路燈控制器的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)分析

..學(xué)科分類號0806本科生畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))題目〔中文〕：路燈控制器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)〔英文〕：DesignandImplementationStreetLampController2013年5月10日目錄TOC\o摘要ArabicI關(guān)鍵詞ArabicIAbstract ArabicIKeywords ArabicII1前言Arabic11.1選題背景Arabic11.2研究現(xiàn)狀A(yù)rabic11.3研究目的和意義Arabic22任務(wù)分析與方案論證Arabic32.1任務(wù)分析Arabic32.2方案論證Arabic42.2.1系統(tǒng)主控模塊方案選擇Arabic42.2.2光電轉(zhuǎn)換方案選擇Arabic52.2.3顯示模塊方案選擇Arabic53系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)Arabic63.1單片機(jī)最小系統(tǒng)Arabic63.2光控電路Arabic103.3繼電器驅(qū)動電路Arabic113.4報(bào)警電路Arabic123.51602液晶顯示Arabic124軟件設(shè)計(jì)Arabic144.1主程序流程圖Arabic144.2初始化程序Arabic154.3定時器中斷Arabic164.4延時程序Arabic185調(diào)試與分析Arabic185.1調(diào)試Arabic185.2分析Arabic186總結(jié)Arabic21參考文獻(xiàn)Arabic22致Arabic23附錄Arabic24附錄A系統(tǒng)總圖Arabic24附錄BPCB圖Arabic24附錄C實(shí)物圖Arabic25附錄D局部源代碼：Arabic25..路燈控制器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)摘要本文介紹了一個路燈控制器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)方案，用以實(shí)現(xiàn)路燈的自動控制。方案以STC89C52為核心，通過按鍵選擇時鐘控制功能、光照強(qiáng)度控制功和改變開燈與關(guān)燈的時間；通過1602液晶能顯示路燈控制模式和延時時間；利用單片機(jī)部定時器T0、T1設(shè)定系統(tǒng)開關(guān)燈的時間和延時時間；利用光敏電阻對光線強(qiáng)弱時電阻值的變化原理實(shí)現(xiàn)了路燈控制器對光線強(qiáng)弱的自動控制。該系統(tǒng)使用廣泛，功能完善，本錢低廉，可以在走廊、衛(wèi)生間、樓道和道路兩旁等公共場所的路燈上安裝，這樣既能方便管理，也可以節(jié)約能源。關(guān)鍵詞路燈控制；STC89C52；單片機(jī)定時器；光敏電阻；繼電器DesignandImplementationofStreetLampControllerAbstractThispaperintroducesthedesignandimplementationofastreetlampcontroller,usedtorealizetheautomaticcontrolofstreetlamp.SchemewithSTC89C52asthecore,theclockcontrolfunction,thelightintensitycontrolpowerandchangethetimetoturnonthelightsandturnoffthelightsthroughthebuttontochoose;by1602LCDcandisplaylightingcontrolmodeandthedelaytime;settingsystemswitchlightsuseMCUinternaltimerT0,T1timeanddelaytime;tochangetheresistancevalueofthelightintensity.Torealizetheautomaticcontrolofstreetlampcontrollerbasedontheintensityoflightphotosensitiveresistor.Extensiveuseofthesystem,perfectfunction,lowcost,canbeinstalledinthebathroom,corridor,corridorandotherpublicplacesinthestreetonbothsidesoftheroad,soastofacilitatethemanagement,butalsocansavetheenergy.KeywordsStreetlampcontrol；STC89C52；Themicrocontrollertimer；Photosensitiveresistance;Relay..1前言1.1選題背景目前路燈照明耗電量約占總耗電量的15%，全國各地?zé)o不面對電力緊帶來的各種問題。