基于单片机的节能照明控制系统设计与实现.doc

基于单片机的节能照明控制系统设计与实现(完整资料）
(可以直接使用，可编辑 优秀版资料，欢迎下载）

西安航空职业技术学院
毕 业 设　计（论　　文）

论文题目：基于单片机的节能照明控制系统设计与实现

所属学院: 　

指导老师： 　 　 职　 　　　 称: 　

学生姓名： 班级、学号：　

专 　 业： 　 　　 　

西安航空职业技术学院制
20１6年 1 　月　10　日

西安航空职业技术学院
毕业设计（论文）任务书

题目：基于单片机的节能照明控制系统设计与实现

任务与要求：
1．白天自然光充足时,照明设备不启动;
2.自然光不充足时，会根据人所处的位置,开启该位置的照明设备;
　3。若人在室内走动,则会依次点亮其行走路径上的照明设备；
　　 4.当人离开时,则关闭该处的照明设备.
时间： 　 201５ 年 1１月０１ 日 至 2０15　 年 １2 月 30　日 共 ８ 　周
所属学院:
学生姓名: 　 　 　 　学 号:　
专业：
指导单位或教研室：

指导教师： ﻩ 　 职 称:　 　

西安航空职业技术学院制
2016年　 １ 月 　10 日

毕业设计(论文)进度计划表

日 期
工 作 内 容
执 行 情　况
指导教师
签 　字
2015。 11.１-20１5。11。7
收集和查阅相关资料,对论文进行详细了解与分析.
完成

201５。 11．8-20１5．11。15
理清论文思路并与指导老师交流。
完成

２015． 11.1６—2０15。1１。20
开始论文编写并构建论文基本框架.
完成

2015．11.２1—2015. 11.26

查阅资料，认真思考创作,形成论文大纲。
完成

20１5.１1．27—2０1５。　12．3
3

分析资料，对论文进行完善形成初稿
完成

2０１5.１2．4-2０１5. １２。10

将形成的初稿,进行中期检查，修改论文。
完成

２0１5.12．1１-20１5． 12．17

提交论文终稿,装订成册上交学院,同时为毕业论文答辩做好准备。
完成

教师对进度计划实施情况评价

指导教师签名： 　 　　　
　 　 　 　 　　　 　 　　年　　 月 日

本表作评定学生平时成绩的依据之一.

基于单片机的节能照明控制系统的设计与实现
【摘要】
随着电子技术的飞速发展,基于单片机的控制系统已广泛应用于工业、农业、电力、电子、智能楼宇等行业，微型计算机作为嵌入式控制系统的主体与核心,代替了传统的控制系统的常规电子线路.楼宇智能化的发展与成熟，也为基于单片机的照明控制系统的普及与应用奠定了坚实的基础。
本文介绍了基于单片机SＴC89Ｃ52的室内灯光控制系统及其原理，提出了有效的节能控制方法。该系统采用了当今比较成熟的传感技术和计算机控制技术,利用多参数来实现对室内照明的控制.
单片机通过继电器控制照明设备的打开或者关闭、通过光照检测电路对照明设备周边亮度进行检测，如果亮度不够则单片机同时检测ＢISS0001芯片是否采集到了人体热释电传感信号，根据有无人体热释电传感信号单片机立刻控制照明设备打开或关闭，从而实现照明控制，以达到节能的目的.

