智能路燈控制系統(tǒng)畢業(yè)論文

1、<p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　第一章 緒論1</b></p><p>　　1．1 設計概述1</p><p>　　1．1．1 設計背景1</p><p>　　1．1．2 設計意義2</p><p>　　1．2系統(tǒng)設

2、計目標2</p><p>　　第二章 總體設計4</p><p>　　第三章 系統(tǒng)硬件設計5</p><p>　　3．1 AT89S52單片機概述5</p><p>　　3．1．1 AT89S52單片機的內(nèi)部組成5</p><p>　　3．1．2 AT89S52單片機的功能特性5</p>

3、;<p>　　3．2 顯示模塊設計8</p><p>　　3．3 物體檢測模塊設計13</p><p>　　3．4 環(huán)境監(jiān)測單元設計14</p><p>　　3．5 電源單元設計18</p><p>　　3．6 功率調(diào)節(jié)單元設計19</p><p>　　3．7 系統(tǒng)各模塊方案設定1

4、9</p><p>　　第四章 軟件系統(tǒng)設計20</p><p>　　4．1 系統(tǒng)軟件設計說明20</p><p>　　4．2 程序結構框圖20</p><p>　　第五章 測試與結果分析21</p><p>　　5．1 測試方法與結果21</p><p>　　5．1．1

5、時鐘設定和定時開關路燈測試21</p><p>　　5．1．2 環(huán)境明暗檢測測試21</p><p>　　5．1．3 交通情況測試21</p><p>　　5．1．4 路燈故障檢測報警測試21</p><p>　　5．1．5 自制單元控制器穩(wěn)壓電源測試22</p><p>　　5．1．6 自制單元控

6、制器恒流驅(qū)動電源測試22</p><p>　　5．1．7 功率輸出測試22</p><p>　　5．2 測試結果分析23</p><p><b>　　總結24</b></p><p><b>　　參考文獻25</b></p><p><b>　　第一章

7、 緒論</b></p><p><b>　　1．1 設計概述</b></p><p>　　1．1．1 設計背景</p><p>　　隨著我國城市的發(fā)展、經(jīng)濟的繁榮、社會的進步和人們提高生活水平及環(huán)境質(zhì)量的要求，城市道路照明和城市的夜景照明已經(jīng)成為城市規(guī)劃、建設和管理中的一項重要工作。城市道路照明是方便城市居民必備的生活條件，而

8、城市的夜景照明是再塑和美化城市形象、鼓舞民心、振奮精神的一項非常有意義的工作。近幾年來，全國許多大城市、甚至一些中小城市的各級領導，都格外重視道路照明和夜景照明工作。城市亮化作為形象工程的重要組成部分，越來越被政府所重視，大量的資金投入進行建設和改造，使得我們的城市夜晚變得燈火輝煌，絢麗多彩，但問題也隨之而來，能耗的逐年攀升，由此產(chǎn)生的某些問題亦逐漸顯露出來，如城市路燈的維護量增大，帶來人員不足；維護費用增加，社會成本過高，電費支出過多

9、，財政承擔相對困難；光污染現(xiàn)象嚴重……這些問題的產(chǎn)生無疑給當?shù)氐穆窡艄芾聿块T的各方面工作帶來很大的壓力，急切加以解決。尤其是在當前環(huán)境條件每況愈下的形勢下，低碳、節(jié)能、環(huán)保越來越收到人們的重視。舊式的控制系統(tǒng)存在功耗大，公共資源得不到充分應用，效率低等消極影響。伴隨著微電子技術的發(fā)展和單片機技術在各行各業(yè)中的應用，近幾十年來,基于單片機的交通燈智能控制系統(tǒng)對城市</p><p>　　早在90年代初，發(fā)達國家就已經(jīng)

10、廣泛的使用了智能照明調(diào)控系統(tǒng)，來降低城市照明的費用支出。國家發(fā)改委、建設部、國家質(zhì)量技術監(jiān)督局已在2000年下發(fā)了223號文件《關于進一步推進"中國綠色照明工程"的意見》的通知，提出推廣節(jié)能、高效的照明燈具和智能照明調(diào)控系統(tǒng)，深入開展綠色照明節(jié)能工作。智能照明設備具有軟啟動、穩(wěn)壓、節(jié)能功能，用戶可根據(jù)道路照明的現(xiàn)狀，科學的設定節(jié)能時間和節(jié)能比率。智能照明調(diào)控系統(tǒng)為照明設備提供各種自動化控制功能，通過電腦控制和管理軟件

11、實現(xiàn)無故障智能化和無人值守，提高安全可靠性，實現(xiàn)城市照明智能化管理。更深遠意義在于，通過節(jié)約可觀的電能消耗，就可以有效的減少火力發(fā)電廠(2002年火力發(fā)電占我國年總發(fā)電量的81．83%)對大氣CO、SO、NO和粉塵、灰渣的排放量，減少污染，保護環(huán)境。</p><p>　　本系統(tǒng)正是本著節(jié)能減排，保護環(huán)境的目的，開發(fā)設計的一個模擬路燈控制系統(tǒng)。通過軟件控制，來分別實現(xiàn)路定時開關路燈，路燈開關燈時間可調(diào)，跟據(jù)環(huán)境明暗

12、狀況自動開關燈，跟近車輛經(jīng)過情況自動調(diào)節(jié)路燈亮滅，以及故障報警、功率調(diào)節(jié)等功能。</p><p>　　1．1．2 設計意義</p><p>　　路燈節(jié)能系統(tǒng)產(chǎn)生的直接及間接的社會經(jīng)濟效益是巨大的。</p><p>　　1．我們可以通過直觀的計算來判斷：單從電費支出上可以看出，采用智能路燈節(jié)能控制設備后，以最低節(jié)電率計算，每年可節(jié)省大量的財政支出；</p>

