(hào)、交通信號(hào)，單片機(jī)處理相應(yīng)信號(hào)，然后控制開(kāi)關(guān)路燈，并

31、累計(jì)路燈開(kāi)關(guān)時(shí)間，用LCD顯示。若正常情況下路燈不亮，則控制器檢測(cè)到該信號(hào)并用報(bào)警燈提示和LCD顯示故障燈的地址。此外，路燈的每部分電源由自制恒流源提供，且其輸出功率可通過(guò)控制SN3350的引腳3進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而實(shí)現(xiàn)路燈的亮度可控。通過(guò)以上軟件設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)以下功能：第一，有定時(shí)開(kāi)關(guān)燈的功能；第二，根據(jù)環(huán)境情況，當(dāng)天暗時(shí)燈亮；第三，根據(jù)路面情況可以調(diào)節(jié)燈的亮度，當(dāng)有汽車或者是行人時(shí)，路燈會(huì)變亮一點(diǎn)，當(dāng)路面上沒(méi)有行人車輛時(shí)，路燈會(huì)自動(dòng)變暗一點(diǎn)；第四，具有報(bào)警功能，當(dāng)路面上有燈壞了的時(shí)候，系統(tǒng)可以自動(dòng)地識(shí)別出來(lái)，并且會(huì)發(fā)出警報(bào)；第五，當(dāng)路燈壞了的時(shí)候，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)的將壞的那盞路燈的編碼顯示在液晶屏上，而不需

32、要人工檢查；第五，嚴(yán)格按照綠色照明的要求，采用恒流源驅(qū)動(dòng)LED燈調(diào)光并且發(fā)光。37 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)7.1 系統(tǒng)調(diào)試對(duì)于系統(tǒng)的調(diào)試，主要是將軟件和硬件綜合調(diào)試。將系統(tǒng)的各個(gè)模塊獨(dú)立調(diào)試，只有在一個(gè)模塊調(diào)試成功的情況下才會(huì)下一個(gè)模塊開(kāi)始進(jìn)行調(diào)試。對(duì)于一些可以在proteus仿真環(huán)境下仿真的，直接利用proteus進(jìn)行程序仿真。7.1.1 顯示模塊調(diào)試該系統(tǒng)的顯示模塊是LCD1602，在proteus中有LCD1602的仿真庫(kù)，所以在調(diào)試顯示模塊的時(shí)候，LCD1602模塊程序就是在proteus中進(jìn)行調(diào)試的。7.1.2 時(shí)鐘和定時(shí)開(kāi)關(guān)路燈調(diào)試該系統(tǒng)采用的是獨(dú)立的按鍵方式調(diào)節(jié)并且設(shè)定開(kāi)燈與關(guān)燈的時(shí)間，并將開(kāi)

33、關(guān)燈時(shí)間通過(guò)顯示屏顯示。其中顯示屏第二行最左邊的時(shí)間就是定時(shí)開(kāi)燈與關(guān)燈的時(shí)間，設(shè)定的方法是：當(dāng)光標(biāo)第一次停在那的時(shí)候，可以通過(guò)按增加或者減小鍵來(lái)調(diào)時(shí)，這是路燈的開(kāi)燈時(shí)間；當(dāng)光標(biāo)第二次停在那的時(shí)候，可以重復(fù)上面的方法來(lái)設(shè)定關(guān)燈時(shí)間。經(jīng)過(guò)調(diào)試，該系統(tǒng)可以正確地設(shè)定開(kāi)關(guān)燈的時(shí)間。7.1.3 環(huán)境明暗測(cè)試由于在系統(tǒng)仿真的時(shí)候無(wú)法真正地根據(jù)光亮的強(qiáng)度來(lái)控制開(kāi)燈與關(guān)燈，所以在系統(tǒng)仿真的時(shí)候，利用一個(gè)滑動(dòng)變阻器來(lái)模擬光的強(qiáng)度，隨著滑動(dòng)變阻器滑片的滑動(dòng)燈由亮變暗或者由暗變亮。而在實(shí)物中則是利用光敏電阻來(lái)控制開(kāi)關(guān)燈。此部分可以正常工作。7.1.4 車輛檢測(cè)調(diào)試該設(shè)計(jì)要求當(dāng)有車輛經(jīng)過(guò)時(shí)，路燈可以變亮，當(dāng)沒(méi)有車輛時(shí)

34、，路燈稍暗或者熄滅。而系統(tǒng)仿真時(shí)，沒(méi)法真實(shí)地模擬這一功能，所以利用滑動(dòng)變阻器模擬聲音傳感器，有車輛時(shí)就會(huì)有聲音，當(dāng)有聲音時(shí)路燈變亮，反之則變暗。7.1.5 報(bào)警模塊調(diào)試在其它一切外部條件正常的情況下，當(dāng)某一路燈在接收到信號(hào)后不能正常點(diǎn)亮或熄滅，則判定為故障，故障檢測(cè)通過(guò)讀取電壓值來(lái)判斷，當(dāng)某盞燈兩端的電壓值為零時(shí)就表示發(fā)生了故障。當(dāng)故障發(fā)生時(shí)，發(fā)出聲光報(bào)警，同時(shí)液晶顯示故障所在位置。此功能能正常工作。7.1.6 指標(biāo)測(cè)試表6.1 恒流源輸出功率測(cè)試基礎(chǔ)部分主要是電路邏輯測(cè)試，比較簡(jiǎn)單，通過(guò)實(shí)驗(yàn)，該系統(tǒng)除滿足以上設(shè)定的全部功能外，還具有自動(dòng)調(diào)光功能。為了方便測(cè)試恒流源，系統(tǒng)先將20100的功率以

