基于單片機(jī)的路燈節(jié)能設(shè)計

摘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(shí)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(shí)現(xiàn)了模擬路燈控制系統(tǒng)所要求的全部技術(shù)內(nèi)容。單片機(jī)在最近幾年應(yīng)用越來越廣泛，因其抗干擾能力強(qiáng)、穩(wěn)定性好，性價比高，因此是低本錢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(jī)芯片，還采用了廉價的紅外對射傳感器，大大降低了系統(tǒng)本錢。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(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定的電源輸出。經(jīng)過屢次測試，證實(shí)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)鍵詞：模擬控制；LED照明；單片機(jī)ABSTRACTThispaperintroducesasimulationcontrolsystemapplicationschemestreet,tosimulatethestreetlampofintelligentcontrol.ThisplantomacrocrystalcompanyAT89S52asthecore,tochiptheperipheryofthesimplecircuit,realizethesimulationstreetlampcontrolsystemalloftherequestedtechnologycontent.STCSCMinrecentyearsmoreandmorewideapplication,becauseofitsstronganti-interferenceability,goodstability,highperformance/priceratio,andsoisthelowcoststreetlampcontrolsolutionsofchoice.Thecontrolsysteminadditiontochoosecheapsingle-chipmicrocomputerchip,alsoadoptedthecheapinfraredmutualilluminatesensor,andgreatlyreducethecostofsystem.Thewholesystemofthecircuitissimple,compactstructure,powerdriveonlyusedthreetransformerandtheregulators,andthecombinationofafewadditionalfiltercapacitancewillrealizethestablepoweroutput.Aftermanytest,andconfirmthatthesystemcanworkstablyforalongtime,fullymeetthedesignrequirementsindex.Keywords:Simulatecontrolling;LEDlighting;Single-chipmicrocomputer目錄第一章緒論51.1．0概述51.1.1論文的題目51.1.2研究的背景51.1.3研究的目的及意義51.2.0國內(nèi)開展現(xiàn)狀與趨勢61.3.0研究內(nèi)容6第二章系統(tǒng)總體設(shè)計方案92.1.0系統(tǒng)設(shè)計思路與方案比擬論證9系統(tǒng)設(shè)計思路9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(jī)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20第四章軟件設(shè)計243.1.0系統(tǒng)主程序流程圖24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致謝28參考文獻(xiàn)29附錄30第一章緒論1.1概述1.1.1論文的題目論文的題目:基于單片機(jī)的節(jié)能路燈控制系統(tǒng)設(shè)計研究1.1.2研究的背景隨著社會的開展，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(jī)已經(jīng)成為全人類所面臨的主要危機(jī)，特別是我國的電力能源近年來顯得十分吃緊，電力緊張阻礙著我們的日常生產(chǎn)、生活，甚至嚴(yán)重影響到我國經(jīng)濟(jì)的開展與社會文明的進(jìn)步。在城市亮化、美化大潮的趨勢下，城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(jì)開展需要更多更充足的電力供給和消耗，電力的供求之間矛盾重重。電力供給缺口很難在短期內(nèi)得以緩解，開展與節(jié)約并重，已經(jīng)成為經(jīng)濟(jì)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!1.1.3研究的目的及意義(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(jī)作為模擬路燈控制系統(tǒng)的控制核心，用來實(shí)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?！?〕研究的意義由于單片機(jī)具有集成度高，處理能力強(qiáng)，可靠性高，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，價格低廉的優(yōu)點(diǎn)，因此在路燈照明工程中被廣泛應(yīng)用，照明管理的上下又將直接影響到城市的市容、投資環(huán)境、交通平安和社會治安等，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)和開展有著重要的意義。