关键词：单片机；传感器；照明控制；节能控制；BIＳS０001

The Contrｏl Sｙsｔem　fｏrＩｎtｅlliｇeｎt Lightiｎｇ Ｂaｓed on
Single–cｈip　Mｉcｒocｏmputeｒ
Aｂsｔraｃt：
Wｉth ｔhe rapid deｖelｏｐment oｆ ｅlecｔｒonic technoｌogy,　the ｓystem of　control baseｄ on　Ｓingｌe—chip　Micrｏcｏmｐuter iｓ　wiｄely　ａppｌｉed in indusｔry, ａｇriculturｅ,　elｅｃtric ｐｏｗer， ｅｌectroｎ， ｉntelｌigｅｎt buildiｎｇ　and so on。　Mｉcrｏcomputｅr, ａs the sｕｂject ａnd corｅ ｏf tｈe embedｄed　ｓystem　ｏf ｃｏntrｏｌ，　rｅplａces thｅ traditｉonａｌ syｓtem—elｅｃtroｎic cirｃuiｔ． Aｔ thｅ　same tｉmｅ，　thｅ devｅlopment and ｍaturation of　thｅ　ｉntelｌigｅnt buildiｎg hａve esｔabliｓhed the suｂstanｔial　foundatiｏn for ｔｈe populaｒiｚatioｎ and appliｃａｔiｏn of the cｏntroｌ system ｆor　lｉｇhｔing basｅd on　ｓｉnglｅ-ｃhｉｐ micｒocｏmpｕｔer.
Ｉn thiｓ papｅｒ,ｔｈe Ｉndoｏr Lightiｎｇ Cｏntｒｏl Systeｍ　Baｓed ｏn ＳTC89Ｃ52 aｎd its　pｒｉnciｐle are　iｎtｒoducｅd。　Sｏｍe　eｆfｅｃｔive and enerｇｙ ｓaving　control　strategｙs　of lｉghting　system arｅ　brouｇht ｆｏrwarｄ.　Thｅ currｅｎt sｙstem　ｕses ａ rｅlativelｙ mature seｎsoｒ tecｈｎｏｌogy aｎd cｏｍputeｒ cｏntrｏｌ ｔｅcｈnoloｇｙ， usinｇ multi-pａｒametｅr to achieve　the　ｉndoｏr　ｌightiｎg contｒol。
Microcompuｔeｒｃonｔroｌs ｌｉghｔing equｉpmeｎｔ open or　closed, by thｅ relａｙ ,tｈｒoｕgh the lighｔ detection　cｉrcuｉt for ｌigｈtinｇ ｅquipment tｅsting， iｆ　sｕrｒounding bｒiｇhtneｓs is not ｅnough　theｎ　mｉｃrocoｍpｕｔerdｅteｃt the BISS00０１ chip wｈethｅr colleｃted tｏ　humaｎ ｐyｒoeｌeｃtriｃsenｓing sｉgnalｓ，　aｃcorｄｉng to　wheｔher　hａve　pyroelｅctｒic sｅnsｉnｇ sｉgnals ｍicroｃontｒolleｒredirecteｄ immｅdｉaｔely cｏｎｔrol liｇhｔinｇ ｅｑuiｐmenｔ oｐｅn　or closedｉn order ｔo achｉｅve　liｇｈtiｎｇｃｏnｔroｌｓ to ｓａva eneｒgy.
ＫEY WORD:mｉcroｃoｎtroｌlｅr;sｅnsor;lighting　ｃontｒol；enerｇy—ｓaving;BISS０001

目 录
1。　课题研究的意义１
1。1国内外研究现状1
1。２系统研究的意义２
2。 系统设计方案3
2.１设计要求3
2．２系统设计3
2.3功能描述3
2。4系统硬件电路框图4
3. 系统硬件电路设计5
3.１ STＣ89C5２单片机介绍5
3。2光照检测电路5
3．２.1光敏电阻的功能描述5
3。2。2光照检测电路5
３．3热释电红外传感器模块6
3．３.1功能描述７
3。3。2热释电模块检测原理７
3．3。3信号处理电路8
3。4时间显示电路9
3．4．1显示器1602介绍９
3.4．2DS１３０2电路１１
3.5输出控制电路1１
3.6电源模块12
3.７复位电路12
４。　软件设计1４
4．1软件设计流程图14
４。2仿真环境介绍1５
4．2．１Keiｌ介绍15
4。2.2Ｐｒoteus介绍ﻩ１5
4.3逻辑控制15
结束语１9
参考文献20

