基于單片機的路燈節(jié)能設(shè)計說明

1、0 / 29摘摘 要要本文介紹了一個模擬路燈控制系統(tǒng)的應(yīng)用方案，用以實現(xiàn)模擬路燈的智能控制。本方案以 AT89S52 為核心，加以簡單的外圍電路，實現(xiàn)了模擬路燈控制系統(tǒng)所要求的全部技術(shù)容。單片機在最近幾年應(yīng)用越來越廣泛，因其抗干擾能力強、穩(wěn)定性好，性價比高，因此是低成本路燈控制解決方案的首選。該控制系統(tǒng)除了選用廉價的單片機芯片，還采用了廉價的紅外對射傳感器，大大降低了系統(tǒng)成本。整個系統(tǒng)的電路簡單，結(jié)構(gòu)緊湊,電源驅(qū)動僅采用變壓器與三端穩(wěn)壓器相結(jié)合，附加少許濾波電容便實現(xiàn)了穩(wěn)定的電源輸出。經(jīng)過多次測試，證實該系統(tǒng)能長時間穩(wěn)定工作，完全滿足設(shè)計要求指標(biāo)。關(guān)關(guān)鍵鍵詞詞： 模擬控制； LED 照明；單片

2、機1 / 29ABSTRACTABSTRACTThis paper introduces a simulation control system application scheme street, to simulate the street lamp of intelligent control. This plan to macro crystal company AT89S52 as the core, to chip the periphery of the simple circuit, realize the simulation street lamp control syst

3、em all of the requested technology content. STC SCM in recent years more and more wide application, because of its strong anti-interference ability, good stability, high performance/price ratio, and so is the low cost street lamp control solutions of choice. The control system in addition to choose

4、cheap single-chip microcomputer chip, also adopted the cheap infrared mutual illuminate sensor, and greatly reduce the cost of system. The whole system of the circuit is simple, compact structure, power drive only used three transformer and the regulators, and the combination of a few additional fil

5、ter capacitance will realize the stable power output. After many test, and confirm that the system can work stably for a long time, fully meet the design requirements index.K Ke ey yw wo or rd ds s: : Simulate controlling; LED lighting; Single-chip microcomputer 2 / 29目錄目錄第一章緒論 51.10 概述 51.1.1 論文的題目

6、 51.1.2 研究的背景 51.1.3 研究的目的與意義 51.2.0 國發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢 61.3.0 研究容 6第二章系統(tǒng)總體設(shè)計方案 92.1.0 系統(tǒng)設(shè)計思路與方案比較論證 92.1.1 系統(tǒng)設(shè)計思路 92.1.2 方案論證與確立 9第三章系統(tǒng)硬件設(shè)計 132.2.0 各個模塊的硬件電路設(shè)計 132.2.1 時鐘模塊設(shè)計 132.2.3 主控制模塊設(shè)計 142.2.4 單片機 AT89S52 芯片介紹 142.2.4 顯示模塊設(shè)計 172.3.0 系統(tǒng)各模塊的最終方案 192.4.0 系統(tǒng)功能說明書 202.4.1 路燈的工作模式 203 / 29第四章軟件設(shè)計 243.1.0 系統(tǒng)主

7、程序流程圖 243.1.1 系統(tǒng)流程圖 243.2.0 定時器溢出中斷處理函數(shù)流程圖 253.3.0 按鍵掃描流程圖 26總結(jié) 27致 28參考文獻 29附錄 304 / 29第一章緒論第一章緒論1.11.1 概述概述1.1.11.1.1 論文的題目論文的題目論文的題目 :基于單片機的節(jié)能路燈控制系統(tǒng)設(shè)計研究1.1.21.1.2 研究的背景研究的背景隨著社會的發(fā)展，能源問題己經(jīng)成為全球最為關(guān)注的問題之一，能源危機已經(jīng)成為全人類所面臨的主要危機，特別是我國的電力能源近年來顯得十分吃緊，電力緊阻礙著我們的日常生產(chǎn)、生活，甚至嚴重影響到我國經(jīng)濟的發(fā)展與社會文明的進步。在城市亮化、美化大潮的趨勢下，城

8、市景觀照明耗電也吞噬著我們的電力資源。而發(fā)電企業(yè)投資和建設(shè)需要一個較長的周期，快速的經(jīng)濟發(fā)展需要更多更充足的電力供應(yīng)和消耗，電力的供求之間矛盾重重。電力供應(yīng)缺口很難在短期得以緩解，發(fā)展與節(jié)約并重，已經(jīng)成為經(jīng)濟建設(shè)的必然選擇。此時，燈光照明行業(yè)節(jié)電也成為了我們的必然選擇 !1.1.31.1.3 研究的目的與意研究的目的與意義義(1)研究的目的設(shè)計模擬路燈控制系統(tǒng)主要以AT89C52 單片機作為模擬路燈控制系統(tǒng)的控制核心，用來實現(xiàn)物體感應(yīng)模塊，時鐘模塊，主控制模塊，按鍵控制模塊，顯示模塊。（2）研究的意義由于單片機具有集成度高，處理能力強，可靠性高，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，價格低廉的優(yōu)點，因此在路燈照明工程

