模擬路燈控制

1、題目名稱：模擬控制路燈（B題）隊號2015050828組II摘要：系統(tǒng)采用STC125612AD單片機為控制核心，通過內(nèi)置的PWM產(chǎn)生LED路燈的調(diào)光控制信號，以CE9910芯片為核心構(gòu)成恒流源電路，以PCF8563時鐘芯片產(chǎn)生高精度的時間信息。通過光敏電阻檢測電路檢測環(huán)境光線的變化。在路面兩側(cè)分別安裝紅外發(fā)射管和紅外接收頭，檢測過往物體，并自動控制路燈的亮滅，利用語音錄放芯片實現(xiàn)故障的語音播報。關(guān)鍵詞： STC89C52 單片機 光電式傳感器 光敏二極管 LM358雙運算放大器 1602液晶顯示器 DS1302Abstract System selects STC125612AD as co

2、ntroller, dimming LED lamp control signal is produced by internal PWM of MCU, and the constant current source circuit uses CE9910 as its core. System uses PCF8563 clock chip produces high-precision time information. Through the photosensitive resistance detection circuit detects ambient light change

3、s. IR LED and IR receiver are installed on both sides of the road to test the past objects and uses voice record/playback chip to broadcast the voice of fault.目 錄1系統(tǒng)方案11.1 控制系統(tǒng)的論證與選擇22.電路設(shè)計32.1電路的設(shè)計3系統(tǒng)總體框圖32.3 電路原理圖43.2電源64程序的設(shè)計64.4 測試條件與儀器74.5 測試結(jié)果及分析84.5.2測試分析與結(jié)論8附錄1：9電路原理圖9錄2：源程序10模擬控制路燈（B題）20150

4、50828組1系統(tǒng)方案本系統(tǒng)主要由紅外應(yīng)物體模塊模塊、時鐘模塊、顯示模塊、電源模塊組成，下面分別論證這幾個模塊的選擇。1.單片機的選擇與論證方案一：STC12C5612AD 單片機采用STC12C5612AD單片機。該單片機具有超強的抗靜電，抗寬電壓電源抖動，抗溫度影響能力。超低功耗，寬電壓，高速度，速度比普通8051快812倍。內(nèi)置PWM功能，可以直接對LED燈亮度進行控制。方案二：使用STC89S52單片機采用傳統(tǒng)的STC89S52作為控制核心。STC89C52單片機具有價格低廉使用簡單，跟該電路所需要求相比較所算。由于需要產(chǎn)生PWM信號，需要較強的抗干擾能力,且在實用方面故選STC89C

5、52.2、時鐘功能實現(xiàn)與論證方案一：選用單片機內(nèi)部定時器采用單片機內(nèi)部定時產(chǎn)生時間，需占用較多的單片機資源，且時間不精確，在掉電時數(shù)據(jù)會丟失。方案二：選用PCF8563時鐘芯片采用PCF8563時鐘芯片產(chǎn)生時間，可以產(chǎn)生精確的時間，通過給時鐘芯片加備用電池，具有掉電保護功能。方案三：選用DS1302時鐘芯片采用DS1302時鐘芯片生產(chǎn)時間，可以產(chǎn)生精確的時間，通過給時鐘芯片加備用電池，并具有涓細電流充電能力的電路，主要特點是采用串行數(shù)據(jù)傳輸，可為掉電保護電源提供可編程的充電功能，并且可以關(guān)閉充電功能。采用普通32.768kHz晶振。為了使實際的作品能夠更貼近實際產(chǎn)品的應(yīng)用，采用方案三。1.1

6、控制系統(tǒng)的論證與選擇4、物體經(jīng)過檢測方案的設(shè)計與論證方案一：采用霍爾傳感器在路面上安裝霍爾傳感器，當(dāng)有金屬物體通過的時候它可以檢測到磁場的變化從而檢測到物體，再把信號傳送給單片機，由單片機發(fā)出指令去控制燈的開關(guān)。方案二：采用紅外發(fā)射接收電路在公路的兩邊，正對的安裝紅外發(fā)射與接收（TL0038紅外接收頭）的傳感器，當(dāng)有物體通過的時候發(fā)射光會被物體所遮擋，此時接收端沒有接收到信號，再把當(dāng)前狀態(tài)信號傳給單片機，由單片機發(fā)出指令去控制燈的開關(guān)。方案三：采用ST188紅外光感電路 在公路一邊放置，當(dāng)有物體通過的時候，發(fā)射光會被物體所遮擋返回信號給接收頭，再把當(dāng)前狀態(tài)信號傳給單片機，有單片機指令去控制開關(guān)