城市路燈照明是人們?nèi)粘Ｉ钪斜夭豢缮俚墓苍O(shè)施，隨著城市規(guī)模的不斷擴(kuò)大，對城市道路照明的城市亮化工程需求也更大，能源的供需問題也越來越突出，所以節(jié)電節(jié)能、綠色照明的要求越來越迫切[1]。面對緊的供電形勢，路燈巡查對市政部門來講是一項(xiàng)需要消耗大量人力物力的工作。現(xiàn)有的路燈管理的方式已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足城市路燈開展與管理的需要，必須依靠現(xiàn)代化的高科技手段。而路燈控制器的自動化控制能滿足這個要求，路燈控制器工作需要一個以MCU為核心的自動化控制手段來替代普通的人工路燈控制系統(tǒng)。它在白天的時候〔或者說是光線亮的時候〕燈不會亮；在晚上〔或者說是光線暗的時候〕燈便會亮。路燈控制器它就是這樣一個可以代替人工巡查的系統(tǒng)。它可以廣泛地應(yīng)用在走廊、衛(wèi)生間、樓道、及道路兩旁的路燈上等處，這樣既方便了自身，又節(jié)約了電能[2]。由于單片機(jī)具有集成度高，處理能力強(qiáng)，可靠性高，系統(tǒng)構(gòu)造簡單，價(jià)格低廉的優(yōu)點(diǎn)，因此在路燈照明工程中被廣泛應(yīng)用。1.2研究現(xiàn)狀目前，市場上普遍采用的路燈控制技術(shù)主要有以下三類：人工干預(yù)控制、時鐘控制、獨(dú)立控制技術(shù)[3]。人工干預(yù)控制。在道路照明設(shè)施建立之初，按照需要的照明方式施工建立以實(shí)現(xiàn)路燈的隔一亮一等特殊照明模式。在需要開啟/關(guān)閉路燈時派出人員操作控制開關(guān)來實(shí)現(xiàn)對路燈的控制。優(yōu)點(diǎn)：具有一定的應(yīng)變能力。缺點(diǎn)：由于路燈的數(shù)量日益增多，保障路燈的正常工作的壓力也隨之加大，管理難度大、平安系數(shù)低、工作量大、不能檢測整個線路路燈的工作狀況，工作狀態(tài)大多依靠工作人員夜間的巡查和群眾的投訴，因此發(fā)現(xiàn)故障不及時。時鐘控制。其原理是將原人工控制開關(guān)更換為時鐘控制器，由此實(shí)現(xiàn)一般狀況下的路燈自動控制。優(yōu)點(diǎn)：一般狀況下可免除人干預(yù)工作量、降低本錢。缺點(diǎn)：應(yīng)變能力較差，如果將時鐘控制器設(shè)置在每天19：00開啟次日08：00關(guān)閉，那么無論在任何季節(jié)以、氣象條件和能見度的情況下都將死板的按照預(yù)定時間工作。獨(dú)立控制技術(shù)。其原理是在每個路燈的線路上加裝控制檢測器，并采用無線或有線的方式與控制主機(jī)相連再采用有線或無線的方式與控制系統(tǒng)連接，以此來實(shí)現(xiàn)對路燈的開關(guān)控制或定時開關(guān)控制。并可實(shí)現(xiàn)預(yù)設(shè)的工作模式，以及對路燈故障準(zhǔn)確偵測并報(bào)告。優(yōu)點(diǎn)：高程度自動化，高應(yīng)變能力提供多樣的工作模式并可檢測路燈故障。缺點(diǎn)：造價(jià)高昂，施工難度大：要在每盞路燈下安裝獨(dú)立的控制器施工難度可想而知，由此又使得工程造價(jià)過高[4]。1.3研究目的和意義2008年8月開場實(shí)施的"國務(wù)院辦公廳關(guān)于深入開展全民節(jié)能行動的通知"第五條規(guī)定："控制路燈和景觀燈的照明，在保證車輛，行人平安的前提下，合理的開啟和關(guān)閉路燈……〞。這是國家對于道路照明給出的既節(jié)能又保障公共設(shè)施運(yùn)轉(zhuǎn)的策略。可見路燈控制照明在節(jié)能中起著至關(guān)重要的作用。在學(xué)校、機(jī)關(guān)、廠礦等企業(yè)單位的公共場所以及居民區(qū)的公共樓道，長明燈現(xiàn)象十分普遍，這造成了能源的極大浪費(fèi)。另外，由于頻繁開關(guān)或者人為因素，墻壁開關(guān)的損壞率很高，增大了維修量，浪費(fèi)了資金。路燈控制器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)是響應(yīng)國家政策實(shí)行環(huán)保節(jié)能的路燈照明環(huán)境的重要方式，它解決了傳統(tǒng)路燈實(shí)現(xiàn)的方法存在控制能力缺乏；它解決了掌握路燈設(shè)備的工作狀態(tài)的不及時性；它解決了路燈調(diào)節(jié)操控能力缺乏的缺點(diǎn)；它實(shí)現(xiàn)了路燈的準(zhǔn)確的節(jié)能方法；它做到了照明的節(jié)能環(huán)保和高效。