１． 课题研究的意义
随着社会的发展，人们对生活质量的要求越来越高，为方便生活人们越来越多的在各个场所引入照明设备,照明在能耗中所占的比例日益增加。为了达到方便生活的目的，这些照明设备有时会彻夜开着，从而造成了大量电力能源的浪费。据统计，在楼宇能量消耗中，仅照明就占33％,因此照明节能日显重要。
近年来,人们对照明的要求也越来越高，传统的手动照明控制系统技术受到了时代的强烈冲击，智能照明技术随之出现，并迅速地向前发展。一般来说,手动控制系统指的是个人通过按钮的切换、旋转、揿动或遥控器和其他途径执行操作的单一开关或一组开关和调光装置构成的系统,小规模情况下,的确具有成本低廉的优点，但随着照明系统规模的扩大，手动控制将失去其成本上的效益.此外，不需要照明时，是否关灯完全决定于人为因素,难免浪费电力增大能耗，照明范围越大,问题尤其严重。智能照明控制系统指的是用计算机技术以及其它辅助手段，对电力照明进行自动控制，提供合适的照明光环境的同时减少照明系统电能消耗和其它相关费用。智能照明控制系统和手动照明控制系统相比具有很多优点，包括创造环境气氛，提高工作效率，良好的节能效果，改善工作环境，延长光源寿命，管理维护方便等。
相对智能照明控制系统而言，传统控制方式简单、有效、直观.但它过多依赖控制者的个人能力，控制相对分散和无法有效管理,其实时性和自动化程度太低。正因为此，照明的智能自动化研究有着极其有重要的意义。
１．1国内外研究现状
我国的照明节能标准从１９96年开始实施中国绿色照明工程以后,得到了社会各界和国际社会的广泛关注和支持，在各地区有关部门、单位和企业的共同努力下以及联合国开发计划署和全球环境基金的积极参与和资助下开展的。通过这些年的研究取得显著成效，积累了丰富经验,改善了照明质量，节约了照明用电，为建立优质高效、经济舒适、安全可靠的照明环境,促进社会经济可持续发展发挥了积极作用[2］。
目前国内几种常见的照明控制系统有以下几种：
1．Dynａlｉte智能照明控制系统
该系统主要由调光模块、开关模块、控制面板、液晶显示触摸屏、智能传感器、编程插日、时钟管理器、手持式编程器和PＣ监控机等部件组成。采用ＤyＮet网络连接，ＤｙNet是一个分布式智能化网络，使用RＳ－485通讯协议。
2.Ｃ-Ｂus智能照明控制系统
C-Buｓ系统是１9９4年由澳大利亚奇胜电气公司开发的，现已广泛用于很多国家和地区。Ｃ—Ｂus系统是一个二线制的总线型式的智能控制系统,主要用于对照明系统的控制。也可用于消防等系统中的联动控制.
3。ABB i-bus EIB智能安装系统
EIB智能系统由总线、总线电源、智能传感器(光线传感器、模糊开关、时间控制器、移动传感器)、智能开关驱动器和其他智能元件（逻辑模块总线祸合器)构成.它是典型的现场总线系统,每个元件就是一个节点，这些节点连接在一根2芯双绞线介质的总线上，不分主从隶属关系实现相互之间的通讯从而实现控制和被控制。
美国九十年代处就开始致力于照明节能标准的研究工作,并且各州都制订了相应的能耗限制标准,包括了居住、办公、商业、体育、交通运输、医院、学校等建筑。如：美国《建筑物能量标准》（AＳHRAE／IＥＳNA ９0.1－1９９9。９）、美国２003年国际节能标准的照明功率密度、加州能源委员会推荐照明功率密度、美国新建筑研究所的室内照明功率密度等。美国的照明能耗限制标准同样是采用照明功率密度值,但对于不同类型的建筑根据其使用功能的不同，分别规定了整栋建筑或逐个房间照明功率密度限制值［2].
1.2系统研究的意义
社会经济和科学技术的发展使得人们的生活水平也不断提高，导致用电负荷的加剧,又由于世界性的能源危机，而此问题对我国来说尤为严重.随着各类建筑空间的扩大,照明的需求也越来越多,而室内照明的管理不到位,往往造成电能的巨大浪费,这样，提高室内用电效率就成为首要考虑的问题.
目前对灯光的智能控制,国内外已经开始采用，但对室内灯光的控制，尤其是我国室内灯光的智能控制尤为缺乏和不完善,依然是传统式的人工管理。各类大型建筑不断扩建,室内的用电负荷不断加大，再者,现代自动化程度不断提高,计算机技术的普及，灯光的管理也在朝着自动化、智能化方向发展。例如搂道灯光的自动控制等等。所有这些使得室内灯光控制应该朝着智能的方向发展[4］。
所以，开发简便、实用的室内灯光自动控制系统具有重要的现实意义.
2． 系统设计方案
２。1设计要求
在一个尽可能大的环境,白天自然光充足时，照明设备不启动;自然光不充足时,会根据人所处的位置,开启该位置的照明设备,若人在室内走动，则会依次点亮其行走路径上的照明设备;当人离开时，则关闭该处的照明设备.
系统的主要目的是对灯的开关状态进行控制。当光照检测模块和热释电红外线传感器模块采集到光照强弱、室内是否有人等信息送到单片机端口，单片机根据接收到的信息通过控制电路对照明设备进行开关操作，从而实现照明控制，来达到节能的目的。
2。2系统设计
系统设计可分为硬件设计和软件设计两部分.根据我们需要实现的功能，合理选择元器件进行设计。为了制作出想要的电路板,硬件设计主要涉及到构造原理图，并对原理图用ｋeiｌ软件进行仿真,这一步最为重要,它关系到实验成功与否的关键.
然后一旦仿真测试出我们想要的结果后，就可进行下一步原理图的绘制。软件设计部分，应该结合硬件电路所要实现的功能进行设计。主要针对光电检测电路和热释电传感器输出信号进行处理。当光强的时候，系统对光照进行检测，产生信号并处理控制灯的开关状态，科学管理灯光的亮与灭，达到节约用电的目的[3］。
２。3功能描述
本系统设计的智能照明系统的功能如下：
1．首先通过热释电红外传感器探测室内是否有人，当人在移动时,热释电传感器输出为高电平,没人的时候输出为低电平,电平值发送到单片机端口作进一步判断.
2.当有人在室内，就已经启动,启动后会通过光敏电阻自动检测室内环境的光强,然后根据光敏传感器来检测光强,当室内光强大时,灯不会打开，当光强不够时就打开照明.如果白天的亮度达到一定程度，就会自动关闭。因为采用光强检测,所以不用考虑白天黑夜时间段的问题，只要室内光强不够,且有人活动就会打开灯。所以即使是阴雨天都会根据实际光强来决定是否开灯。
3。液晶显示屏可以显示系统的检测情况，当检测到室内有人走动的时候，会显示有人，否则显示无人。
4．时间显示，即显示此刻的时间。
2．4系统硬件电路框图
系统以单片微型计算机为核心外加多种接口电路组成,共有七个主要部分:STC89C５2芯片、光信号采集电路、人体信号采集电路、输出控制电路、时间显示电路和复位电路。系统框图图2—１所示：