7、?；魻杺鞲衅饔捎谑芪矬w性質(zhì)材料的限制，會影響靈敏度。紅外對射電路需要在路兩端放置，選擇安裝簡易布線簡單所以采用方案三。2.電路設(shè)計2.1電路的設(shè)計系統(tǒng)總體框圖從S到B到方向單元控制器1紅外感器光電耦合LED1顯示STC89C52光敏傳感器聲音報警光電報警單元控制器2LED2紅外傳感光電耦合從到B到S方向 模擬電路控制系統(tǒng)框圖系統(tǒng)總體組成框圖如圖1所示，本系統(tǒng)包括鍵盤輸入電路、DS1302實時時鐘電路、光敏電阻采樣電路、光電式傳感器ST188、電流采樣電路LM358、LCD1602液晶顯示電路、聲光報警電路、從單片機驅(qū)動語音錄放電路等組成，系統(tǒng)以STC89C52單片機作為主控芯片，完成所有電路模

8、塊的檢測和驅(qū)動功能2.2中央控制模塊STC89C52特性描述STC89C52RC/RD+系列單片機（包括STC89C52RC）是宏晶科技推出的新一代超強抗干擾、高速、低功耗的單片機，基于Intel 標(biāo)準(zhǔn)的8052，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)的8051 系列單片機，12 時鐘/機器周期和6 時鐘/機器周期可任意選擇，最新的D 版本內(nèi)集成MAX810 專用復(fù)位電路。2.主要特性增強型6 時鐘/機器周期，12 時鐘/機器周期8051CPU。工作電壓：5.5V - 3.4V（5V 單片機） / 3.8V - 2.0V（3V 單片機）。工作頻率范圍：0 40 MHz,相當(dāng)于普通的8051 的0 80 Mhz，

9、實際工作頻率可達到48MHz。用戶應(yīng)用程序空間4K、8K、13K、16K、20K、32K、64K 字節(jié)。片上集成1280 字節(jié)、512 字節(jié)RAM。 通用I/O（32/36 個），復(fù)位后為：P1、P2、P3、P4（PDIP-40 封裝是沒有引出P4 口的）是準(zhǔn)雙向口、弱上拉（普通8051 傳統(tǒng)I/O 口），P0 口是開漏輸出，作為總線拓展用時，不用加上拉電阻，作為I/O 口用時，需要加上拉電阻。ISP（在系統(tǒng)可編程）/IAP（在應(yīng)用可編程），無需專用編程器、仿真器可通過串口直接下載用戶程序，8K 程序3 秒即可完成。EEPROM 功能?？撮T狗。內(nèi)部集成MAX810 專用復(fù)位電路（D 版本才有）

10、，外部晶體20M 以下時，可省外部復(fù)位電路。共3 個16 位定時器、計數(shù)器，其中定時器0 還可以當(dāng)成2 個8 位定時器使用外部中斷4 路，下降沿中斷或低電平觸發(fā)中斷，Power Down 模式可由外部中斷低電平觸發(fā)中斷方式喚醒。通用異步串行口（UART），還可以用定時器實現(xiàn)多個UART。 工作溫度范圍： 0 75 攝氏度/ -40 - +85 攝氏度。掉電模式：典型功耗<0.1uA，可以由外部中斷喚醒，中斷返回后，繼續(xù)執(zhí)行源程序?？臻e模式：典型功耗2mA，可有由任何中斷喚醒，中斷返回后，繼續(xù)執(zhí)行源程序。正常工作模式：典型功耗4mA7mASTC89C52 RC flash 8k RAM 5

11、122.3 電路原理圖1、顯示系統(tǒng)原理圖圖A 顯示子系統(tǒng)框圖1602液晶也叫1602字符型液晶，它是一種專門用來顯示字母、數(shù)字、符號等的點陣型液晶模塊。它由若干個5X7或者5X11等點陣字符位組成，每個點陣字符位都可以顯示一個字符，每位之間有一個點距的間隔，每行之間也有間隔，起到了字符間距和行間距的作用。2、時鐘電路原理圖圖B 時鐘系統(tǒng)電路DS1302 是一種高性能、低功耗、帶RAM的實時時鐘電路，它可以對年、月、日、周、時、分、秒進行計時，具有閏年補償功能，工作電壓為2.5V5.5V。采用三線接口與CPU進行同步通信，并可采用突發(fā)方式一次傳送多個字節(jié)的時鐘信號或RAM數(shù)據(jù)。DS1302內(nèi)部有

