基于單片機(jī)的路燈智能控制器設(shè)計(jì)說(shuō)明

1、 PAGE20 / NUMPAGES24 本 科 生 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（申請(qǐng)學(xué)士學(xué)位）論文題目基于單片機(jī)的路燈智能控制器設(shè)計(jì) 作者 徐燕會(huì) 專業(yè)名稱 自動(dòng)化 指導(dǎo)教師 浩 2013年 6月學(xué) 生： （簽字）學(xué) 號(hào)： 2009210377答 辯 日 期： 2013 年 6 月 16日指 導(dǎo) 教 師 ： （簽字）目 錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc359595939摘要 PAGEREF _Toc359595939 h 1HYPERLINK l _Toc359595941Abstract PAGEREF _Toc359595941 h 1HYPERLINK l _T

2、oc3595959431 緒論 PAGEREF _Toc359595943 h 2HYPERLINK l _Toc3595959441.1 設(shè)計(jì)背景與意義 PAGEREF _Toc359595944 h 2HYPERLINK l _Toc3595959451.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo) PAGEREF _Toc359595945 h 2HYPERLINK l _Toc3595959462設(shè)計(jì)方案 PAGEREF _Toc359595946 h 3HYPERLINK l _Toc3595959472.1 方案選擇與論證 PAGEREF _Toc359595947 h 3HYPERLINK l _Toc35

3、95959482.2 各個(gè)模塊的方案選擇與論證 PAGEREF _Toc359595948 h 3HYPERLINK l _Toc3595959492.2.1 主控單元 PAGEREF _Toc359595949 h 3HYPERLINK l _Toc3595959502.2.2 時(shí)鐘模塊 PAGEREF _Toc359595950 h 3HYPERLINK l _Toc3595959512.2.3 環(huán)境明暗監(jiān)測(cè)模塊 PAGEREF _Toc359595951 h 3HYPERLINK l _Toc3595959522.2.4 按鍵控制模塊 PAGEREF _Toc359595952 h 3H

4、YPERLINK l _Toc3595959532.2.5 液晶顯示模塊 PAGEREF _Toc359595953 h 4HYPERLINK l _Toc3595959542.3 系統(tǒng)最終方案 PAGEREF _Toc359595954 h 4HYPERLINK l _Toc3595959553 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) PAGEREF _Toc359595955 h 4HYPERLINK l _Toc3595959563.1 總體設(shè)計(jì)框圖 PAGEREF _Toc359595956 h 4HYPERLINK l _Toc3595959573.2 主控單元設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc359595

5、957 h 5HYPERLINK l _Toc3595959583.3 時(shí)鐘模塊設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc359595958 h 6HYPERLINK l _Toc3595959593.4 環(huán)境明暗監(jiān)測(cè)模塊設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc359595959 h 6HYPERLINK l _Toc3595959603.5按鍵控制模塊設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc359595960 h 7HYPERLINK l _Toc3595959613.6 液晶顯示模塊設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc359595961 h 7HYPERLINK l _Toc3595959624 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) PAGER

6、EF _Toc359595962 h 8HYPERLINK l _Toc3595959634.1 主要模塊程序結(jié)構(gòu)框圖 PAGEREF _Toc359595963 h 8HYPERLINK l _Toc3595959644.1.1總體軟件設(shè)計(jì)框圖 PAGEREF _Toc359595964 h 8HYPERLINK l _Toc3595959654.1.2 時(shí)鐘模塊軟件設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc359595965 h 9HYPERLINK l _Toc3595959664.1.3 環(huán)境明暗監(jiān)測(cè)模塊軟件設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc359595966 h 10HYPERLINK l _Toc

7、3595959674.1.4 按鍵控制模塊軟件設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc359595967 h 10HYPERLINK l _Toc3595959684.1.5 液晶顯示模塊軟件設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc359595968 h 11HYPERLINK l _Toc3595959695 測(cè)試與結(jié)果分析 PAGEREF _Toc359595969 h 12HYPERLINK l _Toc3595959705.1 總體實(shí)物圖 PAGEREF _Toc359595970 h 12HYPERLINK l _Toc3595959715.2 測(cè)試方法與結(jié)果 PAGEREF _Toc359595971

8、 h 12HYPERLINK l _Toc3595959725.2.1 時(shí)鐘設(shè)定和定時(shí)開(kāi)關(guān)路燈測(cè)試 PAGEREF _Toc359595972 h 12HYPERLINK l _Toc3595959735.2.2 環(huán)境明暗檢測(cè)測(cè)試 PAGEREF _Toc359595973 h 13HYPERLINK l _Toc3595959745.3 測(cè)試結(jié)果分析 PAGEREF _Toc359595974 h 14HYPERLINK l _Toc359595975結(jié)論 PAGEREF _Toc359595975 h 14HYPERLINK l _Toc359595976參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc

