基于單片機智能路燈的設(shè)計

word文檔可自由復制I編輯摘要本次課程設(shè)計題目是《基于單片機智能路燈的設(shè)計》，此課題要求以路燈控制器為對象，完成硬件接線系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)程序的設(shè)計，實現(xiàn)以傳統(tǒng)手動和行人通過控制兩種方式來控制路燈的亮滅功能，屬于軟硬件結(jié)合的題目。其中單片機體積小，功耗小，價格低，用途靈活，無處不在，屬專用計算機。是一種特殊器件，需經(jīng)過專門學習方能掌握應用，應用中要設(shè)計專用的硬件和軟件。近年來，單片機以其體積小、價格廉、面向控制等獨特優(yōu)點，在各種工業(yè)控制、儀器儀表、設(shè)備、產(chǎn)品的自動化、智能化方面獲得了廣泛的應用。與此同時，單片機應用系統(tǒng)的可靠性成為人們越來越關(guān)注的重要課題。影響可靠性的因素是多方面的，如構(gòu)成系統(tǒng)的元器件本身的可靠性、系統(tǒng)本身各部分之間的相互耦合因素等。其中系統(tǒng)的抗干擾性能是系統(tǒng)可靠性的重要指標。隨著夜晚的來臨，城市里華燈初上，人們消除了白天的繁忙，漫步于城市的街道。在城市照明中發(fā)揮著舉足輕重的作用，而其所依靠的就是路燈自動控制系統(tǒng)。路燈控制方式很多，本系統(tǒng)采用AT89S52系列的單片機和相關(guān)的傳感器設(shè)備來設(shè)計智能路燈控制器，實現(xiàn)了根據(jù)實際行人情況通過8052芯片的P1口來控制路燈開關(guān)的功能。利用單片機控制路燈，達到了節(jié)能、自動控制的目的，避免了傳統(tǒng)電路對能源的浪費，且方便了工作人員的管理。本系統(tǒng)實用性強，操作簡單，而且路燈采用LED燈，LED是目前最為節(jié)能的發(fā)光元件，可以節(jié)省大量電能，而且LED發(fā)光柔和，亮度適中，對環(huán)境無污染，已經(jīng)用于各種照明場合。因此，智能光控節(jié)能路燈必將在未來得到廣泛應用。word文檔可自由復制I編輯目錄TOC\o"1-2"\h\z\u1引言 11.1設(shè)計思路 12最小系統(tǒng) 42.1硬件接線圖 42.2電路及元件介紹 42.3軟件程序 63路燈控制 73.1電路設(shè)計原理圖及說明 74行人檢測 84.1電路設(shè)計原理圖及說明 95手動控制 105.1電路設(shè)計原理圖及說明 106智能路燈 116.1電路設(shè)計原理圖及說明 117流程圖 127.1主流程圖 127.2中斷流程圖 138總程序 14結(jié)束語 15謝辭 16參考文獻 17元件清單 18word文檔可自由復制I編輯1引言1.1設(shè)計思路本次設(shè)計的題目是《基于單片機的智能路燈的設(shè)計》。要求實現(xiàn)以路燈為控制對象，完成軟件和硬件的設(shè)計，以手動和行人控制兩種方式實現(xiàn)路燈的亮滅功能。其中硬件電路部分主要包括以下部分：單片機最小系統(tǒng)、路燈控制電路部分、行人檢測電路部分。工作原理簡圖如下：本系統(tǒng)需要如下電路元器件，其中電路元器件及相關(guān)參數(shù)如下：AT89S52實驗板一塊；單片機最小系統(tǒng)所需的12M晶振一個；路燈控制電路部分所需的LED燈八個，470歐姆電阻八個，單刀單置開關(guān)兩個；行人檢測電路所需的2K電阻八個，紅外傳感器一個；+5V直流電源一個。系統(tǒng)總框圖如下：行人檢測行人檢測手動控制AT89C51單片機路燈控制Proteus軟件介紹：英國Labcenter公司推出的Proteus軟件是一款極好的單片機應用開發(fā)平臺，它以其特有的虛擬仿真技術(shù)很好地解決了單片機及其外圍電路的設(shè)計和協(xié)同仿真問題，可以在沒有單片機實際硬件的條件下，利用PC以虛擬仿真方式實現(xiàn)單片機系統(tǒng)的軟、硬件同步仿真調(diào)試，使單片機應用系統(tǒng)設(shè)計變得簡單容易。Proteus軟件涵蓋了PIC、AVR、MCS8051、68HC11、ARM等微處理器模型，以及多種常用電子元器件，包括74系列、CMOS4000系列集成電路、A/D和D/A轉(zhuǎn)換器、鍵盤、LCD顯示器、LED顯示器，還提供示波器、邏輯分析儀、通信終端、電壓/電流表等各種虛擬儀表，這些都可以直接用于仿真設(shè)計，極大地提高了設(shè)計效率和設(shè)計水平。Proteus軟件已有20多年的歷史，在國外應用較為普遍，尤其在教育界的口碑極佳。近年來Proteus軟件被引入國內(nèi)，在多所高等工科院校中得到成功應用。