路灯控制设计单片机报告.doc

路灯控制设计单片机报告

单片机课程设计报告

项目名称：基于单片机的路灯控制
项目组成员：（1）姓名：崔羽飞 学号：102117
（2）姓名： 王 帅 学号：102129
（3）姓名： 刘 强 学号：102122
专业班级：通信101
日 期： .12.16
目 录
第一章 绪论 2
1.1 课题简介 2
1.2 设计目的 2
1.3 设计任务 2
1.4 设计方法 3
第二章 设计内容与所用器件 4
第三章 硬件系统设计 7
3.1 ADC0809接口电路 7
3.2、单片机时钟电路 8
3.3、单片机复位电路 9
第四章 软件设计 10
4.1 汇编语言和C语言的特点及选择 10
4.2 主程序设计 10
第五章 系统调试与存在的问题 13
5.1 硬件调试 13
5.2 软件调试 13
总 结 14

第一章 绪论
1.1 课题简介
如今，照明电路的数量越来越多，使得路灯的用电量占城市用电量的比重越来越大，在用电高峰期时，电网超负荷运行，电网电压都低于额定值，在用电低谷期供电电压又高于额定值，当电压高时不但影响照明设备的使用寿命，而且耗电量也大幅增加，当低谷时，照明设备有不能正常工作。
因此，对城市的路灯的设计已经成为了当务之急，特别是午夜之后车流量急剧减少时，应该适当的关闭路灯，节约用电。可是中国的既节能又能延长路灯寿命的技术相比国外却是落后了，因此路灯控制系统的设计对于城市的发展至关重要。本论文旨在设计一套对外界光线和电压信号的采集来控制路灯的自动启停以及智能调压的控制系统，它能对路灯进行稳压、调压、自启动并延长路灯寿命的作用。
1.2 设计目的
经过本次课题设计，应用《单片机原理及应用》等所学相关知识及查阅资料，完成基于单片机的路灯控制设计，以达到理论与实践更好的结合、进一步提高综合运用所学知识和设计的能力的目的。
经过本次设计的训练，能够使我在基本思路和基本方法上对基于MCS-51单片机的嵌入式系统设计有一个比较感性的认识，并具备一定程度的设计能力。
1.3 设计任务
在本次课程设计中，主要完成如下方面的设计任务：
1、简要阐述单片机技术发展的国内外现状及ADC0809的基本原理；
2、掌握MCS-51系列某种产品（例如8051）的最小电路及外围扩展电路的设计方法；
3、了解单片机数据转换功能及工作过程；
4、完成主要功能模块的硬件电路设计及必要的软件设计；
1.4 设计方法
经过ADC0809输入数据，利用光感原理来判断是否为白天或黑夜，经过与输入数据的比较来控制路灯的开关；其中光照存在自然光和非自然光，经过定时器的延时来确定是否为自然光。

第二章 设计内容与所用器件
基本功能：
利用80c51作为路灯的控制器。
可选器件：
51系列单片机、ADC0809。

开始

是否有光照
否

是
光照时间
路灯关

<1MIN

>1MIN

路灯开

流程图
第三章 硬件系统设计
硬件系统是指构成微机系统的实体和装置，一般由运算器、控制器、存储器、输入接口电路和输入设备、输出接口电路和输出设备等组成。单片机实质上是一个硬件的芯片，在实际应用中，一般很难直接和被控对象进行电气连接，必须外加各种扩展接口电路、外部设备、被控对象等硬件和软件，才能构成一个单片机应用系统。本设计选用以AT89S51单片机为主控单元。显示部分：采用ADC0809。
3.1 ADC0809接口电路

图3.2 矩阵键盘内部电路

3.2、单片机时钟电路
时钟电路用于产生单片机工作所需要的时钟信号，单片机本身就是一个复杂的同步时序电路，为了保证同步工作方式的实现，电路应在唯一的时钟信号控制下严格地按时序进行工作。
在MCS-51芯片内部有一个高增益反相放大器，其输入端为芯片引脚X1，输出端为引脚X2，在芯片的外部跨接晶体振荡器和微调电容，形成反馈电路，就构成了一个稳定的自激振荡器。 此电路采用12MHz的石英晶体。时钟电路如下图2-2：

图2.2时钟电路
3.3、单片机复位电路
复位是单片机的初始化操作，其主要功能是把PC初始化为0000H，使单片机从0000H单元开始执行程序。除了进入系统的正常初始化之外，当由于程序运行出错或操作错误是系统处于死锁状态时，为摆脱困境，也需要按复位键以重新启动。
RST引脚是单片机复位信号的输入端，复位信号是高电平有效，其有效时间应持续24个振荡周期（即2个机器周期）以上，若使用频率为12MHz的晶振，则复位信号持续时间应超过4s才能完成复位操作。复位操作有上电自动复位和按键手动复位两种方式。上电自动复位是经过外部复位电路的电容充电来实现的。按键电平复位是经过使复位端经电阻与Vcc电源接通而实现的。在本设计中采用了按键电平复位方式，其复位电路如下图2-3。

