基于单片机的节能路灯控制系统的设计(终稿).doc

（2016届）毕业设计题 目：基于单片机的节能路灯控制系统的设计姓名: 汤烨俊专业： 电子信息工程班级: 电信N122学 号: 201245679215指导教师: 许 翔导师职称: 副教授嘉兴学院南湖学院教学事务管理中心2016年 月 日诚 信 声 明我声明，所呈交的设计是本人在老师指导下进行的研究工作及取得的研究成果.据我查证，除了文中特别加以标注和致谢的地方外,设计中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得嘉兴学院南湖学院或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。我承诺,设计中的所有内容均真实、可信。设计作者签名：签名日期：年月日I授 权 声 明学校有权保留送交设计的原件，允许设计被查阅和借阅，学校可以公布设计的全部或部分内容，可以影印、缩印或其他复制手段保存设计，学校必须严格按照授权对设计进行处理，不得超越授权对设计进行任意处置。设计作者签名:签名日期： 年 月 日I基于单片机的节能路灯控制系统的设计摘 要 本文中的设计是基于单片机MSP430G2553的一个用于节能路灯控制系统，能够自动检测来往行走人员，当有人员通过时能根据环境光线自动启动路灯，当人员离开，延迟一段时间后路灯自动熄灭,并可以根据需要自动调节路灯亮度。在控制系统中,含有人体红外传感器模块、光敏电阻传感器模块、声光电报警模块，首先光敏电阻传感器模块会对天气亮度进行识别，从而进行判断路灯是否被打开，如果遇到问题不能被打开则报警模块会触发蜂鸣器和LED灯警示；当有人通过时，人体红外传感器模块会检测到,将信息反馈给单片机，单片机将会调节PWM波，从而使路灯增加亮度。该系统基本实现了对路灯的节能控制，并实现了路灯的工作模式、调光功能和报警信息等功能，整个系统稳定、可靠，具有良好的应用前景。关键词：MSP430G2553，节能路灯控制系统，人体红外传感器IIIDESIGN OF ENERGY SAVING LAMP CONTROL SYSTEM BASED ON SINGLE CHIP MICROCOMPUTERABSTRACTThe design is based onmsp430g2553 a for street lamp energysaving control system, can automatically detect traffic personnel， when personnel through can according to the ambient light auto start the streetlight， when people leave, after a period of time delay lamp extinguished automatically， and can be according to the need to adjust the brightness of street lamps。 In control system, containing the human body infrared sensor module, photosensitive resistance sensor module， sound photoelectric alarm module， first of all， photosensitive resistance sensor module will identify the brightness of the weather, so as to judge whether the lamp was turned on, if you encounter a problem can not be open alarm module will trigger the buzzer and led warning light; when someone passes， the human body infrared sensor module will be detected and the information feedback to the microcontroller， microcontroller will adjust the PWM wave， thus enable the street to increase brightness。 