9、中被廣泛應(yīng)用，照明管理的高低又將直接影響5 / 29到城市的市容、投資環(huán)境、交通安全和社會治安等，是構(gòu)建良好的城市環(huán)境的重要組成部份，對城市的建設(shè)和發(fā)展有著重要的意義。1.21.2.0.0 國發(fā)展國發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢現(xiàn)狀與趨勢在我國,大部分城市管理部門所采用的控制方式已很難保證城市照明系統(tǒng)的正常運行，特別是當(dāng)控制箱或線路出現(xiàn)問題時，就有可能造成大面積滅燈，產(chǎn)生較壞的影響。同時由于缺少實時監(jiān)測手段，無法實現(xiàn)故障的與時發(fā)現(xiàn)和維修。隨著政府和市民照明管理要求越來越高，照明管理部門的管轄圍也越來越大，為了與時發(fā)現(xiàn)故障并修復(fù)，仍然采用檢修車上街巡燈的方法難以勝任。采用城市照明自動化監(jiān)控系統(tǒng)以后，全市圍的全夜

10、燈、半夜燈和景觀燈的開/關(guān)均可實現(xiàn)自動控制。同時，由于照明自動化監(jiān)控系統(tǒng)具有自動報警和巡測、選測功能，調(diào)度人員可以在故障發(fā)生后的數(shù)秒鐘與時了解故障的地點和狀態(tài)，為與時進行修復(fù)提供了有力的保障。路燈維護與時，可以極減少對照明管理部門的投訴、減少路交通事故的發(fā)生，有利于城市的治安，從而進一步提高城市的形象。1.31.3.0.0 研究容研究容設(shè)計一套模擬路燈控制系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1 所示，路燈布置如圖2 所示。6 / 29輸入、顯示裝置支路控制器單元控制器1單元控制器2LED燈1LED燈2圖 1 路燈控制系統(tǒng)示意圖LED燈1LED燈2402040SABCS404040M定位點圖 2 路燈布置示意

11、圖（單位： cm）（1）支路控制器有時鐘功能，能設(shè)定、顯示開關(guān)燈時間，并控制整條支路按時開燈和關(guān)燈。（2）支路控制器應(yīng)能根據(jù)環(huán)境明暗變化，自動開燈和關(guān)燈。（3）支路控制器應(yīng)能根據(jù)交通情況自動調(diào)節(jié)亮燈狀態(tài)：當(dāng)可移動物體M（在物體前端標(biāo)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2） ，燈 1 亮；當(dāng)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，則亮燈次序與上相反。（4）支路控制器能分別獨立控制每只路燈的開燈和關(guān)燈時間。（5）當(dāng)路燈出現(xiàn)故障時（燈不亮），支路控制器應(yīng)發(fā)出聲光報警信號，并顯示有故障路燈的地址編號。 7 / 291.2 發(fā)揮部分（1）自制單

12、元控制器中的 LED 燈恒流驅(qū)動電源。（2）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(shè)定要求自動減小，該功率應(yīng)能在 20%100%圍設(shè)定并調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)誤差2%。（3）性價比高，工作穩(wěn)定，符合電磁兼容（EMC）方面的要求，無對外干擾或干擾小。8 / 29第二章第二章 系統(tǒng)總體系統(tǒng)總體設(shè)計方案設(shè)計方案2.1.02.1.0 系統(tǒng)設(shè)計思路與方案比較論證系統(tǒng)設(shè)計思路與方案比較論證2.1.12.1.1 系統(tǒng)設(shè)計思路系統(tǒng)設(shè)計思路本模擬路燈控制系統(tǒng)的設(shè)計方案要實現(xiàn)的主要功能主要分解為以下五個方面：（1）是時鐘功能與定時開關(guān)燈。（2）是根據(jù)環(huán)境明暗變化，自動開燈和關(guān)燈。（3）是根據(jù)交通情況自動調(diào)