同時，根據(jù)路燈控制器的組成和性能，適用圍及工作原理，廣泛的使用在城市的道路、學(xué)校、機(jī)關(guān)廠礦等企業(yè)單位的公共場所等，可以使人們生活更加方便平安，并且節(jié)電的效果十清楚顯，大大減少了維修量，節(jié)約了資金，使用效果也非常好，有長遠(yuǎn)價(jià)值[5]。2任務(wù)分析與方案論證2.1任務(wù)分析根據(jù)題目要求，系統(tǒng)主要包含主控模塊、鍵盤模塊、光電轉(zhuǎn)換、顯示模塊等。針對題目要求，初步的思路安排如下：在STC89C52單片機(jī)的根底上，對路燈的開、關(guān)控制進(jìn)展自動調(diào)節(jié)，首先實(shí)現(xiàn)對路燈在正常情況下的開關(guān)，如，路燈每天晚上工作的時間。再實(shí)現(xiàn)其對特殊狀況的應(yīng)急控制〔如長時間的陰雨天氣等非常態(tài)的情況〕。具體思路如下：〔1〕光線暗時，路燈自動點(diǎn)亮，直到光線強(qiáng)時，路燈會自動熄滅?！?〕設(shè)置節(jié)能模式，路燈在夜間可進(jìn)入節(jié)能狀態(tài)?！?〕在白天，光信號接收器的光線入口被短時間遮擋時，不會出現(xiàn)白天路燈被開?！?〕為了保護(hù)照明電路，在路燈線路出現(xiàn)故障時，及時發(fā)出警報(bào)。2.2方案論證2.2.1系統(tǒng)主控模塊方案選擇方案一：采用SPCE061A單片機(jī)進(jìn)展控制。雖然SPCE061A凌陽單片機(jī)具有強(qiáng)大的功能的16位微控制器，I/O資源豐富，存儲空間大，能配合LCD液晶顯示的字模數(shù)據(jù)存儲。但是，它不是常用單片機(jī)，從而加大了使用和功能實(shí)現(xiàn)的困難，本錢也較高。方案二：采用可編程邏輯器件FPGA作為控制器。FPGA可以實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜的邏輯功能、規(guī)模大、密度高、體積小、穩(wěn)定性高、I/O資源豐富、易于進(jìn)展功能擴(kuò)展、系統(tǒng)的處理速度快，適合作為大規(guī)?？刂葡到y(tǒng)的控制核心。但本系統(tǒng)不需要復(fù)雜的邏輯功能，對數(shù)據(jù)的處理速度的要求也不是非常高。方案三：采用STC89C52單片機(jī)進(jìn)展控制。該單片機(jī)具有IPA功能，支持在線下載，部集成了EEPROM，STC89C52是我們比擬熟悉的一種常用單片機(jī)，指令系統(tǒng)與AT89C51兼容，價(jià)格廉價(jià)，容易購置。與方案一、方案二比擬方案三采用STC89C52可以滿足設(shè)計(jì)要求，而且減少設(shè)計(jì)復(fù)雜程度，所以本設(shè)計(jì)采用方案三[6]。2.2.2光電轉(zhuǎn)換方案選擇方案一：采用光敏二極管。采用光敏二極管的最簡單的光檢測電路，其輸出電壓隨入射光量的對數(shù)呈線性變化，但容易受溫度變化的影響。而且光敏二極管只在黑暗的環(huán)境中對移動的白色物體反響比擬靈敏，而在白天〔自然強(qiáng)光〕，電阻的變化不大。方案二：采用光敏電阻。光敏電阻的有可靠性強(qiáng)，體積小和高靈敏度，反響速度快的優(yōu)點(diǎn)。但是光敏電阻響應(yīng)速度不快，在MS到S之間，延遲時間受光照影響。綜合考慮以上兩種方案，光敏電阻在光線的感應(yīng)更穩(wěn)定，使設(shè)計(jì)更完善，由此本設(shè)計(jì)采用方案二。2.2.3顯示模塊方案選擇方案一：采用數(shù)碼管顯示?？刂破饋肀葦M簡單，編程也不是很難，但在實(shí)際電路當(dāng)中，焊接比擬煩瑣，占用空間大，性價(jià)比不高，由于本系統(tǒng)需要顯示的數(shù)據(jù)較多，要同時顯示多個字符，如果采用LED數(shù)碼管需要用動態(tài)掃描，閃爍感強(qiáng)，對人眼有一定的損害，還要有相應(yīng)的芯片〔如74HC573N芯片等〕組合，占用資源。方案二：采用1602LCD液晶顯示，顯示容豐富，畫面穩(wěn)定不閃爍，對人眼損害很弱，抗干擾性強(qiáng)，且功耗低，符合環(huán)保節(jié)能要求，使用壽命長等優(yōu)點(diǎn)不需要外加蕊片組合，可以直接與單片機(jī)連接，單片機(jī)可以通過軟件編程，來實(shí)現(xiàn)對液晶的顯示的控制與設(shè)定。鑒于上述兩種方案，方案二滿足設(shè)計(jì)需求，使用起來十分方便，環(huán)保而且有長遠(yuǎn)的價(jià)值，而且本設(shè)計(jì)采用方案二。 3系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)路燈控制器，通過模塊化的設(shè)計(jì)思想提高整個系統(tǒng)的設(shè)計(jì)效率、準(zhǔn)確性。