精品資料（2021-2022年收藏）模擬智能路燈控制系統(tǒng)

1、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)作為控制核心,系統(tǒng)使用簡(jiǎn)單的電路,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)。使用DS1302不僅降低電路的功耗,并且能保存IO端口資源。使用光敏電阻搭配LML393感應(yīng)環(huán)境亮度變化,用紅外感應(yīng)模塊感應(yīng)行人和車輛通過(guò)智能控制光照強(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,液晶的使用LCD1602顯示。單片機(jī)燈光定時(shí)控制器是一種新型智能控制儀表,它可以不同季節(jié)調(diào)整不同的晚上開(kāi)燈時(shí)

2、間,黑暗的人根據(jù)不同的需要通過(guò)按鈕和路燈的光熄滅的時(shí)間條件。系統(tǒng)智能化程度高,可靠性高,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： AT89S52 DS1302 LCD1602 光敏 路燈 LM393 紅外感應(yīng)Abstract: Smart street system for the control of microcontroller core STC89C52, the system uses simple circuit, small dedicated clock chip DS1302, DS1302 work, low power consumption, keep the

3、 data and clock information power is less than 1mW. The circuit using the DS1302 not only reduce power consumption, and save the IO port resources. Photosensitive resistance testing environment with brightness changes, with automatic light-sensitive mode and timer mode two. With keyboard input, the

4、LCD LCD1602 display. SCM street smart timing controller is a new control instruments, which can change depending on the season with the dark dawn of time changes, depending on the needs of people through the street light through the button and off time conditions. System, high intelligence, high rel

5、iability, the system is stable, and comprehensive cost-effective high, with large market applications. Key words: AT89S52 DS1302 LCD1602 photosensitive lights 朗讀顯示對(duì)應(yīng)的拉丁字符的拼音目 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

6、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)展需要有更加可靠，更加智能，更加節(jié)能的城市路燈控制系統(tǒng)。特別在當(dāng)前形勢(shì)，能源緊張各種資源的緊張，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)的很方便，也很簡(jiǎn)單，時(shí)間控制也很精確，能滿足日常使用的要求。路燈控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)有兩種方式:一是通過(guò)光敏電阻的感光

7、變動(dòng)電阻所產(chǎn)生的不一樣的電信號(hào)控制,一種是通過(guò)DS1302時(shí)鐘芯片控制時(shí)間來(lái)控制路燈。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(guò)簡(jiǎn)單的合成與上述兩個(gè)特點(diǎn)同時(shí),用STS89C52單片機(jī)的控制下來(lái)控制路燈開(kāi)關(guān)。按鈕可以調(diào)節(jié)時(shí)間，人工控制路燈亮滅的時(shí)間。節(jié)能方面通過(guò)紅外感應(yīng)智能控制路燈光照強(qiáng)度，當(dāng)無(wú)人是路燈不是很亮，當(dāng)有人經(jīng)過(guò)通過(guò)紅外感應(yīng)感應(yīng)到人或車輛的通過(guò)，加大光照強(qiáng)度可以更清楚的看清路面情況，通過(guò)智能控制達(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)在白天天氣黑暗的時(shí)候也可以打開(kāi)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)單,成本低,性能可靠,操作方便,實(shí)現(xiàn)51單片機(jī)

8、在智能控制中的應(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)間控制，光敏感應(yīng)，紅外感應(yīng)為一體的智能控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了更高效的，更節(jié)能的控制系統(tǒng)，針對(duì)城市的路燈更好的控制能源達(dá)到節(jié)能和控制的目標(biāo)。 圖1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)總體方案STC89C52鍵盤模塊時(shí)鐘模塊路燈控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)鐘周期而決定，B9C52使用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

9、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系列需要在P0口接個(gè)排阻并且排阻需要接上電源。4燒制程序的口，STC一般使用串口輸入。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，控制按鍵，復(fù)位按鍵連到單片機(jī)RST,控制按鍵連到P3.0，時(shí)間加減連到P3.1和P3.2達(dá)到控制時(shí)間來(lái)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)阻力改變?nèi)肷涔獾膹?qiáng)度和電阻;入射光強(qiáng)度,電阻減小,入射光弱