13、;<p>　　2．路燈控制系統(tǒng)技術的提升，又可大大降低全市路燈的維護量，縮減運行維護成本，節(jié)約財政支出。 </p><p>　　3．倘若全國路燈管理部門都能積極采用新技術的話，除了節(jié)約大量電費和維護資金以外，同時還可節(jié)約大批的原煤等資源，更有利于環(huán)境保護，既節(jié)約了能源又落實了國家可持續(xù)發(fā)展的方針政策。 </p><p>　　高科技技術節(jié)能產(chǎn)品的應用如果能夠在我國城市路燈行業(yè)

14、得以全面推廣和應用，那么它所創(chuàng)造巨大的社會效益及其產(chǎn)生的深遠影響都是不可估量的。</p><p><b>　　系統(tǒng)設計目標</b></p><p>　　基于此，我們設計了基于單片機控制的智能交通路燈控制系統(tǒng)，能實現(xiàn)一下功能要求：</p><p><b>　　1．基本要求</b></p><p>　　

15、（1）支路控制器有時鐘功能，能設定、顯示開關燈時間，并控制整條支路按時開燈和關燈。</p><p>　?。?）支路控制器應能根據(jù)環(huán)境明暗變化，自動開燈和關燈。</p><p>　　（3）支路控制器應能根據(jù)交通情況自動調(diào)節(jié)亮燈狀態(tài)：當可移動物體M（在物體前端標出定位點，由定位點確定物體位置）由左至右到達S點時（見圖1．2），燈1亮；當物體M到達B點時，燈1滅，燈2亮；若物體M由右至左移動時，

16、則亮燈次序與上相反。</p><p>　?。?）支路控制器能分別獨立控制每只路燈的開燈和關燈時間。</p><p>　　（5）當路燈出現(xiàn)故障時（燈不亮），支路控制器應發(fā)出聲光報警信號，并顯示有故障路燈的地址編號。</p><p><b>　　圖1．1 示意圖</b></p><p><b>　　圖1．2<

17、;/b></p><p><b>　　2．發(fā)揮部分</b></p><p>　?。?）自制單元控制器中的LED燈恒流驅(qū)動電源。</p><p>　?。?）單元控制器具有調(diào)光功能，路燈驅(qū)動電源輸出功率能在規(guī)定時間按設定要求自動減小，該功率應能在20%～100%范圍內(nèi)設定并調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)誤差≤2%。</p><p>　　（

18、3）其它（性價比等）。</p><p><b>　　3．說明</b></p><p>　?。?）光源采用1 W的LED燈，LED的類型不作限定。</p><p>　?。?）自制的LED驅(qū)動電源不得使用產(chǎn)品模塊。</p><p>　　（3）自制的LED驅(qū)動電源輸出端需留有電流、電壓測量點。</p><p

19、>　?。?）系統(tǒng)中不得采用接觸式傳感器。</p><p>　?。?）基本要求（3）需測定可移動物體M上定位點與過“亮燈狀態(tài)變換點”（S、B、S’等點）垂線間的距離，要求該距離≤2cm。</p><p><b>　　第二章 總體設計</b></p><p>　　本設計由主控單元、LCD顯示模塊、物體檢測模塊、環(huán)境明暗檢測模塊、電源模塊、功

20、率調(diào)節(jié)等模塊組成，其結構框圖如圖2．1所示。</p><p>　　圖2．1 模擬路燈控制系統(tǒng)結構框圖</p><p>　　方案一：支路控制器和兩個單元控制器分別采用單片機來控制，并通過串行總線方式來進行通信；采用矩陣鍵盤輸入，并通過LED數(shù)碼管對設定時間、故障路燈和功率調(diào)節(jié)設定范圍進行顯示；通過光敏電阻檢測環(huán)境明暗，實現(xiàn)自動開燈和關燈；另外通過光敏電阻檢測路燈故障，并顯示。應用超聲波模塊對

21、物體運動狀態(tài)進行檢測，自動控制LED路燈工作狀態(tài)。</p><p>　　方案二：支路控制器采用AT89S52單片機為核心，控制兩個單元電路。應用獨立式按鍵進行功能選擇，通過12864液晶實時顯示設定時間、故障路燈編號和功率調(diào)節(jié)的范圍。通過光敏電阻檢測環(huán)境明暗程度實現(xiàn)自動開燈和關燈功能，同時還能檢測路燈故障。應用漫反射式紅外光電開關對物體運動狀態(tài)進行檢測，當物體經(jīng)過設定位置時，光電開關把檢測到的信號傳給支路控制驅(qū)動

22、模塊，主控單元發(fā)出指令，通過單元控制驅(qū)動模塊來調(diào)節(jié)LED路燈工作狀態(tài)。</p><p>　　方案比較：方案一采用串行總線方式，矩陣鍵盤可節(jié)省單片機IO口資源，但電路復雜，調(diào)試困難，成本較高。相比之下方案二能夠完全滿足本題目需求，控制結構簡單，成本低，許多功能通過軟件實現(xiàn)，整個電路元器件少，系統(tǒng)完全由一個單片機控制 ，LCD液晶12864顯示更直觀、清晰，系統(tǒng)具有更好的穩(wěn)定性，性價比高。因此，我們采用方案二。<

23、;/p><p>　　第三章 系統(tǒng)硬件設計</p><p>　　3．1 AT89S52單片機概述</p><p>　　3．1．1 AT89S52單片機的內(nèi)部組成</p><p>　　AT89S52內(nèi)部有8 KB ROM，基本組成如圖3． 1所示。</p><p><b>　　圖3． 1</b>&l