9、359595976 h 15HYPERLINK l _Toc359595977附錄：整體實(shí)物圖 PAGEREF _Toc359595977 h 17HYPERLINK l _Toc359595978附錄：元器件清單 PAGEREF _Toc359595978 h 18HYPERLINK l _Toc359595979致 PAGEREF _Toc359595979 h 19基于單片機(jī)的路燈智能控制器的設(shè)計(jì)摘要：隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、社會(huì)的進(jìn)步和人們提高生活水平與環(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(shè)和管理中的一項(xiàng)重要工作，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)是應(yīng)用單片機(jī)技術(shù)對(duì)路燈進(jìn)行智能控

10、制，以達(dá)到節(jié)能減排的目的。本設(shè)計(jì)采用單片機(jī)為核心控制單元，還包括時(shí)鐘模塊、環(huán)境監(jiān)測(cè)模塊、按鍵控制模塊、顯示模塊和路燈模擬模塊等模塊。利用DS1302芯片的定時(shí)功能實(shí)現(xiàn)早晚開(kāi)關(guān)燈；通過(guò)光敏電阻對(duì)環(huán)境的光強(qiáng)反應(yīng)，如果在白天光線較暗時(shí)，單片機(jī)將路燈開(kāi)啟；用獨(dú)立按鍵來(lái)調(diào)整開(kāi)關(guān)燈時(shí)間的高、低設(shè)定值；用1602液晶顯示器顯示時(shí)間和開(kāi)關(guān)燈時(shí)間的高、低設(shè)定值。本次設(shè)計(jì)先在Proteus軟件進(jìn)行仿真，然后，進(jìn)行實(shí)物設(shè)計(jì)。實(shí)物測(cè)試已經(jīng)達(dá)到了預(yù)期效果，實(shí)現(xiàn)了時(shí)間在開(kāi)關(guān)燈的設(shè)定值LOW和HIGH之間時(shí)燈不亮，但若在此期間代表光敏電阻的開(kāi)關(guān)被按下（環(huán)境光線較暗）的同時(shí)路燈就會(huì)點(diǎn)亮，在HIGH到凌晨?jī)牲c(diǎn)這段時(shí)間路燈的兩盞

11、燈全部點(diǎn)亮，在凌晨?jī)牲c(diǎn)到LOW之間這段時(shí)間路燈的兩盞燈只會(huì)點(diǎn)亮其中一盞。關(guān)鍵詞：AT89S52、DS1302、LCD1602、光敏電阻、路燈智能控制Design of intelligent streetlamp controller based on MCUAbstract: With Chinas economic development, social progress and the people living standard and improve environmental quality requirements, city road lighting and city lig

12、hting has become an important part of city planning, construction and management, this graduation design is the application of MCU technology for intelligent control on the lamp, in order to achieve energy-saving emission reduction for the purpose of. This design uses a microcontroller as the core c

13、ontrol unit, including clock module, monitoring module, the key control module, display module and simulation module of street lamp. Timing functions using the DS1302 chip to realize sooner or later switch lights; light photosensitive resistor through the reaction of the environment, if during the d

14、ay light is dark, the lights turned on; high, low set with independent keys to adjust the light switch time value; LCD display with 1602 time and switch time high, low set value. The design is simulated in Proteus software first, and then, physical design. The real test had the desired effect, the t

15、ime in the light switch setting lamp does not light between LOW and HIGH, but the switch if during on behalf of photosensitive resistance is pressed (dark ambient light) and street lamp will light up, in the HIGH to all two lights at 2:00 this time lights lit, at 2 oclock in the morning to two lamp

16、LOW this time will only lit the lamp a lamp.Keywords: AT89S52, DS1302, LCD1602, photosensitive resistance, intelligent lighting control1 緒論1.1 設(shè)計(jì)背景與意義隨著我國(guó)城市的發(fā)展、經(jīng)濟(jì)的繁榮、社會(huì)的進(jìn)步和人們提高生活水平與環(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(shè)和管理中的一項(xiàng)重要工作。近幾年來(lái)，全國(guó)許多大城市、甚至一些中小城市的各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)，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(lái)越被政府所重視，大量