The system basically realized the energy saving control of street lamps， and realized the working mode of the street lamp， light control function and alarm information, the whole system is stable and reliable, and has good application prospects。Keywords：MSP430G2553， energy saving lamp control system, human body infrared sensorI目录1 绪论11.1 概述11。2节能路灯控制的国内外现状与发展11.2.1 路灯节电控制器的发展历史11.2。2 路灯节电控制器的发展现状21。2.3 路灯节电控制器的相关技术31。2.4 路灯节电控制器的发展趋势41.3 现有路灯控制系统的分析51。3。1 现有路灯控制系统的缺点不足51。3。2 拟采用的改进方案52 节能路灯控制方案设计62。1 课题主要内容62.2 节能路灯控制方案介绍63 系统硬件的选择和设计83。1 单片机的选择83.1。1 单片机模块的论证与选择83。1。2 单片机最小系统及周边电路93.2 光敏电阻模块103。3 红外传感器模块103.4 声光电报警模块114 软件系统设计134。1软件编写134.2系统流程图155 系统调试165.1 单片机最小系统的调试165。2 光敏电阻模块的调试165.3 人体红外感应模块的调试165。4 蜂鸣器报警模块的调试175。5 软件运行的调试176 总结与展望18参考文献19致谢21附录22嘉兴学院南湖学院本科生毕业设计1绪论1.1概述随着人类文明的发展进步，人们对于基础建设的要求越来越高，路灯，作为城市基础建设的必要设施，毫无疑问得成为了人类夜间活动的主要照明工具。城市的路灯控制系统是城市基础建设的一个重要组成部分，它的智能化程度也反映出了城市的现代化文明水平.经研究表明,良好的道路照明可以减少大约30左右的夜间交通事故。所以，设计自动化程度高、安全性能好、运行可靠、智能控制程度高、高效节能、使用和维护方便的照明控制系统,是城市现代化文明不可缺少的要求之一。近些年，随着计算机技术的快速发展,应用计算机技术来推动各项公共事业的发展,取得了非常显著的成效。通过改变现当代相对落后的照明控制系统来节约能源,是建立节约型社会所必须的.随着国家的“节能法颁布以及实施和我国“十一五”规划要求,高科技技术和节约能源已经纳入社会可持续发展战略的重要内容，利在当代，功在千秋1。随着城市路灯照明规模的不断扩大延伸,在传统的技术方式下，管理部门的维护成本和人工成本不断增长.因此，城市路灯控制系统所采用的计算机技术需要实现科学化管理和智能化管理。1。2节能路灯控制的国内外现状与发展1。2。1路灯节电控制器的发展历史 人类的发展史是一部追求光明的创业史，火的运用是人类文明进步的重要里程碑.远古先祖们点燃的篝火就是最早的灯火。直到1843年,中国上海街头出现了第一盏路灯，尽管它是由煤油点燃的，但是在人们的心中,它发出的光芒比月光还要圣神。就在黄埔江的两岸，人群为了一睹第一盏路灯的风采蜂拥而至，再后来，上海租界的路灯又改成了由煤气供应的路灯.这种技术是从英国伦敦移植过来的，它的亮度比煤油灯高出了好多倍，在夜里行走的人眼中,这种光亮简直就是夜晚的小太阳.再到1879年，上海的十六浦码头终于亮起了中国第一盏用电能发光的路灯,供电的是一台只有10马力的内燃机发电组，也就相当于一辆手扶拖拉机的功率而已2。1。2。