24、t;/p><p>　　3．1．2 AT89S52單片機的功能特性</p><p><b>　　1．主要特性</b></p><p>　　AT89S52是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有 8K 在系統(tǒng)可編程Flash 存儲器。使用Atmel 公司高密度非 易失性存儲器技術制造，與工業(yè)80C51 產(chǎn)品指令和引腳完 全兼容。片上Flash允

25、許程序存儲器在系統(tǒng)可編程，亦適于 常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的8 位CPU 和在系統(tǒng) 可編程Flash，使得AT89S52為眾多嵌入式控制應用系統(tǒng)提 供高靈活、超有效的解決方案。 AT89S52具有以下標準功能： 8k字節(jié)Flash，256字節(jié)RAM， 32 位I/O 口線，看門狗定時器，2 個數(shù)據(jù)指針，三個16 位 定時器/計數(shù)器，一個6向量2級中斷結構，全雙工串行口， 片內(nèi)晶振及時鐘電路。另外，AT89S52 可降至0Hz 靜

26、態(tài)邏 輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式。空閑模式下，CPU 停止工作，允許RAM、定時器/計數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工 作。掉電保護方式下，RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結， 單片機一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復位為止。</p><p><b>　　2．管腳說明</b></p><p>　　P0 口：P0口是一個8位漏極開路的雙向I/O口。作為輸出口，每位能驅(qū)動8個

27、TTL邏輯電平。對P0端口寫“1”時，引腳用作高阻抗輸入。當訪問外部程序和數(shù)據(jù)存儲器時，P0口也被作為低8位地址/數(shù)據(jù)復用。在這種模式下，P0具有內(nèi)部上拉電阻。在flash編程時，P0口也用來接收指令字節(jié)；在程序校驗時，輸出指令字節(jié)。程序校驗時，需要外部上拉電阻。 </p><p>　　P1 口：P1 口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I/O 口，p1 輸出緩沖器能驅(qū)動4 個TTL 邏輯電平。對P1 端口寫“1

28、”時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（IIL）。 </p><p>　　此外，P1．0和P1．2分別作定時器/計數(shù)器2的外部計數(shù)輸入（P1．0/T2）和時器/計數(shù)器2的觸發(fā)輸入（P1．1/T2EX），具體如下表所示。在flash編程和校驗時，P1口接收低8位地址字節(jié)。 </p><p><b>　　引

29、腳號第二功能 ：</b></p><p>　　P1．0 T2（定時器/計數(shù)器T2的外部計數(shù)輸入），時鐘輸出 </p><p>　　P1．1 T2EX（定時器/計數(shù)器T2的捕捉/重載觸發(fā)信號和方向控制） </p><p>　　P1．5 MOSI（在系統(tǒng)編程用） </p><p>　　P1．6 MISO（在系統(tǒng)編程用） </p&

30、gt;<p>　　P1．7 SCK（在系統(tǒng)編程用） </p><p>　　P2 口：P2 口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I/O 口，P2 輸出緩沖器能驅(qū)動4 個TTL 邏輯電平。對P2 端口寫“1”時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（IIL）。在訪問外部程序存儲器或用16位地址讀取外部數(shù)據(jù)存儲器（例如執(zhí)行MOVX

31、@DPTR）時，P2 口送出高八位地址。在這種應用中，P2 口使用很強的內(nèi)部上拉發(fā)送1。在使用8位地址（如MOVX @RI）訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，P2口輸出P2鎖存器的內(nèi)容。在flash編程和校驗時，P2口也接收高8位地址字節(jié)和一些控制信號。</p><p>　　P3 口：P3 口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I/O 口，p3 輸出緩沖器能驅(qū)動4 個TTL 邏輯電平。對P3 端口寫“1”時，內(nèi)部上拉電阻把端口

32、拉高，此時可以作為輸入口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（IIL）。 </p><p>　　P3口亦作為AT89S52特殊功能（第二功能）使用，如下所示：</p><p>　　在flash編程和校驗時，P3口也接收一些控制信號。 </p><p>　　端口引腳 第二功能 </p><p>　　P3．0 RX

33、D(串行輸入口) </p><p>　　P3．1 TXD(串行輸出口) </p><p>　　P3．2 INTO(外中斷0) </p><p>　　P3．3 INT1(外中斷1) </p><p>　　P3．4 TO(定時/計數(shù)器0) </p><p>　　P3．5 T1(定時/計數(shù)器1) </p>&l

34、t;p>　　P3．6 WR(外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通) </p><p>　　P3．7 RD(外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通) </p><p>　　此外，P3口還接收一些用于FLASH閃存編程和程序校驗的控制信號。 </p><p>　　RST——復位輸入。當振蕩器工作時，RST引腳出現(xiàn)兩個機器周期以上高電平將是單片機復位。 </p><p>　　

35、ALE/PROG——當訪問外部程序存儲器或數(shù)據(jù)存儲器時，ALE（地址鎖存允許）輸出脈沖用于鎖存地址的低8位字節(jié)。一般情況下，ALE仍以時鐘振蕩頻率的1/6輸出固定的脈沖信號，因此它可對外輸出時鐘或用于定時目的。要注意的是：每當訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時將跳過一個ALE脈沖。 </p><p>　　對FLASH存儲器編程期間，該引腳還用于輸入編程脈沖（PROG）。 </p><p>　　如有必要，

36、可通過對特殊功能寄存器（SFR）區(qū)中的8EH單元的D0位置位，可禁止ALE操作。該位置位后，只有一條MOVX和MOVC指令才能將ALE激活。此外，該引腳會被微弱拉高，單片機執(zhí)行外部程序時，應設置ALE禁止位無效。 </p><p>　　PSEN——程序儲存允許（PSEN）輸出是外部程序存儲器的讀選通信號，當AT89C52由外部程序存儲器取指令（或數(shù)據(jù)）時，每個機器周期兩次PSEN有效，即輸出兩個脈沖，在此期間，當

