LED路燈控制器設(shè)計(jì)

1、遼遼 寧寧 工工 業(yè)業(yè) 大大 學(xué)學(xué) 單片機(jī)原理及接口技術(shù)單片機(jī)原理及接口技術(shù) 課程設(shè)計(jì)（論文）課程設(shè)計(jì)（論文） 題目：題目： ledled路燈控制器設(shè)計(jì)路燈控制器設(shè)計(jì) 院（系）：院（系）： 電氣工程學(xué)院電氣工程學(xué)院 專業(yè)班級(jí)：專業(yè)班級(jí)： 學(xué)學(xué) 號(hào)：號(hào)： 學(xué)生姓名：學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師：指導(dǎo)教師： （簽字） 起止時(shí)間：起止時(shí)間： 課程設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)及評(píng)語(yǔ)課程設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)及評(píng)語(yǔ) 院（系）：電氣工程學(xué)院 教研室： 學(xué) 號(hào)學(xué)生姓名專業(yè)班級(jí) 課程設(shè)計(jì) （論文） 題目 led路燈控制器設(shè)計(jì) 課程設(shè)計(jì)（論文）任務(wù) 該控制器可以根據(jù)環(huán)境亮度自動(dòng)啟動(dòng)小區(qū)路燈點(diǎn)亮，并能按時(shí)間段調(diào)節(jié)亮度，路燈由 200 只

2、3v/20ma 發(fā)光二極管合并而成。 設(shè)計(jì)任務(wù)：設(shè)計(jì)任務(wù)： 1. cpu 最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)（包括 cpu 選擇，晶振電路，復(fù)位電路） 2. led 等串并聯(lián)及脈寬亮度調(diào)節(jié)電路設(shè)計(jì) 3. 開(kāi)關(guān)量輸出電路及環(huán)境亮度檢測(cè)電路設(shè)計(jì) 4 程序流程圖設(shè)計(jì)機(jī)程序清單編寫(xiě) 技術(shù)參數(shù)：技術(shù)參數(shù)： 1路燈由 200 只 3v/20ma 發(fā)光二極管合并而成 2工作電源 220v 設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)要求： 1、分析系統(tǒng)功能，選擇合適的單片機(jī)及傳感器，開(kāi)關(guān)輸出電路及亮度檢測(cè)電路設(shè)計(jì)等； 2、應(yīng)用專業(yè)繪圖軟件繪制硬件電路圖和軟件流程圖； 3、按規(guī)定格式，撰寫(xiě)、打印設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)一份，其中程序開(kāi)發(fā)要有詳細(xì)的軟件設(shè)計(jì)說(shuō)明， 詳細(xì)闡述系統(tǒng)的

3、工作過(guò)程，字?jǐn)?shù)應(yīng)在 4000 字以上。 進(jìn)度計(jì)劃 第 1 天 查閱收集資料 第 2 天 總體設(shè)計(jì)方案的確定 第 3-4 天 cpu 最小系統(tǒng)設(shè)計(jì) 第 5 天 led 等串并聯(lián)及脈寬亮度調(diào)節(jié)電路設(shè)計(jì) 第 6 天開(kāi)關(guān)量輸出電路及環(huán)境亮度檢測(cè)電路設(shè)計(jì) 第 7 天 程序流程圖設(shè)計(jì) 第 8 天 軟件編寫(xiě)與調(diào)試 第 9 天 設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)完成 第 10 天 答辯 指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ)及成績(jī) 平時(shí)： 論文質(zhì)量： 答辯： 總成績(jī)： 指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日 注：成績(jī)：平時(shí)20% 論文質(zhì)量60% 答辯20% 以百分制計(jì)算 摘 要 本文設(shè)計(jì)的是 led 路燈控制器，通過(guò)該控制器可根據(jù)環(huán)境亮度自動(dòng)啟動(dòng) 小區(qū)路燈點(diǎn)亮，并能按時(shí)