13、節(jié)亮燈狀態(tài)：當(dāng)汽車靠近路燈時，路燈能自動點亮；當(dāng)汽車遠離時，路燈自動熄滅。（4）聲光報警功能，當(dāng)路燈出現(xiàn)故障時而不亮?xí)r，控制器發(fā)出信號，并顯示有故障路燈的地址編號。（5）是根據(jù)綠色節(jié)能照明要求，采用恒流源驅(qū)動LED 路燈發(fā)亮且能調(diào)光，路燈驅(qū)動電源輸出功率能在 20%100%圍設(shè)定并調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)誤差 2%。以上功能的實現(xiàn)，都是以單片機為核心，在單片機系統(tǒng)實現(xiàn)的輸入輸出和顯示功能的基礎(chǔ)上，由單片機的置邏輯和運算功能，加上一定的外圍電路得以實現(xiàn)。針對以上的五個功能，采用模塊化的設(shè)計思想，以下分別敘述之。2.1.22.1.2 方案論證與確立方案論證與確立（1）時鐘功能與定時開關(guān)機方案一采用專用時鐘芯片現(xiàn)

14、在流行的串行時鐘電路很多，如DS1302、 DS1307、PCF8485 等。其優(yōu)勢是可以單獨使用，直接連接到單片機外圍，有自己獨立的時鐘晶振，精度較高。單片機通過串行接口讀取和寫入當(dāng)前的時鐘值，時鐘芯片的運行受單片機死機的影響少。其缺點一是消耗了單片機IO 口資源。二是在編程時需要增加9 / 29讀寫串行口的容，消耗了單片機的運行時間。三是增加了成本。增加了時鐘芯片與其外圍電路的開支。方案二采用單片機置時鐘本方案直接利用單片機的置定時器，通過定時器的中斷和簡單運算實現(xiàn)時鐘功能。例如： 單片機，在 4M 時鐘時，單個指令的運行時間是1 微秒，設(shè)置定時器 1每 125 個指令周期產(chǎn)生一個中斷，即

15、125 微秒，8 個中斷后，時間平臺是 1毫秒，設(shè)置以下時間計數(shù)變量分別為：uchar To1mS = 0 x00; /當(dāng)該變量增加到某個數(shù)值時 ,表示經(jīng)過了 1 毫秒uchar To2mS = 0 x00; /當(dāng)該變量增加到某個數(shù)值時 ,表示經(jīng)過了 2 毫秒uchar Is2mS = 0; /到達 2 毫秒時刻uchar To20mS = 0 x00; /當(dāng)該變量增加到某個數(shù)值時 ,表示經(jīng)過了 20 毫秒uchar Is20mS = 0; /到達 20 毫秒時刻uchar To1S = 0 x00; /當(dāng)該變量增加到某個數(shù)值時 ,表示經(jīng)過了 1 秒uchar Is1S = 0; /到達 1

16、秒時刻在秒時間平臺，用 ToMIN 變量，計數(shù) 60 秒后進入分鐘平臺，計數(shù) 60 分鐘后，進入小時平臺。方案二沒有增加外置電路，充分利用了單片機的定時器功能，實施簡潔方便，主要的缺點是當(dāng)控制系統(tǒng)斷電或死機以后，需要人工重新定時。本系統(tǒng)的時鐘功能實現(xiàn)采用方案二。（2）根據(jù)環(huán)境明暗變化，自動開燈和關(guān)燈功能。方案一采用比較器的解決方案。光敏電阻與固定電阻串聯(lián)，加一級電壓跟隨器后輸入比較器，與比較器負輸入端的電壓值進行比較，得到一個高電平或低電平輸出，進入單片機的IO 口。優(yōu)點是電路比較直觀，操作比較方便，可直接通過電位器調(diào)節(jié)路燈的開啟亮度。對維護人員的要求不高。10 / 29缺點是不方便進行數(shù)碼控

17、制。方案二采用 AD 變換。光敏電阻與固定電阻串聯(lián)，由單片機置的AD 變換接口讀入當(dāng)前的電壓值，然后根據(jù)讀取的電壓值判斷當(dāng)前的環(huán)境亮度。路燈的開啟電平由部的變量控制。方案二的優(yōu)點在于可以方便以實現(xiàn)對路燈開啟電平的數(shù)碼控制和遠程控制。本系統(tǒng)采用方案二。（3）根據(jù)交通情況自動調(diào)節(jié)亮燈狀態(tài)。當(dāng)汽車靠近路燈時，路燈能自動點亮；當(dāng)汽車遠離時，路燈自動熄滅。方案一采用工業(yè)級的光電傳感器。這種光電傳感器普遍運用于電梯、生產(chǎn)線等工業(yè)場所。優(yōu)點是使用方便，型號很多，輸出量是開關(guān)量，不需調(diào)理電路。缺點是價格較貴。方案二采用廉價的紅外對射傳感器。紅外對射的特點是傳輸距離較遠，能量集中。當(dāng)沒有物體遮擋時，紅外光直射到