37、訪問外部數(shù)據(jù)存儲器，將跳過兩次PSEN信號。 </p><p>　　EA/VPP——外部訪問允許，欲使CPU僅訪問外部程序存儲器（地址為0000H-FFFFH），EA端必如EA端為高電平（接Vcc端），CPU則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲器的指令。 </p><p>　　FLASH存儲器編程時，該引腳加上+12V的編程允許電源Vpp，當然這必須是該器件是使用12V編程電壓Vpp。</p>

38、<p>　　3．2 顯示模塊設計</p><p>　　采用點陣式液晶顯示器（LCD）顯示。LCD功能強大，可顯示各種字體的數(shù)字、漢字、圖像，還可以自定義顯示內(nèi)容，顯示靈活生動，同時配有4*4鍵盤更便于工作人員操作。</p><p>　　方案一：采用LCD1602</p><p><b>　　LCD1602介紹</b></p&

39、gt;<p>　　1602字符型LCD通常有14條引腳線或16條引腳線的LCD，多出來的2條線是背光電源線VCC(15腳)和地線GND(16腳)，其控制原理與14腳的LCD完全一樣，其中：</p><p>　　方案二 采用LCD12864</p><p>　　LCD12864介紹</p><p><b>　　1、概述</b><

40、;/p><p>　　FYD12864-0402B是一種具有4位/8位并行、2線或3線串行多種接口方式，內(nèi)部含有國標一級、二級簡體中文字庫的點陣圖形液晶顯示模塊；其顯示分辨率為128×64, 內(nèi)置8192個16*16點漢字，和128個16*8點ASCII字符集．利用該模塊靈活的接口方式和簡單、方便的操作指令，可構成全中文人機交互圖形界面?？梢燥@示8×4行16×16點陣的漢字． 也可完成圖形

41、顯示．低電壓低功耗是其又一顯著特點。由該模塊構成的液晶顯示方案與同類型的圖形點陣液晶顯示模塊相比，不論硬件電路結構或顯示程序都要簡潔得多，且該模塊的價格也略低于相同點陣的圖形液晶模塊。</p><p><b>　　基本特性:</b></p><p>　　低電源電壓（VDD:+3．0--+5．5V）</p><p>　　顯示分辨率:128

42、5;64點</p><p>　　內(nèi)置漢字字庫，提供8192個16×16點陣漢字(簡繁體可選)</p><p>　　內(nèi)置 128個16×8點陣字符</p><p><b>　　2MHZ時鐘頻</b></p><p>　　顯示方式：STN、半透、正</p><p>　　驅(qū)動方式：1

43、/32DUTY，1/5BIA</p><p><b>　　視角方向：6</b></p><p>　　背光方式：側部高亮白色LED，功耗僅為普通LED的1/5—1/1</p><p>　　通訊方式：串行、并口可選</p><p>　　內(nèi)置DC-DC轉換電路，無需外加負壓</p><p>　　無需片選

44、信號，簡化軟件設計</p><p>　　工作溫度: 0℃ - +55℃ ,存儲溫度: -20℃ - +60℃ </p><p><b>　　2、方框圖</b></p><p><b>　　圖3． 2</b></p><p><b>　　3、模塊接口說明</b></p&g

45、t;<p>　　*注釋1：如在實際應用中僅使用串口通訊模式，可將PSB接固定低電平，也可以將模塊上的J8和“GND”用焊錫短接。</p><p>　　*注釋2：模塊內(nèi)部接有上電復位電路，因此在不需要經(jīng)常復位的場合可將該端懸空。 </p><p>　　*注釋3：如背光和模塊共用一個電源，可以將模塊上的JA、JK用焊錫短接。</p><p><

46、b>　　并行接口：</b></p><p>　　*注釋1：如在實際應用中僅使用并口通訊模式，可將PSB接固定高電平，也可以將模塊上的J8和“VCC”用焊錫短接。</p><p>　　*注釋2：模塊內(nèi)部接有上電復位電路，因此在不需要經(jīng)常復位的場合可將該端懸空。 </p><p>　　*注釋3：如背光和模塊共用一個電源，可以將模塊上的JA、JK用

47、焊錫短接。</p><p>　　4．模塊主要硬件構成說明</p><p>　　控制器接口信號說明：</p><p>　　(1) ．RS，R/W的配合選擇決定控制界面的4種模式：</p><p><b>　　(2) ．E信號</b></p><p><b>　　忙標志:BF</b&g

48、t;</p><p>　　BF標志提供內(nèi)部工作情況．BF=1表示模塊在進行內(nèi)部操作,此時模塊不接受外部指令和數(shù)據(jù)．BF=0時,模塊為準備狀態(tài),隨時可接受外部指令和數(shù)據(jù)．</p><p>　　利用STATUS RD 指令,可以將BF讀到DB7總線,從而檢驗模塊之工作狀態(tài)．</p><p>　　字型產(chǎn)生ROM（CGROM）</p><p>　　字

49、型產(chǎn)生ROM（CGROM）提供8192個此觸發(fā)器是用于模塊屏幕顯示開和關的控制。DFF=1為開顯示（DISPLAY ON),DDRAM 的內(nèi)容就顯示在屏幕上，DFF=0為關顯示（DISPLAY OFF)。</p><p>　　DFF 的狀態(tài)是指令DISPLAY ON/OFF和RST信號控制的。</p><p>　　顯示數(shù)據(jù)RAM（DDRAM）</p><p>　　模