2 路灯节电控制器的发展现状 目前国内的路灯控制器生产的品牌有:康启路灯控制器，智能路灯专用节电器；路灯专用节能控制柜；路灯天文控制器/天文钟/天体钟、智能路灯节能控制柜、路灯节电控制柜、路灯节电器等一系列的路灯控制器；并通过国家质量检测中心的检测认证，符合国家用电要求3.KQLD1智能型路灯控制器采用国外最先进的计算机控制技术，运用太阳与地球的运行规律以及地球经纬度与日出日落的关系，并根据一年四季变化规律与经纬度算法计算日出日落时间。本产品有开关时间微调和半夜控制功能，从而能适应不同地理环境的需要;是路灯、霓虹灯、广告灯箱、监控补光等设备的最佳时间控制器，能有效节约资源消耗,减少浪费；可广泛应用于街道、铁路、车站、航道、工矿、学校、小区及供电部门等一切需要时间控制的场所4.路灯控制器目前广泛应用于市政主要道路（国道、省道、县道）、高速公路、体育广场、桥梁、码头、隧道、园林、观光景灯、游乐场所、广告灯箱等用于公共照明的环境场所;路灯控制器所适用的灯具类型也很多，比如高压钠灯、低压钠灯、高压汞灯、金属卤化物灯、荧光灯等所有气体放电式的照明灯具5。它们的特点如下：1、采用国外先进的微处理芯片,可靠性高、误差小、稳定性强。 2、具有断电数据保存，时钟不间断工作,无需更换电池，维持时钟运行十年以上。 3、经纬度计算开关时间，随季节变化合理控制,最小步长1分钟。 4、采用液晶显示年、月、日、时、分，并带有背光，方便夜间观察和操作。 5、具有路数选择功能，可方便的设置为1路、2路或者3路控制。 工作模式0：用户设定开关时间，开灯范围12:00到23：55；关灯范围00：00到11：55。 工作模式1：采用经纬度控制开关时间,2路，3路关灯时间可在00:00到11：55设定。 工作模式2：经纬度控制时间正负30分钟风采用光控。 工作模式3:光强度控制开关灯。 6、具有独立检修按钮便于用电设备的检修或重大庆典的需要。7、 抗干扰能力强，能抵御从电网直接输入幅值达2000伏的干扰脉冲。8、大功率继电器输出，可接220伏或380伏接触器,控制稳定，使用寿命长.1。2。3 路灯节电控制器的相关技术 路灯节能控制器所实现的功能为：（一）电压监控由于各个地区的电力供应有所不同，有些地区的电网电压相对偏高,又有些地区的电网电压相对偏低,而且电网电压还会随着负载的变化而产生大小不同的波动6。这时候路灯节能控制器能够对电网电压进行实时地监控，与分时控制(下文会有详细解释）配合起来，就会取得良好的效果。具体的操作方法如下：在遇到交通高峰期时，路灯应该保证足够的亮度。在正常的情况下，路灯应该投入使用第一档运行。但是如果这时候电网电压相对偏低（如低于208 V） ,那么路灯应该全压运行，如果电网电压相对偏高(如高于236 V) ，那么路灯则可以直接跳过第一档,投入使用第二档运行。要注意的是，为了防止档位的频繁切换,每当系统监测到电网电压低于208 V或者高于236 V 时，应该适当延长一段时间用来重新判断,然后再做决定。而在交通正常的时期，需要兼顾照度和节电的效果。在正常情况下，路灯应该投入使用第二档运行。同样的，如果电网电压低于208V ，那么路灯则可以返回到第一档运行,如果电网电压高于了242V，那么路灯就可以直接投入使用第三档运行了。当然,这里也同样需要考虑到延时的问题。最后在交通低谷的时期，需要重点考虑的就是节电效果了。在正常的情况下，路灯应该投入使用第三档运行，也就只有当电网电压过低的时候（如低于195V) ， 那么路灯才会返回到第二档运行7.(二)分时控制路灯控制器能够根据时间来控制开灯和关灯,并去调整路灯的供电电压。各个地区所在的纬度是不同的，那么每天日出日落的时间也就都不同了.我们可以根据天文年历查出每个地区一年内日出日落的时间。在误差允许的范围内,我们又可以把一年大致地分为三个季节时段来对路灯进行控制，每一个季节时段都有着不同开关灯的时间设定。而且从开灯到关灯，可以根据当地交通的情况而改动,一般情况下，路灯的分时控制就可以取得相当不错的节电效果了。(三)旁路模式路灯控制系统有两种模式,一个是旁路模式8，另一个是省电模式，而且能够在两种模式下切换.