在單片機教學中采用Proteus軟件，使單片機的學習過程變得直觀形象，可以直接在基于原理圖的虛擬模型上進行編程，并實現(xiàn)源碼級的程序仿真調(diào)試，如有顯示及輸出，還能看到程序運行后的輸出效果，配合各種虛擬儀表來展現(xiàn)整個單片機系統(tǒng)的運行過程，很好地解決了長期以來困擾單片機教學過程中軟件和硬件無法很好結(jié)合的難題。Proteus軟件已有20多年的歷史，在國外應用較為普遍，尤其在教育界的口碑極佳。近年來Proteus軟件被引入國內(nèi)，在多所高等工科院校中得到成功應用。在單片機教學中采用Proteus軟件，使單片機的學習過程變得直觀形象，可以直接在基于原理圖的虛擬模型上進行編程，并實現(xiàn)源碼級的程序仿真調(diào)試，如有顯示及輸出，還能看到程序運行后的輸出效果，配合各種虛擬儀表來展現(xiàn)整個單片機系統(tǒng)的運行過程，很好地解決了長期以來困擾單片機教學過程中軟件和硬件無法很好結(jié)合的難題。在Proteus軟件平臺上學習單片機知識，比以往單純學習書本知識更易于接受，以原理圖虛擬模型進行程序仿真調(diào)試，更易于提高單片機編程能力，還可以通過繪制和修改原理電路圖增加很多實踐經(jīng)驗。KeilC51軟件介紹：KeilC51是美國KeilSoftware公司出品的51系列兼容單片機C語言軟件開發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比，C語言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護性上有明顯的優(yōu)勢，因而易學易用。Keil提供了包括C編譯器、宏匯編、連接器、庫管理和一個功能強大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開發(fā)方案，通過一個集成開發(fā)環(huán)境（uVision）將這些部分組合在一起。運行Keil軟件需要WIN98、NT、WIN2000、WINXP等操作系統(tǒng)。如果你使用C語言編程，那么Keil幾乎就是你的不二之選，即使不使用C語言而僅用匯編語言編程，其方便易用的集成環(huán)境、強大的軟件仿真調(diào)試工具也會有很好的效果。

KeilC51軟件提供豐富的庫函數(shù)和功能強大的集成開發(fā)調(diào)試工具，全Windows界面。另外重要的一點，只要看一下編譯后生成的匯編代碼，就能體會到KeilC51生成的目標代碼效率非常之高，多數(shù)語句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解。在開發(fā)大型軟件時更能體現(xiàn)高級語言的優(yōu)勢。下面詳細介紹KeilC51開發(fā)系統(tǒng)各部分功能和使用。

C51工具包的整體結(jié)構(gòu)，其中uVision與Ishell分別是C51forWindows和forDos的集成開發(fā)環(huán)境(IDE)，可以完成編輯、編譯、連接、調(diào)試、仿真等整個開發(fā)流程。開發(fā)人員可用IDE本身或其它編輯器編輯C或匯編源文件。然后分別由C51及A51編譯器編譯生成目標文件(.OBJ)。目標文件可由LIB51創(chuàng)建生成庫文件，也可以與庫文件一起經(jīng)L51連接定位生成絕對目標文件(.ABS)。ABS文件由OH51轉(zhuǎn)換成標準的Hex文件，以供調(diào)試器dScope51或tScope51使用進行源代碼級調(diào)試，也可由仿真器使用直接對目標板進行調(diào)試，也可以直接寫入程序存貯器如EPROM中。使用獨立的Keil仿真器時，注意事項：*仿真器標配11.0592MHz的晶振，但用戶可以在仿真器上的晶振插孔中換插其他頻率的晶振。

*仿真器上的復位按鈕只復位仿真芯片，不復位目標系統(tǒng)。

*仿真芯片的31腳（/EA）已接至高電平，所以仿真時只能使用片內(nèi)ROM，不能使用片外ROM；但仿真器外引插針中的31腳并不與仿真芯片的31腳相連，故該仿真器仍可插入到擴展有外部ROM（其CPU的/EA引腳接至低電平）的目標系統(tǒng)中使用。2最小系統(tǒng)2.1硬件接線圖圖2-1最小系統(tǒng)硬件接線圖最小系統(tǒng)組成：電源電路、晶振電路、復位電路、單片機2.2電路及元件介紹晶振電路：單片機內(nèi)部有一個高增益、反相放大器，其輸入端為芯片引腳XTAL1，其輸出端為引腳XTAL2。其中XYAL1接外部晶體的一個引腳，在單片機內(nèi)部，它是一個反向放大器的輸入端。若采用外部振蕩器，該引腳接收振蕩器的信號，即八次信號直接接到內(nèi)部時鐘發(fā)生器的輸入端；XTAL2節(jié)外部晶體的另一端，在單片機內(nèi)部接到反向放大器的輸入端，當采用外接晶體振蕩器時，此引腳可以不接。復位電路：復位操作有兩種基本形式：一種是上電復位，另一種是按鍵復位。