17、的資金投入進(jìn)行建設(shè)和改造，使得我們的城市夜晚變得燈火輝煌，絢麗多彩，但問(wèn)題也隨之而來(lái)，能耗的逐年攀升，由此產(chǎn)生的某些問(wèn)題亦逐漸顯露出來(lái)，如城市路燈的維護(hù)量增大，帶來(lái)人員不足；維護(hù)費(fèi)用增加，社會(huì)成本過(guò)高，電費(fèi)支出過(guò)多，財(cái)政承擔(dān)相對(duì)困難；光污染現(xiàn)象嚴(yán)重這些問(wèn)題的產(chǎn)生無(wú)疑給當(dāng)?shù)氐穆窡艄芾聿块T的各方面工作帶來(lái)很大的壓力，急切加以解決。尤其是在當(dāng)前環(huán)境條件每況愈下的形勢(shì)下，低碳、節(jié)能、環(huán)保越來(lái)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(yīng)用，效率低等消極影響。伴隨著微電子技術(shù)的發(fā)展和單片機(jī)技術(shù)在各行各業(yè)中的應(yīng)用，近幾十年來(lái),基于單片機(jī)的交通燈智能控制系統(tǒng)對(duì)城市路燈系統(tǒng)進(jìn)行全面的升級(jí),不

18、僅實(shí)現(xiàn)了智能控制，而且降低了運(yùn)行成本。因此，智能路燈控制系統(tǒng)的推廣，可以改變城建系統(tǒng)企業(yè)傳統(tǒng)的管理服務(wù)方式，提高服務(wù)效率，并對(duì)提高城市形象起到了極大的推動(dòng)作用。早在90年代初，發(fā)達(dá)國(guó)家就已經(jīng)廣泛的使用了智能照明調(diào)控系統(tǒng)，來(lái)降低城市照明的費(fèi)用支出。國(guó)家發(fā)改委、建設(shè)部、國(guó)家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局已在2000年下發(fā)了223號(hào)文件關(guān)于進(jìn)一步推進(jìn)中國(guó)綠色照明工程的意見(jiàn)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(kāi)展綠色照明節(jié)能工作。智能照明設(shè)備具有軟啟動(dòng)、穩(wěn)壓、節(jié)能功能，用戶可根據(jù)道路照明的現(xiàn)狀，科學(xué)的設(shè)定節(jié)能時(shí)間和節(jié)能比率。智能照明調(diào)控系統(tǒng)為照明設(shè)備提供各種自動(dòng)化控制功能，通過(guò)電腦控制和管理軟

19、件實(shí)現(xiàn)無(wú)故障智能化和無(wú)人值守，提高安全可靠性，實(shí)現(xiàn)城市照明智能化管理。更深遠(yuǎn)意義在于，通過(guò)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(guó)年總發(fā)電量的8183%)對(duì)大氣CO、SO、NO和粉塵、灰渣的排放量，減少污染，保護(hù)環(huán)境。本系統(tǒng)正是本著節(jié)能減排，保護(hù)環(huán)境的目的，開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)的一個(gè)基于單片機(jī)的路燈智能控制系統(tǒng)。通過(guò)軟件控制，來(lái)分別實(shí)現(xiàn)路定時(shí)開(kāi)關(guān)路燈，路燈開(kāi)關(guān)燈時(shí)間可調(diào)，跟據(jù)環(huán)境明暗狀況自動(dòng)開(kāi)關(guān)燈等功能。路燈節(jié)能系統(tǒng)產(chǎn)生的直接與間接的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益是巨大的。1.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)基于單片機(jī)的路燈智能控制器，主要實(shí)現(xiàn)以下功能要求：（1）通過(guò)DS1302時(shí)鐘芯片獲取時(shí)間；（2）通過(guò)

20、按鍵調(diào)整時(shí)間與開(kāi)關(guān)燈時(shí)間的高、低設(shè)定值；（3）通過(guò)光敏電阻對(duì)環(huán)境的光強(qiáng)反應(yīng)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，當(dāng)時(shí)間或光敏電阻采集到的數(shù)據(jù)低于或者高于設(shè)定值時(shí)開(kāi)關(guān)動(dòng)作控制路燈的開(kāi)、關(guān)；（4）用點(diǎn)陣式液晶顯示器（LCD）實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)顯示；（5）用兩個(gè)LED燈來(lái)模擬一個(gè)路燈的兩個(gè)燈泡。2 設(shè)計(jì)方案2.1 方案選擇與論證根據(jù)設(shè)計(jì)要求，本系統(tǒng)由主控單元模塊、時(shí)鐘模塊、環(huán)境明暗檢測(cè)模塊、按鍵調(diào)節(jié)模塊、液晶顯示模塊、模擬路燈LED1和LED2（LED1和LED2用來(lái)模擬一個(gè)路燈兩個(gè)燈泡）等模塊組成，現(xiàn)在對(duì)各模塊的可行性方案進(jìn)行比較、論證，從中選出本次路燈智能控制器的設(shè)計(jì)方案。2.2 各個(gè)模塊的方案選擇與論證2.2.1 主控單元方案