18、紅外探頭上，紅外接收管連續(xù)輸出低電平到單片機，當(dāng)有物體經(jīng)過時，紅外光被遮住，此時紅外探頭輸出高電平到單片機。由于紅外光的發(fā)射有一定的偏角，本設(shè)計利用了黑色套管遮擋紅外發(fā)射燈頭，以減少紅外光的散失。本系統(tǒng)采用方案二。（4）故障報警功能采用光敏電阻檢測路燈的亮度，同時排除環(huán)境光的干擾。利用單片機的 AD 口，讀入光敏電阻上檢測到的路燈亮度值。（5） 恒流源驅(qū)動 LED 與 20到 100圍可調(diào)亮度。方案一采用恒流源驅(qū)動芯片，目前市場上成品的恒流源驅(qū)動芯片比較多，一般采用使用取樣電阻調(diào)節(jié)輸出電流的方式。這些芯片使用方便，性能較好，但價格較貴。方案二采用 PWM 方式驅(qū)動功率三極管輸出驅(qū)動電流，用電流

19、取樣電阻串入LED 供電回路，用 AD 口讀取當(dāng)前的電流值，實現(xiàn)閉環(huán)控制。方案二利用了單片機的 AD 變換資源，同時采用 PWM 方式，可以使 LED 工作在斷斷續(xù)續(xù)的狀態(tài)，11 / 29可以延長 LED 的使用壽命。本系統(tǒng)采用方案二。3、顯示模塊方案一：數(shù)碼管顯示，由于本題要時顯示系統(tǒng)時間、狀態(tài)、和故障LED 燈編號等，而數(shù)碼管不能顯示字符。方案二： LED 點陣顯示， LED 點陣顯示雖然能顯示字符和數(shù)字，但顯示效果不好，且不易編程。方案三： LCD 液晶顯示， LCD 液晶不但能顯示字符和數(shù)字，而且顯示效果較好，容易編程實現(xiàn)。因此采用方案三。 5、按鍵控制模塊方案：均采用輕觸按鍵。12

20、/ 29第三章第三章 系統(tǒng)硬件設(shè)計系統(tǒng)硬件設(shè)計2.2.02.2.0 各個模塊的硬件電路設(shè)計各個模塊的硬件電路設(shè)計2.2.12.2.1 時鐘模塊設(shè)計時鐘模塊設(shè)計時鐘模塊主要功能是時間設(shè)置，主要由DS1302 芯片實現(xiàn)， 它通過串行方式與單片機進行數(shù)據(jù)傳送，能夠向單片機提供包括秒、分、時、日、月、年等在的實時時間信息，并可對月末日期、閏年天數(shù)自動進行調(diào)整；它還擁有用于主電源和備份電源的雙電源引腳，在主電源關(guān)閉的情況下，也能保持時鐘的連續(xù)運行。另外，它還能提供31 字節(jié)的用于高速數(shù)據(jù)暫存的RAM。鑒于上述特點，DS1302 已在許多單片機系統(tǒng)中得到應(yīng)用，為系統(tǒng)提供所需的實時時鐘信息。 1. DS13

21、02 芯片概述DS1302 慢速充電時鐘芯片包括實時時鐘 /日歷和 31 字節(jié)的靜態(tài) RAM，它經(jīng)過一個簡單的串行接口與微處理器通信，實時時鐘/日歷提供秒、分、時、日、周、月和年等信息，對于小于31 天的月，月末的日期自動進行調(diào)整，還包括了閏年校正的功能。時鐘的運行可以采用24 小時或帶 AM（上午）/PM（下午）的 12 小時格式。使用同步串行通信，簡化了DS1302 與微處理器的通信。與時鐘 /RAM 通信僅需三根線：（ 1）(復(fù)位)、 （2）I/O（數(shù)據(jù)線）RST、和（3）SCLK（串行時鐘） 。數(shù)據(jù)可以以每次一個字節(jié)或多達31 字節(jié)的多字節(jié)形式傳送至?xí)r鐘 /RAM 或從其中送出。 DS

22、1302 設(shè)計成為能在非常低的功耗下工作，消耗小于 1 微瓦的功率便能保存數(shù)據(jù)和時鐘信息。 DS1302 是 DS1202 的升級產(chǎn)品，除了 DS1202 基本的慢速充電功能外，DS1302 具有的其它特點包括：用于主電源和備份電源的雙電源的雙電源引腳，可編程的 VCC1 慢速充電器以與 7 個附加字節(jié)的高速暫存存儲器。13 / 292. DS1302 工作原理串行時鐘芯片的主要組成部分：移位寄存器、控制邏輯、振蕩器、實時時鐘以與 RAM。為了初始化任何的數(shù)據(jù)傳送，把置為高電平且把提供地址和命RST令的 8 位裝入到移位寄存器，數(shù)據(jù)在SCLK 的上升沿串行輸入，無論是讀周期還是寫周期發(fā)生，也無