当系统检测到接触器线路遇到故障时,系统会自动切换到旁路模式供电。在旁路模式下，交流电是不会经过控制器和自耦变压器的，而是直接对路灯进行供电.（四）多种电工参数的检测控制器能够检测多种电工参数9，其中包括各相电压有效值，各相电流有效值，各相有功电能等，能够实现对各电工参数进行实时记录以及掉电保存。 （五)通讯功能系统采用RS2485进行通讯10，它的通讯距离可以达到1.2公里左右。该功能能够把电压，电流以及有功电能都上传到附近的中央监控室，并且每分钟刷新一次。1。2。4 路灯节电控制器的发展趋势在未来，城市的公共照明会离不开LED，因为LED光源的节能效果是家喻户晓的.LED灯是一种基于半导体PN结形成的高效固态光源，它甚至只需要用非常微弱的电能就能发光11.它的原理其实也不复杂,当在有正向的偏置电压情况下注入电流,P区的空穴和N区的电子也就被注入，再扩散到有源区，经过辐射的复合产生光子，达到电能直接转换成光能的效果。它的特点有耗电少,寿命长，无污染，光度强等，因此，在未来用在道路照明节能项目上的最佳选择必定会是LED灯。用好的路灯只是节能的一个方面，另一个方面就是路灯控制系统的改革。目前国内大部分的城市道路照明控制系统仍旧是沿用相对简单的光控和钟控等传统控制方法。而这些传统的控制系统都普遍存在着不能实时反馈路灯运行状态信息的弊端,且难以进行远程控制，基本上也就没有达到大的节电效果.传统的路灯控制系统还有一个弊端是需要采用传统的人工巡检，这样不仅使路灯管理部门任务加重，也增加了对路灯的运行维护费用。在未来,路灯控制系统肯定是人性化的,能够实时反馈道路信息的,方便维护的，能够根据外界环境自动进行反应的。1。3 现有路灯控制系统的分析1.3。1 现有路灯控制系统的缺点不足现有的路灯控制系统大多数是根据时间来控制路灯的开和关的，这样的控制系统对于时令以及天气等外界因素来说都不会对路灯的控制产生影响，但是这样会带来不少的电能浪费，就夏天来说，白昼时间会较长，假如设定晚上18时将路灯开启，到早上6时将路灯熄灭，而实际情况是在早上6时前的一个小时左右天已经亮了，而太阳下山也是在18时之后的一个小时左右，这样就会白白浪费两个小时所花在路灯上的电能,城市乡村的路灯基数又如此之大,电能浪费的程度可想而知。在时间控制方面的缺陷只是其一,传统路灯控制的另一个弊端在于,在很多城市，道路上的路灯基本都是长夜灯，而在午夜的零点以后,路上几乎已经没什么行人了12，就像是在北上广这样的繁华大都市，到了凌晨两点以后，道路上也很少有行人或者车辆了.那么难道要从凌晨点到清晨6点关闭路灯？这恐怕也不太现实。那么在低交通流量的时间段，道路上仍旧保持较高照明度，这样显然也是没有必要的。据调查考证，目前国内绝大部分的城市道路基本都采用了路灯隔盏关闭的节点方式，那么问题来了，这样不仅导致了路面照明度分布不均,也给道路治安以及道路交通安全带来了隐患。更得不偿失的是,这样不仅不能节省少用电能的费用，而是会由于后半夜电网电压的升高导致设备过度发热（注:因为在后半夜供电电压会因为用电负荷减少而提升15左右），这样既缩短了灯源的寿命，又增加了维护路灯的费用，得不偿失。1。3.2 拟采用的改进方案改进方案一：将路灯控制的参照量由时间变为由光敏电阻检测到外界环境光的强度参数,从而使路灯能够根据外界光强的变化来决定路灯的亮与灭。改进方案二：让路灯在人流小的时候自动降低亮度，而在检测到有人经过路灯下方指定范围时才增加光强,从而节约一大部分电能.2 节能路灯控制方案设计2.1 课题主要内容本设计主要研究的目标为装置能够自动检测来往行走人员，当有人员通过时能根据环境光线自动启动路灯，当人员离开，延迟一段时间后路灯自动熄灭，并可以根据需要自动调节路灯亮度。2。2 节能路灯控制方案介绍本方案是采用MSP430G2553单片机作为主控芯片,来控制两个光敏电阻的检测,一个人体感应模块的检测，一个蜂鸣警报器的控制，以及若干个LED的亮灭.通过根据在不同环境下各个感应模块所收集到的不同数据参数，单片机进行数据分析处理，并给出指令使LED灯能够做出不同的亮灭以及亮度改变的状态。模拟节能路灯控制系统方案如下：单片机最小系统版会通过P2。