模拟智能路灯控制新版系统.doc

基于STC89S52智能路灯设计 物理和电子信息科学系 电子信息科学和技术专业 12960137 谢丰应 指导老师：唐建峰摘 要:智能路灯系统STC89C52单片机作为控制关键,系统使用简单电路,体积小专用时钟芯片DS1302， 工作时保持数据和时钟信息,当功率小于1兆瓦时。使用DS1302不仅降低电路功耗,而且能保留IO端口资源。使用光敏电阻搭配LML393感应环境亮度改变,用红外感应模块感应行人和车辆经过智能控制光照强度。自动感应光照方法和时机模型两种。配置了键盘输入模式下,液晶使用LCD1602显示。单片机灯光定时控制器是一个新型智能控制仪表,它能够不一样季节调整不一样晚上开灯时间,黑暗人依据不一样需要经过按钮和路灯光熄灭时间条件。系统智能化程度高,可靠性高,系统稳定,和高性价比,含有较大市场方向。关键词： AT89S52 DS1302 LCD1602 光敏 路灯 LM393 红外感应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 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 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 reliability, the system is stable, and comprehensive cost-effective high, with large market applications. Key words: AT89S52 DS1302 LCD1602 photosensitive lights 朗诵显示对应拉丁字符拼音目 录1引言 (1)2 系统方案设计 (1)3 系统硬件电路设计 (2) 3.1单片机最小系统 (2) 3.2按键模块电路 (2) 3.3光敏电路设计 (2) 3.4时钟芯片模块设计 (6) 3.5显示模块设计 (9) 3.6红外模块设计 (11)4软件设计 (15) 4.1主程序设计 (15) 4.2按键模块子程序(16) 4.3光敏程序设计 (17) 4.4红外程序设计(17)4.5时钟程序设计(17)5总结 (18)参考文件（18）致谢 (18)附录1：电路原理图 (20)附录2：实物图 (21)1引言城市多种路灯节能工作是城市工作管理关键任务之一,现代城市快速发展需要有愈加可靠，愈加智能，愈加节能城市路灯控制系统。尤其在目前形势，能源担心多种资源担心，节能已经成为各行各业专题。本系统用89C52系列单片机用于设计很方便，也很简单，时间控制也很正确，能满足日常使用要求。路灯控制系统设计有两种方法:一是经过光敏电阻感光变动电阻所产生不一样电信号控制,一个是经过DS1302时钟芯片控制时间来控制路灯。设计特点不尽相同,所以有不一样目标。我们能够使路灯系统经过简单合成和上述两个特点同时,用STS89C52单片机控制下来控制路灯开关。按钮能够调整时间，人工控制路灯亮灭时间。节能方面经过红外感应智能控制路灯光照强度，当无人是路灯不是很亮，当有些人经过经过红外感应感应到人或车辆经过，加大光照强度能够更清楚看清路面情况，经过智能控制达成节能效果。光敏电阻自动感应光照强度，当在白天天气黑暗时候也能够打开路灯，而且光敏电阻优先级大于时钟电路。本设计硬件电路简单,成本低,性能可靠,操作方便,实现51单片机在智能控制中应用。2 系统方案设计 系统原理图图1所表示，系统关键有单片机最小系统，时钟电路，光敏模块，红外感应模块，按键模块和显示模块。该系统以89C52为关键，有时间控制，光敏感应，红外感应为一体智能控制系统，实现了更高效，更节能控制系统，针对城市路灯愈加好控制能源达成节能和控制目标。 图1 系统设计总体方案STC89C52键盘模块时钟模块路灯控制显示光敏模块红外模块3单片机硬件电路设计 3.1单片机最小系统单片机最小系统由四个部分组成 1晶振，晶振大小由你单片机时钟周期而决定，B9C52使用12MHZ晶振，用于计时，并联两个电容，电容大小通常为22PF,晶振和单片机18脚和19脚相连。