21、一：使用AVR單片機(jī)實(shí)現(xiàn)AVR單片機(jī)是增強(qiáng)型的置Flash的RISC（ HYPERLINK :/baike.baidu /view/981569.htm t _blank 精簡(jiǎn)指令集）的高速8位 HYPERLINK :/baike.baidu /view/1012.htm t _blank 單片機(jī)，相對(duì)于出現(xiàn)較早也較為成熟的51系列 HYPERLINK :/baike.baidu /view/1012.htm t _blank 單片機(jī)，AVR系列單片機(jī)片資源更為豐富，接口也更為強(qiáng)大，同時(shí)由于其價(jià)格低等優(yōu)勢(shì)，在很多場(chǎng)合可以替代51系列單片機(jī)。但是我對(duì)于AVR單片機(jī)的熟悉度不高。方案二：使用51單

22、片機(jī)就我所熟悉的51單片機(jī)中的AT89S52單片機(jī)來(lái)說(shuō)，它是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系統(tǒng)可編程Flash存儲(chǔ)器。使用Atmel公司高密度非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)制造，與工業(yè)80C51產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。使用簡(jiǎn)單，性價(jià)比高。2.2.2 時(shí)鐘模塊方案一：使用單片機(jī)部定時(shí)器該方案主要由軟件實(shí)現(xiàn)，占用I/O口較少，節(jié)約外部硬件資源和資金，但是計(jì)時(shí)精度低，而且沒(méi)有掉電保持功能。方案二：使用DS1302時(shí)鐘芯片DS1302時(shí)鐘芯片計(jì)時(shí)精度高、功耗低、有掉電保持功能，利用DS1302時(shí)鐘芯片獨(dú)立于單片機(jī)來(lái)計(jì)時(shí)，在提高計(jì)時(shí)進(jìn)度的同時(shí)也提高了整個(gè)系統(tǒng)的抗干擾能力。2.2.3環(huán)境明暗監(jiān)測(cè)模

23、塊方案一：使用光敏三極管光敏三極管又稱光電三極管，它是一種光電轉(zhuǎn)換器件，其基本原理是光照到P-N結(jié)上時(shí)，吸收光能并轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?。?dāng)光敏三極管加上反向電壓時(shí)，管子中的反向電流隨著光照強(qiáng)度的改變而改變，光照強(qiáng)度越大，反向電流越大，大多數(shù)都工作在這種狀態(tài)。方案二：使用光敏電阻光敏電阻的工作原理是基于光電效應(yīng)。在半導(dǎo)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(gòu)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(dǎo)體。在光敏電阻兩端的金屬電極加上電壓，其中便有電流通過(guò)，受到波長(zhǎng)的光線照射時(shí)，電流就會(huì)隨光強(qiáng)的而變大，從而實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換。光敏

24、電阻易于實(shí)現(xiàn)本設(shè)計(jì)所需功能，且性價(jià)比高。2.2.4 按鍵控制模塊方案一：4*4矩陣式按鍵4*4矩陣式按鍵用起來(lái)直觀方便、操作簡(jiǎn)單，但是性價(jià)比較低。方案二：獨(dú)立按鍵本次設(shè)計(jì)中只需要三個(gè)獨(dú)立按鍵就能實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)要求，性價(jià)比高。2.2.5 液晶顯示模塊方案一 采用LCD12864LCD12864是一種具有4位/8位并行、2線或3線串行多種接口方式，部含有國(guó)標(biāo)一級(jí)、二級(jí)簡(jiǎn)體中文字庫(kù)的點(diǎn)陣圖形液晶顯示模塊；其顯示分辨率為12864, 置8192個(gè)16*16點(diǎn)漢字，和128個(gè)16*8點(diǎn)ASCII字符集利用該模塊靈活的接口方式和簡(jiǎn)單、方便的操作指令，可構(gòu)成全中文人機(jī)交互圖形界面?？梢燥@示84行1616點(diǎn)陣的漢字

25、 也可完成圖形顯示低電壓低功耗是其又一顯著特點(diǎn)。本次設(shè)計(jì)中只需要顯示兩行就行了。方案二：采用LCD16021602液晶也叫1602字符型液晶，它是一種專門用來(lái)顯示字母、數(shù)字、符號(hào)等的點(diǎn)陣型液晶模塊。它由若干個(gè)57或者511等點(diǎn)陣字符位組成，每個(gè)點(diǎn)陣字符位都可以顯示一個(gè)字符，每位之間有一個(gè)點(diǎn)距的間隔，每行之間也有間隔，起到了字符間距和行間距的作用，而且初始化程序簡(jiǎn)單，功耗低，性價(jià)比高。2.3 系統(tǒng)最終方案綜上所述，系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方案如下：（1）主控單元采用AT89S52單片機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)；（2）時(shí)鐘模塊采用DS1302時(shí)鐘芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)；（3）環(huán)境明暗監(jiān)測(cè)模塊采用光敏電阻來(lái)實(shí)現(xiàn)；（4）按鍵控制模塊采用三個(gè)獨(dú)立