23、論傳送方式是單字節(jié)傳送還是多字節(jié)傳送，開始8 位指定 40 個字節(jié)中的哪個將被訪問。在開始8 個時鐘周期把命令字裝入移位寄存器之后，另外的時鐘在讀操作時輸出數(shù)據(jù)，在寫操作時輸入數(shù)據(jù)。時鐘脈沖的個數(shù)在單字節(jié)方式下為 8 加 8，在多字節(jié)方式下為 8 加最大可達 248 的數(shù)。如圖 2-2，引腳排列：圖 2-2 DS1302 引腳排列引腳說明：X1,X2：32，768kHz 晶振引腳； GND:接地；：復(fù)位； I/O 數(shù)據(jù)輸入輸RST出；SCLK:串行時鐘； VCC1,VCC2:電源引腳。2.2.32.2.3 主控制模塊設(shè)計主控制模塊設(shè)計2.2.4 單片機 AT89S52 芯片介紹AT89S52

24、為 ATMEL 所生產(chǎn)的一種低功耗，高性能 CMOS 8 位微控制器，具有 8K在系統(tǒng)可編程 Flsah 存儲器。 AT89S52 主要功能列舉如下：1擁有靈巧的 8 位 CPU 和在系統(tǒng)可編程 Flash；2芯片部具時鐘振蕩器（傳統(tǒng)最高工作頻率可至 12MHz） ；3部程序存儲器（ROM）為 8KB；4部數(shù)據(jù)存儲器（RAM）為 256 字節(jié)；532 個可編程 I/O 口線；65 個中斷向量源；7兩個 16 位定時器/計數(shù)器；14 / 298三級加密程序存儲器；9全雙工 UART 串行通道；AT89S52 各引腳功能介紹：VCC：AT89S52 電源正端輸入，接+5V；VSS：電源地端；XTA

25、L1：單芯片系統(tǒng)時鐘的反相放大器輸入端；XTAL2：系統(tǒng)時鐘的反相放大器輸出端，一般在設(shè)計上只要在 XTAL1 和 XTAL2 上接上一只石英振蕩晶體系統(tǒng)就可以動作了，此外可以在兩引腳與地之間加入一 20PF 的小電容，可以使系統(tǒng)更穩(wěn)定，避免噪聲干擾而死機。RESET：AT89S52 的重置引腳，高電平動作，當(dāng)要對芯片重置時，只要對此引腳電平提升至高電平并保持兩個機器周期以上的時間，AT89S52 便能完成系統(tǒng)重置的各項動作，使得部特殊功能寄存器之容均被設(shè)成已知狀態(tài)，并且至地址 0000H 處開始讀入程序代碼而執(zhí)行程序。EA/Vpp：EA（External Access Enable）為該引腳

26、的第一功能，即外部程序存儲器訪問允許控制端。當(dāng) EA 接高電平時，在 PC 值不超出 0FFFH 時，單片機讀片程序存儲器中的程序；當(dāng) PC 值超出 0FFFH 時，當(dāng)自動轉(zhuǎn)向讀取片外 60KB 程序存儲器空間中的程序。當(dāng) EA 接低電平時只讀取外部程序存儲器中的容，片程序存儲器不起作用。Vpp 為該引腳的第二功能，即在對片 Flash 進行編程時，接入編程電壓。ALE/PROG：ALE 是英文Address Latch Enable的縮寫，表示地址鎖存器啟用信號。AT89S52 可以利用這支引腳來觸發(fā)外部的 8 位鎖存器（如 74LS373） ，將端口0 的地址總線（A0A7）鎖進鎖存器中，

27、因為 AT89S52 是以多工的方式送出地址與數(shù)據(jù)。平時在程序執(zhí)行時 ALE 引腳的輸出頻率約是系統(tǒng)工作頻率的 1/6，因此可以用來驅(qū)動其他周邊晶片的時基輸入。此外在燒錄 8751 程序代碼時，此引腳會被當(dāng)成程序規(guī)劃的特殊功能來使用。當(dāng)訪問外部存儲器時，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 編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時，ALE 端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的 1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個 ALE 脈沖。如想禁止 ALE 的輸出可在 SFR8EH 地址上置 0。