35、步進(jìn)10分為9個(gè)等級(jí)以便準(zhǔn)確測(cè)試輸出功率的變化，具體表現(xiàn)為路燈的亮度隨輸出功率的減少而逐漸變暗。1具體參數(shù)如下表： 占空比輸出電流/mA輸出功率/W路燈亮度變化100%3480.9994逐漸變暗90%299.30.731080%254.70.529470%214.10.374060%170.80.238050%127.90.133540%84.80.058730%43.30.015320%7.80.00507.2 功能測(cè)試該設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了該有的功能：第一，有定時(shí)開(kāi)關(guān)燈的功能；第二，根據(jù)環(huán)境情況，當(dāng)天暗時(shí)燈亮；第三，根據(jù)路面情況可以調(diào)節(jié)燈的亮度，當(dāng)有汽車或者是行人時(shí)，路燈會(huì)變亮一點(diǎn)，當(dāng)路面上沒(méi)有行人

36、車輛時(shí)，路燈會(huì)自動(dòng)變暗一點(diǎn)；第四，具有報(bào)警功能，當(dāng)路面上有燈壞了的時(shí)候，系統(tǒng)可以自動(dòng)地識(shí)別出來(lái)，并且會(huì)發(fā)出警報(bào)；第五，當(dāng)路燈壞了的時(shí)候，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)的將壞的那盞路燈的編碼顯示在液晶屏上，而不需要人工檢查；第五，嚴(yán)格按照綠色照明的要求，采用恒流源驅(qū)動(dòng)LED燈調(diào)光并且發(fā)光。8.結(jié)論通過(guò)將近2個(gè)月的奮斗，基于單片機(jī)的智能路燈控制系統(tǒng)總算完成，在整個(gè)設(shè)計(jì)的過(guò)程中遇到了很多問(wèn)題，首先單片機(jī)對(duì)我而言是完全陌生的，我沒(méi)有學(xué)過(guò)單片機(jī)，但是我想挑戰(zhàn)一下自己；再次，我不擅長(zhǎng)寫論文，我認(rèn)為寫論文是一個(gè)自我學(xué)習(xí)自我改進(jìn)的過(guò)程。不過(guò)這些問(wèn)題在同學(xué)和老師的幫助下一一都完成了。最后，我的設(shè)計(jì)完成了，至少它實(shí)現(xiàn)了一些功能，這個(gè)

37、路燈系統(tǒng)最大的特點(diǎn)就是智能和環(huán)保。它具有時(shí)鐘功能，可以定時(shí)開(kāi)關(guān)燈，可以在程序中設(shè)定開(kāi)燈關(guān)燈的時(shí)間；而且，可以根據(jù)環(huán)境的明暗開(kāi)光燈，所以即使是在白天，天暗的時(shí)候也會(huì)亮燈；然后就是可以根據(jù)路上有無(wú)車輛或者行人來(lái)調(diào)光，當(dāng)路上有車輛或者行人的時(shí)候，燈會(huì)自動(dòng)變亮，當(dāng)沒(méi)有行人和車輛的時(shí)候，燈就會(huì)自動(dòng)地變暗；最后就是綠色用電。在這個(gè)不斷完善和學(xué)習(xí)的過(guò)程中，我得到以下體會(huì)：那就是論文和實(shí)踐不能分開(kāi)，理論必須聯(lián)系實(shí)際，我剛開(kāi)始寫論文的時(shí)候?qū)r(shí)鐘模塊，對(duì)單片機(jī)只有理論認(rèn)識(shí)，當(dāng)我拿到芯片時(shí)，我不知從何下手，但是通過(guò)實(shí)踐，我對(duì)每個(gè)模塊都有了更加深刻地理解。通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)，我體會(huì)到，想做好一件事，就必須理論聯(lián)系實(shí)際，兩者

38、缺一不可，還有就是要有整體的思想，要把碎片式的知識(shí)拼湊起來(lái)，才能做好。致謝寫畢業(yè)論文是再次系統(tǒng)學(xué)習(xí)一次的過(guò)程，畢業(yè)論文的完成，同樣也意味著新的學(xué)習(xí)生活的開(kāi)始。 感謝我的電子朋友們，熱情的幫組，耐心的指導(dǎo)，朋友的關(guān)懷，相互的交流知識(shí)，你們永遠(yuǎn)健康快樂(lè)是我最大的心愿。在論文即將完成之際，我的心情無(wú)法平靜，從開(kāi)始進(jìn)入課題到論文的順利完成，有多少可敬的老師，尊敬得的學(xué)長(zhǎng)和可愛(ài)的同學(xué)，他們給予了我很多的幫助，讓我在無(wú)助時(shí)，有了希望，讓我走出困境。我非常感謝我的指導(dǎo)老師，謝謝你的督促與教誨，不然我不可能這么順利地完成畢業(yè)設(shè)計(jì)；同時(shí)，我也得感謝學(xué)院為我們提供了這么良好的學(xué)習(xí)環(huán)境。參考文獻(xiàn)1.陳洪中.數(shù)字電壓