26、按鍵來(lái)實(shí)現(xiàn)；（5）液晶顯示模塊采用LCD1602來(lái)實(shí)現(xiàn)。3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)3.1總體設(shè)計(jì)框圖本系統(tǒng)的功能就是通過(guò)單片機(jī)根據(jù)時(shí)間和光照強(qiáng)度發(fā)出指令控制一個(gè)模擬路燈的兩個(gè)燈泡LED1和LED2的開(kāi)、關(guān)，系統(tǒng)框圖如下圖3-1所示。圖3-1 路燈智能控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖3.2 主控單元設(shè)計(jì)本系統(tǒng)單片機(jī)最小系統(tǒng)采用12M的晶振。晶振的作用是給單片機(jī)正常工作提供穩(wěn)定的時(shí)鐘信號(hào)。連接的是30pF的電容。最小系統(tǒng)電路圖如下圖3-2所示。圖3-2 最小系統(tǒng)電路其中：XTAL1和XTAL2 外接晶振引腳。當(dāng)使用芯片部時(shí)鐘時(shí)，此二引腳用于外接石英晶體和微調(diào)電容；當(dāng)使用外部時(shí)鐘時(shí)，用于接外部時(shí)鐘脈沖信號(hào)。RST復(fù)位輸

27、入。當(dāng)振蕩器工作時(shí)，RST引腳出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期以上高電平將是單片機(jī)復(fù)位。 EA/VPP訪問(wèn)和序存儲(chǔ)器控制信號(hào)（1） 接高電平時(shí)： CPU讀取部程序存儲(chǔ)器（ROM）擴(kuò)展外部ROM：當(dāng)讀取部程序存儲(chǔ)器超過(guò)0FFFH（8051）1FFFH（8052）時(shí)自動(dòng)讀取外部ROM。（2） 接低電平時(shí)：CPU讀取外部程序存儲(chǔ)器（ROM）。在前面的學(xué)習(xí)中我們已知道，8031單片機(jī)部是沒(méi)有ROM的，那么在應(yīng)用8031單片機(jī)時(shí)，這個(gè)腳是一直接低電平的。（3）AT89S52燒寫部EPROM時(shí)，利用此腳輸入21V的燒寫電壓。當(dāng)使用外部時(shí)鐘時(shí)，用于接外部時(shí)鐘脈沖信號(hào)。VCC：電源+5V輸入，VSS：GND接地。RST復(fù)位信

28、號(hào)：當(dāng)輸入的信號(hào)連續(xù)2個(gè)機(jī)器周期以上高電平時(shí)即為有效，用以完成單片機(jī)的復(fù)位初始化操作，當(dāng)復(fù)位后程序計(jì)數(shù)器PC=0000H，即復(fù)位后將從程序存儲(chǔ)器的0000H單元讀取第一條指令碼。3.3時(shí)鐘模塊設(shè)計(jì)DS1302時(shí)鐘芯片是本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)高精度計(jì)時(shí)的關(guān)鍵。利用DS1302時(shí)鐘芯片獨(dú)立于單片機(jī)來(lái)計(jì)時(shí)，在提高計(jì)時(shí)進(jìn)度的同時(shí)也提高了整個(gè)系統(tǒng)的抗干擾能力。DS1302通過(guò)SCLK、I/O、RES端口和單片機(jī)AT89S52進(jìn)行通信。SCLK接至單片機(jī)P2.5口，在讀寫操作時(shí)給DS1302提供相應(yīng)的時(shí)鐘脈沖；I/O接至P2.4口用來(lái)傳送所有的數(shù)據(jù)；RST接至單片機(jī)P2.3口上用來(lái)控制單片機(jī)與時(shí)鐘芯片間的數(shù)據(jù)傳送的開(kāi)

29、始于結(jié)束。時(shí)鐘模塊電路圖如下圖3-3所示。圖3-3 時(shí)鐘模塊電路圖另外DS1302在任何數(shù)據(jù)傳送時(shí)必須先初始化，把RST腳置為高電平，只有在SCLK為低電平時(shí)，才能將RST置為高電平。3.4 環(huán)境明暗監(jiān)測(cè)模塊設(shè)計(jì)本單元采用光敏電阻檢測(cè)環(huán)境明暗變化，光敏電阻又稱光導(dǎo)管，常用的制作材料為 HYPERLINK :/baike.baidu /view/797739.htm t _blank 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 HYPERLINK :/baike.baidu /view/45341.htm t _blank 波長(zhǎng)的光照射下，其阻值迅速減小的特性。當(dāng)光