4、間段調(diào)節(jié)亮度，路燈由 200 只 3v/20ma 發(fā)光二極管 合并而成。通過(guò)反復(fù)論證，本設(shè)計(jì)最終是一個(gè)以 89c51 單片機(jī)為核心，通過(guò) 光敏電阻檢測(cè)外部光強(qiáng)度，由于光強(qiáng)度不同光敏電阻呈現(xiàn)不同阻止從而決定 輸入口是高低電平，再由單片機(jī)通過(guò)事先編程好的軟件程序?qū)崿F(xiàn)控制 led 路 燈的亮滅，以及智能調(diào)整功能。本設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單實(shí)用，led 路燈控制器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單， 易于維修，經(jīng)濟(jì)實(shí)惠。led 路燈分為主道路燈、次道路燈、廣告燈等多種形 式，整個(gè)系統(tǒng)達(dá)到智能和節(jié)能的效果，穩(wěn)定、安全，具有較高的應(yīng)用價(jià)值 ，本控制器對(duì)智能化路燈管理有很大幫助，應(yīng)用前景廣闊。 關(guān)鍵詞：led 路燈；單片機(jī)；智能； 目 錄 第 1

5、章 緒論 .1 1.1 led 路燈控制器概況 .1 1.2 本文研究?jī)?nèi)容 .1 第 2 章 cpu 最小系統(tǒng)設(shè)計(jì).2 2.1 led 路燈控制器總體設(shè)計(jì)方案 .2 2.2 cpu 的選擇 .2 2.3 復(fù)位電路設(shè)計(jì) .4 2.4 時(shí)鐘電路設(shè)計(jì) .5 2.5 cpu 最小系統(tǒng)圖 .6 第 3 章 led 路燈控制器輸入輸出接口電路設(shè)計(jì).7 3.1 led 路燈控制器傳感器的選擇 .7 3.2 led 路燈控制器檢測(cè)接口電路設(shè)計(jì) .8 3.2.1 a/d 轉(zhuǎn)換器選擇.8 3.2.2 模擬量檢測(cè)接口電路圖.9 3.3 led 路燈控制器輸出接口電路設(shè)計(jì) .9 第 4 章 led 路燈控制器軟件設(shè)計(jì)

6、.11 4.1 軟件實(shí)現(xiàn)功能綜述 .11 4.2 流程圖設(shè)計(jì) .11 4.2.1 主程序流程圖設(shè)計(jì).11 4.2.2 模擬量檢測(cè)流程圖設(shè)計(jì).12 4.3 程序清單 .12 第 5 章 系統(tǒng)設(shè)計(jì)與分析 .16 5.1 系統(tǒng)原理圖 .16 5.2 系統(tǒng)原理綜述 .17 第 6 章 課程設(shè)計(jì)總結(jié) .18 參考文獻(xiàn) .19 第 1 章 緒論 1.1 led 路燈控制器概況 當(dāng)前巨量的能源消耗和由此引起的能源短缺、價(jià)格上漲等已使得節(jié)約能源成 為一項(xiàng)十分迫切的任務(wù)。各國(guó)消耗的能源中很大一部分用于照明，其中城市公共 照明（主要是道路照明和景觀照明）在我國(guó)照明耗電中占 30%.有資料顯示，每年 用于照明的電力

7、在 3 000 億度以上，目前國(guó)內(nèi)大部分城市的道路照明管理系統(tǒng)直 至現(xiàn)在仍在沿用簡(jiǎn)單的光控、鐘控等傳統(tǒng)控制方式。這些系統(tǒng)普遍存在著難以反 饋路燈運(yùn)行狀態(tài)信息、難以進(jìn)行遠(yuǎn)程控制等局限，基本沒(méi)有節(jié)電效果，并且采用 傳統(tǒng)的人工巡檢，不僅使路燈管理部門(mén)的任務(wù)繁重，也增加了運(yùn)行維護(hù)的費(fèi)用。 而 led 具有功率低；壽命長(zhǎng)；亮度大；環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，若采用 led 照明，每年就可 以節(jié)約 1/3 的照明用電，基本上相當(dāng)于三峽工程的全年發(fā)電量。綜合以上優(yōu)點(diǎn)， led 光源自然成為城市公共照明的首選?？紤]到這些因素，本文針對(duì) led 光源開(kāi) 發(fā)了智能路燈控制器。 1.2 本文研究?jī)?nèi)容 設(shè)計(jì)一個(gè) led 路燈控制器，