　 图2－１　系统硬件电路框图
3． 系统硬件电路设计
3．1 STC８9C52单片机介绍
ＳTＣ89Ｃ52是STＣ公司生产的一种低功耗、高性能CＭＯS8位微控制器,具有８K字节的在系统可编程Flasｈ存储器.STC8９C５２使用经典的MＣS-5１内核，但做了很多的改进使得芯片具有传统5１单片机不具备的功能。在单芯片上，拥有灵巧的8位ＣPＵ 和在系统可编程Flaｓh，使得STＣ8９C5２为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。具有以下标准功能：8Ｋ字节Flaｓh,51２字节RＡM，３２位Ｉ/O口线，看门狗定时器，内置4KB EEＰROM，MAＸ８１0复位电路，３个16位定时器/计数器,4个外部中断，一个7向量4级中断结构(兼容传统５1的5向量２级中断结构），全双工串行口。另外ＳTC89C5２可降至０Hｚ静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下,ＣPU停止工作,允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下,ＲAＭ内容被保存,振荡器被冻结,单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。最高运作频率35MＨz,6T／12T可选［5]。
3.２光照检测电路
3。2.１光敏电阻的功能描述
光敏电阻器一般用于光的测量、光的控制和光电转换（将光的变化转换为电的变化）。常用的光敏电阻器硫化镉光敏电阻器，它是由半导体材料制成的。光敏电阻器的阻值随入射光线(可见光)的强弱变化而变化,在黑暗条件下,它的阻值(暗阻）可达1～１０M欧，在强光条件(１00LX）下，它阻值（亮阻）仅有几千甚至数百欧姆.
3。２。2光照检测电路
继电器是一种根据电量（电压、电流等)或者根据非电量（温度、时间、转速、压力)等信号的变化带动触点动作,来接通或者断开所控制的电路或者电器，以实现自动控制和保护电路或者电器设备的电器。
光照检测电路如图3-2所示,通过用万用表测量,可以知道，当有光照的时候光敏电阻的大小为１.8K，光照不强的时候为２。２K。LM32４可以当做比较器使用,当有光照的时候，电阻R２分得比较大的电压，使得1脚输出为低,此时三极管处于截止状态,继电器不闭合。当没有光照的时候，光敏电阻阻值较大，分压大于R2,所以1脚输出为高电平，继电器闭合.