整個系統(tǒng)分為單片機(jī)控制模塊、按鍵模塊、環(huán)境亮度檢測模塊和顯示模塊，各個模塊采用Proteus和Multisim進(jìn)展軟件仿真模擬。在利用AltiumDesigner對硬件電路進(jìn)展原理圖繪制和PCB的制作。最后結(jié)合各個模塊的研究，整合各個模塊硬件進(jìn)展對整個系統(tǒng)的調(diào)試，以完成系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)。3.1單片機(jī)最小系統(tǒng)通過按鍵S5〔P2.4〕控制路燈的工作模式為時控或者光控。當(dāng)時控時，當(dāng)系統(tǒng)時間與實(shí)際時間不同時，可通過按鍵調(diào)節(jié)系統(tǒng)時間。當(dāng)光控時，根據(jù)光線的強(qiáng)弱調(diào)節(jié)路燈的亮滅。圖3.1.1單片機(jī)最小系統(tǒng)〔1〕STC89C52單片機(jī)控制模塊采用STC89C52，有以下特性：①增強(qiáng)型6時鐘/機(jī)器周期，12時鐘/機(jī)器周期8051CPU。②工作電壓為3.4-5.5V。③工作頻率圍為0-40MHz，實(shí)際工作頻率可達(dá)48MHz。④片上集成128B/512BRAM。⑤ISP〔在系統(tǒng)可編程/〕IAP〔在應(yīng)用可編程〕，無需專用編程器/仿真器即可通過串口〔P3.0/P3.1〕直接下載用戶程序，8KB程序3s即可完成下載。⑥共2個16位定時器/計(jì)數(shù)器，其中定時器0還可以當(dāng)作2個8位定時器使用。⑦4路外部中斷，下降沿中斷或者低電平出發(fā)中斷。基于STC89C52RC單片機(jī)具有的這些特點(diǎn)，它完全能夠滿足本系統(tǒng)的開發(fā)要求，路燈控制系統(tǒng)是有單片機(jī)為核心部件的控制電路組成。如圖3.1.1，控制者通過人機(jī)界面選擇路燈控制模式后，單片機(jī)通過對P2.5端口的電平的檢測光強(qiáng)度的變化，同時啟動部定時器T0的開場計(jì)數(shù)，當(dāng)?shù)竭_(dá)預(yù)定的延時時間后，單片機(jī)向P2.7發(fā)送路燈亮滅變化的開關(guān)控制命令?！?〕復(fù)位電路單片機(jī)復(fù)位電路就好比電腦的重啟局部，當(dāng)電腦在使用中出現(xiàn)死機(jī)，按下重啟按鈕電腦部的程序從頭開場執(zhí)行。單片機(jī)也一樣，當(dāng)單片機(jī)系統(tǒng)在運(yùn)行中，受到環(huán)境干擾出現(xiàn)程序跑飛的時候，復(fù)位后單片機(jī)部的程序自動從頭開場執(zhí)行。圖3.1.2復(fù)位電路如圖3.1.2中，RESET網(wǎng)絡(luò)端口連接的是STC89C52的9號引腳〔復(fù)位端〕，電容C3的的大小是10uF，電阻R3的大小是10k。所以根據(jù)公式，可以算出電容充電到電源電壓的0.7倍〔單片機(jī)的電源是5V，所以充電到0.7倍即為3.5V〕，需要的時間是10K10uF=0.1s〔式3-1〕在單片機(jī)啟動0.1S后，電容C3兩端的電壓持續(xù)充電為5V，這是時候10K電阻兩端的電壓接近于0V，RESET處于低電平所以系統(tǒng)正常工作。當(dāng)按鍵按下的時候，開關(guān)導(dǎo)通，這個時候電容兩端形成了一個回路，電容被短路，所以在按鍵按下的這個過程中，電容開場釋放之前充的電量。隨著時間的推移，電容的電壓在0.1S，從5V釋放到變?yōu)榱?.5V，甚至更小。根據(jù)串聯(lián)電路電壓為各處之和，這個時候10K電阻兩端的電壓為3.5V，甚至更大，所以RESET引腳又接收到高電平，單片機(jī)自動復(fù)位?！?〕晶振電路單片機(jī)系統(tǒng)里都有晶振，在單片機(jī)系統(tǒng)里晶振作用非常大，他結(jié)合單片機(jī)部電路產(chǎn)生單片機(jī)所需的時鐘頻率，單片機(jī)晶振提供的時鐘頻率越高，那么單片機(jī)運(yùn)行速度就越快，單片接的一切指令的執(zhí)行都是建立在單片機(jī)晶振提供的時鐘頻率。圖3.1.3晶振電路如圖3.1.3本系統(tǒng)設(shè)計(jì)STC89C52使用11.0592MHz的晶體振蕩器作為振蕩源，由于單片機(jī)部帶有振蕩電路，所以外部只連接一個晶振和兩個電容即可，本系統(tǒng)晶振電路是由一個11.0592MHZ晶振和2個20p的瓷片電容接在單片機(jī)18,19引腳上構(gòu)成的，晶振作用只要是控制時鐘的頻率，瓷片電容只要是對頻率起微調(diào)的作用?！?〕按鍵電路本系統(tǒng)采用獨(dú)立按鍵，低電平有效，單片機(jī)I/O接按鍵到地。當(dāng)按鍵按下時，單片機(jī)I/O口與地之間相當(dāng)于短路，所以和I/O口為低電平。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)按鍵，主要控制路燈亮滅的模式和調(diào)整系統(tǒng)和光控延時時間。