模擬智能路燈控制系統(tǒng)

基于STC89S52的智能路燈的設(shè)計(jì)物理與電子信息科學(xué)系電子信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)12960137謝豐應(yīng)指導(dǎo)老師：唐建峰摘要:智能路燈系統(tǒng)STC89C52單片機(jī)作為限制核心,系統(tǒng)運(yùn)用簡(jiǎn)潔的電路,體積小專用時(shí)鐘芯片DS1302，工作時(shí)保持?jǐn)?shù)據(jù)和時(shí)鐘信息,當(dāng)功率小于1兆瓦時(shí)。運(yùn)用DS1302不僅降低電路的功耗,并且能保存IO端口資源。運(yùn)用光敏電阻搭配LML393感應(yīng)環(huán)境亮度變更,用紅外感應(yīng)模塊感應(yīng)行人和車輛通過智能限制光照強(qiáng)度。自動(dòng)感應(yīng)光照方式和時(shí)機(jī)模型兩種。配備了鍵盤輸入模式下,液晶的運(yùn)用LCD1602顯示。單片機(jī)燈光定時(shí)限制器是一種新型智能限制儀表,它可以不同季節(jié)調(diào)整不同的晚上開燈時(shí)間,黑暗的人依據(jù)不同的須要通過按鈕和路燈的光熄滅的時(shí)間條件。系統(tǒng)智能化程度高,牢靠性高,系統(tǒng)穩(wěn)定,和高性價(jià)比,具有較大的市場(chǎng)方向。關(guān)鍵詞：AT89S52DS1302LCD1602光敏路燈LM393紅外感應(yīng)Abstract:

SmartstreetsystemforthecontrolofmicrocontrollercoreSTC89C52,thesystemusessimplecircuit,smalldedicatedclockchipDS1302,DS1302work,lowpowerconsumption,keepthedataandclockinformationpowerislessthan1mW.ThecircuitusingtheDS1302notonlyreducepowerconsumption,andsavetheIOportresources.Photosensitiveresistancetestingenvironmentwithbrightnesschanges,withautomaticlight-sensitivemodeandtimermodetwo.Withkeyboardinput,theLCDLCD1602display.

SCMstreetsmarttimingcontrollerisanewcontrolinstruments,whichcanchangedependingontheseasonwiththedarkdawnoftimechanges,dependingontheneedsofpeoplethroughthestreetlightthroughthebuttonandofftimeconditions.System,highintelligence,highreliability,thesystemisstable,andcomprehensivecost-effectivehigh,withlargemarketapplications.

Keywords:AT89S52DS1302LCD1602photosensitivelights

目錄1引言………………(1)2系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)………………(1)3系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)……………(2)3.1單片機(jī)最小系統(tǒng)……………………(2)3.2按鍵模塊電路…………(2)3.3光敏電路設(shè)計(jì)………………(2)3.4時(shí)鐘芯片模塊設(shè)計(jì)…………(6)3.5顯示模塊設(shè)計(jì)……………………(9)3.6紅外模塊設(shè)計(jì)……………(11)4軟件設(shè)計(jì)…………(15)4.1主程序設(shè)計(jì)……………………(15)4.2按鍵模塊子程序……………(16)4.3光敏程序設(shè)計(jì)……………………(17)4.4紅外程序設(shè)計(jì)………………(17)4.5時(shí)鐘程序設(shè)計(jì)………………(17)5總結(jié)………………(18)參考文獻(xiàn)…………（18）致謝………………(18)附錄1：電路原理圖……………(20)附錄2：實(shí)物圖………………(21)1引言城市各種路燈的節(jié)能工作是城市工作管理的重要任務(wù)之一,現(xiàn)代城市的快速發(fā)展須要有更加牢靠，更加智能，更加節(jié)能的城市路燈限制系統(tǒng)。