按鍵復位具有上電復位功能外，若要復位，只要按圖中的RESET鍵，電源VCC經(jīng)電阻R1、R2分壓，在RESET端產(chǎn)生一個復位高電平。上電復位電路要求接通電源后，通過外部電容充電來實現(xiàn)單片機自動復位操作。上電瞬間RESET引腳獲得高電平，隨著電容的充電，RERST引腳的高電平將逐漸下降。RERST引腳的高電平只要能保持足夠的時間（2個機器周期），單片機就可以進行復位操作。AT89S52AT89S52單片機：AT89S52是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器的低電壓，高性能CMOS8位微處理器，俗稱單片機。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標準的MCS-52指令集合輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲器組合在單個芯片中，ATMEL的AT89S52是一種高效微控器，為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性且廉價的方案單片機各引腳功能說明：VCC：供電電壓。GND：接地。P0口：P0口為一個8位漏級開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門流。當P1口的管腳第一次寫1時，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FIASH編程時，P0口作為原碼輸入口，當FIASH進行。校驗時，P0輸出原碼，此時P0外部必須被拉高。P1口：P1口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗時，P1口作為第八位地址接收。P2口：P2口為一個內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個TTL門電流，當P2口被寫“1”時，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口當用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進行存取時，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”P3口：P3口管腳是8個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個TTL門電流。當P3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸RST：復位輸入。當振蕩器復位器件時，要保持RST腳兩個機器周期的高電平時間。ALE/PROG：當訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。/PSEN：外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取指期間，每個機器周期兩次/PSEN有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的/PSEN信號將不出現(xiàn)。/EA/VPP：當/EA保持低電平時，則在此期間選擇外部程序存儲器（0000H-FFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲器。XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。2.3軟件程序ORG0000HAJMPSTARTORG0030HSTART:MOVP1,#0FFHLCALLDELAYMOVP1,#00HLCALLDELAYSJMPSTARTDELAY:MOVR5,#10DEL:MOVR6,#200DEL1:MOVR7,#123NOPDEL2:DJNZR7,DEL2DJNZR6,DEL1DJNZR5,DELRETEND3路燈控制3.1電路設(shè)計原理圖及說明圖3-1路燈控制電路接線圖此部分由單片機、LED顯示燈、電阻（470）組成連接LED顯示燈時，注意其極性及連接方式，連接方式包括共陽極連接和共陰極連接兩種方法，而在本電路中要采用共陽極連接的方法。連接單片機時，要注意將LED顯示燈與P2口的連接方式，即按照順序依次從P2.0~P2.7一一對應連接。在進行路燈控制程序設(shè)計的時候，主要考慮傳感器的獲取信號，在設(shè)計初期，采用高電平控制LED燈，結(jié)果，燈的亮度很低，發(fā)現(xiàn)，單片機高電平帶負載能力很弱，于是，采用低電平控制LED路燈。4行人檢測4.1電路設(shè)計原理圖及說明圖4-1行人檢測電路硬件接線圖此部分由單片機、按鈕、電阻（2K）組成。