50、塊內(nèi)部顯示數(shù)據(jù)RAM提供64×2個位元組的空間，最多可控制4行16字（64個字）的中文字型顯示，當寫入顯示數(shù)據(jù)RAM時，可分別顯示CGROM與CGRAM的字型；此模塊可顯示三種字型，分別是半角英數(shù)字型(16*8)、CGRAM字型及CGROM的中文字型，三種字型的選擇，由在DDRAM中寫入的編碼選擇，在0000H—0006H的編碼中（其代碼分別是0000、0002、0004、0006共4個）將選擇CGRAM的自定義字型，02H—

51、7FH的編碼中將選擇半角英數(shù)字的字型，至于A1以上的編碼將自動的結合下一個位元組，組成兩個位元組的編碼形成中文字型的編碼BIG5（A140—D75F），GB（A1A0-F7FFH）。 </p><p>　　字型產(chǎn)生RAM(CGRAM)</p><p>　　字型產(chǎn)生RAM提供圖象定義(造字)功能, 可以提供四組16×16點的自定義圖象空間，使用者可以將內(nèi)部字型沒有提供的圖象字型

52、自行定義到CGRAM中，便可和CGROM中的定義一樣地通過DDRAM顯示在屏幕中。</p><p><b>　　地址計數(shù)器AC</b></p><p>　　地址計數(shù)器是用來貯存DDRAM/CGRAM之一的地址,它可由設定指令暫存器來改變，之后只要讀取或是寫入DDRAM/CGRAM的值時，地址計數(shù)器的值就會自動加一，當RS為“0”時而R/W為“1”時，地址計數(shù)器的值會被

53、讀取到DB6——DB0中。</p><p><b>　　光標/閃爍控制電路</b></p><p>　　此模塊提供硬體光標及閃爍控制電路，由地址計數(shù)器的值來指定DDRAM中的光標或閃爍位置。</p><p>　　3．3 物體檢測模塊設計</p><p>　　本模塊用來檢測交通狀況。當車輛經(jīng)過時，路燈自動亮滅變化，從而實

54、現(xiàn)路燈根據(jù)交通狀況自動調(diào)節(jié)其亮滅狀態(tài)功能。</p><p>　　方案一：采用超聲波對物體行進狀態(tài)檢測。超聲波能夠?qū)崟r檢測物體所在位置，并返回信號。但是超聲波受環(huán)境影響較大，電路復雜，任何有形狀的物體對超聲波的反射都會影響系統(tǒng)對物體的檢測和判斷。因此我們放棄此方案。</p><p>　　方案二：采用漫反射式光電開關檢測物體運動狀態(tài)。當物體經(jīng)過某一指定地點時，傳感器感應到物體，并把信號傳給控制

55、單元，再由控制單元發(fā)出指令控制路燈亮滅，從而有效實現(xiàn)路況檢測功能。該方案具有有效、直觀，電路和程序控制更簡單明了，穩(wěn)定性也相對較強等優(yōu)點。因此我們選用了方案二。</p><p>　　光電開關工作原理：光電開關（光電傳感器）是光電接近開關的簡稱，它是利用被檢測物對光束的遮擋或反射，由同步回路選通電路，從而檢測物體有無的。物體不限于金屬，所有能反射光線的物體均可被檢測。光電開關將輸入電流在發(fā)射器上轉換為光信號射出，接

56、收器再根據(jù)接收到的光線的強弱或有無對目標物體進行探測。多數(shù)光電開關選用的是波長接近可見光的紅外線光波型。</p><p>　　漫反射式光電開關：它是一種集發(fā)射器和接收器于一體的傳感器，當有被檢測物體經(jīng)過時，物體將光電開關發(fā)射器發(fā)射的足夠量的光線反射到接收器，于是光電開關就產(chǎn)生了開關信號。當被檢測物體的表面光亮或其反光率極高時，漫反射式的光電開關是首選的檢測模式。</p><p><b

57、>　　圖3． 3</b></p><p>　　3．4 環(huán)境監(jiān)測單元設計</p><p>　　本單元采用光敏電阻檢測環(huán)境明暗變化，當光敏電阻感應到光線變化時，將信號傳給控制單元進行處理，再由控制單元控制路燈的亮滅。 如圖3．4所示。共有四路檢測單元，備用1路。</p><p>　　圖3．4環(huán)境監(jiān)測單元

58、 </p><p>　　光敏電阻又稱光導管，常用的制作材料為硫化鎘，另外還有硒、硫化鋁、硫化鉛和硫化鉍等材料。這些制作材料具有在特定波長的光照射下，其阻值迅速減小的特性。這是由于光照產(chǎn)生的載流子都參與導電，在外加電場的作用下作漂移運動，電子奔向電源的正極，空穴奔向電源的負極，從而使光敏電阻器的阻值迅速下降。</p>

59、;<p>　　光敏電阻器是利用半導體的光電效應制成的一種電阻值隨入射光的強弱而改變的電阻器；入射光強，電阻減小，入射光弱，電阻增大。光敏電阻器一般用于光的測量、光的控制和光電轉換（將光的變化轉換為電的變化）。常用的光敏電阻器硫化鎘光敏電阻器，它是由半導體材料制成的。光敏電阻器的阻值隨入射光線（可見光）的強弱變化而變化，在黑暗條件下，它的阻值（暗阻）可達1~10M歐,在強光條件（100LX）下，它阻值（亮阻）僅有幾百至數(shù)千歐

60、姆。光敏電阻器對光的敏感性（即光譜特性）與人眼對可見光（0．4~0．76）μm的響應很接近，只要人眼可感受的光，都會引起它的阻值變化。設計光控電路時，都用白熾燈泡（小電珠）光線或自然光線作控制光源，使設計大為簡化。</p><p><b>　　1．結構</b></p><p>　　通常，光敏電阻器都制成薄片結構，以便吸收更多的光能。當它受到光的照射時，半導體片（光敏層