特殊在當(dāng)前形勢(shì)，能源驚慌各種資源的驚慌，節(jié)能已經(jīng)成為各行各業(yè)的主題。本系統(tǒng)用89C52系列單片機(jī)用于設(shè)計(jì)的很便利，也很簡(jiǎn)潔，時(shí)間限制也很精確，能滿意日常運(yùn)用的要求。路燈限制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)有兩種方式:一是通過光敏電阻的感光變動(dòng)電阻所產(chǎn)生的不一樣的電信號(hào)限制,一種是通過DS1302時(shí)鐘芯片限制時(shí)間來限制路燈。設(shè)計(jì)的特點(diǎn)不盡相同,因此有不同的目的。我們可以使路燈系統(tǒng)通過簡(jiǎn)潔的合成與上述兩個(gè)特點(diǎn)同時(shí),用STS89C52單片機(jī)的限制下來限制路燈開關(guān)。按鈕可以調(diào)整時(shí)間，人工限制路燈亮滅的時(shí)間。節(jié)能方面通過紅外感應(yīng)智能限制路燈光照強(qiáng)度，當(dāng)無人是路燈不是很亮，當(dāng)有人經(jīng)過通過紅外感應(yīng)感應(yīng)到人或車輛的通過，加大光照強(qiáng)度可以更清晰的看清路面狀況，通過智能限制達(dá)到節(jié)能的效果。光敏電阻自動(dòng)感應(yīng)光照強(qiáng)度，當(dāng)在白每天氣黑暗的時(shí)候也可以打開路燈，而且光敏電阻的優(yōu)先級(jí)大于時(shí)鐘電路。本設(shè)計(jì)硬件電路簡(jiǎn)潔,成本低,性能牢靠,操作便利,實(shí)現(xiàn)51單片機(jī)在智能限制中的應(yīng)用。2系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)系統(tǒng)原理圖如圖1所示，系統(tǒng)主要有單片機(jī)最小系統(tǒng)，時(shí)鐘電路，光敏模塊，紅外感應(yīng)模塊，按鍵模塊和顯示模塊。該系統(tǒng)以89C52為核心，有時(shí)間限制，光敏感應(yīng)，紅外感應(yīng)為一體的智能限制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了更高效的，更節(jié)能的限制系統(tǒng)，針對(duì)城市的路燈更好的限制能源達(dá)到節(jié)能和限制的目標(biāo)。圖1系統(tǒng)設(shè)計(jì)總體方案ST圖1系統(tǒng)設(shè)計(jì)總體方案STC89C52鍵盤模塊時(shí)鐘模塊路燈限制顯示光敏模塊紅外模塊3單片機(jī)硬件電路設(shè)計(jì)3.1單片機(jī)最小系統(tǒng)單片機(jī)最小系統(tǒng)由四個(gè)部分組成1晶振，晶振大小由你單片機(jī)時(shí)鐘周期而確定，B9C52運(yùn)用12MHZ的晶振，用于計(jì)時(shí)，并聯(lián)兩個(gè)電容，電容大小一般為22PF,晶振與單片機(jī)的18腳和19腳相連。2復(fù)位電路，用于復(fù)位，相當(dāng)于重啟，用一個(gè)電解電容和電阻相連，與單片機(jī)的RST口相連，與40腳的地相接，3電源，用于供電，一般用電腦供電，或自制USB接口供電，一般89系列須要在P0口接個(gè)排阻并且排阻須要接上電源。4燒制程序的口，STC一般運(yùn)用串口輸入。最小系統(tǒng)圖如圖2所示。圖2單片機(jī)最小系統(tǒng)3.2按鍵模塊設(shè)計(jì)按鍵總共有四個(gè)按鍵包括復(fù)位按鍵，加減時(shí)間按鍵，限制按鍵，復(fù)位按鍵連到單片機(jī)RST,限制按鍵連到P3.0，時(shí)間加減連到P3.1和P3.2達(dá)到限制時(shí)間來點(diǎn)亮路燈。