30、敏電阻感應(yīng)到光線變化時(shí)，將信號(hào)傳給控制單元進(jìn)行處理，再由控制單元控制路燈的亮滅。 PR接在單片機(jī)的P1.2口，其中PR代表光敏電阻的引腳，如圖3-4所示。圖3-4 環(huán)境監(jiān)測(cè)模塊電路圖3.5 按鍵控制模塊設(shè)計(jì)按鍵控制模塊電路圖如圖3-5所示。圖3-5 按鍵控制模塊電路圖其中SET鍵用于模式選擇、UP鍵用于調(diào)節(jié)時(shí)間和設(shè)定值的值加1、DOWN鍵用于調(diào)節(jié)時(shí)間和設(shè)定值的值減1，分別接在單片機(jī)的P1.5、P1.6、P1.7引腳。3.6 液晶顯示模塊設(shè)計(jì)采用點(diǎn)陣式液晶顯示器（LCD）顯示。LCD功能強(qiáng)大，可顯示各種字體的數(shù)字、漢字、圖像，還可以自定義顯示容，顯示靈活生動(dòng)，同時(shí)配3個(gè)獨(dú)立按鍵更便于工作人員操作

31、。1602字符型LCD通常有14條引腳線或16條引腳線的LCD，多出來(lái)的2條線是背光電源線VCC(15腳)和地線GND(16腳)，3腳接滑動(dòng)變阻器，液晶顯示模塊的電路圖如下圖3-6所示。圖3-6 液晶顯示模塊電路圖4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)4.1主要模塊程序結(jié)構(gòu)框圖4.1.1總體軟件設(shè)計(jì)框圖根據(jù)設(shè)計(jì)方案和系統(tǒng)功能，軟件部分主要由主函數(shù)模塊、時(shí)鐘模塊、環(huán)境監(jiān)測(cè)模塊、按鍵控制模塊、液晶顯示模塊等組成，系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)總體流程圖如圖4-1所示，其中LOW和HIGH代表開(kāi)關(guān)燈時(shí)間的低、高設(shè)定值。圖4-1 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)總體流程其中主函數(shù)如下：void main()lcd_init(); /調(diào)用液晶屏初始化子函數(shù)

32、ds1302_init(); /調(diào)用DS1302時(shí)鐘的初始化子函數(shù)init(); /調(diào)用定時(shí)計(jì)數(shù)器的設(shè)置子函數(shù)led=0; /打開(kāi)LCD的背光電源while(1) /無(wú)限循環(huán)下面的語(yǔ)句： keyscan(); /調(diào)用鍵盤掃描子函數(shù)led_light(); 4.1.2 時(shí)鐘模塊軟件設(shè)計(jì)DS1302 是DALLAS 公司推出的涓流充電時(shí)鐘芯片，含有一個(gè)實(shí)時(shí)時(shí)鐘/日歷和31字節(jié)靜態(tài)RAM ，通過(guò)簡(jiǎn)單的串行接口與單片機(jī)進(jìn)行通信。實(shí)時(shí)時(shí)鐘/日歷電路提供秒、分、時(shí)、日、日期、月、年的信息，每月的天數(shù)和閏年的天數(shù)可自動(dòng)調(diào)整，時(shí)鐘操作可通過(guò)AM/PM 指示決定采用24 或12 小時(shí)格式DS1302 與單片機(jī)之

33、間能簡(jiǎn)單地采用同步串行的方式進(jìn)行通信，僅需用到三個(gè)口線： RST復(fù)位、 I/O 數(shù)據(jù)線、SCLK串行時(shí)鐘時(shí)鐘/RAM 的讀/寫數(shù)據(jù)以一個(gè)字節(jié)或多達(dá)31個(gè)字節(jié)的字符組方式通信。DS1302 工作時(shí)功耗很低，保持?jǐn)?shù)據(jù)和時(shí)鐘信息時(shí)功率小于1mW。時(shí)鐘模塊采用DS1302時(shí)鐘芯片需要初始化，DS1302讀、寫程序流程圖如下圖4-2所示。寫DS1302流程圖讀DS1302流程圖 圖4-2 DS1302讀、寫流程圖其中DS1302初始化程序如下：void ds1302_init() /1302芯片初始化子函數(shù)RST=0;SCLK=0;write_1302(0 x8e,0 x00); /允許寫，禁止寫保護(hù)