2复位电路，用于复位，相当于重启，用一个电解电容和电阻相连，和单片机RST口相连，和40脚地相接，3电源，用于供电，通常见电脑供电，或自制USB接口供电，通常89系列需要在P0口接个排阻而且排阻需要接上电源。4烧制程序口，STC通常使用串口输入。最小系统图图2所表示。 图 2 单片机最小系统3.2按键模块设计 按键总共有四个按键 包含复位按键，加减时间按键，控制按键，复位按键连到单片机RST,控制按键连到P3.0，时间加减连到P3.1和P3.2达成控制时间来点亮路灯。3.3光敏电路设计光敏电阻器是利用半导体光电效应阻力改变入射光强度和电阻;入射光强度,电阻减小,入射光弱,电阻增大。光敏电阻测量光,光线中常见控制和光电转换将改变(光改变转化成电能)。常见光敏电阻硫化镉光敏电阻,它是由半导体材料制成。光敏电阻器电阻改变入射光强度(可见光),在黑暗条件下,其值可达1 10 m(黑暗),在强光条件下(100 lx),它价值(亮电阻),只有几百到几千欧姆。光敏电阻光敏性(即。、光谱特征)和人眼对可见光(0.4 0.76)m反应是很靠近,只要人类眼睛能够感觉到光,并将造成其电阻改变。电路经过一个比较器 这里我用LM393芯片，和一个滑动变阻器调整光敏电阻灵敏度。LM393输出负载电阻能衔接在可许可电源电压范围内任何电源电压上，不受 Vcc端电压值限制.此输出能作为一个简单对地SPS开路(当不用负载电阻没被利用)，输出部分陷电流被可能得到驱动和器件值所限制.当达成极限电流(16mA)时，输出晶体管将退出而且输出电压将很快上升。电路图图3 图3 光敏电路3.4时钟模块设计这个系统时钟模块是经过时钟芯片DS1302来实现，电路图图4.D S1302引脚排列,其中Vcc2为主电源，VCC1为后备电源。在主电源关闭情况下，也能保持时钟连续运行。DS1302由Vcc1或Vcc2二者中较大者供电。当Vcc2大于Vcc1+0.2V时，Vcc2给DS1302供电。当Vcc2小于Vcc1时，DS1302由Vcc1供电。X1和X2是振荡源，外接32.768kHz晶振。RST是复位/片选线，经过把RST输入驱动置高电平来开启全部数据传送。RST输入有两种功效：首先，RST接通控制逻辑，许可地址/命令序列送入移位寄存器；其次，RST提供终止单字节或多字节数据传送方法。当RST为高电平时，全部数据传送被初始化，许可对DS1302进行操作。假如在传送过程中RST置为低电平，则会终止此次数据传送，I/O引脚变为高阻态。上电运行时，在Vcc2.0V之前，RST必需保持低电平。只有在SCLK为低电平时，才能将RST置为高电平。I/O为串行数据输入输出端(双向)，。SCLK为时钟输入端。图4 时钟模块3.5显示模块设计显示模块应用LCD1602液晶显示器，1602含有价格比较低，显示清楚，等比较优良特点，是一款功耗比较低LCD显示器所以我选择它。只需要极少外部原件就能够使用它。图5所表示。P0口连接到排阻然后连到数据IO口，微控制串行总线。 图5显示模块3.6红外模块设计 红外模块来控制是否有些人或车辆经过来调整路灯亮度。经过一个红外感应连接到三极管S8550然后连接到单片机。S8550是一个常见PNP型三极管 ，基极连接到单片机上 将红外感应信号放大 以愈加好达成正确控制。路灯使用超高亮led灯，能够愈加直观看到反应。图6. 图6红外模块4 软件设计4.1主程序设计主程序第一步是对目前环境明暗程度作出判定，设置定时器为T0工作模式为16位定时计数器模式，设置总中止许可位EA，并把显示端口P0和P2清0。然后调用时钟1302子程序、液晶子程序、按键子程序、光敏程序、红外感应子程序。因为采取是12MHz晶振，那么计数器每计一个数会是1us，当主程序检测到接收成功标志位后，开始进行时间计算。