3.3光敏電路設(shè)計(jì)光敏電阻器是利用半導(dǎo)體的光電效應(yīng)阻力變更入射光的強(qiáng)度和電阻;入射光強(qiáng)度,電阻減小,入射光弱,電阻增大。光敏電阻測(cè)量光,光線中常用的限制和光電轉(zhuǎn)換將變更(光的變更轉(zhuǎn)化成電能)。常用的光敏電阻硫化鎘光敏電阻,它是由半導(dǎo)體材料制成的。光敏電阻器的電阻變更入射光的強(qiáng)度(可見光),在黑暗的條件下,其值可達(dá)1~10m(黑暗),在強(qiáng)光條件下(100lx),它的價(jià)值(亮電阻),只有幾百到幾千歐姆。光敏電阻光敏性(即。、光譜特性)和人眼對(duì)可見光(0.4~0.76)μm的反應(yīng)是特別接近,只要人類的眼睛可以感覺到光,并將導(dǎo)致其電阻變更。電路通過一個(gè)比較器這里我用的LM393芯片，和一個(gè)滑動(dòng)變阻器調(diào)整光敏電阻的靈敏度。LM393輸出負(fù)載電阻能連接在可允許電源電壓范圍內(nèi)的任何電源電壓上，不受Vcc端電壓值的限制.此輸出能作為一個(gè)簡(jiǎn)潔的對(duì)地SPS開路(當(dāng)不用負(fù)載電阻沒被運(yùn)用)，輸出部分的陷電流被可能得到的驅(qū)動(dòng)和器件的β值所限制.當(dāng)達(dá)到極限電流(16mA)時(shí)，輸出晶體管將退出而且輸出電壓將很快上升。電路圖如圖3圖3光敏電路3.4時(shí)鐘模塊設(shè)計(jì)這個(gè)系統(tǒng)的時(shí)鐘模塊是通過時(shí)鐘芯片DS1302來實(shí)現(xiàn)的，電路圖如圖4.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)閉的狀況下，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，通過把RST輸入驅(qū)動(dòng)置高電平來啟動(dòng)全部的數(shù)據(jù)傳送。RST輸入有兩種功能：首先，RST接通限制邏輯，允許地址/吩咐序列送入移位寄存器；其次，RST供應(yīng)終止單字節(jié)或多字節(jié)數(shù)據(jù)傳送的方法。當(dāng)RST為高電平常，全部的數(shù)據(jù)傳送被初始化，允許對(duì)DS1302進(jìn)行操作。假如在傳送過程中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必需保持低電平。只有在SCLK為低電平常，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)，。SCLK為時(shí)鐘輸入端。圖4時(shí)鐘模塊3.5顯示模塊設(shè)計(jì)顯示模塊應(yīng)用LCD1602液晶顯示屏，1602具有價(jià)格比較低，顯示清晰，等比較優(yōu)良的特點(diǎn)，是一款功耗比較低的LCD顯示器所以我選用它。只須要很少的外部原件就可以運(yùn)用它。如圖5所示。P0口連接到排阻然后連到數(shù)據(jù)IO口，微限制串行總線。圖5顯示模塊3.6紅外模塊設(shè)計(jì)紅外模塊來限制是否有人或車輛通過來調(diào)整路燈的亮度。通過一個(gè)紅外感應(yīng)連接到三極管S8550然后連接到單片機(jī)。S8550是一種常用的PNP型三極管，基極連接到單片機(jī)上將紅外感應(yīng)的信號(hào)放大以更好的達(dá)到精確的限制。路燈運(yùn)用超高亮的led燈，可以更加直觀的看到反應(yīng)。如圖6.圖6紅外模塊4軟件設(shè)計(jì)4.1主程序設(shè)計(jì)主程序第一步是對(duì)當(dāng)前環(huán)境明暗程度作出推斷，設(shè)置定時(shí)器為T0工作模式為16位定時(shí)計(jì)數(shù)器的模式，設(shè)置總中斷允許位EA，并把顯示端口P0和P2清0。然后調(diào)用時(shí)鐘1302子程序、液晶子程序、按鍵子程序、光敏程序、紅外感應(yīng)子程序。因?yàn)椴杉{的是12MHz的晶振，那么計(jì)數(shù)器每計(jì)一個(gè)數(shù)會(huì)是1us，當(dāng)主程序檢測(cè)到接收勝利的標(biāo)記位后，起先進(jìn)行時(shí)間的計(jì)算。