3作为一个输入端口连接一个光敏电阻,这个光敏电阻是用来检测外界环境的光强度的，也就是用来判定天是否变暗或者变亮，如果这个光敏电阻检测到的是白天,也就是光强比较强的时候，它会一直等待，一直等到黑夜来临，外界光强比较低的时候，单片机才会发出信息开始下一步的指令。当检测到天黑了，也就是外界环境的光强比较低的时候,单片机会进行一次简易的再次判断,就是延时5秒钟，这个5秒钟是为了判断是不是由于干扰导致的信号出错，比如垃圾飞过挡住了传感器导致误认为是黑夜。在延时检测之后如果光敏电阻的参数仍旧是说明天黑的，那么单片机就会做出指令使LED灯亮起，亮起的程度是需要依据有没有人经过来确定的。单片机的P1。4作为输入端口连接的是一个YS18 HCSR501人体感应模块,该模块在当有人进入传感器触发范围时，便可以触发,而且在此范围内能够重复触发。在检测到有人在触发范围内活动时,单片机会调整在P1.5端口的PWM输出，将占空比调整至90，也就是将LED灯的亮度调整到90%;当人离开传感器触发范围或者是在平常亮灯情况下没有人被检测到的时候，占空比则是调整为20，也就是LED灯的亮度调整到20。而p2.4端口会连接另一个光敏电阻，这个光敏电阻是用来判断当路灯已经开启变亮指令之后，路灯是否真的开启变亮的，如果检测路灯的光敏电阻输出高电平，那么说明路灯还没亮，系统会进一步激发蜂鸣器报警，而这个检测光敏电阻正常情况下是不会输出高电平的,因为白天外界环境是亮的，在晚上,路灯开着也是亮着的。整体电路的原理图如下图2-1所示：图 2Error! Bookmark not defined. 系统整体电路原理图3 系统硬件的选择和设计3。1 单片机的选择3。1。1 单片机模块的论证与选择方案一:采用传统MCS51单片机作为主控芯片.51单片机具有8位代码指令、8位数据总线、16位地址总线、6个中断源、4KB RAM、寻址范围16位地址宽度、不能预取指、1种工作模式、不支持协处理器、不支持JTAG调试，是一款具有价格低廉、使用简单、应用广泛较好的芯片。但是由于本设计需要连接红外传感器，光敏传感器，声光警报器等多个模块，如果使用MCS51单片机可能会影响其运行速度，这无疑增加了系统的负担以及风险，且内部资源比较少，功能相对不丰富，实现过程比较繁琐。方案二：采用MC9S12XS128飞思卡尔单片机，为十六位单片机，数据处理快,内部资源丰富，适于本智能小车，但其功耗较大，价格昂贵，单片机初始化过程繁琐。方案三:采用MSP430g2553作为主控芯片。MSP430g2553CPU具有一种16位RISC架构，功耗小,速度快，所有的操作(程序流指令除外）均作为寄存器操作与用于源操作数的7种寻址模式和用于目的操作数的4种寻址模式一起执行.综合上述三种方案，我们选择方案三.MSP430g2553更加符合我们的需求，同时也能高要求的完成路灯节能控制的功能，同时大大降低了复杂度，整个系统的性价比也很高。3.1.2单片机最小系统及周边电路 MSP430G2553单片机的最小系统引脚控制模块如下图31所示：图 3Error! Bookmark not defined. MSP430G2553 引脚控制模块MSP430G2553单片机周边电路图如下图32所示：图 3-Error! Bookmark not defined. MSP430G2553单片机内部电路3。2 光敏电阻模块本设计采用灵敏型光敏电阻传感器（如下图 3-2所示)13，通过比较器（使用宽电压LM393比较器）输出,具有信号干净，波形好，驱动能力强的特点,超过15mA，而且配可调电位器可以调节检测光线的亮度.它的工作电压是3.3V-5V，输出的形式为DO数字开关量输出（0和1)和AO模拟电压输出。光敏电阻模块对环境光线最敏感，一般用来检测周围环境的光线的亮度,触发单片机;模块在环境光线亮度达不到设定阈值时，DO端输出高电平，当外界环境光线亮度超过设定阈值时，DO端输出低电平;DO输出端可以与单片机直接相连，通过单片机来检测高低电平，由此来检测环境的光线亮度改变;小板模拟量输出AO可以和AD模块相连，通过AD转换，可以获得环境光强更精准的数值。