8、該控制器可以根據(jù)環(huán)境亮度自動(dòng)啟動(dòng)小區(qū)路燈 點(diǎn)亮，并能按時(shí)間段調(diào)節(jié)亮度，路燈由 200 只 3v/20ma 發(fā)光二極管合并而成。 本文主要針對(duì)控制器 cpu 最小系統(tǒng)的設(shè)計(jì)（cpu 的選擇，晶振電路等） ，led 等 串并聯(lián)及脈寬亮度調(diào)節(jié)電路設(shè)計(jì)以及開(kāi)關(guān)量輸出電路及環(huán)境亮度檢測(cè)電路設(shè)計(jì)。 對(duì)程序流程圖進(jìn)行討論。 第 2 章 cpu 最小系統(tǒng)設(shè)計(jì) 2.1 led 路燈控制器總體設(shè)計(jì)方案 根據(jù)技術(shù)要求，控制器可根據(jù)周圍環(huán)境光源的亮度自行啟動(dòng)或關(guān)閉路燈，并 可根據(jù)不同時(shí)間段對(duì)亮度進(jìn)行調(diào)整，路燈由 200 只 3v/20ma 發(fā)光二極管合并而 成。依照要求給出流程圖，如圖 2.1 所示： 圖 2.1 l

9、ed 路燈控制器工作流程圖 根據(jù)工作流程圖下面給出兩種設(shè)計(jì)方案： 方案一：利用模擬電路完成，使用繼電器，放大器，光敏元件，led 燈，電 源等元件構(gòu)成模擬電路，繼電器合上或斷開(kāi)決定燈是否亮，利用光敏元件判斷光 照強(qiáng)度，決定電路通斷。這種方法簡(jiǎn)單易懂，元件便宜，但電路較為龐大，且器 件過(guò)多，維護(hù)難度較大。 方案二：采用 89c51 單片機(jī)作為控制器，利用光敏電阻判斷環(huán)境光強(qiáng)度，將 光信號(hào)轉(zhuǎn)化成電信號(hào)傳輸?shù)絾纹瑱C(jī)管腳，使之在外部光強(qiáng)度弱時(shí)，自動(dòng)控制 led 路燈的開(kāi)關(guān)和亮度。此方法較方法一更為智能，且電路簡(jiǎn)單，維修也比較方便。 綜上所述，本設(shè)計(jì)采用方案二設(shè)計(jì)。 2.2 cpu 的選擇 根據(jù)方案二內(nèi)

10、容，本設(shè)計(jì)采用 89c51 單片機(jī)作為控制器，89c51 一種帶 4k 字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器的低電壓、高性能 cmos8 位微處理器，該器 件采用 atmel 高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的 mcs-51 指令 環(huán) 境 光 源 亮 度 光控傳 感 器 cpu 路 燈 開(kāi) 關(guān) 環(huán) 境 光 源 亮 度 光控傳 感 器 光控傳 感 器 cpu 路 燈 開(kāi) 關(guān) 集和輸出管腳相兼容。由于將多功能 8 位 cpu 和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中， atmel 的 89c51 是一種高效微控制器。該器件價(jià)格低廉且易使用，技術(shù)方面已 經(jīng)相當(dāng)成熟，使用 89c51 完全可以達(dá)到設(shè)計(jì)要求。其

11、管腳說(shuō)明如圖 2.2 所示： 圖 2.2 89c51 單片機(jī)引腳圖 引腳說(shuō)明： vcc：電源端。正常操作及對(duì) flash rom 編程和驗(yàn)證時(shí)接+5v 電源。 xtal1：接外部晶體和微調(diào)電容的一端。它是振蕩電路反向放大器的輸入端 及內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端，當(dāng)采用外部振蕩器時(shí)，此引腳輸入外部時(shí)鐘脈沖。 xtal2：接外部晶體和微調(diào)電容的另一端。它是振蕩電路反向放大器的輸出 端，采用外部振蕩器時(shí)，此腳應(yīng)懸浮。 rst：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持 rst 腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電 平時(shí)間。 ale/prog：當(dāng)訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的 地位字節(jié)。在 flash