28、此時， 15 / 29ALE 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，置位無效。PSEN：此為Program Store Enable的縮寫，其意為程序儲存啟用，當(dāng)AT89S52 設(shè)成為讀取外部程序代碼工作模式時（EA=0） ，會送出此信號以便取得程序代碼，通常這支腳是接到 EPROM 的 OE 腳。AT89S52 可以利用 PSEN 與 RD 引腳分別啟用存在外部的 RAM 與 EPROM，使得數(shù)據(jù)存儲器與程序存儲器可以合并在一起而共用64K 的定址圍。在由外部程序存儲器取指期間，每個機器周期兩次/PSEN

29、有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的/PSEN 信號將不出現(xiàn)。PORT0（P0.0P0.7）：端口 0 是一個 8 位寬的開路汲極（Open Drain）雙向輸出入端口，共有 8 個位，P0.0 表示位 0，P0.1 表示位 1，依此類推。其他三個I/O 端口（P1、P2、P3）則不具有此電路組態(tài)，而是部有一提升電路，P0 在當(dāng)做I/O 用時可以推動 8 個 LS 的 TTL 負載。如果當(dāng) EA 引腳為低電平時（即取用外部程序代碼或數(shù)據(jù)存儲器） ，P0 就以多工方式提供地址總線（A0A7）與數(shù)據(jù)總線（D0D7） 。設(shè)計者必須外加一鎖存器將端口 0 送出的地址栓鎖住成為 A0A7，再配合

30、端口 2 所送出的 A8A15 合成一完整的 16 位地址總線，而定址到 64K 的外部存儲器空間。PORT1（P1.0P1.7）：端口 1 也是具有部提升電路的雙向 I/O 端口，其輸出緩沖器可以推動 4 個 LS TTL 負載，同樣地若將端口 1 的輸出設(shè)為高電平，便是由此端口來輸入數(shù)據(jù)。如果是使用 8052 或是 8032 的話，P1.0 又當(dāng)做定時器 2 的外部脈沖輸入腳，而 P1.1 可以有 T2EX 功能，可以做外部中斷輸入的觸發(fā)腳位。PORT2（P2.0P2.7）：端口 2 是具有部提升電路的雙向 I/O 端口，每一個引腳可以推動 4 個 LS 的 TTL 負載，若將端口 2 的

31、輸出設(shè)為高電平時，此端口便能當(dāng)成輸入端口來使用。P2 除了當(dāng)做一般 I/O 端口使用外，若是在 AT89S52 擴充外接程序存儲器或數(shù)據(jù)存儲器時，也提供地址總線的高字節(jié) A8A15，這個時候 P2 便不能當(dāng)做 I/O 來使用了。PORT3（P3.0P3.7）：端口 3 也具有部提升電路的雙向 I/O 端口，其輸出緩沖器可以推動 4 個 TTL 負載，同時還多工具有其他的額外特殊功能，包括串行通信、外部中斷控制、計時計數(shù)控制與外部數(shù)據(jù)存儲器容的讀取或?qū)懭肟刂频裙δ堋?6 / 29其引腳分配如下：P3.0：RXD，串行通信輸入。P3.1：TXD，串行通信輸出。P3.2：INT0，外部中斷 0 輸入

32、。P3.3：INT1，外部中斷 1 輸入。P3.4：T0，計時計數(shù)器 0 輸入。P3.5：T1，計時計數(shù)器 1 輸入。P3.6：WR：外部數(shù)據(jù)存儲器的寫入信號。P3.7：RD，外部數(shù)據(jù)存儲器的讀取信號。2.2.42.2.4 顯示模塊設(shè)計顯示模塊設(shè)計11602 液晶概述液晶是一種高分子材料，因為其特殊的物理、化學(xué)、光學(xué)特性，被廣泛應(yīng)用于輕薄顯示器上。本系統(tǒng)顯示模塊采用了LCD1602 液晶顯示器每行能夠顯示16 個字符，可以顯示兩行。主要實現(xiàn)系統(tǒng)時間設(shè)定，燈的開關(guān)時間的功能，系統(tǒng)狀態(tài)顯示。2.1602 各引腳簡介：1062 采用標(biāo)準(zhǔn)的 16 腳接口，其中：第 1 腳：VSS 為電源地第 2 腳：

33、VCC 接 5V 電源正極第 3 腳：V0 為液晶顯示器對比度調(diào)整端，接地正電源時對比度最弱，接地電源是對比度最高（對比度過高時會產(chǎn)生 “鬼影” ，使用時可以通過一個 10K的電位器調(diào)整對比度）。第 4 腳：RS 為寄存器選擇，高電平 1 時選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平0 時17 / 29選擇指令寄存器。第 5 腳：RW 為讀寫信號線，高電平（ 1）時進行讀操作，低電平（ 0）時進行寫操作。第 6 腳：E（或 EN）端為使能（ enable）端。第 714 腳：D0D7 為 8 位雙向數(shù)據(jù)端。第 1516 腳：空 腳或 背燈源。 15 腳背光正極， 16 腳背光負極3.1602LCD 的特性3V 或