图 3Error! Bookmark not defined. 光敏电阻传感器3.3 红外传感器模块YS18 HCSR501人体红外感应模块(如下图3-4所示）0是基于红外线技术的具有自动控制功能的产品14.它具有超低功耗、灵敏度高、可靠性强，超低电压工作模式的特点.它广泛应用于各类需要用到自动感应功能的电器设备，特别是需要用干电池来供电的自动控制产品。在本设计中相对于通过红外对管来识别人体,YS18 HCSR501人体红外感应模块就占有了绝对的优势，红外对管只能是在一条直线上感性触发,而YS18 HC-SR501人体红外感应模块是在一个立体空间内感应触发，根据本设计实际应用出发，当有人进入传感器触发范围,便可以触发，而且在此范围内能够重复触发。它的工作电压为直流电压，一般控制在4.8v至20v之间，静态电流一般都小于50uA,输出的高电平为3。3v，低电平为0v。该红外传感器有两种触发方式，可以选择是否重复触发，不过一般都是默认重复触发的。YS18 HC-SR501人体红外感应模块的延时时间是可以根据需求需求来进行调整的，一般制作的范围可以从零点几秒到几十分钟，同样的它的封锁时间制作范围也可以由零秒到几十秒,只是一般会被默认为2。5秒。该模块的外形并不怎么大，电路板的外形尺寸也就只有近7平方厘米，感应透镜的尺寸也只有23毫米，但是小巧带来的一个弊端就是它的感应角度也随之减小了，正常情况下感应角是小于100度的。由于热释电红外传感器的原理问题，它的工作环境温度范围在零下15度到70度之间.图 3-Error! Bookmark not defined. ys-18 hc-sr501人体红外感应模块3。4 声光电报警模块本设计中的声光电报警模块是由一个蜂鸣器和单片机上一个LED小灯组成的，当电路故障时便会触发警报。蜂鸣器是一种具有一体化结构的能够发出声音讯号的电子器件15.它采用的是直流电压供电，被广泛地应用于计算机、报警器、电子玩具、汽车电子设备、定时器等等电子产品中用作发声器件。蜂鸣器主要被分为压电式蜂鸣器和电磁式蜂鸣器。组成压电式蜂鸣器的主要部分为压电蜂鸣片、多谐振荡器、阻抗匹配器、共鸣箱、外壳以及发光二极管等.组成电磁式蜂鸣器的主要部分为振荡器、振动膜片、磁铁、电磁线圈以及外壳等。蜂鸣器也可以分为无源蜂鸣器和有源蜂鸣器16.无源蜂鸣器意思是需要加音频驱动信号才能使其发出声音，与有源蜂鸣器相对应.有源蜂鸣器（实物于图3-5所示，原理于图3-6所示）只需要通上直流电即会发出蜂鸣声,有源蜂鸣器内部自带振荡器。图 35 有源蜂鸣器模块 图 36 有源蜂鸣器电路图4 软件系统设计4.1软件编写在编写主程序之前,程序前面先写了子程序用于后面引用，其中包括IO的初始化程序,定时器初始化程序，延时设置程序.在程序前端的说明里还有IO初始化程序中有对单片机的几个端口进行说明，例如设置P1。5为PWM的输出口，设置 P1。4为人体感应传感器的输入口，设置P2.3和P2。4为两个光敏电阻传感器模块的输入口，设置P2。5为有源蜂鸣器模块的输出口。在主程序中首先要注意的是必须在开始任何指令前关闭看门狗,也就是“WDTCTL = WDTPW WDTHOLD”这条语句.接下来才是对IO初始化程序，定时器初始化程序的调用，并且将占空比设置为0,因为在之后需要用到改变占空比来调整LED灯的光亮度。一个大的直到函数依据第一个光敏电阻传感器模块采集到的数据来判断天是否已经暗了，如果是白天，此时应该一直等着.在直到函数里面嵌着选择函数用来根据不同情况做出不同的效果。下面是部分主要函数: while（1） while(P2IN&BIT3）=0）； /说明很亮，是，直到黑夜到来 delay（5)； /延时5秒钟，判断是不是干扰导致的信号出错比如垃圾飞过挡住了传感器导致误认为黑夜 if（P2INBIT3）!=0） /说明天确实暗了，此时必须亮路灯，程度依据有没有人才能确定 if（(P1INBIT4）！=0） /说明有人过来了,此时路灯亮到80的程度 TA0CCR1=450； /90%占空比 450/500 elseTA0CCR1=100; /20占空比 100/500,此时无人，只要亮20程度就行 if(P2IN&BIT4）!