圖3.1.4按鍵電路P2.0：在選擇模式為時控模式時，時間調(diào)整按鍵，按下鍵可以調(diào)整系統(tǒng)時間，通過1602上顯示。在選擇光控模式時，在P2.0以按下之后，可以調(diào)節(jié)光控延時的時間長短，延時時間系統(tǒng)的單位為秒鐘。P2.1：不同模式下，分別可以調(diào)節(jié)系統(tǒng)時間和光控延時時間。P2.2：不同模式下，分別可以調(diào)節(jié)系統(tǒng)時間和光控延時時間。P2.4模式選擇。選擇路燈控制的模式。3.2光控電路在光敏電阻兩端的金屬電極之間加上電壓，當(dāng)光敏電阻受到適當(dāng)?shù)墓饩€照射時，電流就會隨光強(qiáng)的增加而變大，從而實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換。光敏電阻沒有極性，純粹是一個電阻器件，使用時即可加直流電壓也可加交流電壓[7]。圖3.2光電轉(zhuǎn)換電路如圖3.2所示，當(dāng)光線強(qiáng)時光敏電阻r8阻值很小,通過電橋判斷可以得出，U3的反相端的電壓低于同相端，比擬器U3的輸出端此時輸出高電平，使三極管Q2基極處電壓正偏，三極管處于導(dǎo)通狀態(tài)，電流可流過R51，通過Q2到地，此時三極管Q2的集電極電壓為0.3V左右，從而單片機(jī)P2.5口接收到得就是Q3集電極的低電平，在單片機(jī)部軟件程序判斷做出相應(yīng)的判斷為光照照度為強(qiáng)。反之，當(dāng)光線弱時光敏電阻r8阻值很大,光線越暗r8的阻值也就越小，那么U3的反相端的電壓高于同相端，比擬器U3的輸出端此時輸出低電平，即此時使三極管Q2基極處電壓反偏，基極電壓在0.7V以下，三極管處于截止?fàn)顟B(tài)，Q2此時相當(dāng)于斷路，所以電流只能從VCC流經(jīng)R51在通過R5到單片機(jī)I/O口P2.5，從而單片機(jī)P2.5口接收到得就是VCC的高電平，在單片機(jī)部軟件程序判斷做出相應(yīng)的判斷為光照照度為弱。3.3繼電器驅(qū)動電路繼電器為當(dāng)輸入量〔如電壓，電流，溫度等〕到達(dá)規(guī)定值時，使控制的輸出電路導(dǎo)通或斷開的電器。在線圈兩端加上一定的電壓，線圈中就會流過一定的電流，從而產(chǎn)生電磁效應(yīng)，銜鐵就會在電磁力吸引的作用下克制返回彈簧的拉力吸向鐵芯，從而帶動銜鐵的動觸點(diǎn)與靜觸點(diǎn)吸合。當(dāng)線圈斷電后，電磁的吸力也隨之消失，銜鐵就會在彈簧的反作用力返回原來的位置，使動觸點(diǎn)與原來的靜觸點(diǎn)吸合[8]。這樣的吸合、釋放，從而到達(dá)了在電路中的導(dǎo)通、切斷的目的。圖3.3繼電器驅(qū)動電路如圖3.3，在由單片機(jī)P1.3口發(fā)出高電平使三極管Q1導(dǎo)通，電流可從VCC經(jīng)過繼電器JD1和三極管Q1到地，繼電器JD1當(dāng)有電流通過是3腳和4腳之間導(dǎo)通，即220V的交流電與燈泡串聯(lián)導(dǎo)通，從而燈泡亮。反之，P1.3低電平時三極管Q1截止，那么沒有電流通過繼電器，所以相當(dāng)于路燈的開關(guān)沒有翻開，路燈滅。3.4報(bào)警電路當(dāng)24小時單片機(jī)未接到光線強(qiáng)弱變化；白天光線強(qiáng)的時候路燈自動開啟；晚上光線暗的條件下路燈未亮等情況單片機(jī)都會發(fā)出信號使蜂鳴器報(bào)警。圖3.4蜂鳴器報(bào)警如圖3.4所示，當(dāng)單片機(jī)I/O口P1.3口傳送的是高電平是電流流經(jīng)R9在三極管Q3處形成一個大于0.7V的電壓，所以三極管Q3導(dǎo)通，電流可以直接從VCC流經(jīng)蜂鳴器在經(jīng)三極管到GND。此時蜂鳴器發(fā)出聲音。相反如果單片機(jī)傳送的是電平，那么三極管不導(dǎo)通，蜂鳴器那么不響。3.51602液晶顯示本系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用1602液晶做顯示器。1602采用標(biāo)準(zhǔn)的16腳接口，其中引腳功能分別如下：第1腳：VSS為電源地。第2腳：VDD接5V電源正極。第3腳：V0為液晶顯示器比照度調(diào)整端，接正電源時比照度最弱，接地電源時比照度最高〔比照度過高時會產(chǎn)生"鬼影〞，使用時通過一個10K的電位器調(diào)整比照度〕。第4腳：RS為存放器選擇，高電平1時選擇數(shù)據(jù)存放器、低電平0時選擇指令存放器。第5腳：RW為讀寫信號線，高電平1時進(jìn)展讀操作，低電平0時進(jìn)展寫操作。第6腳：EN端為使能(Enable)端。第7～14腳：D0～D7為8位雙向數(shù)據(jù)端。第15～16腳：空腳或背燈電源。15腳背光正極，16腳背光負(fù)極。電路模塊如下列圖：圖3.51602顯示電路本系統(tǒng)只要用于顯示路燈的控制模式、系統(tǒng)的時間、預(yù)定亮燈的時間和光控的延時時間。