12、一個31×8的用于臨時性存放數(shù)據(jù)的RAM寄存器。DS1302是DS1202的升級產(chǎn)品，與DS1202兼容，但增加了主電源后備電源雙電源引腳，同時提供了對后備電源進行涓細電流充電的能力。3、光電式傳感器原理圖圖C ST188 光電式傳感器原理圖根據(jù)光電特性，選取發(fā)射管的靜態(tài)電流為20mA。典型的壓降為1.25v,如果供電電壓為5V，那么，此時在發(fā)射管上需要串聯(lián)電阻，電阻大小為R=（5-1.25）/0.02;即：R=187.5歐姆。取標(biāo)稱電阻，R=200,那么此時的電流小于20mA，但是不影響結(jié)果。4、LM358雙運算放大器 LM358內(nèi)部圖5、單片機最小系統(tǒng)原理圖 單片機最小系統(tǒng) 3.

13、2電源實驗室SS2323可跟蹤直流穩(wěn)定電源4程序的設(shè)計1：簡易的路燈程序當(dāng)物體經(jīng)過紅外傳感器時，點亮路燈，當(dāng)路燈不亮?xí)r候，聲光報警。2、程序設(shè)計思路4.4 測試條件與儀器測試條件：檢查多次，仿真電路和硬件電路必須與系統(tǒng)原理圖完全相同，并且檢查無誤，硬件電路保證無虛焊。測試儀器：高精度的數(shù)字毫伏表，模擬示波器，數(shù)字示波器，數(shù)字萬用表，指針式萬用表。4.5 測試結(jié)果及分析4.5.2測試分析與結(jié)論根據(jù)上述測試數(shù)據(jù)，XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX，由此可以得出以下結(jié)論：綜上所述，本設(shè)計達到設(shè)計要求。檢測電路能輸,然后模擬燈故障狀態(tài)，設(shè)置好故障檢測門限值,根據(jù)系統(tǒng)可能的工況出

14、 正確的電平.光強度檢測調(diào)試3 .設(shè)置好光檢測門限值,改變光傳感器接收的光強度,能 檢測電路的輸出電平。透射式光電傳感器的調(diào)試位置測定）移動遮擋物，能檢測到移動 物通過. 6 .按模擬路燈控制系統(tǒng)功能需求對其各項功能,將各功能模塊集成在一起形成 完整系統(tǒng)進行測試,測試結(jié)果基本滿足系統(tǒng)要求.12附錄1：電路原理圖電路仿真圖錄2：源程序#include <reg51.h> /此文件中定義了51的一些特殊功能寄存器void delay(unsigned int i); /聲明延時函數(shù)sbit LED1=P27;/報警燈sbit LED2=P24;/黃燈sbit LED3=P36;/藍燈s

15、bit LS1=P22;/蜂鳴器sbit G1=P10;/光敏1sbit G2=P11;/藍燈光敏sbit G3=P12;/黃燈光敏sbit C1=P25;/傳感1sbit C2=P20;/傳感2sbit C3=P26;/傳感3sbit LCM_E=P35;/定義接口 sbit LCM_RW=P36; sbit LCM_RS=P37;/*定義*/unsigned int flag=0;unsigned int flag2=0;#define uchar unsigned char#define uint unsigned intvoid Guangmin1();void Chuangan();

16、void Guangmin2(uchar g);void Delay1ms(uint s);/*定義*/*光敏判斷*/void Guangmin1() if(G1=0)/天亮?xí)r候 LED2 = 0x00;/路燈不亮LED3 = 0x00;if(flag=0&&C1=1) flag=1;else if(flag=1&&C2=1) flag=2;else if(flag=2&&C3=1) flag=0;else if(flag=0&&C3=1) flag=4;else if(flag=4&&C2=1) flag=5;e

17、lse if(flag=5&&C1=1) flag=0;else if(G1=1)/天黑時候flag=0;LED2 = 0xff;/路燈亮LED3 = 0xff;Guangmin2(G2);Guangmin2(G3);/*傳感判斷*/void Chuangan() if(flag=0) if(flag2!=0) Delay1ms(500);flag2=1; else if(flag=1) LED2=0x00;LED3=0xff;Guangmin2(G2); else if(flag=2) LED2=0xff;LED3=0x00;Guangmin2(G3); else if(flag=4) LED2=0xff;LED3=0x00;Guangmin2(G3); else if(flag=5) LED2=0x00;LED3=0xff;Guangmin2(G2); /*判斷路燈是否故障*/void Guangmin2(u