34、 5V 工作電壓，對比度可調(diào) 含復(fù)位電路 提供各種控制命令 ,如：清屏、字符閃爍、光標(biāo)閃爍、顯示移位等多種功能 有 80 字節(jié)顯示數(shù)據(jù)存儲器 DDRAM 建有 192 個 5X7 點陣的字型的字符發(fā)生器 CGROM. 8 個可由用戶自定義的 5X7 的字符發(fā)生器 CGRAM。4.1602LCD 特征微功耗、體積小、顯示容豐富、超薄輕巧，常用在袖珍式儀表和低功耗應(yīng)用系統(tǒng)中。5.與單片機連接見圖 2-5 所示：18 / 29圖 2-5 2.3.02.3.0 系統(tǒng)各模塊的最終方案系統(tǒng)各模塊的最終方案19 / 29鍵盤單片機時間顯示明暗環(huán)境交通環(huán)境節(jié)能控制LED 燈報警2.4.02.4.0 系統(tǒng)功能說

35、明書系統(tǒng)功能說明書2.4.12.4.1 路燈的工作模式路燈的工作模式本模擬路燈控制系統(tǒng)具備 5 種工作模式，分別是自動群控模式、自動分控模式、根據(jù)照度自動控制模式、根據(jù)交通情況自動控制模式、手動控制模式，下面對每種工作模式簡單介紹如下：（1）自動群控模式在該模式下，支路控制器根據(jù)設(shè)定好的定時信息，自動地同時打開或者關(guān)閉兩盞路燈。系統(tǒng)啟動后默認進入該模式。（2）自動分控模式在該模式下，支路控制器根據(jù)設(shè)定好的定時信息，分別控制兩盞路燈的開關(guān)，例如，當(dāng)系統(tǒng)的時間和路燈1 開燈的時間相等時，開啟路燈1；當(dāng)系統(tǒng)的時間和路燈 2 關(guān)燈的時間相等時開啟路燈2。（3）根據(jù)照度自動控制模式在該模式下，當(dāng)環(huán)境照度

36、低于一定的值時開啟兩盞路燈，當(dāng)環(huán)境照度高于一定的值時關(guān)閉兩盞路燈。（4）根據(jù)交通情況自動控制模式在該模式下，當(dāng)可移動物體M 由左到右到達 S 點時（見圖 ） ，燈 1 亮；當(dāng)物體 M 到達 B 點時，燈 1 滅，燈 2 亮；若物體 M 由右到左移動時，則亮燈的次序與上相反。（5）手動控制模式在手動模式時，兩盞路燈只能由支路控制器用增加和減少鍵手動的調(diào)整亮度，路燈的亮度可以在 0100自由的上下調(diào)整，步進為10。20 / 29（1）（4）等四種工作模式是互斥的，即在某一時刻只能具有其中的一種功能，不過各種模式可以手動的切換，手動調(diào)整路燈亮度的功能在這四種模式中都是有效的。另外，該路燈控制系統(tǒng)還具

37、備故障檢測功能，當(dāng)路燈出現(xiàn)無常工作的狀況時，該控制系統(tǒng)能夠判定是哪一環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，并將故障通過聲音警報與數(shù)碼管顯示告知用戶。2.5 按鍵操作說明支路控制器具備 5 個按鍵，分別為時間調(diào)整鍵、模式選擇鍵、增加鍵、減少鍵、確認鍵。（1）時間調(diào)整鍵：按時間調(diào)整鍵時，可以循環(huán)地選擇系統(tǒng)時間、路燈1 和 2共同的開關(guān)燈時間、路燈 1 的開關(guān)燈時間和路燈 2 的開關(guān)燈時間。（2）模式選擇鍵：按模式選擇鍵可以進行系統(tǒng)工作模式的切換，順序為自動群控模式；自動分控模式；根據(jù)照度自動控制模式；根據(jù)交通情況自動控制模式；手動控制模式。（3）增加、減少鍵：按這兩個鍵可以對時間或者亮度進行增減，長按時時間或者亮度可以連