结果会把十进制BCD码方法送进LED显示大约0.5s。为了程序结构化和愈加轻易计算出距离，主程序需要利用C语言编写。结果框图图7.人手控制红外感应时钟控制光敏控制 图7 4.2按键模块子程序 编写单片机按键子程序时，先给按键连接I/O口一高电平，让单片机检测该I/O口是否变成为低电平，也就是当按键闭合时，I/O口和地相连变成低电平，说明按键按下，然后实施按键相对应得命令。图8. 图84.3光敏程序设计时间控制外 当初间控制之外光敏程序当光线强时路灯不亮，光线暗时路灯亮，程序步骤图以下图9光照弱时光照强时 运放比较器 信号 图94.4红外程序设计当路灯进入忙时段时，当有些人或车辆经过时路灯高亮。无人时路灯微亮具体程序以下：DisplayTH(TH);DisplayTL(TL);read_date();TR0=1;while(1) key_scan(); read_date(); if(IN1=1&sh=1) n1=5000; /感应到人后开启高亮时间 else if(hour=TH&hour=TL&sh=1) /忙时段灯高亮 m1=10; else if(hour=TH&hour=TL&sh=1) /忙时段灯高亮 m2=10; else if(hourTH&sh=1&IN2=0) /闲时段灯微亮 m2=2; else m2=0; 4.5时钟程序设计5总结 此次设计关键用于模拟路灯控制系统节能，对细节要求高。这个路灯用时钟模块时钟芯片使用晶振频率是32.768 kHz，不能搞错，我板子用比较小，所以排版显得很艰苦，摆放好液晶屏和单片机后空间就显得很小，其它元件全部腾不出地方。时钟芯片和最小系统放在一起会减低时钟芯片影响。液晶平应该选择较稳定电阻。硬件电路在调试过程中要一个个检测，光敏电阻灵敏度也要注意，光敏电阻分两种，一个是随光照强度电阻减小，一个是随光照强度电阻增大。不能选错，选择LM393比较要记得接电阻。在用单电源供电情况下需要接一个上拉电阻。不是每一个芯片全部能使用单电源供电，开始我选择LM324就出现比较不稳，单电源供电下灵敏度不够高，路灯出现微微遮一下光就亮情况，最终还是换成LM393. 软件方面要细心，一个小小错误就会耽搁半天，软件也需要一个模块一个模块尝试。 系统调试完了以后，要对光暗环境一致性进行数次试验，不停优化才能达成和假设和实际相同。不停改善电路使它正确度达成最高。6参考文件【1】 郭天祥.51单片机C语言教程【M】.北京：电子工业出版社，【2】 陈杰，黄鸿.传感器和检测技术【M】.北京：高等教育出版社，【3】 陈锌城，邓海.模拟电子技术【M】.北京：高等教育出版社，【4】 陈梓城.电子技术实训【M】.北京：机械工业出版社，【5】 孙丽霞.数字电子技术【M】.北京：高等教育出版社，【6】 周良权.数字电子技术基础【M】.北京：高等教育出版社，【7】 刘少强，张靖。传感器设计和应用实例.北京：中国电力出版社，【8】 杨晓光，寇臣锐，汪友华.太阳能LED路灯照明控制系统设计【J】.电气应用，【9】 董飞，蒋孝平。高亮度功率发光二极管驱动器及其应用电路【J】.光源和照明，【10】 周志敏，等。LED照明技术和工程应用【M】.中国电力出版社， 致谢 大学里所学到知识在这次设计中完美表现出来，利用了很多很多学到知识，把知识活学活用，而且在其中丰富了我动手能力，也学到很多小技巧，也有了很多总结问题，找到问题，处理问题新方法。这里我要由衷感谢我指导老师唐建峰老师，在设计过程中给了我很多指点，让我少走了很多弯路。还有我要感谢我全部任课老师，感谢你们教导。还有感谢我班上同学给了我很多资料和多种帮助立即指出了我在设计中问题。感谢你们对我支持，谢谢你们。附录1 电路原理图 附录2实物图和实物演示结果 图所表示，实物大部分有锡焊接小部分经过跳线连接，液晶屏为LCD1602，时钟芯片接了一个单独3V纽扣电池给DS1302供电，最小系统和复位电路在单片机下面节省空间。模拟路灯和红外感应在一块，愈加好观察路灯感应情况。 实物正面图 实物后面图