图3-1 光照检测电路
3.3热释电红外传感器模块
3.3。1功能描述
1、全自动感应：人进入其感应范围则输出高电平,人离开感应范围则自动延时关闭高电平，输出低电平。
2、可设置光敏控制,白天或光线强时不感应。
3、温度补偿:在夏天当环境温度升高至30~3２℃，探测距离稍变短,温度补偿可作一定的性能补偿.
4、两种触发方式:（可跳线选择)
a、不可重复触发方式：即感应输出高电平后,延时时间段一结束，输出将自动从高电平变成低电平；
b、可重复触发方式：即感应输出高电平后,在延时时间段内,如果有人体在其感应范围活动，其输出将一直保持高电平,直到人离开后才延时将高电平变为低电平（感应模块检测到人体的每一次活动后会自动顺延一个延时时间段，并且以最后一次活动的时间为延时时间的起始点)。
5、具有感应封锁时间(默认设置２．5S封锁时间):感应模块在每一次感应输出后（高电平变成低电平)，可以紧跟着设置一个封锁时间段，在此时间段内感应器不接受任何感应信号.此功能可以实现“感应输出时间"和“封锁时间”两者的间隔工作，可应用于间隔探测产品；同时此功能可有效抑制负载切换过程中产生的各种干扰.（此时间可设置在零点几秒—几十秒钟)[8]。
6、工作电压范围宽:默认工作电压DＣ4.５V－2０Ｖ.
７、输出高电平信号：可方便与各类电路实现对接。
3。3。2热释电模块检测原理
热释电红外传感器能以非接触形式检测出人体辐射的红外线，并将其转变为电压信号。热释电传感器具有成本低、不需要用红外线或电磁波等发射源、灵敏度高、可流动安装等特点.实际使用时,在热释电传感器前需安装菲涅尔透镜，这样可大大提高接收灵敏度，增加检测距离及范围。实验证明，热释电红外传感器若不加菲涅尔透镜,则其检测距离仅为2ｍ左右;而配上菲涅尔透镜后,其检测距离可增加到１0ｍ以上。由于热释电传感器输出的信号变化缓慢、幅值小(小于１mＶ),不能直接作为照明系统的控制信号,因此传感器的输出信号必须经过一个专门的信号处理电路,使得传感器输出信号的不规则波形转变成适合于单片机处理的数字信号［3］。根据以上要求，人体热释电检测电路组成框图如图3—2所示:
图3-2　热释电组成框图
３．３。3信号处理电路
本设计采用ＢIＳS０001来完成对热释电传感器输出信号的处理。它配以热释电红外传感器和少量外接元器件就可构成被动式的热释电红外开关、报警用人体热释电传感器等。它能自动快速开启各类白炽灯、荧光灯、蜂鸣器、自动门、电风扇、烘干机和自动洗手池等装置，特别适用于企业、宾馆、商场、库房及家庭的过道、走廊等敏感区域，或用于安全区域的自动灯光、照明和报警系统。 它主要由运算放大器、电压比较器、状态控制器、延迟时间定时器以及封锁时间定时器等构成.BＩＳS000１的引脚图如图3－3所示：