結(jié)果會(huì)把十進(jìn)制BCD碼方式送進(jìn)LED顯示也許0.5s。為了程序結(jié)構(gòu)化和更加簡(jiǎn)潔計(jì)算出距離，主程序須要運(yùn)用C語言編寫。結(jié)果框圖如圖7.人手限制紅外感應(yīng)時(shí)鐘限制光敏限制人手限制紅外感應(yīng)時(shí)鐘限制光敏限制圖74.2按鍵模塊子程序編寫單片機(jī)按鍵子程序時(shí)，先給按鍵連接的I/O口一高電平，讓單片機(jī)檢測(cè)該I/O口是否變成為低電平，也就是當(dāng)按鍵閉合時(shí)，I/O口與地相連變成低電平，說明按鍵按下，然后執(zhí)行按鍵相對(duì)應(yīng)得吩咐。如圖8.圖84.3光敏程序設(shè)計(jì)時(shí)間限制外當(dāng)時(shí)間限制之外光敏程序當(dāng)光線強(qiáng)時(shí)路燈不亮，光線暗時(shí)路燈亮，程序流程圖如下圖9時(shí)間限制外光照弱時(shí)光照強(qiáng)時(shí)光照弱時(shí)光照強(qiáng)時(shí)運(yùn)放比較器運(yùn)放比較器信號(hào)信號(hào)圖94.4紅外程序設(shè)計(jì)當(dāng)路燈進(jìn)入忙時(shí)段時(shí)，當(dāng)有人或車輛經(jīng)過時(shí)路燈高亮。無人時(shí)路燈微亮詳細(xì)程序如下：DisplayTH(TH); DisplayTL(TL); read_date(); TR0=1; while(1) { key_scan(); read_date(); if(IN1==1&&sh==1) {n1=5000; //感應(yīng)到人后啟動(dòng)高亮的時(shí)間 } elseif(hour>=TH&&hour<=TL&&sh==1) //忙時(shí)段燈高亮 {m1=10; } elseif(hour<TH&&sh==1&&IN1==0)//小于上限閑時(shí)段微亮 {m1=2; } else {m1=0; } if(IN2==1&&sh==1) //檢測(cè)到人高亮 {n2=5000; //高亮?xí)r間 } elseif(hour>=TH&&hour<=TL&&sh==1) //忙時(shí)段燈高亮 {m2=10; } elseif(hour<TH&&sh==1&&IN2==0) //閑時(shí)段燈微亮 {m2=2; } else {m2=0;}}}4.5時(shí)鐘程序設(shè)計(jì)5總結(jié)本次的設(shè)計(jì)主要用于模擬路燈限制系統(tǒng)的節(jié)能，對(duì)細(xì)微環(huán)節(jié)要求高。這個(gè)路燈用的時(shí)鐘模塊時(shí)鐘芯片運(yùn)用的晶振頻率是32.768kHz，不能搞錯(cuò)，我的板子用的比較小，所以排版顯得很艱難，擺放好液晶屏和單片機(jī)后空間就顯得很小，其他元件都騰不出地方。時(shí)鐘芯片和最小系統(tǒng)放在一起會(huì)減低時(shí)鐘芯片的影響。液晶平應(yīng)當(dāng)選用較穩(wěn)定的電阻。硬件電路在調(diào)試過程中要一個(gè)個(gè)檢測(cè)，光敏電阻的的靈敏度也要留意，光敏電阻分兩種，一個(gè)是隨光照強(qiáng)度電阻減小，一個(gè)是隨光照強(qiáng)度電阻增大。不能選錯(cuò)，選用LM393的比較要記得接電阻。在用單電源供電的狀況下須要接一個(gè)上拉電阻。不是每一個(gè)芯片都能運(yùn)用單電源供電，起先我選用的LM324就出現(xiàn)比較不穩(wěn)，單電源供電下靈敏度不夠高，路燈出現(xiàn)微微遮一下光就亮的狀況，最終還是換成LM393.軟件方面要細(xì)心，一個(gè)小小的錯(cuò)誤就會(huì)耽擱半天，軟件也須要一個(gè)模塊一個(gè)模塊嘗試。系統(tǒng)調(diào)試完了之后，要對(duì)光暗環(huán)境的一樣性進(jìn)行多次試驗(yàn)，不斷的優(yōu)化才能達(dá)到與假設(shè)和實(shí)際相同。不斷改進(jìn)電路使它的的精確度達(dá)到最高。6參考文獻(xiàn)郭天祥.51單片機(jī)C語言教程【M】.北京：電子工業(yè)出版社，2011陳杰，黃鴻.傳感器與檢測(cè)技術(shù)【M】.北京：高等教化