12、編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時(shí)，ale 端以不 變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的 1/6。因此它可用作對(duì)外 部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)， 將跳過(guò)一個(gè) ale 脈沖。如想禁止 ale 的輸出可在 sfr8eh 地址上置 0。此時(shí)， ale 只有在執(zhí)行 movx，movc 指令是 ale 才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果 微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài) ale 禁止，置位無(wú)效。 /psen：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè) 機(jī)器周期兩次/psen 有效。但在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的/psen 信

13、號(hào)將不出現(xiàn)。 /ea/vpp：當(dāng)/ea 保持低電平時(shí)，則在此期間為外部程序存儲(chǔ)器（0000h- ffffh） ，不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器讀取外部 rom 數(shù)據(jù)。注意加密方式 1 時(shí)， /ea 將內(nèi)部鎖定為 reset；當(dāng)/ea 端保持高電平時(shí)，單片機(jī)讀取內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。 （擴(kuò)展有外部 rom 時(shí)讀取完內(nèi)部 rom 后自動(dòng)讀取外部 rom） 。在 flash 編程期間， 此引腳也用于施加 12v 編程電源（vpp） 。 p0 口：p0 口為一個(gè) 8 位漏級(jí)開(kāi)路雙向 i/o 口，每腳可吸收 8ttl 門(mén)電流。當(dāng) p1 口的管腳第一次寫(xiě) 1 時(shí)，被定義為高阻輸入。p0 能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ) 器，

14、它可以被定義為數(shù)據(jù)/ 地址的低八位。在 fiash 編程時(shí)，p0 口作為原碼輸入口，當(dāng) fiash 進(jìn)行校 驗(yàn)時(shí)，p0 輸出原碼，此時(shí) p0 外部必須被拉高。 p1 口：p1 口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的 8 位雙向 i/o 口，p1 口緩沖器能接 收輸出 4ttl 門(mén)電流。p1 口管腳寫(xiě)入 1 后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，p1 口 被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在 flash 編程 和校驗(yàn)時(shí)，p1 口作為低八位地址接收。 p2 口：p2 口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 i/o 口，p2 口緩沖器可接收， 輸出 4 個(gè) ttl 門(mén)電流，當(dāng) p2 口被寫(xiě)“1”時(shí)

15、，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作 為輸入。并因此作為輸入時(shí)，p2 口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi) 部上拉的緣故。p2 口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或 16 位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存 取時(shí)，p2 口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng) 對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫(xiě)時(shí)，p2 口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。p2 口在 flash 編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。 p3 口：p3 口管腳是 8 個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向 i/o 口，可接收輸出 4 個(gè) ttl 門(mén)電流。當(dāng) p3 口寫(xiě)入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸 入，由于外部下拉為低電

16、平，p3 口將輸出電流（ill）這是由于上拉的緣故。 gnd：接地 2.3 復(fù)位電路設(shè)計(jì) 復(fù)位電路在整個(gè)工作系統(tǒng)中，起到著不可替代的作用，單片機(jī)復(fù)位電路設(shè)計(jì) 的好壞,直接影響到整個(gè)系統(tǒng)工作的可靠性。許多用戶在設(shè)計(jì)完單片機(jī)系統(tǒng),并在 實(shí)驗(yàn)室調(diào)試成功后,在現(xiàn)場(chǎng)卻出現(xiàn)了“死機(jī)” 、 “程序走飛”等現(xiàn)象,這主要是單片 機(jī)的復(fù)位電路設(shè)計(jì)不可靠引起的。復(fù)位電路如下圖： 圖 2.4 單片機(jī)的復(fù)位電路 單片機(jī)在啟動(dòng)時(shí)都需要進(jìn)行復(fù)位，使 cpu 以及各部件處于初始狀態(tài)，并從 初始狀態(tài)開(kāi)始工作。89c51 的復(fù)位信號(hào)是由復(fù)位引腳 rst 輸入到芯片內(nèi)部的施密 特觸發(fā)器中的。在機(jī)器處于正常工作狀態(tài)時(shí)，在次引腳上出現(xiàn)