图3—3 ＢＩＳS００01的引脚图
由BＩSS000１构成的信号处理电路如图3—4所示。

图３-4BIＳS００01硬件电路图
图3－4　中，运算放大器OP1将热释电红外传感器的输出信号作第一级放大，然后由C３耦合给运算放大器ＯP2进行第二级放大,再经由电压比较器ＣOP１和COP２构成的双向鉴幅器处理后，检出有效触发信号Vs去启动延迟时间定时器，输出信号Vo经晶体管Ｔ1放大驱动继电器去接通负载。R３为光敏电阻，用来检测环境照度,当作为照明控制时，若环境较明亮,Ｒ3的电阻值会降低,使9脚的输入保持为低电平，从而封锁触发信号Ｖs。ＳW1是工作方式选择开关,当SW１与1端连通时,芯片处于可重复触发工作方式;当SW1与2端连通时，芯片则处于不可重复触发工作方式。输出延迟时间Tx由外部的Ｒ9和C7的大小调整，值为Tx≈24576xR9C7;触发封锁时间Tｉ由外部的R１0和C6的大小调整,值为Ti≈24ｘR1０C６。
3.4时间显示电路
３。4.1显示器16０2介绍
１6０２采用标准的16脚接口,其中:
第１脚：VSS为地电源。
第2脚:ＶＤD接5V正电源。
第３脚:V0为液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地电源时对比度最高,对比度过高时会产生“鬼影”，使用时可以通过一个1０Ｋ的电位器调整对比度。
第4脚：RS为寄存器选择，高电平时选择数据寄存器、低电平时选择指令寄存器。
第５脚:R/W为读写信号线，高电平时进行读操作，低电平时进行写操作。当RS和RW共同为低电平时可以写入指令或者显示地址，当RS为低电平RW为高电平时可以读忙信号，当ＲS为高电平RW为低电平时可以写入数据.
第6脚：E端为使能端，当E端由高电平跳变成低电平时，液晶模块执行命令。
第７～14脚:D０～D7为8位双向数据线。
第15脚：背光电源正极。
第1６脚：背光电源负极。
１6０2液晶模块内部的字符发生存储器（ＣGＲOＭ)已经存储了1６0个不同的点阵字符图形，如表１所示，这些字符有：阿拉伯数字、英文字母的大小写、常用的符号、和日文假名等,每一个字符都有一个固定的代码，比如大写的英文字母“A"的代码是010００001B（４1H），显示时模块把地址41H中的点阵字符图形显示出来,我们就能看到字母“Ａ"。
１602显示程序如下：
＃iｎclude　＂1６02。ｈ＂
＃definｅ ucｈａr　ｕnsigｎed chaｒ
＃dｅfiｎe uiｎt　uｎｓiｇｎeｄ ｉnt
vｏid dｅlay（uint z)
{
ｕint　x，y；
for（ｘ=z；x〉０；x－—)
fｏr(y=1１0;y〉0;y—-）；
｝
void writecｏm（ｕchar cｏｍ）
｛
lｃdrs=0;
P０=coｍ；
delay（５）;
lcdｅn=1；
ｄelay（5）；
lcden＝0；
｝
ｖｏiｄ　writedata（uchａr ｄatｅ）
{
lｃdrs＝1;
P0=dａte;
ｄelay(５)；
lcdｅn=1；
ｄelａy（5）；
lｃden=0；
｝
voｉd ｉnit１60２（)
｛
lcden＝０；
wrｉtecoｍ(0x3８)；
ｗrｉtecom（0ｘ0ｃ）；
wriｔecｏｍ（0ｘ06）;
writｅcoｍ（0ｘ0１)；
}
3.4.2DS1302电路
介绍美国DＡＬLAS公司推出的具有涓细电流充电能力的低功耗实时时钟电路DS１３0２的结构、工作原理及其在实时显示时间中的应用。它可以对年、月、日、周日、时、分、秒进行计时,且具有闰年补偿等多种功能。
DS1302的引脚排列,其中ＶCＣ1为后备电源，VＣＣ2为主电源.在主电源关闭的情况下,也能保持时钟的连续运行。DS１30２由VCC1或VCＣ2两者中的较大者供电.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，通过把RST输入驱动置高电平来启动所有的数据传送。RＳT输入有两种功能：首先，ＲSＴ接通控制逻辑,允许地址/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的传送手段。当RST为高电平时，所有的数据传送被初始化,允许对ＤS1302进行操作。如果在传送过程中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VCＣ≥2.５Ｖ之前，ＲST必须保持低电平.只有在SCLK为低电平时,才能将RSＴ置为高电平.如下为时间显示电路图:

图3—5 DS1３0２电路图
3．５输出控制电路
输出控制电路使用一个发光二极管并串联限流电阻,用5V电源供电，另一端接单片机端口,限流电阻作用为保护单片机和发光二极管，防止元器件或者单片机过载，烧毁发光二极管或者单片机。当端口输出为低电平的时候，灯亮,否则，灯不亮。

图３—６ 输出部分电路图
3.6电源模块
参照设计中使用的单片机各器件的电压参数，在满足电路能正常工作的同时，并能保证本次设计功能的实现，本设计采用5V电压供电,可以完全满足需求。电源模块的电路图如下：

图3—7电源模块
３.７复位电路
在含有控制器的电路系统中，都必须要有相应的复位电路,这样能够使系统在上电后,很好地复位系统并使系统处于稳定的运行状态。一般简单的复位电路可以采用RＣ复位，这种电路的稳定性一般、可靠性较高。复位电路如图３-8所示：

图3－８　复位电路

4． 软件设计
4。１软件设计流程图
单片机硬件电路要实现它的功能，必须要使用程序来对它进行控制。软件部分的主要任务是完成对光照检测电路和对热释电传感器信号处理电路的输出信号进行处理。在光照较强时，系统继续对光照检测电路的输出状态进行检测.光照较弱时,系统对信号处理电路的输出状态Vo进行检测。若室内有人时Vo为高电平，系统控制照明设备点亮并按设定的时间进行延时。在延时时间内再一次检测到有人时，则系统又按设定的时间进行延时；若在延时时间内检测到室内无人时，则系统控制照明设备熄灭并重新对信号处理电路的输出状态Ｖo进行检测[3]。根据本系统的设计要求，软件设计流程图如下：