在設(shè)計的時候，主要是用高電平來模擬紅外傳感器的檢測信號，當有人通過為低電平，無人通過為高電平。在開始時單片機就初始狀態(tài)P1口即為高電平，模擬情況下接了8個按鈕。在實際的電路中根本沒有電源給傳感器供電，為了提高電源給傳感器，此處提供了上拉電源。各引腳功能分別為:電源供電端(內(nèi)部開關(guān)管D極，DRAIN)、信號輸出端(內(nèi)部開關(guān)管S極，SOURCE)、接地端(GROUND)。RE200B是傳感器的一種，RE200B采用熱釋電材料極化隨溫度變化的特性探測紅外輻射，并配合雙靈敏元互補方法抑制溫度變化產(chǎn)生的干擾，提高了傳感器的工作穩(wěn)定性。參數(shù)包括：雙元熱釋電紅外傳感器RE200B靈敏元面積2.0×1.0mm2基片材料硅基片厚度0.5mm工作波長7-14μm平均透過率>75%輸出信號>2.5V(420°k黑體1Hz調(diào)制頻率0.3-3.0Hz帶寬72.5db增益)噪聲<200mV(mVp-p)(25℃)平衡度<20%工作電壓2.2-15V工作電流8.5-24μA(VD=10V,Rs=47kΩ,25℃)源極電壓0.4-1.1V(VD=10V,Rs=47kΩ,25℃)工作溫度-20℃-+70℃保存溫度-35℃-+80℃視場139°×126°說明：該傳感器采用熱釋電材料極化隨溫度變化的特性探測紅外輻射，采用雙靈敏元互補方法抑制溫度變化產(chǎn)生的干擾，提高了傳感器的工作穩(wěn)定性。1、上述特性指標是在源極電阻等于47KΩ條件下測定的，用戶使用傳感器時，可根據(jù)自己的需要調(diào)整R2的大小。2、注意靈敏元的位置及視場大小，以便得到最佳光學設(shè)計。3、所有電壓信號的測量都是采用峰一峰值定標。平衡度B中的EA和EB分別表示兩個靈敏元的電壓輸出信號的峰一峰值4、使用傳感時，管腳的彎曲或焊接部位應離開管腳基部4mm以上。5、使用傳感器前，應先參考說明書，尤其要防止接錯管腳.5手動控制5.1電路設(shè)計原理圖及說明5-1手動控制部分通過手動部分可以處理緊急情況，讓所有燈全亮。6智能路燈6.1電路設(shè)計原理圖及說明功能的實現(xiàn)：當程序啟動后，單片機處于設(shè)置的原始狀態(tài)；所以燈全關(guān)，所以紅外傳感器打開手動控制開關(guān)處于關(guān)燈狀態(tài)。此時系統(tǒng)開始正常工作。如果有行人進入智能路燈面前，紅外傳感器檢測到信號，并以電壓的形式吧信號送給單片機，單片機根據(jù)傳感器送來的信號個傳感器的布置，點亮相應的傳感器所處的位置LED路燈，當行人通過這個路燈后，達到下一個路燈時，上一個路燈熄滅。所處位置處和所處位置下一個燈亮。從而實現(xiàn)自動控制，達到節(jié)能的效果。當人通過最后一個路燈后，最后一個燈延時8s熄滅。在緊急的情況下，所有的路燈都要打開，此時通過手動開關(guān)打開路燈，緊急情況過后，關(guān)閉所以路燈。系統(tǒng)恢復正常。7流程圖7.1主流程圖開始初始化設(shè)初值，開中斷手動開關(guān)是否按下檢查是否有行人通過進入相應的中斷程序控制相應的路燈點亮YYNN7.2中斷流程圖進入緊急手動全開中斷進入緊急手動全開中斷緊急情況結(jié)束后返回主程序路燈全關(guān)路燈全開功能的實現(xiàn)：在緊急的情況下，所有的路燈都要打開，此時通過手動開關(guān)打開路燈，緊急情況過后，關(guān)閉所以路燈。系統(tǒng)恢復正常。8總程序#include<reg51.h>#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedintsbitsw1=P3^2;sbitsw2=P3^3;uintnum,j;voiddelays(uintx){uinti;while(x--){if(i=0,i<110,i++);}}intmain(){while(1){TMOD=0x01;TH0=(65535-110000)/256;TL0=(65535-110000)%256;EA=1;ET0=1;P1=0xff;P0=0xff;while(sw1==1&&sw2==0){if(P1==0xfe)P2=0xfc;if(P1==0xfd)P2=0xf9;if(P1==0xfb)P2=0xf3;if(P1==0xf7)P2=0xe7;if(P1==0xef)P2=0xcf;if(P1==0xdf)P2=0x9f;if(P1==0xbf)P2=0x3f;if(P1==0x7f)j=0xba;while(j==0xba){TR0=1;while(num==160){TR0=0;num=0;P2=0xff;j=0;break;}}if(sw1==0){P2=0x00;break;}}if(sw1==0){P2=0x00;delays(20);}if(sw1==1&&sw2==0){delays(20);P2=0x