17、兩個(gè)機(jī)器周期以上 的高電平，就可以使單片機(jī)復(fù)位。 2.4 時(shí)鐘電路設(shè)計(jì) 時(shí)鐘電路用于生產(chǎn)單片機(jī)工作所需的時(shí)鐘信號(hào)，如果沒(méi)有時(shí)鐘信號(hào)單片機(jī)就 不能正常工作，由此可見(jiàn)，一個(gè)系統(tǒng)中，單片機(jī)的時(shí)鐘電路也是不可或缺的一個(gè) 重要組成部分，時(shí)鐘信號(hào)可以有兩種方式產(chǎn)生：內(nèi)部時(shí)鐘方式和外部時(shí)鐘方式。 單片機(jī)的時(shí)鐘電路如圖 2.5 所示： 本設(shè)計(jì)采用 89c51 型號(hào)單片機(jī)，該單片機(jī)是經(jīng)過(guò) l2 個(gè)時(shí)鐘周期后，執(zhí)行一 條指令。也就是說(shuō)單片機(jī)運(yùn)行一條指令，必須要用 12 個(gè)時(shí)鐘周期。時(shí)鐘電路是 微型計(jì)算機(jī)的心臟，控制著計(jì)算機(jī)的運(yùn)行節(jié)奏。 圖 2.5 單片機(jī)時(shí)鐘電路 2.5 cpu 最小系統(tǒng)圖 單片機(jī)最小系統(tǒng)是 cp

18、u 工作的核心部分，最小系統(tǒng)即是由復(fù)位電路，時(shí)鐘電 路以及單片機(jī)組成的，通過(guò)復(fù)位時(shí)鐘電路完成對(duì) cpu 的驅(qū)動(dòng)和復(fù)位工作。如下圖 所示: 圖 2.6 cpu 最小系統(tǒng) 第 3 章 led 路燈控制器輸入輸出接口電路設(shè)計(jì) 3.1 led 路燈控制器傳感器的選擇 光電傳感器是采用光電元件作為檢測(cè)元件的傳感器。它首先把被測(cè)量的變化 轉(zhuǎn)換成光信號(hào)的變化，然后借助光電元件進(jìn)一步將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。光電傳 感器一般由光源、光學(xué)通路和光電元件三部分組成。光電式傳感器是以光電器件 作為轉(zhuǎn)換元件的傳感器。它可用于檢測(cè)直接引起光量變化的非電量，如光強(qiáng)、光 照度、輻射測(cè)溫、氣體成分分析等；也可用來(lái)檢測(cè)能轉(zhuǎn)換成光量

19、變化的其他非電 量，如零件直徑、表面粗糙度、應(yīng)變、位移、振動(dòng)、速度、加速度，以及物體的 形狀、工作狀態(tài)的識(shí)別等。光電式傳感器具有非接觸、響應(yīng)快、性能可靠等特點(diǎn)， 因此在工業(yè)自動(dòng)化裝置和機(jī)器人中獲得廣泛應(yīng)用。 其原理是由光通量對(duì)光電元件的作用原理不同所制成的光學(xué)測(cè)控系統(tǒng)是多種 多樣的,按光電元件(光學(xué)測(cè)控系統(tǒng))輸出量性質(zhì)可分二類,即模擬式光電傳感器和 脈沖(開(kāi)關(guān))式光電傳感器.模擬式光電傳感器是將被測(cè)量轉(zhuǎn)換成連續(xù)變化的光電 流,它與被測(cè)量間呈單值關(guān)系.模擬式光電傳感器按被測(cè)量(檢測(cè)目標(biāo)物體)方法可 分為透射(吸收)式,漫反射式,遮光式(光束阻檔)三大類.所謂透射式是指被測(cè)物 體放在光路中,恒光源