开始

自然光是否充
是否有人
Y
N
Y

设置延时时间flag=1
点亮照明设备
N

图4—1 软件设计流程图

4。2仿真环境介绍
4.2．１Keｉl介绍
Keil C5１是美国Keｉl Ｓｏftware公司出品的51系列兼容单片机C语言软件开发系统,与汇编语言相比,C语言在功能上、结构性、可读性、可维护性上有明显的优势，因而易学易用。Ｋｅｉl提供了包括Ｃ编译器、宏汇编、连接器、库管理和一个功能强大的仿真调试器等在内的完整开发方案，通过一个集成开发环境（uVisiｏn）将这些部分组合在一起.运行Keｉl软件需要ＷIN９8、NT、ＷIN20００、WINXP等操作系统。如果你使用Ｃ语言编程，那么Kｅｉl几乎就是你的不二之选,即使不使用C语言而仅用汇编语言编程，其方便易用的集成环境、强大的软件仿真调试工具也会令你事半功倍。
4。2.2Proteus介绍
Porteｕs是一款集单片机仿真与SPIＣE分析于一身的ＥDA仿真软件，于19８9年由英国Laｂcenteｒ Ｅlｅtrｏnicｅ　Ltd研发成功，经过多年的发屏,现已成为当前EDA性价比最高、性能最强的一款软件。
Prｏteus软件有十多年的历史，在全球广泛使用，除了其具有和其它ＥDA工具一样的原理布图、PCB自动或人工布线及电路仿真的功能外，其最大的特点是Prｏｔeus VSM（Vｉrtｕａl　Ｓｙstem　Modｅlling)实现了混合模式的SＰＩＣE电路仿真，它将虚拟仪器、高级图表仿真、微处理器软仿真器、第三方的编译器和调试器等有机结合起来，在世界范围内第一次实现了在硬件物理模型搭建成功之前，即可在计算机上完成原理图设计、电路分析与仿真、处理器代码调试及实时仿真、系统测试,以及功能验证[12］。
Proｔeus主要有两大部分组成：
IＳIS——原理图设计、仿真系统。它用于电路原理图的设计以及交互式仿真。
AＲＥＳ——印制电路板设计系统.它主要用于印制电路板的设计，产生最终的PCB文件。
4。3逻辑控制
室内照明控制系统根据环境因素来决定开关状态,当自然光很强的时候，不管有没有人,照明设备都不启动，当自然光很弱的时候，如果有人就打开照明设备，没人就不开启。
编写程序的时候,光照很强用逻辑1表示，无光照或光照较弱用逻辑０表示，有人用逻辑1表示，无人用逻辑0表示，照明设备打开用逻辑0表示,照明设备不打开，用逻辑1表示.根据上述要求,可以画出系统逻辑功能表如表4-1所示,转化成真值表如表4—２所示。
表4-１ 系统逻辑
信号
光照强度
人体信号
照明状态
逻
辑
状
态
强
有
关
强
无
关
弱
有
开
弱
无
关

表４－2系统逻辑真值表
信号
光照强度
人体信号
照明状态
逻
辑
状
态
１
1
1
１
0
1
0
1
０
0
0
１

照明控制程序如下:
#incｌｕde<reg52．ｈ〉
＃incｌudｅ”1６０2．ｈ”
＃dｅfinｅ uｉnt　ｕｎsigneｄ　ｉnｔ
ｓｂiｔ guanｇ＝P3^0;
sbit ren＝P２＾0;
sbｉt sc=Ｐ２＾７;／/照明设备端口
　sbit　ｋａi=Ｐ2^３；／/手动开关
uｉnt　num；
　 ｕchaｒ code　ｔable［］=＂　 　　YOU　REN 　 ”;//显示有人
uchar cｏｄe　ｔａｂle1［]=" 　 WU　REN 　 ＂；
vｏid ｍａiｎ（）
｛
init1602()；
while（1）
{　　ｉf(kａi＝=0)
｛
sc=０;
}
if（kai==1)
{
ｉf(ｇｕang==1)
｛
sc＝1;
iｆ(ren=＝１）
｛

ﻩ writecom（0x80）;//显示无人
ｆｏr（ｎuｍ=0；ｎum<１5；num++）
｛
wriｔedａta(tabｌe[nｕｍ］）;
delay(5)；
｝
deｌａy（10０0０）;
｝
elｓe
｛

ﻩﻩ writｅcom（0ｘ80);/／显示有人
for（ｎuｍ=0;nｕm〈14；nｕm++)
｛
wriｔｅdata(table1［num]);
delａy（5）；
｝
}
delay(10００0）；
}
ｉf(guang==０)
{
ｉf（ren＝＝1）
｛
sｃ=０；
wｒiteｃom（0x80）;
foｒ（num＝０；num<15；num++)
{
wriｔeｄata(ｔabｌe[ｎｕm]）;
delay（5）；
｝
deｌay（10000);
｝
else
{
sc=1;

wriｔｅcoｍ（０x80）;
foｒ（num＝0；ｎum〈14；num++)
{
wｒitedａtａ（tａｂｌe１[nuｍ］）；
deｌaｙ（5）；
｝
}
｝
} ﻩ ﻩ ﻩ
｝
｝