4軟件設(shè)計(jì)軟件基于Keil采用C語言編寫，把系統(tǒng)的軟硬件結(jié)合起來，通過對單片機(jī)的編程，主要是突出用編程軟件到達(dá)控制硬件的目的。利用它的部定時器和計(jì)數(shù)器功能完成路燈的時控功能，實(shí)現(xiàn)軟件對路燈的亮、滅和亮的時間控制等，利用單片機(jī)對I/O口對上下電平的檢測，再輸出信號控制路燈亮滅。4.1主程序流程圖路燈控制器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)主要功能是要實(shí)現(xiàn)路燈的自動控制。本系統(tǒng)開場進(jìn)入初始化后，可選擇路燈的控制模式，分別為光控模式和時控模式。系統(tǒng)主程序流程圖如下：圖4.1系統(tǒng)主程序流程圖4.2初始化程序系統(tǒng)的初始化主要包括蜂鳴器的關(guān)閉、液晶初始化、定時器初始化。液晶初始化可以使操作者能通過液晶的顯示看到系統(tǒng)的工作模式從而更好的操作。定時器初始化的目的是系統(tǒng)時鐘的校準(zhǔn)和更新。具體代碼如下：voidinit(){ feng=0; //蜂鳴器關(guān)閉 rw=0; //關(guān)門液晶寫操作 init_lcd1602(); //液晶初始化 display_init(); //頁面初始化 TMOD=0x11; //設(shè)定定時器工作方式 TH0=(65535-10000)/256; //定時器T0裝初值 TL0=(65535-10000)%256; TH1=(65535-10000)/256; //定時器T1裝初值 TL1=(65535-10000)%256; EA=1; //開總中斷 ET0=1; //開定時器0 TR0=0; //啟動定時器0ET1=1; //開定時器1 TR1=1; //啟動定時器1} 4.3定時器中斷定時器定時一秒當(dāng)用定時器方式一時，設(shè)機(jī)器周期為T，定時器產(chǎn)生一次中斷時間為t，那么需要計(jì)數(shù)的個數(shù)為N=t/T〔式4-1〕裝入TH0和TL0中的數(shù)分別為TH0=(65535-N)/256〔式4-2〕TL0=(65535-N)%256〔式4-3〕計(jì)算機(jī)器周期T，本系統(tǒng)時鐘頻率〔單片機(jī)晶振頻率〕為11.0592M，那么機(jī)器周期為T=12〔1/11059200〕≈1.09us〔式4-4〕采用t=50ms，那么N=45872[9]。圖4.3定時器中斷流程圖上圖為定時器中的流程圖，定時器源代碼如下：voidtimer1()interrupt3using1 //定時器T1中斷{ uintt; TH1=(65535-46080)/256; 裝初值 TL1=(65535-46080)%256; t++; //t每加一次判斷一次是否到20次 if(t==20) //如果到了20次，說明1秒時間到 { miao++;//時間秒自加1，t清零t=0; if(miao>59) //判斷是否滿一分鐘 { //如果滿一分鐘 miao=0;fen++; //秒鐘清零，分鐘加一 if(fen>59) //判斷是否滿一小時 { //如果滿一分鐘 fen=0; //時鐘加一，分鐘清零 shi++; if(shi>23) //判斷時鐘是否到達(dá)24 { shi=0; //如果是那么時鐘清零 }}}}}4.4延時程序voiddelay(uintx)//延時x毫秒{ uinta,b; for(a=x;a>0;a--) for(b=110;b>0;b--);}5調(diào)試與分析5.1調(diào)試整機(jī)焊接完成后，先對硬件進(jìn)展檢查，連線有無錯誤，在逐步對各個模塊進(jìn)展檢查。首先是單片機(jī)主控單元進(jìn)展調(diào)試，載入鍵盤、蜂鳴器程、1602液晶、繼電器模塊程序。顯示不正常，調(diào)節(jié)比擬液晶3腳V0液晶比照度調(diào)整引腳連接的10K的電位器組合來調(diào)整比照度后，顯示正常。按下鍵盤調(diào)節(jié)顯示時間，按下后，反響時間太長，修改軟件延時程序后效果明顯好轉(zhuǎn)。燈泡上電就閃一下，通過換三極管PNP為NPN，問題得到解決。MCU檢測不到上下電平的跳變，調(diào)節(jié)與光敏電阻分壓的電位器，使電位器與光敏電阻的分壓到達(dá)平衡，在光照強(qiáng)度跳變時，節(jié)點(diǎn)的電壓也跳變，使單片機(jī)能檢測到了。5.2分析系統(tǒng)完成檢測后，給單片機(jī)上+5V直流電。利用光照強(qiáng)度為傳感器，以常用且性價(jià)比擬高的就是光敏電阻，利用其光線較強(qiáng)時，電阻值較低，而光線較暗時那么電阻較大的特點(diǎn)，利用電橋，可將光線信號轉(zhuǎn)換成電信號，再通過電壓比擬器的方式輸出，在經(jīng)三極管整形，可以有效地完成控制需要。設(shè)計(jì)中，只要能將光線信號突變檢測出來，便可以說設(shè)計(jì)完成了一半，至于控制局部的設(shè)計(jì)，可采用繼電器輸出，這樣可以驅(qū)動較大的路燈負(fù)載。