20、發(fā)出的光能量穿過(guò)被測(cè)物,部份被吸收后,透射光投射到光 電元件上;所謂漫反射式是指恒光源發(fā)出的光投射到被測(cè)物上,再?gòu)谋粶y(cè)物體表面 反射后投射到光電元件上;所謂遮光式是指當(dāng)光源發(fā)出的光通量經(jīng)被測(cè)物光遮其 中一部份,使投射到光電元件上的光通量改變,改變的程度與被測(cè)物體在光路位置 有關(guān)。 圖 3.1 光敏電阻傳感電路 本次設(shè)計(jì)采用光敏電阻來(lái)完成，通過(guò)光敏電阻將光照強(qiáng)度轉(zhuǎn)化成電壓。白天 光線強(qiáng)時(shí)，光敏電阻阻值遠(yuǎn)小于 r，此時(shí)輸入 p0.4 為低電平。當(dāng)晚上光線弱時(shí)， 則光敏電阻阻值遠(yuǎn)大于 r,此時(shí)輸入 p0.4 為高電平，單片機(jī)接受到高電平，就能 夠控制燈點(diǎn)亮。如圖 3.1 所示： 此次設(shè)計(jì)采用光敏電阻

21、型號(hào)為 lxd3548，該電阻可達(dá)到審計(jì)要求，且抗干擾 能力強(qiáng)，工作溫度為30+70，可適應(yīng)絕大部分氣候，而且該電阻價(jià)格便 宜。 3.2 led 路燈控制器檢測(cè)接口電路設(shè)計(jì) a/d 轉(zhuǎn)換器是用來(lái)通過(guò)一定的電路將模擬量轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字量。模擬量可以是電 壓、電流等電信號(hào)，也可以是壓力、溫度、濕度、位移、聲音等非電信號(hào)。但在 a/d 轉(zhuǎn)換前，輸入到 a/d 轉(zhuǎn)換器的輸入信號(hào)必須經(jīng)各種傳感器把各種物理量轉(zhuǎn)換 成電壓信號(hào)。a/d 轉(zhuǎn)換后，輸出的數(shù)字信號(hào)可以有 8 位、10 位、12 位、14 位和 16 位等。 a/d 轉(zhuǎn)換器的工作原理，主要介紹以下三種方法：逐次逼近法、雙積分法、 電壓頻率轉(zhuǎn)換法。 a/d

22、 轉(zhuǎn)換四步驟：采樣、保持、量化、編碼。 3.2.1 a/d 轉(zhuǎn)換器選擇 根據(jù)設(shè)計(jì)參數(shù)以及要求，本設(shè)計(jì)采用型號(hào)為 tlv2548a/d 轉(zhuǎn)換器。tlv2548 是 美國(guó) ti 公司生產(chǎn)的多通道、12 位數(shù)據(jù)采集芯片。芯片為單電源 2.75.5v 供電， 轉(zhuǎn)換時(shí)間為 3.86 微秒，是一款高性能、低功耗、cmos 工藝、串行接口的 a/d 轉(zhuǎn) 換器。其特性如下所示： 1. 12 位分辨率，微分/積分非線性誤差1lsb 2. 單電源 2.75.5v 范圍供電電源，內(nèi)置參考電源 3. 內(nèi)置轉(zhuǎn)換時(shí)鐘源及 8fifo 4. 8 路模擬輸入，模擬輸入范圍為 0 到電源電壓，500khz 帶寬 5. spi（

23、cpol=0，cpha=0）/dsp 兼容串行接口，sclk 可高達(dá) 20mhz 6. 200khzsps 采樣速率，3.86 微秒轉(zhuǎn)換時(shí)間 7. 低工作電流（1ma，3.3v 時(shí)；1.1ma，5.5v，外供參考源時(shí)） 8. 軟/硬件控制采樣周期及掉電方式 9. 可編程自動(dòng)通道掃描 3.2.2 模擬量檢測(cè)接口電路圖 在自動(dòng)控制和測(cè)量系統(tǒng)中，被控制和被測(cè)量的對(duì)象往往是一些連續(xù)變化的物 理量。如：溫度、壓力、流量、速度、電流、電壓等。這些隨著時(shí)間連續(xù)變化的 物理量成為模擬量。計(jì)算機(jī)參與測(cè)量和控制時(shí)，模擬量不能直接送入計(jì)算機(jī)，必 須先把他們轉(zhuǎn)換成數(shù)字量。能夠?qū)⒛M量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量的器件成為模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換