34、write_1302(0 x8e,0 x80); /打開(kāi)寫保護(hù)4.1.3 環(huán)境明暗監(jiān)測(cè)模塊軟件設(shè)計(jì)本單元采用光敏電阻檢測(cè)環(huán)境明暗變化，當(dāng)光敏電阻感應(yīng)到光線變化時(shí)，將信號(hào)傳給控制單元進(jìn)行處理，再由控制單元控制路燈的開(kāi)、關(guān)。光敏電阻軟件流程圖如下圖4-3所示。圖4-3 光敏電阻軟件流程其中部分程序如下：if(!pr) LED1=0;LED2=0; 4.1.4 按鍵控制模塊軟件設(shè)計(jì)按鍵控制模塊主要是實(shí)現(xiàn)時(shí)間以與設(shè)定值LOW和HIGH的調(diào)節(jié)，SET鍵用于模式的選擇。按鍵模塊軟件流程圖如下圖4-4所示。圖4-4 按鍵模塊流程圖4.1.5 液晶顯示模塊軟件設(shè)計(jì)液晶顯示模塊采用LCD1602液晶顯示器，LC

35、D1602液晶顯示器也需要初始化，其初始化流程圖如下圖4-5所示。圖4-5 液晶顯示器初始化流程圖其中液晶初始化程序如下：lcd_init()/*液晶初始化函數(shù)*write_1602com(0 x38);/設(shè)置液晶工作模式，意思：16*2行顯示，5*7點(diǎn)陣，8位數(shù)據(jù)write_1602com(0 x0c);/開(kāi)顯示不顯示光標(biāo)write_1602com(0 x06);/整屏不移動(dòng)，光標(biāo)自動(dòng)右移write_1602com(0 x01);/清顯示write_1602com(yh+1);/日歷顯示固定符號(hào)從第一行第1個(gè)位置之后開(kāi)始顯示for(a=0;a14;a+)write_1602dat(tab1a

36、);/向液晶屏寫日歷顯示的固定符號(hào)部分write_1602com(er+0);/時(shí)間顯示固定符號(hào)寫入位置，從第2個(gè)位置后開(kāi)始顯示for(a=0;a16;a+)write_1602dat(tab2a);/寫顯示時(shí)間固定符號(hào)，兩個(gè)冒號(hào)5 測(cè)試與結(jié)果分析5.1 總體實(shí)物圖實(shí)物圖如下圖5-1所示。 圖5-1總體實(shí)物圖5.2 測(cè)試方法與結(jié)果5.2.1 時(shí)鐘設(shè)定和定時(shí)開(kāi)關(guān)路燈測(cè)試采用獨(dú)立按鍵調(diào)整并設(shè)定系統(tǒng)與開(kāi)關(guān)燈時(shí)間，并通過(guò)液晶屏實(shí)時(shí)顯示。測(cè)試過(guò)程如下：（1）設(shè)定系統(tǒng)當(dāng)前時(shí)刻為01時(shí)10分，經(jīng)秒表測(cè)試，120秒后液晶屏顯示當(dāng)前時(shí)刻值為01時(shí)12分；（2）系統(tǒng)當(dāng)前時(shí)刻為00時(shí)05分，設(shè)定LED燈00時(shí)06分

37、點(diǎn)亮，00時(shí)07分熄滅，經(jīng)秒表測(cè)試，60秒后LED燈點(diǎn)亮，再過(guò)60秒熄滅，液晶屏顯示正確；（3）系統(tǒng)當(dāng)前時(shí)刻為01時(shí)59分，設(shè)定LED燈02時(shí)00分LED2熄滅，經(jīng)秒表測(cè)試，60秒后LED2熄滅，即此時(shí)路燈為隔一盞亮一盞。另對(duì)系統(tǒng)功能的測(cè)試結(jié)果實(shí)物圖如下圖5-2、5-3、5-4所示。圖5-2 早上六點(diǎn)到晚上六點(diǎn)路燈狀態(tài) 圖5-3 晚上六點(diǎn)到凌晨?jī)牲c(diǎn)之間路燈狀態(tài)圖5-4 凌晨2點(diǎn)到早上六點(diǎn)路燈狀態(tài)上面的三幅圖中路燈的開(kāi)關(guān)燈的高、低設(shè)定值HIGH和LOW分別是18和6。圖5-2中路燈在早上六點(diǎn)到晚上六點(diǎn)路燈不亮，圖5-3中路燈在晚上六點(diǎn)到凌晨?jī)牲c(diǎn)這段時(shí)間一個(gè)路燈的燈全亮，圖5-4中在凌晨?jī)牲c(diǎn)到早上