=0） P2OUT=BIT5； /如果检测路灯的光敏电阻输出高电平说明路灯没亮，蜂鸣器报警。 /这个检测光敏电阻正常情况下不会输出高电平,因为白天是亮的，晚上路灯开着也是亮着的 elseP2OUT=BIT5； else TA0CCR1=0； /说明刚才是信号误判,所以PWO输出0，路灯不亮 注：IO初始化包括设置P1.5为PWM的输出口，设置 P1.4为人体感应传感器的输入口，设置P2.3和P2.4为两个光敏电阻传感器模块的输入口，设置P2.5为有源蜂鸣器模块的输出口。开始4.2系统流程图注：第二个光敏电阻模块是作为报警检测功能的，在白天的时候有光不会触发，当晚上灯亮起了也不会触发，只有当天黑时不开灯才会触发警报。注：这里延时5秒钟是为了防止偶然事件发生。天还亮着结束占空比设置为0IO、定时器初始化关闭看门狗光敏电阻天暗了延时5秒钟没亮灯光敏电阻亮灯没人有人是否有人蜂鸣器警报灯光亮度20%灯光亮度90%9嘉兴学院南湖学院本科生毕业设计5系统调试5.1单片机最小系统的调试系统的硬件调试首先调试最小系统电路，只要最小系统能正常工作，便可以确保整个系统的供电正常，本次设计主要采用5V供电，人体红外感应模块以及光敏电阻模块等采用MSP430电源接口3。3V供电。这样对系统的单片机模块和外围模块以及各外围单元提供正常工作电压。RST复位电路实现对单片机的初始化。在最小系统正常工作情况下，其他模块也都正常无误,之后硬件的其他部分结合软件进行调试.5。2 光敏电阻模块的调试本设计中光敏电阻模块的重要性是不言而喻的，对于光敏电阻的调试也是不容有失的。光敏电阻是基于光导效应的一种光电元器件，在没有光照的时候，光敏电阻的电阻值非常大，在电路中的电流非常小。当光敏电阻受到光照射时，半导体材料的电导率会增加，电阻也随之减小，也就是其阻值随着光照的增强而减小.在调试过程中，光敏电阻会把不同的光照强度转化为不同的电阻值，再将光敏电阻串联在直流电路中即可把不同的电阻值转换为不同的电压值，从而对其进行检测调试17。5。3 人体红外感应模块的调试热释电红外传感器是一种能够检测到人类或者动物体内发射出来的红外线而输出电信号的传感器18。热释电效应与压电效应是相类似的，也就是指由于温度的变化而引起晶体表面产生荷电的现象。简单地说，热释电传感器就是对温度非常敏感的一种传感器。当在传感器所检测的范围内,温度变化了T的时候，热释电效应就会在两个电极上相应产生电荷Q，也就间接会在两个电极之间产生一个比较微弱的电压V。由于热释电传感器的输出阻抗非常高,在其内部会有一个场效应管用来进行阻抗变换。空气中的离子会将热释电效应所产生的电荷Q结合，进而慢慢消失。换种说法就是一旦到了环境温度稳定不变的时候,T就会变成零，那么传感器就没有输出了。当人体进入检测区的时候，由于人体的温度相对于环境温度是有差别的,就会产生T，那么就会有T输出；要是人体进入检测区之后不动，那么温度没有变化，传感器也就没有输出了,所以这种传感器是用来专门检测人体或者动物的活动传感的。所以,我在调试时尽量远离感应区，有时虽然人体不在模块的正前方，但是人体离模块太近时模块也能感应到并造成一直有输出，还有调试时,人体不能触摸电路部分,因为这样也会影响模块工作,无故产生误差。还有,在调试的时候直流工作电压必须是符合要求的数值，过高和过低的电压都会影响模块的性能.在调试时，人体红外感应模块只能在光照强度较低，没有阳光或者强光直射的室内进行工作。当然,如果工作环境有较强的外界干扰，可以进行屏蔽措施，比如说当遇到强烈的气流干扰时，我们可以关闭门窗尽量阻止对流产生。传感器的感应区应该尽量避免正对着发热的电器和物体或者是容易被风吹动的杂物.在调试的前后，人体感应模块都应该安放在密封的盒子里，否则可能会导致一直有输出信号19。5。4 蜂鸣器报警模块的调试蜂鸣器模块的调试相对来讲比较简单，就是在模块接入电源之后，从高电平调制低电平后，模块响应，蜂鸣器报警。单独对其调试无误后，我还在最后接入单片机的时候又调试了一遍,同样也是没有出现问题。