24、 器，簡(jiǎn)稱 adc。同樣，計(jì)算機(jī)輸出的是數(shù)字量，不能直接用于使用模擬量的控制 執(zhí)行部件，必須將這些數(shù)字且轉(zhuǎn)換成模擬量。能夠?qū)?shù)字量轉(zhuǎn)換成模擬量的器件 稱為數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器，簡(jiǎn)稱 dac。因此，我們常把 adc 和 dac 器件以及相關(guān) 電路稱為模擬接口電路。 led 路燈控制器的模擬量檢測(cè)口由最小系統(tǒng)和傳感器組成，如圖 3.2 所示， 傳感器是光敏電阻，當(dāng)光照較強(qiáng)時(shí)，輸入點(diǎn)的電壓為高電平，p0.4 口為高電平； 否則，p0.4 為低電平。 圖 3.2 模擬量檢測(cè)接口電路圖 3.3 led 路燈控制器輸出接口電路設(shè)計(jì) 由于路燈是由 led 組成，而輸入電壓為 220v，所以，需要用開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源，

25、 將交流變直流，并且降電壓降至 led 的工作電壓范圍之內(nèi),輸出接口電路如圖 3.3。輸入電壓 220v 經(jīng)輸入口輸入電路，220v 交流整流器，得到直流電，兩個(gè)開(kāi) 關(guān)管 q1 和 q2 的通過(guò) pwm 的控制，交替導(dǎo)通，經(jīng)過(guò)逆變之后，通過(guò)兩個(gè)二極管， 將交流電變?yōu)橹绷麟娸敵?，供給 led 作為電源，當(dāng)單片機(jī)的 p1.0 管腳輸出為高 電平時(shí)，q3 導(dǎo)通，led 燈開(kāi)啟；當(dāng)單片機(jī)的 p1.0 管腳輸出為低電平時(shí)，q3 關(guān)閉， led 燈關(guān)閉。當(dāng) led 燈開(kāi)啟時(shí)，可以用軟件，通過(guò) pwm 控制小燈亮度的強(qiáng)弱。 圖 3.3 輸出接口電路圖 第 4 章 led 路燈控制器軟件設(shè)計(jì) 4.1 軟件實(shí)現(xiàn)

26、功能綜述 設(shè)計(jì)要求中，對(duì)于led路燈的控制要求較高，要求路燈根據(jù)周圍環(huán)境的亮度， 來(lái)控制路燈的開(kāi)啟和關(guān)斷，通過(guò)時(shí)間來(lái)決定路燈的亮度。 本次設(shè)計(jì)中的軟件程序，已經(jīng)完全達(dá)到設(shè)計(jì)要求，通過(guò)光敏電阻產(chǎn)生的電平， 來(lái)控制單片機(jī)p1.0的電平，從而控制了led路燈的開(kāi)關(guān)；由程序中的時(shí)鐘，來(lái)實(shí) 現(xiàn)led路燈能按時(shí)間段調(diào)節(jié)亮度。 4.2 流程圖設(shè)計(jì) 4.2.1 主程序流程圖設(shè)計(jì) 主程序主要完成的功能是控制 led 路燈的開(kāi)啟和關(guān)斷，當(dāng)路燈開(kāi)啟時(shí)，計(jì)時(shí) 器工作記錄時(shí)間，每經(jīng)過(guò)一個(gè)時(shí)間段，便會(huì)調(diào)用該時(shí)間段的 pwm 占空比，從而改 變路燈的亮度，流程圖如圖 4.1 所示。 圖 4.1 主程序流程圖 4.2.2 模