38、六點(diǎn)這段時(shí)間，一個(gè)路燈的兩盞燈只會(huì)點(diǎn)亮其中一只。開(kāi)關(guān)燈時(shí)間HIGH和LOW的值（即早上六點(diǎn)滅、晚上六點(diǎn)亮）均可以利用獨(dú)立按鍵進(jìn)行調(diào)整.5.2.2 環(huán)境明暗檢測(cè)測(cè)試在定時(shí)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(diǎn)幾千歐），LED燈不亮，當(dāng)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(shí)LED點(diǎn)亮，去掉遮擋時(shí)LED熄滅。遮住光敏電阻時(shí)，LED燈再次點(diǎn)亮，移開(kāi)遮擋物時(shí)LED燈熄滅，此部分工作正常。實(shí)物效果圖如下圖5-5所示。圖5-5 光敏電阻部分實(shí)物效果圖從早上六點(diǎn)到晚上六點(diǎn)之間，若光敏電阻檢測(cè)到光比較弱就會(huì)發(fā)送信號(hào)給單片機(jī)使燈點(diǎn)亮。5.3 測(cè)試結(jié)果分析（1）

39、本設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了題目所有的要求；（2）本設(shè)計(jì)采用的控制器資源有限，如果采用高級(jí)的控制芯片，我們會(huì)實(shí)現(xiàn)更多的控制功能，使系統(tǒng)更完善。（3）考慮到作品的性價(jià)比，外觀設(shè)計(jì)尚有不足之處，應(yīng)該進(jìn)一步改進(jìn)，使其更合理美觀。（4）除此之外，本設(shè)計(jì)采用便宜的硬件，硬件功能通過(guò)軟件實(shí)現(xiàn)，元件數(shù)少，可靠性高，成本低廉，性價(jià)比高，功能滿足設(shè)計(jì)要求。結(jié)論本次畢業(yè)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)是應(yīng)用單片機(jī)技術(shù)照明和城市的夜景照明已對(duì)路燈進(jìn)行智能控制，以達(dá)到節(jié)能減排的目的。本設(shè)計(jì)采用單片機(jī)為核心控制單元，還包括時(shí)鐘模塊、環(huán)境監(jiān)測(cè)模塊、按鍵控制模塊、顯示模塊和路燈模擬模塊等模塊。利用DS1302芯片的定時(shí)功能實(shí)現(xiàn)早晚開(kāi)關(guān)燈；通過(guò)光敏電阻對(duì)環(huán)境的光強(qiáng)

40、反應(yīng)，如果在白天光線較暗時(shí)，單片機(jī)將路燈開(kāi)啟；用獨(dú)立按鍵來(lái)調(diào)整開(kāi)關(guān)燈時(shí)間的高、低設(shè)定值；用1602液晶顯示器顯示時(shí)間和開(kāi)關(guān)燈時(shí)間的高、低設(shè)定值。在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，我在老師和同學(xué)的幫助下完成了仿真和實(shí)物的焊接、調(diào)試。在仿真過(guò)程中，經(jīng)過(guò)反復(fù)修改程序，最終實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)要求功能，即時(shí)間在開(kāi)關(guān)燈的設(shè)定值LOW和HIGH之間時(shí)燈不亮，但若在此期間代表光敏電阻的開(kāi)關(guān)被按下（環(huán)境光線較暗）的同時(shí)路燈就會(huì)點(diǎn)亮，在HIGH到凌晨?jī)牲c(diǎn)這段時(shí)間路燈的兩盞燈全部點(diǎn)亮，在凌晨?jī)牲c(diǎn)到LOW之間這段時(shí)間路燈的兩盞燈只會(huì)點(diǎn)亮其中一盞。在進(jìn)行實(shí)物焊接時(shí)加入了仿真中不需要而實(shí)物必須的元器件，如滑動(dòng)變阻器、限流電阻等等，實(shí)物在經(jīng)過(guò)了多番調(diào)試后也達(dá)到了設(shè)計(jì)要求的功能，在白天光線較亮?xí)r路燈全滅，若在白天光線較暗時(shí)，光敏電阻就會(huì)檢測(cè)到光信號(hào)并通過(guò)信號(hào)轉(zhuǎn)換將低電平信號(hào)輸送給單片機(jī)，由單片機(jī)控制路燈點(diǎn)亮，在HIGH到凌晨?jī)牲c(diǎn)以與凌晨?jī)牲c(diǎn)到LOW之間這段時(shí)間的燈的狀態(tài)和仿真時(shí)的效果一樣。綜上，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)仿真和實(shí)物都達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。參考文獻(xiàn)1蔡利平. HYP