61、）內(nèi)就激發(fā)出電子—空穴對，參與導電，使電路中電流增強。為了獲得高的靈敏度，光敏電阻的電極常采用梳狀圖案，它是在一定的掩膜下向光電導薄膜上蒸鍍金或銦等金屬形成的。一般光敏電阻器結構如右圖所示。

62、 </p><p>　　光敏電阻器通常由光敏層、玻璃基片（或樹脂防潮膜）和電極等組成。光敏電阻器在電路中用字母“R”或“RL”、“RG”表示。</p><p><b>　　2．工作原理</b></p><p>　　光敏電阻的工作

63、原理是基于內(nèi)光電效應。在半導體光敏材料兩端裝上電極引線，將其封裝在帶有透明窗的管殼里就構成光敏電阻，為了增加靈敏度，兩電極常做成梳狀。用于制造光敏電阻的材料主要是金屬的硫化物、硒化物和碲化物等半導體。通常采用涂敷、噴涂、燒結等方法在絕緣襯底上制作很薄的光敏電阻體及梳狀歐姆電極，接出引線，封裝在具有透光鏡的密封殼體內(nèi)，以免受潮影響其靈敏度。在黑暗環(huán)境里，它的電阻值很高，當受到光照時，只要光子能量大于半導體材料的禁帶寬度，則價帶中的電子吸收

64、一個光子的能量后可躍遷到導帶，并在價帶中產(chǎn)生一個帶正電荷的空穴，這種由光照產(chǎn)生的電子—空穴對了半導體材料中載流子的數(shù)目，使其電阻率變小，從而造成光敏電阻阻值下降。光照愈強，阻值愈低。入射光消失后，由光子激發(fā)產(chǎn)生的電子—空穴對將復合，光敏電阻的阻值也就恢復原值。在光敏電阻兩端的金屬電極加上電壓，其中便有電流通過，受到波長的光線照射時，電流就會隨光強的而變大，從而實現(xiàn)光電轉換。光敏電阻沒有極性，純粹是一個電阻器件，使用時既可加直流電壓，也加

65、交流電壓。半導體的導電能力取決于半導體導帶內(nèi)載流子數(shù)目的多少。</p><p><b>　　3．分類</b></p><p>　　根據(jù)光敏電阻的光譜特性，可分為三種光敏電阻器： </p><p>　　紫外光敏電阻器：對紫外線較靈敏，包括硫化鎘、硒化鎘光敏電阻器等，用于探測紫外線。 </p><p>　　紅外光敏電阻器：主

66、要有硫化鉛、碲化鉛、硒化鉛。銻化銦等光敏電阻器，廣泛用于導彈制導、天文探測、非接觸測量、人體病變探測、紅外光譜，紅外通信等國防、科學研究和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中。 </p><p>　　可見光光敏電阻器：包括硒、硫化鎘、硒化鎘、碲化鎘、砷化鎵、硅、鍺、硫化鋅光敏電阻器等。主要用于各種光電控制系統(tǒng)，如光電自動開關門戶，航標燈、路燈和其他照明系統(tǒng)的自動亮滅，自動給水和自動停水裝置，機械上的自動保護裝置和“位置檢測器”，極薄零件

67、的厚度檢測器，照相機自動曝光裝置，光電計數(shù)器，煙霧報警器，光電跟蹤系統(tǒng)等方面。</p><p>　　4．光敏電阻的主要參數(shù)： </p><p>　?。?）光電流、亮電阻。光敏電阻器在一定的外加電壓下，當有光照射時，流過的電流稱為光電流，外加電壓與光電流之比稱為亮電阻，常用“100LX”表示。 </p><p>　?。?）暗電流、暗電阻。光敏電阻在一定的外加電壓下，當

68、沒有光照射的時候，流過的電流稱為暗電流。外加電壓與暗電流之比稱為暗電阻，常用“0LX”表示。 </p><p>　　（3）靈敏度。靈敏度是指光敏電阻不受光照射時的電阻值（暗電阻）與受光照射時的電阻值（亮電阻）的相對變化值。 </p><p>　?。?）光譜響應。光譜響應又稱光譜靈敏度，是指光敏電阻在不同波長的單色光照射下的靈敏度。若將不同波長下的靈敏度畫成曲線，就可以得到光譜響應的曲線。

69、</p><p>　　（5）光照特性。光照特性指光敏電阻輸出的電信號隨光照度而變化的特性。從光敏電阻的光照特性曲線可以看出，隨著的光照強度的增加，光敏電阻的阻值開始迅速下降。若進一步增大光照強度，則電阻值變化減小，然后逐漸趨向平緩。在大多數(shù)情況下，該特性為非線性。 </p><p>　?。?）伏安特性曲線。伏安特性曲線用來描述光敏電阻的外加電壓與光電流的關系，對于光敏器件來說，其光電流隨外

70、加電壓的增大而增大。 </p><p>　　（7）溫度系數(shù)。光敏電阻的光電效應受溫度影響較大，部分光敏電阻在低溫下的光電靈敏較高，而在高溫下的靈敏度則較低。 </p><p>　?。?）額定功率。額定功率是指光敏電阻用于某種線路中所允許消耗的功率，當溫度升高時，其消耗的功率就降低。</p><p>　　3．5 電源單元設計</p><p>

71、　?。?）電壓源：該電壓源將工頻交流電經(jīng)過變壓、整流、濾波、穩(wěn)壓，向系統(tǒng)提供+5V電源，其工作原理如圖3．7所示。</p><p>　　圖3．7 穩(wěn)壓電源原理圖</p><p>　　（2）恒流源：該電流源將工頻交流電經(jīng)過變壓、整流、濾波、電阻的分流、分壓及三極管的穩(wěn)流、放大，最后向1W LED燈提供恒定300mA的電流，其工作原理如圖3．8所示。</p><p>　