在本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，如何提高系統(tǒng)在光線臨界狀態(tài)的穩(wěn)定性，是設(shè)計(jì)的難點(diǎn)所在。由于光敏電阻的電阻值變化是連續(xù)的，因此在靠近臨界點(diǎn)時，容易造成不穩(wěn)定，在設(shè)計(jì)中假設(shè)能用運(yùn)放電路來完成處理，那么可將運(yùn)放接成電壓比擬器的方式，這樣可以完成的較為準(zhǔn)確[10]。本系統(tǒng)光檢測局部采用的方法光明電阻與色環(huán)電阻搭建電橋方式通過比擬器的比擬判斷光敏電阻是否感應(yīng)到光線的強(qiáng)度。如圖3.1.5，電源采用+5V直流電源。當(dāng)通電后，比擬器U3的同相端電壓為U1=VCCR11/(R7+R11)=2.50V〔式5-1〕比擬器U3的反相端電壓為：U2=VCCr8/(r8+R6)〔式5-2〕當(dāng)U1>U2是比擬器U3輸出為高電平+5V，即三極管B極的電壓，此時5>0.7V，所以三極管Q2導(dǎo)通。所以P2.5承受到三極管C極的電壓應(yīng)為0.2-0.4V左右。當(dāng)U1<U2是比擬器U3輸出為低電平0，即三極管B極的電壓，此時0<0.7V，所以三極管Q2截止。所以P2.5承受到得電壓即為電源VCC的電壓+5。實(shí)際中由于電源電壓缺乏，電阻值不準(zhǔn)確，光敏電阻溫度影響等原因，所以實(shí)際測量會與理論分析有一定的誤差。以下是幾組使勁測量光線對路燈影響的數(shù)據(jù)。表5.1 光線對路燈影響光敏電阻對地電壓比擬器反相端電壓比擬器正相端電壓比擬器輸出電壓路燈亮滅光強(qiáng)時0.56V0.80V2.10V3.00V滅光弱時1.44V1.80V2.09V3.00V滅表5.2光線對路燈影響光敏電阻對地電壓比擬器反相端電壓比擬器正相端電壓比擬器輸出電壓路燈亮滅光強(qiáng)時1.02V1.54V2.35V3.00V滅光弱時2.81V3.58V2.35V0.68V亮表5.3光線對路燈影響光敏電阻對地電壓比擬器反相端電壓比擬器正相端電壓比擬器輸出電壓路燈亮滅光強(qiáng)時1.98V2.06V2.43V3.00V滅光弱時3.79V3.79V2.51V0.68V亮表5.4光線對路燈影響光敏電阻對地電壓比擬器反相端電壓比擬器正相端電壓比擬器輸出電壓路燈亮滅光強(qiáng)時3.01V3.40V2.410.68V亮光弱時3.98V4.00V2.50V0.68V亮通過上述的幾組數(shù)據(jù)，可以看出第二和第三組數(shù)據(jù)對路燈的光控能力的反映更直觀。更能表達(dá)光控制下路燈對光線強(qiáng)度的反響。6總結(jié)現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)快速開展，本系統(tǒng)設(shè)計(jì)構(gòu)建了一個路燈控制系統(tǒng)，由光線強(qiáng)度和時間來控制路燈，并由LCD1602液晶顯示出來，同時送入單片機(jī)的控制模塊，經(jīng)單片機(jī)算法判定，并同預(yù)先設(shè)定的時間和光線進(jìn)展比擬，判斷是否是需要亮燈。預(yù)設(shè)亮?xí)r間到那么路燈開啟，預(yù)設(shè)滅時間到路燈關(guān)閉。但是由于季節(jié)的不同，一樣時間的光線的強(qiáng)弱有區(qū)別，光線強(qiáng)時，通過光敏電阻檢測到信號，在由單片機(jī)發(fā)出信號執(zhí)行路燈滅的指令，從而到達(dá)節(jié)能效果；光線弱時，路燈自動開啟。從而到達(dá)節(jié)能環(huán)保的作用，這才是本設(shè)計(jì)的重要意義。通過這個系統(tǒng)的設(shè)計(jì)我獲得了很多珍貴的經(jīng)歷與教訓(xùn)，在做工程時，要按部就班不能操之過急，首先要把工程要求弄明白，系統(tǒng)功能要正確而且有實(shí)際意義。在就是要把原理搞透徹，明白各個模塊的作用，再把設(shè)計(jì)流程、設(shè)計(jì)算法記錄下來，考慮多種方案，仔細(xì)分析得出最正確方案，通過仿真軟件仿真再開場制作。這樣才能減少失敗的打擊，才能節(jié)省更多的時間和經(jīng)濟(jì)損失。此次的畢業(yè)設(shè)計(jì)使我對路燈控制器的工作原理及工作特點(diǎn)都有了進(jìn)一步的了解，并對有關(guān)的知識有了更進(jìn)一步的掌握，明白了很多關(guān)于它的很多理論和實(shí)踐知識，其電路構(gòu)造簡單，工作性能穩(wěn)定，功能容易實(shí)現(xiàn)，其可用常用的電子元器件構(gòu)成，因此本錢較低。在此根底上也確實(shí)存在著一些間題與缺乏，比方負(fù)載的性能穩(wěn)定問題，光敏電阻的敏感性問題，掉電時間保存問題，電路識別能力導(dǎo)致的誤操作問題等，但總體上還是比擬實(shí)用的。