5.5 软件运行的调试本次设计的软件编辑是通过CCS软件完成的,刚开始程序编辑得较为复杂,因为思路比较混乱，所有各个模块都是单独拿出来写的，后来通过不断地修改，成功将两个光敏电阻以及人体红外感应模块的数据参数判断作为主线，使程序一下子精简了不少，在调试的过程中也相对比较顺利.6 总结与展望本设计主要研究的目标为装置能够自动检测来往行走人员，当有人员通过时能根据环境光线自动启动路灯，当人员离开，延迟一段时间后路灯自动熄灭,并可以根据需要自动调节路灯亮度。难点首先在于，要对节能路灯控制系统的原理有一定的认识，尤其是对光控模块和红外模块的认识，控制路灯亮暗的前提是要针对光控模块和红外模块所采集到的信息进行处理,并做出判断。其次是硬件电路的设计，从单片机的选择到外围电路的设计，从电路的绘制，到最终实体电路板的调试,都需要大量的时间和精力。必须对整个硬件电路设计过程都要保持准确无误，否者最终的电路将无法工作.因此,要熟悉开发流程,并具有一定的熟练度.节能路灯控制系统采用智能化设计,能够可靠地对城市路灯进行有效的数据采集，自动判断,自动报警。同时它作为智能路灯系统的一部分,通过电力线载波通信技术与上位机方便地联系,便捷地接收系统命令并且利用自有的PWM功能对LED光源进行调光操作,达到节能要求，具有体积小，工作可靠，控制便捷的优点。节能路灯控制系统如能推广使用,会使城市路灯管理工作提高到一个新的水平，不但节约能源，同时也可减少照明灯具的损耗，因此具有广泛的推广前景。参考文献1 黄凤鑫，郑心武， 基于单片机的灯光自动控制器的设计J，科技信息 ，20132 范道章，浅谈智能路灯节能控制系统方案设计J，民营科技 ，20113 京藤伸弘，街路,照明学会誌 / Journal of the Illuminating Engineering Institute of Japan, 20074 丁丁，田宁，基于单片机的节能路灯控制系统设计J，科技信息 ，2010 5 COM MISSION REGULATION （ EC。 ) No 244P2009 of 18March 2009 implementing Directive 2005P32PEC of theEuropean Parliament and of the Council with regard toecodesign requirements for non2directional household lamps6 纪宗南，单片机外围器件实用手册M,北京：北京航空航天大学出版社， 1998。 7 吕运朋，李宏超，籍晓晔,张为民，LV Yunpeng,LI Hongchao，JI Xiaoye，ZHANG Wei-min， 基于STC单片机的智能LED路灯控制器设计J，电源技术 ，2010，34（5）8 矢吹信喜，福田知弘，吉田善博，夜間住宅地街路領域性?監視性強化照明手法開発，日本建築学会環境系論文集,20109DIRECTIVE2000P55PECOFTHEEUROPEANPARLIAMENTANDOFTHECOUNCILof18September2000.onenergyefficiencyrequirementsballastsforfluorescentlighting10 邓宏贵，梅卫平,曹文晖,敖邦乾，Deng Honggui，Mei Weiping，Cao Wenhui,Ao Bangqian,基于PWM的LED显示屏像素亮度控制方法J，光电子技术 ,2010，3011 李加升,夏建清, 基于光敏器件的光控电路分析J，中国科技信息 200512 何立民， 单片机应用技术选编M，北京：北京航空航天大学出版社 ，200713 胡健， 单片机原理及接口技术M，北京:机械工业出版社， 2004.14 黄贤武，传感器实际应用电路设计M，成都：电子科技大学出版社 ，2005。15 胡瑞雯,智能检测与控制系统M,西安：西安交通大学出版社, 2000。16 邵子扬，新型智能节能路灯的设计J,世界电子元器件， 200917 徐江海，单片机实用教程M，北京：机械工业出版社，2008。18 张秀国，单片机C 语言程序设计教程与实训M，北京： 北京大学出版社, 2008。 19于书