72、　圖3．8 恒流源電路原理圖</p><p>　　圖3．8中發(fā)光二極管LED的壓降取2V, 二極管的壓降取0．7V,三極管的壓降取0．7V，由此可得：</p><p>　　3．6 功率調(diào)節(jié)單元設計</p><p>　　本單元利用單片機控制PWM信號，再經(jīng)過三極管、固態(tài)繼電器進行功率放大，實現(xiàn)對功率的有效調(diào)節(jié)，使驅(qū)動功率在規(guī)定時間內(nèi)自動減小，其調(diào)節(jié)范圍可在20%~1

73、00%內(nèi)設定。如圖3．9所示。本電路可加穩(wěn)壓電源或恒流電源，可通過電路硬件進行設置。同時負載電流和電壓通過單元控制器的電壓表和電流表進行監(jiān)視，由此可得：</p><p>　　圖3．9 功率調(diào)節(jié)單元圖</p><p>　　3．7 系統(tǒng)各模塊方案設定</p><p>　?。?）主控芯片：采用Atmel 公司的AT89S52作為控制核心；</p><

74、p>　?。?）顯示模塊：采用12864液晶顯示； </p><p>　　（3）物體檢測模塊：選用漫反射型光電開關檢測物體運動狀態(tài)；</p><p>　?。?）環(huán)境檢測模塊：使用光敏電阻來實現(xiàn)對環(huán)境明暗狀況的檢測；</p><p>　?。?）驅(qū)動模塊：自制+5V穩(wěn)壓源和300mA恒流

75、源；</p><p>　?。?）功率調(diào)節(jié)模塊：單片機控制PWM信號調(diào)制。</p><p>　　總硬件電路圖見附圖1所示。</p><p>　　第四章 軟件系統(tǒng)設計</p><p>　　4．1 系統(tǒng)軟件設計說明</p><p>　　在進行微機控制系統(tǒng)設計時，除了系統(tǒng)硬件設計外，大量的工作就是如何根據(jù)每個生產(chǎn)對象的實際

76、需要設計應用程序。因此，軟件設計在微機控制系統(tǒng)設計中占重要地位。</p><p>　　在單片機控制系統(tǒng)中，大體上可分為數(shù)據(jù)處理、過程控制兩個基本類型。數(shù)據(jù)處理包括：數(shù)據(jù)的采集、數(shù)字濾波、標度變換等。過程控制程序主要是使單片機按一定的方法進行計算，然后再輸出，以便控制生產(chǎn)。為了完成上述任務，在進行軟件設計時，通常把整個過程分成若干個部分，每一部分叫做一個模塊。所謂“模塊”，實質(zhì)上就是所完成一定功能，相對獨立的程序段

77、，這種程序設計方法叫模塊程序設計法。模塊程序設計法的主要優(yōu)點是：</p><p>　　單個模塊比起一個完整的程序易編寫及調(diào)試；</p><p>　　模塊可以共存，一個模塊可以被多個任務在不同條件下調(diào)用；</p><p>　　模塊程序允許設計者分割任務和利用已有程序，為設計者提供方便。</p><p>　　4．2 程序結構框圖</p&g

78、t;<p>　　根據(jù)設計方案，系統(tǒng)結構框圖如圖4．1所示：</p><p>　　圖4．1 系統(tǒng)結構框圖</p><p>　　根據(jù)結構框圖設計的主程序流程圖見附圖2。</p><p>　　第五章 測試與結果分析</p><p>　　5．1 測試方法與結果</p><p>　　5．1．1 時鐘設定和定時

79、開關路燈測試</p><p>　　采用獨立按鍵調(diào)整并設定系統(tǒng)及開關燈時間，并通過液晶屏實時顯示。測試過程如下：（1）設定系統(tǒng)當前時刻為01時10分，經(jīng)秒表測試，120秒后液晶屏顯示當前時刻值為01時12分；（2）系統(tǒng)當前時刻為00時05分，設定LED1燈00時06分點亮，00時07分熄滅，經(jīng)秒表測試，60秒后LED1燈點亮，再過60秒熄滅，液晶屏顯示正確；支路控制器能夠獨立控制每只路燈的開燈和關燈時間。</

80、p><p>　　5．1．2 環(huán)境明暗檢測測試</p><p>　　在定時功能穩(wěn)定的前提下，將連接主控制器的光敏電阻置于正常光照（阻值約為零點幾千歐），LED燈不亮，當遮擋此光敏電阻（阻值約為十幾千歐以上），使其所在環(huán)境光線變暗時LED點亮，去掉遮擋時LED熄滅。用手遮住光敏電阻時，LED燈再次點亮，移開手時LED燈熄滅，此部分工作正常。</p><p>　　5．1．3

81、 交通情況測試</p><p>　?。?）物體從左向右運動，當?shù)竭_S點時LED1正常點亮，當物體運動到B點時LED1熄滅、LED2點亮，當物體移動到S＇時，LED2熄滅；</p><p>　　（2）物體從右向左移動，當?shù)竭_S＇點時LED2點亮，當物體運動到B點時LED2熄滅、LED1點亮，當物體運動到S時LED1熄滅。此部分系統(tǒng)工作正常。</p><p>　　5．

82、1．4 路燈故障檢測報警測試</p><p>　　在其它一切外部條件正常的情況下，當某一路燈在接收到信號后不能正常點亮或熄滅，則判定為故障，故障檢測通過光敏電阻接受到光照情況來判斷。當故障發(fā)生時，發(fā)出聲光報警，同時液晶顯示故障所在位置。</p><p>　　在本次測試中，在一切外部條件正常的情況下，兩個燈同時發(fā)光，當用物體擋住任一個光敏電阻光線，即假定某個路燈故障時，電路能正常發(fā)出聲光報