通過此設(shè)計(jì)"路燈控制器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)"讓我收獲頗多。它提高了我對電子產(chǎn)品的理論設(shè)計(jì)能力，也提高了我的實(shí)際動手能力；它讓我明白平時知識的積累是有用的，是可以設(shè)計(jì)創(chuàng)造價(jià)值的；它讓我找到了信心，找到了解決問題的方法。當(dāng)然，它也讓我明白僅靠現(xiàn)在的知識還是不夠的還得努力學(xué)習(xí)，也讓我明白理論和實(shí)際也是有很大差距的，要把理論和實(shí)際相結(jié)合才能得到自己預(yù)期的成果。參考文獻(xiàn)[1].福寬.一種新型的節(jié)能路燈控制器[J]，群眾科技2009年第六期：145～162.[2].任為編.電子技術(shù)根底畢業(yè)設(shè)計(jì):：中央播送電視大學(xué)，1997：59～75.[3].克明主編.電工電子技術(shù)簡明教程.：高等教育，2003：82～95.[4].何勇.王先澤.光電傳感器及應(yīng)用[M].：化學(xué)工業(yè)，2004第一版:30～59.[5].福太.電子電路495例[M].科學(xué)，2007:142～170.[6].高桔祥.全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽培訓(xùn)系列教程-2009年全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽試題剖析.電子工業(yè)，2009：177～190.[7].高桔祥.模擬電子技術(shù)〔第二版〕.電子工業(yè)，2007：50-81.[8].華永平.電子線路畢業(yè)設(shè)計(jì)[M].東南大學(xué)，2001:30～36.[9].郭天祥.51單片機(jī)C語言教程[M].電子工業(yè)，2008.65～69.[10].高桔祥.全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽培訓(xùn)系列教程"模擬電子線路設(shè)計(jì)".：電子工業(yè)，2007.6：67～79.[11].譚浩強(qiáng).C程序設(shè)計(jì)(第二版)[M].清華大學(xué)，1999：95～102致附錄附錄A系統(tǒng)總圖附錄BPCB圖附錄C實(shí)物圖附錄D局部源代碼：/************************************************ 作品：路燈控制器 徐佳單片機(jī)：STC89C52RC晶振：11.0592M編譯環(huán)境：KeiluVision4V9.00************************************************/#include<REG52.h>#include<intrins.h>#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedintsbitrs=P1^0;//液晶寫sbitrw=P1^1; //液晶讀sbitlcden=P1^2; //使能sbitkey1=P2^0; //按鍵一sbitkey2=P2^1;sbitkey3=P2^2;sbitkey4=P2^3;sbitkey5=P2^4; //按鍵選擇模式ucharkk=0;voidwrite_(uchar); //液晶寫操作voidwrite_date(uchardate); //液晶讀操作voidinit_lcd1602(); //液晶初始化voiddelay(uintx); //延時程序voiddisplay_init(); //初始化頁面voidinit_inter(); //初始化定時器sbitlamp=P2^7;sbitjc=P2^5; //檢測光線強(qiáng)弱sbitfeng=P1^3; //蜂鳴器uinttime1=20,time2=0,time3=0,time4=2,time5=0;uintshi=17,fen=59,miao=30,c=0,qq=0;uchartable1[]="S:19h~~6h";uchartable2[]="X:14:30:00";uchartable3[]={"0123456789"};uchartable4[]={"SG"};voidwrite_sfm2(ucharadd,uchardat)//寫地址寫命令{ ucharshi,ge; shi=dat/10; ge=dat%10; write_(0x80+0x40+add); write_date(0x30+shi); write_date(0x30+ge);}voidkeyscan() //按鍵掃描模式掃描{if(key5==0) { delay(10); { if(key5==0); while(!key5); kk++; { if(kk==2) 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