39、表M.水利電力出版社,1989.35-55.2.吳國(guó)經(jīng).單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)M.北京：中國(guó)電力出版社,2003.115-187.3.侯振鵬.嵌入式C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)M.北京：人民郵電出版社,2006.4.王立紅.基于單片機(jī)的智能路燈控制系統(tǒng)J.網(wǎng)絡(luò)財(cái)富，2010年6期.5.張毅剛.單片機(jī)原理及應(yīng)用M.高等教育出版社,2006.6.查兵，崔浩.單片機(jī)原理J.中國(guó)高新技術(shù),2011年1期.7.嚴(yán)懷龍.基于單片機(jī)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)J.廣西輕工業(yè),2006年6期.8.閻石.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)M.高等教育出版社,2006.9.Xu Jun,Peng Youlong,Li Yabai.Study of Energy-sa

40、ving Solar Street Light Using LED Based on MCU-controlled (J).Test & measurement technology .2008,(10):29-31.10.Liu Lianho.A new street lamp controller design (J).Computing Technology and Automation.1997,(4):61-63.11.Zhang Liqun.Single-chip single board controller from time to time in the street

41、 Lamp factory control (J).Application of Energy Technologies.1998,(4):33-34.附錄A圖A1 主控電路附錄B主程序#include<reg51.h>#include<lcd1602.h>#include<ds1302.h>#include<keyscan.h>#include<uart.h>#include<adc0808.h>#include<fengmingqi.h>bit normal_open_flag = 1;bit flag1

42、= 0;bit flag2 = 0; void main() LCD_INITIAL();/液晶初始化 INITIAL_1302();/DS1302初始化 INITIAL_TEMER0();/定時(shí)器初始化 Uart_Init(); alarm_hour= READ_1302(0xc1);alarm_minute= READ_1302(0xc3);alarm_hour1= READ_1302(0xc5);alarm_minute1= READ_1302(0xc7);LCD_WRITE_SFM(3,alarm_minute);/從DS1302讀取秒送入液晶顯示LCD_WRITE_SFM(0,ala

43、rm_hour);/從DS1302讀取秒送入液晶顯示LED = 0;BUZZER = 0; while(1) keyscan();/按鍵掃描if(flag=0)/當(dāng)標(biāo)志位為0，允許讀取DS1302數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)送入液晶顯示alarm_hour1= READ_1302(0xc5); /從DS1302中讀取第一和第二鬧鐘的值；alarm_minute1= READ_1302(0xc7); alarm_hour= READ_1302(0xc1); alarm_minute= READ_1302(0xc3); second=READ_1302(0x81); LCD_WRITE_SFM(12,second

44、);/從DS1302讀取秒送入液晶顯示 minute=READ_1302(0x83); LCD_WRITE_SFM(9,minute);/從DS1302讀取分送入液晶顯示 hour=READ_1302(0x85); LCD_WRITE_SFM(6,hour);/從DS1302讀取時(shí)送入液晶顯示 week=READ_1302(0x8b); LCD_WRITE_WEEK(week);/從DS1302讀取星期送入液晶顯示 day=READ_1302(0x87); LCD_WRITE_NYR(9,day);/從DS1302讀取日送入液晶顯示 month=READ_1302(0x89); LCD_WRI

45、TE_NYR(6,month);/從DS1302讀取月送入液晶顯示 year=READ_1302(0x8d); LCD_WRITE_NYR(3,year);/從DS1302讀取年送入液晶顯示 if(alarm_hour=hour)&&(alarm_minute =minute) /定時(shí)時(shí)間到開(kāi)燈 LED = 1;normal_open_flag = 1; else normal_open_flag = 0; if(alarm_hour1=hour)&&(alarm_minute1 =minute)/定時(shí)時(shí)間到關(guān)燈 LED = 0;normal_open_flag

46、 = 0; if(P34 = 0)/如果LED燈壞了，讀取LED的電壓，同時(shí)聲光報(bào)警。 buzzer(); LCD_WRITE_SFM(14,1); else LCD_WRITE_COM(0x80+0X40+14);/設(shè)置顯示位置LCD_WRITE_DATA(' ');LCD_WRITE_DATA(' '); / if(light_senor_port = 1)/ / LED = 0;/ / else/ / if(normal_open_flag = 0)/ LED = 1;/ proess_dat(); /模擬光敏傳感器和聲音傳感器，超過(guò)閥值就開(kāi)路燈，否則關(guān)路燈if(temp1>250)|(temp2>250)LED =