83、警，并能正常顯示故障所在位置。此故障檢測系統(tǒng)正常。</p><p>　　5．1．5 自制單元控制器穩(wěn)壓電源測試</p><p>　　穩(wěn)壓電源輸出部分選用 85系列30V電壓指示表頭對輸出電壓進行指示。指示電壓為5．1V。 選用UT51數(shù)字萬用表測得的輸出電壓值為5V。與理論輸出電壓值5V有一定誤差，誤差值為0．1V。</p><p>　　5．1．6 自制單元控制

84、器恒流驅(qū)動電源測試</p><p>　　恒流源驅(qū)動部分選用85系列30V電壓指示表頭和一個同系列1A的電流指示表頭分別對它的輸出電流進行顯示。我們用UTI51數(shù)字萬用表測得的電流為300mA，與理論輸出值330mA有一定誤差。</p><p>　　本測試采用50Ω，1．5A滑動變阻器作負載，測試結果如表1所示：</p><p><b>　　恒流源電流測試結

85、果</b></p><p><b>　　誤差分析</b></p><p>　?。?）R1和R2的阻值存在偏差；</p><p>　?。?）二極管、發(fā)光管、三極管的壓降取值有偏差；</p><p>　?。?）測試用儀器儀表和數(shù)值的讀取都存在誤差。</p><p>　　5．1．7 功率輸

86、出測試</p><p>　　通過單片機的PWM方式，實現(xiàn)了輸出功率的可調(diào)。電壓電流值通過單元電路面板監(jiān)控。當脈寬在20%-100%調(diào)整時，輸出電流明顯減小。從亮到暗電流從300mA減到50mA。</p><p>　　5．2 測試結果分析</p><p>　　1．本設計實現(xiàn)了題目所有的基本要求；</p><p>　　2．本設計實現(xiàn)了題目所有的

87、發(fā)揮部分；</p><p>　　3．本設計采用的控制器資源有限，如果采用高級的控制芯片，我們會實現(xiàn)更多的控制功能，使系統(tǒng)更完善。</p><p>　　4．考慮到作品的性價比，外觀設計尚有不足之處，應該進一步改進，使其更合理美觀。</p><p>　　5．除此之外，本設計增加的創(chuàng)新部分功能如下：</p><p>　?。?）單元控制器的驅(qū)動部分能

88、夠分別采用穩(wěn)壓驅(qū)動和恒流驅(qū)動，兩種電源供電方式。選擇方便，控制穩(wěn)定。</p><p>　?。?）利用51系列單片機與液晶屏實現(xiàn)主菜單和多級子菜單功能選擇、參數(shù)設定、運行與實時監(jiān)控等功能，實現(xiàn)對路燈模擬控制系統(tǒng)的綜合控制。</p><p>　?。?）增加了輸出電壓和電流表頭指示，使輸出結果和測試更直觀，簡便。</p><p>　?。?）本設計采用便宜的硬件，硬件功能通

89、過軟件實現(xiàn)，元件數(shù)少，可靠性高，成本低廉，性價比高，功能滿足設計要求。</p><p><b>　　總結</b></p><p>　　隨著畢業(yè)日子的到來，畢業(yè)設計也接近了尾聲。經(jīng)過幾周的奮戰(zhàn)我的畢業(yè)設計終于完成了。畢業(yè)設計不僅是對前面所學知識的一種檢驗，而且也是對自己能力的一種提高。通過這次畢業(yè)設計使我明白了自己原來知識還比較欠缺。自己要學習的東西還太多，以前老是覺得

90、自己什么東西都會，什么東西都懂，有點眼高手低。通過這次畢業(yè)設計，我才明白學習是一個長期積累的過程，在以后的工作、生活中都應該不斷的學習，努力提高自己知識和綜合素質(zhì)。</p><p>　　在這次畢業(yè)設計中也使我們的同學關系更進一步了，同學之間互相幫助，有什么不懂的大家在一起商量，聽聽不同的看法對我們更好的理解知識，所以在這里非常感謝幫助我的同學。</p><p>　　在此要感謝**老師對我悉

91、心的指導，感謝老師給我的幫助。在設計過程中，我通過查閱大量有關資料，與同學交流經(jīng)驗和自學，并向老師請教等方式，使自己學到了不少知識，也經(jīng)歷了不少艱辛，但收獲同樣巨大。在整個設計中我懂得了許多東西，也培養(yǎng)了我獨立工作的能力，樹立了對自己工作能力的信心，相信會對今后的學習工作生活有非常重要的影響。而且大大提高了動手的能力，使我充分體會到了在創(chuàng)造過程中探索的艱難和成功時的喜悅。雖然這個設計做的也不太好，但是在設計過程中所學到的東西是這次畢業(yè)設

92、計的最大收獲和財富，使我終身受益。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1]王靜霞．單片機應用技術（C語言版）．北京：電子工業(yè)出版社2009．5</p><p>　　[2]陳梓城．實用電子電路設計與調(diào)試．北京：中國電力出版社2006．6</p><p>　　[3]趙負圖．傳感器集成電路手冊

93、．第一版：化學工業(yè)出版社2004</p><p>　　[4]唐浩強．C程序設計教程．ISBN 978-7-302-15157-9:清華大學出版社2007</p><p>　　[5]趙佩華． 單片機原理及接口技術．北京：機械工業(yè)出版社2008．3</p><p>　　[6]張洪瑞． 單片機應用設計200例． 北京：北京航空航天大學出版社2006．7 </p>