图2-3、复位电路

第四章 软件设计
4.1 汇编语言和C语言的特点及选择
本设计是硬件电路和软件编程相结合的设计方案，选择合适的编程语言是一个重要的环节。在单片机的应用系统程序设计时，常见的是汇编语言和C语言。机硬件，程序可读性和可移植性比较差。而C语言虽然执行效率没有汇编语言高，但语言简洁，使用方便，灵活，运算丰富，表示化类型多样化，数据结构类型丰富，具有结构化的控制语句，程序设计自由度大，有很好的可重用性，可移植性等特点。在本设计中采汇编语言编写软件程序。
开始

是否有光照
否

是
光照时间
路灯关

<1MIN

>1MIN

路灯开

4.2 主程序代码
ORG H
START: LCALL DIS
MOV R0,#20H ;R0指向20H
MOV R4,#08H ;路数送R4
MOV R2,#00H ;路地址送R2
SETB IT1 ;INT1为负边沿触发
MOV IE,84H ;开INT1中断
MOV P2,R2 ;送INO
MOVX @R1,A ;启A/D
LOOP: JNB EX1,DONE ;判断是否关中断
SJMP LOOP
DONE: CJNE @R0,14H,PDSJ;判断输入是否大于14H
PDSJ: JNC PDYS ;输入大于14H，判断光照时间
MOV P1,00H ;输入小于14H，关灯
PDYS: LCALL DIS ;时间1S
DJNZ #3CH,DONE ;光照时间是否大于1min
CPL P1 ;光照大于1min，开灯
ACALL DIS ;延时1S
SJMP START

ORG 2400H
D50: MOV TMOD, #61H
MOV TH0, #3CH
MOV TL0, #0B0H
SETB TR0
DD: JBC TF0, TRE
AJMP DD
TRE: RET
DIS: MOV R6, #14H
D10: ACALL D50
DJNZ R6, D10
RET

ORG 000BH
LJMP CINT1
ORG 0100H
CIN1T: CLR P2.7 ;令P2.7低电平
MOVX A,@R1 ;读数字量
MOV @R0,A ;存数字量
INC R0 ;数据指针加1
INC R2 ;路数加1
MOV P2,R2 ;送地址
MOVX @R1,A ;启A/D
DINZ R4,LOOP1;未完，loop1
CLR EX1 ;8路完，关中断
LOOP1: RETI ;中断返回
END

。第五章 系统调试与存在的问题
5.1 硬件调试
常见故障：
1、逻辑错误：它是由设计错误或加工过程中的工艺性错误所造成的。这类错误包括错线、开路、短路等。
2、元器件失效：有两方面的原因：一是器件本身已损坏或性能不符合要求；二是组装错误造成元件失效，如电解电容、集成电路安装方向错误等。
3、可靠性差：因其可靠性差的原因很多，如金属化孔、接插件接触不良会造成系统时好时坏，经不起振动；走线和布局不合理也会引起系统可靠性差。
4、电源故障：若样机由电源故障，则加电后很容易造成器件损坏。电源故障包括电压值不符合设计要求，电源引线和插座不对，功率不足，负载能力差等。
调试方法：包括多级调试和联机调试。在调试过程中要针对可能出现的故障认真分析，直至检查出原因并排除。
本次硬件调试过程中，对所出现的问题进行了认真的分析和改正，最后能够很好的达到设计要求的效果。
5.2 软件调试
软件调试一般分为以下四个阶段：1、 编写程序并查错；2、在汇编语言的编译系统中编译源程序3、对程序进行编译连接，并及时发现程序中存在的错误；4、改正错误。
在软件调试过程中，对出现的错误进行了认真的分析和修改，多次调试成功后，能够很好的达到既定的设计效果。

总 结
这次单片机课程设计不但巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上没有学到过的知识，掌握了一种系统的研究方法，能够进行一些简单的编程。经过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。同时在设计的过程中发现了自己的不足之处，
经过本次课设，我不但学到了关于单片机技术方面的许多专业知识，同时也让我感觉到团队合作的重要性。其实如何有效和快速的找到资料也是课设给我的启发，利用好图书馆和网络，是资源的到最好的利用。与她人交流思想是取得成功的关键，在交流中，不但强化了自己原有的知识体系，也扩展了自己的思维。课设是一个经过思考、发问、自己解惑并动手、提高的过程。我会在以后的学习中不断学习，积累经验，完善自己。
这里我要感谢老师的指导，没有老师的细致讲解，也就没有我们的基于单片机的路灯控制出来，非常感谢！

附 录
附录一：基于单片机的路灯控制连线图