27、擬量檢測(cè)流程圖設(shè)計(jì) 光敏電阻作為傳感器收集路燈周圍環(huán)境的光照亮度，當(dāng)光照強(qiáng)度越弱，光敏 電阻的阻值越大，直到p0.4有高電平輸入時(shí)，經(jīng)過(guò)程序控制，使p1.0管腳輸出高 電平，從而控制輸出電路，模擬量流程圖如圖4.2所示。 圖 4.2 模擬量流程圖 4.3 程序清單 （1） 主程序 org 0000h ljmp main； 轉(zhuǎn)主程序 org 0003h ljmp int0 ； 轉(zhuǎn) int0 中斷 org 000bh ljmp clock； 轉(zhuǎn)定時(shí)器 t0 中斷 org 0013h ljmp int1 ； 轉(zhuǎn) int1 中斷主程序: main：mov a , # 03h mov r0 ， # 20

28、h movx r0 ,a mov sp , # 5ah mov 2bh , # 60h mov 2ch , # 60h mov 2dh , # 24h mov tmod , # 01h mov tl0 , # 0b0h mov th0 , # 3ch mov ie , # 87h setb tr0 loop :lcall dsup ljmp loop （2） 子程序 t0 中斷服務(wù)程序: org 0050h t0 : clr ex0 jnb p3. 2 , $ inc 28h mov a ,28h add a , # 00h da a mov 28h ,a subb a , # 60h jc

29、dsup2 mov 28h , # 00h dsup2 :lcall dsup setb ex0 reti dsup :mov r0 , # 4fh mov a ,27h acall ptds mov a,28h acall ptds mov a ,29h acall ptds mov r0 , # 4ah mov r2 , # 0dfh mov dptr , # segpt dsup1 :mov a , # 00h mov r1 , # 21h movx r1 ,a mov a , r0 movc a , a + dptr movx r1 ,a mov a ,r2 mov r1 , # 22

30、h movx r1 ,a mov r3 , # 00h dsup4 :djnz r3 ,dsup4 inc r0 clr c mov a ,r2 rr a mov r2 ,a jb acc. 7 , dsup1 ret ptds:mov r1 ,a acall ptds1 mov a ,r1 swap a ptds1 :anl a , # ofh mov r0 ,a dec r （3） 計(jì)數(shù)子程序 t0 中斷服務(wù)程序: clock:push psw push acc setb rs0 mov tl0 , # 0b7h mov th0 , # 3ch inc 26h mov a ,26h cjn

31、e a , # 0ah ,done mov 26h , # 00h mov r0 , # 27h mov r1 , # 28h mov r3 , # 03h loop0 :mov a , r0 add a , # 01h da a mov r0 ,a mov 38h , r1 cjne a ,38h ,done0 mov r0 , # 00h inc r0 inc r1 djnz r3 ,loop0 done0 :acall loop1 done:pop acc pop psw reti 第 5 章 系統(tǒng)設(shè)計(jì)與分析 5.1 系統(tǒng)原理圖 圖 5.1 系統(tǒng)原理圖 5.2 系統(tǒng)原理綜述 本設(shè)計(jì)通過(guò)利用光敏電阻作為傳感器，對(duì)環(huán)境中的光強(qiáng)度進(jìn)行檢測(cè)，將光強(qiáng) 度轉(zhuǎn)換成電壓。白天時(shí)，環(huán)境中光強(qiáng)度較大，光敏電阻遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于 r，此時(shí)單片機(jī) 輸入 p0.4 為低電平。當(dāng)夜間光強(qiáng)度小于一定值時(shí)，光敏電阻增大，遠(yuǎn)大于 r，此 時(shí)單片機(jī)輸入口 p0.4 為高電平，單片機(jī)接收到 p0.4 口的高電平，通過(guò)程序控制 使 p0.1 為高電平，并且輸入電壓 220v 經(jīng)輸入口輸入電路，220v 交流整流器，得 到直流電，兩個(gè)開(kāi)關(guān)管 q1 和 q2 的通過(guò)