结束语
经过几个月的奋战我的毕业设计终于完成了.在没有做毕业设计以前觉得毕业设计只是对这几年来所学知识的单纯总结，但是通过这次做毕业设计发现自己的看法有点太片面。毕业设计不仅是对前面所学知识的一种检验，而且也是对自己能力的一种提高。通过这次毕业设计使我明白了自己原来知识还比较欠缺。自己要学习的东西还太多,以前老是觉得自己什么东西都会,什么东西都懂，有点眼高手低.通过这次毕业设计，我才明白学习是一个长期积累的过程，在以后的工作、生活中都应该不断的学习，努力提高自己知识和综合素质.在这次毕业设计中也使我们的同学关系更进一步了，同学之间互相帮助，有什么不懂的大家在一起商量,听听不同的看法对我们更好的理解知识，所以在这里非常感谢帮助我的同学。 我的心得也就这么多了,总之，不管学会的还是学不会的的确觉得困难比较多，真是万事开头难，不知道如何入手。最后终于做完了有种如释重负的感觉。此外,还得出一个结论：知识必须通过应用才能实现其价值！有些东西以为学会了,但真正到用的时候才发现是两回事，所以我认为只有到真正会用的时候才是真的学会了.
在此要感谢我的指导老师安对我悉心的指导,感谢老师给我的帮助.在设计过程中，我通过查阅大量有关资料，与同学交流经验和自学，并向老师请教等方式，使自己学到了不少知识,也经历了不少艰辛，但收获同样巨大。在整个设计中我懂得了许多东西，也培养了我独立工作的能力,树立了对自己工作能力的信心,相信会对今后的学习工作生活有非常重要的影响。而且大大提高了动手的能力，使我充分体会到了在创造过程中探索的艰难和成功时的喜悦。虽然这个设计做的也不太好，但是在设计过程中所学到的东西是这次毕业设计的最大收获和财富，使我终身受益.
参考文献
[1] 张锴，王伟，许程等。基于单片机的节能照明控制系统设计［Ｊ］。河北工业科技.２011，28(2）：1０4－10８。
［2］ 赵建平。国内外照明节能标准的介绍[J］。中国照明学会室内、室外照明专业委员会２00６年年会．200６.
[３］ 贾正松。基于单片机实现智能照明控制系统的设计[J]．现代电子技术.2０0９，1９（2);94－96。
［4] 陈晶。基于单片机的教室灯光自动控制器的研究［Ｊ].福建农林大学.２0０７.
［5] 卢斌.基于单片机的光电双向计数器[Ｊ］．制造业自动化．２０1２．
[６]　谢宜仁．单片机实用技术问答[M］．北京:人民邮电出版社．２003,6．
[7］　陈岁生,卢建刚．基于智能检测技术的室内照明系统[J]．机电工程技术.２008,37（５)：53-５５。
［8］ 郭奇。智能家居控制平台的设计与实现［J］。沈阳理工大学．20１2．
［9］ 徐梅。基于ＡT89Ｃ51的室内照明控制系统的设计[J］．自动化与仪器仪表．2０1１，１7（5）.
[10] 康华光.电子技术基础数字部分［M］.北京：高等教育出版社,2０0６,1.
[11］李全利．单片机原理及接口技术［M］。北京：高等教育出版社,2０03。
［１2] 王威。基于Ｐrotｅuｓ和Ｋeil的单片机虚拟仿真平台的设计［Ｊ]。上海电力学院学报.2009.

基于５１单片机的交通控制系统模拟设计

　 　 　 　　 　学院:电气与控制工程学院
　 　　 专业：自动化
　　 　　 姓名:

目录

１。 设计思路2
２。2 显示界面方案2
２。3　输入方案：2
3 单片机交通控制系统总体设计2
3．1单片机交通控制系统的通行方案设计2
3。2 单片机交通控制系统的功能要求4
3．3单片机交通控制系统的基本构成及原理4
4智能交通灯控制系统的硬件设计４
4。1 系统硬件总电路构成及原理4
４．２系统硬件电路构成5
4.3系统工作原理5
５ 系统软件程序的设计7
５。1 程序主体设计流程