10、,電阻增大。光敏電阻測(cè)量光,光線中常用的控制和光電轉(zhuǎn)換將改變(光的變化轉(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。光敏電阻器的電阻改變?nèi)肷涔獾膹?qiáng)度(可見(jiàn)光),在黑暗的條件下,其值可達(dá)1 10 m(黑暗),在強(qiáng)光條件下(100 lx),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(jiàn)光(0.4 0.76)m的反應(yīng)是非常接近,只要人類的眼睛可以感覺(jué)到光,并將導(dǎo)致其電阻變化。電路通過(guò)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)節(jié)光敏電阻的靈敏度。LM393輸出負(fù)載電阻能銜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

11、壓值的限制.此輸出能作為一個(gè)簡(jiǎn)單的對(duì)地SPS開(kāi)路(當(dāng)不用負(fù)載電阻沒(méi)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(guò)時(shí)鐘芯片DS1302來(lái)實(shí)現(xiàn)的，電路圖如圖4.D S1302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

12、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)，。SCLK為時(shí)鐘輸入端。圖4 時(shí)鐘模塊3.5顯示模塊設(shè)

13、計(jì)顯示模塊應(yīng)用LCD1602液晶顯示屏，1602具有價(jià)格比較低，顯示清楚，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。只需要很少的外部原件就可以使用它。如圖5所示。P0口連接到排阻然后連到數(shù)據(jù)IO口，微控制串行總線。 圖5顯示模塊3.6紅外模塊設(shè)計(jì) 紅外模塊來(lái)控制是否有人或車輛通過(guò)來(lái)調(diào)節(jié)路燈的亮度。通過(guò)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)到精確的控制。路燈使用超高亮的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

14、環(huán)境明暗程度作出判斷，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)椴捎玫氖?2MHz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)到接收成功的標(biāo)志位后，開(kāi)始進(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顯示大概0.5s。為了程序結(jié)構(gòu)化和更加容易計(jì)算出距離，主程序需要運(yùn)用C語(yǔ)言編寫。結(jié)果框圖如圖7.人手控制紅外感應(yīng)時(shí)鐘控制光敏控制 圖7 4.2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

15、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(shuō)明按鍵按下，然后執(zhí)行按鍵相對(duì)應(yīng)得命令。如圖8. 圖84.3光敏程序設(shè)計(jì)時(shí)間控制外 當(dāng)時(shí)間控制之外光敏程序當(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光照弱時(shí)光照強(qiáng)時(shí) 運(yùn)放比較器 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(guò)時(shí)路燈高亮。無(wú)人時(shí)路燈微亮具體程序如下：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

16、 else if(hour>=TH&&hour<=TL&&sh=1) /忙時(shí)段燈高亮 m1=10; else if(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 else if(hour>=TH&&hour<=TL&&sh=1) /忙時(shí)段燈高亮 m2=10; else if(hour<TH&&sh=1&am

17、p;&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)主要用于模擬路燈控制系統(tǒng)的節(jié)能，對(duì)細(xì)節(jié)要求高。這個(gè)路燈用的時(shí)鐘模塊時(shí)鐘芯片使用的晶振頻率是32.768 kHz，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)該選用較穩(wěn)定的電阻。硬件電路在調(diào)試過(guò)程中要一個(gè)個(gè)檢測(cè)，光敏電阻的的靈敏度也要注意，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

18、的情況下需要接一個(gè)上拉電阻。不是每一個(gè)芯片都能使用單電源供電，開(kāi)始我選用的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情況，最后還是換成LM393. 軟件方面要細(xì)心，一個(gè)小小的錯(cuò)誤就會(huì)耽誤半天，軟件也需要一個(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)境的一致性進(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)【1】 郭天祥.51單片機(jī)C語(yǔ)言教程【M】.北京：電子工業(yè)出版社，2011【2】 陳杰，黃鴻.傳感器與檢測(cè)技術(shù)【M】.北京：高等教育出版社，2011【3】 陳鋅城，鄧海.模擬電子技術(shù)【M】.北京：高等教育出版社，2010【4】 陳梓城.電子技術(shù)實(shí)訓(xùn)【M】.北京：機(jī)