38、續(xù)變換。（4）確認鍵：確認鍵只在時間調(diào)整時有效，分別確認小時、分鐘、秒的輸入。2.6 輸入模塊按鍵輸出采用 AD 變換，節(jié)省了 IO 口資源。通過不同大小的電阻進行分壓，按下不同的按鍵就會向單片機發(fā)送不同的電壓值。如：按下s1 是 0V；按下s2，電壓=2K/（2K+10K）*5V=0.83V。經(jīng)過單片機 AD 變換之后，就可以判斷是哪個按鍵按下去，從而執(zhí)行相應(yīng)的功能。按鍵輸入如圖下所示2.3。21 / 292.7 電流驅(qū)動源電流源驅(qū)動電路，是為驅(qū)動1W 大功率 LED 燈而設(shè)計的。 LED 燈屬于電流源驅(qū)動，根據(jù)計算，每個 1W 的 LED 燈至少需要 200mA 的驅(qū)動電流才能點亮，而單片

39、機的 IO 輸出電流實際只有 20mA 到 30mA，所以必須經(jīng)過電流放大才能使其工作。因此在該電路中采用了一個9013 對電流進行放大。電流驅(qū)動源電路如圖 2.722 / 29第四章第四章 軟件設(shè)計軟件設(shè)計3.13.1.0.0 系統(tǒng)主程序流程圖系統(tǒng)主程序流程圖3.1.13.1.1 系統(tǒng)流程圖系統(tǒng)流程圖開始單片機存儲器及變量初始化顯示初始化對幾路模擬信號輪流進行采樣，每2毫秒采樣一個信號按鍵掃描及處理檢測環(huán)境的明暗度并決定是否自動開關(guān)燈路燈的故障檢測檢測交通情況，并根據(jù)交通情況對路燈的開關(guān)進行管理定時管理圖 3.1 系統(tǒng)流程圖23 / 293.2.03.2.0 定時器溢出中斷處理函數(shù)流程圖定時

40、器溢出中斷處理函數(shù)流程圖開始1毫秒變量遞增到達1毫秒時刻清零1毫秒變量，設(shè)置激光傳感器掃描標(biāo)志，2毫秒變量遞增到達2毫秒時刻清零2毫秒變量，設(shè)置2毫秒標(biāo)志，20毫秒變量遞增到達20毫秒時刻清零20毫秒變量，設(shè)置20毫秒標(biāo)志，1秒變量遞增，管理蜂鳴器響的時間到達1秒時刻清零1秒變量，設(shè)置1秒標(biāo)志，管理報警燈，如果需要響蜂鳴器，則驅(qū)動蜂鳴器清中斷標(biāo)志是是是是否否否否退出圖 3.2 定時器溢出中斷處理函數(shù)流程圖24 / 293.3.03.3.0 按鍵掃描流程圖按鍵掃描流程圖開始對按鍵的掃描線進行AD采樣判斷AD值是否大于245按鍵消抖并根據(jù)AD值確定鍵值按鍵處理退出否復(fù)位按鍵掃描的相關(guān)變量是圖 3.

41、3 按鍵掃描流程圖25 / 29總結(jié)總結(jié)該系統(tǒng)調(diào)試最終結(jié)果，符合本次設(shè)計的全部要求。經(jīng)過功率擴大、電網(wǎng)通訊等方面的改良，就能用于實際路燈控制。以其超低成本，高可靠性的特點，與其他現(xiàn)有成品相比，具有一定的競爭優(yōu)勢。該控制系統(tǒng)在調(diào)試過程中，遇到過一些與理論相差很大的實際問題。比如紅外對射傳感器的對焦問題，因為紅外線是不可見光，對焦比較麻煩，但是借用其他輔助工具就會簡單很多。最簡便的方法是利用帶攝像頭的手機來獲取紅外光，從而能順利完成對紅外對射傳感器的對焦。紅外對射的接收部分，因受頻率限制，只能接收頻率在 38KHz 的紅外信號，所以在調(diào)試過程中有一定的難度。經(jīng)方案論證，采用 PWM 脈寬調(diào)制輸出，是切實可行的最有效方案26 / 29致致本文的研究工作是在老師的精心指導(dǎo)和悉心關(guān)懷下完成的，在我的設(shè)計題目的選擇、實物的調(diào)試 和論文的研究工作中無不傾注著指導(dǎo)老師辛勤的汗水和心血。同時也要感幫助過我們的同學(xué)，給我們提供了寶貴的建議。指導(dǎo)老師的嚴謹治學(xué)態(tài)度、無私的奉獻精神使我深受的啟迪。從尊敬的指導(dǎo)老師身上，我不僅學(xué)到了扎實、寬廣的專業(yè)知識，也學(xué)到了做人的道理，在此我要向我的指導(dǎo)老師致以最衷心的感和深深的敬意。在多年的學(xué)習(xí)生活中，還得到了許多領(lǐng)導(dǎo)和老師的熱情關(guān)心和幫助，在此，向所有關(guān)心和幫助過