1.2.0國內(nèi)開展現(xiàn)狀與趨勢在我國,大局部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(yùn)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(shí)時監(jiān)測手段，無法實(shí)現(xiàn)故障的及時發(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范圍也越來越大，為了及時發(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，全市范圍的全夜燈、半夜燈和景觀燈的開/關(guān)均可實(shí)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)秒鐘內(nèi)及時了解故障的地點(diǎn)和狀態(tài)，為及時進(jìn)行修復(fù)提供了有力的保障。路燈維護(hù)及時，可以極大地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(jìn)一步提高城市的形象。1.3.0研究內(nèi)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。圖1路燈控制系統(tǒng)示意圖圖2路燈布置示意圖〔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?！?〕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?！?〕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(diǎn)，由定位點(diǎn)確定物體位置〕由左至右到達(dá)S點(diǎn)時〔見圖2〕，燈1亮；當(dāng)物體M到達(dá)B點(diǎn)時，燈1滅，燈2亮；假設(shè)物體M由右至左移動時，那么亮燈次序與上相反?！?〕支路控制器能分別獨(dú)立控制每只路燈的開燈和關(guān)燈時間?！?〕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。1.2發(fā)揮局部〔1〕自制單元控制器中的LED燈恒流驅(qū)動電源?！?〕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%范圍內(nèi)設(shè)定并調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)誤差≤2%?！?〕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。第二章系統(tǒng)總體設(shè)計方案2.1.0系統(tǒng)設(shè)計思路與方案比擬論證2.1.1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(shí)現(xiàn)的主要功能主要分解為以下五個方面：〔1〕是時鐘功能及定時開關(guān)燈?！?〕是根據(jù)環(huán)境明暗變化，自動開燈和關(guān)燈?！?〕是根據(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(diǎn)亮；當(dāng)汽車遠(yuǎn)離時，路燈自動熄滅?！?〕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?！?〕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%范圍內(nèi)設(shè)定并調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)誤差≤2%。以上功能的實(shí)現(xiàn)，都是以單片機(jī)為核心，在單片機(jī)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的輸入輸出和顯示功能的根底上，由單片機(jī)的內(nèi)置邏輯和運(yùn)算功能，加上一定的外圍電路得以實(shí)現(xiàn)。針對以上的五個功能，采用模塊化的設(shè)計思想，以下分別表達(dá)之。2.1.2方案論證與確立〔1〕時鐘功能及定時開關(guān)機(jī)【方案一】采用專用時鐘芯片現(xiàn)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(dú)使用，直接連接到單片機(jī)外圍，有自己獨(dú)立的時鐘晶振，精度較高。單片機(jī)通過串行接口讀取和寫入當(dāng)前的時鐘值，時鐘芯片的運(yùn)行受單片機(jī)死機(jī)的影響少。其缺點(diǎn)一是消耗了單片機(jī)IO口資源。二是在編程時需要增加讀寫串行口的內(nèi)容，消耗了單片機(jī)的運(yùn)行時間。三是增加了本錢。增加了時鐘芯片及其外圍電路的開支?！痉桨付坎捎脝纹瑱C(jī)內(nèi)置時鐘本方案直接利用單片機(jī)的內(nèi)置定時器，通過定時器的中斷和簡單運(yùn)算實(shí)現(xiàn)時鐘功能。例如：單片機(jī)，在4M時鐘時，單個指令的運(yùn)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：ucharTo1mS=0x00;//當(dāng)該變量增加到某個數(shù)值時,表示經(jīng)過了1毫秒ucharTo2mS=0x00;//當(dāng)該變量增加到某個數(shù)值時,表示經(jīng)過了2毫秒ucharIs2mS=0;//到達(dá)2毫秒時刻ucharTo20mS=0x00;//當(dāng)該變量增加到某個數(shù)值時,表示經(jīng)過了20毫秒ucharIs20mS=0;//到達(dá)20毫秒時刻ucharTo1S=0x00;//當(dāng)該變量增加到某個數(shù)值時,表示經(jīng)過了1秒ucharIs1S=0;//到達(dá)1秒時刻在秒時間平臺，用ToMIN變量，計數(shù)60秒后進(jìn)入分鐘平臺，計數(shù)60分鐘后，進(jìn)入小時平臺。方案二沒有增加外置電路，充分利用了單片機(jī)的定時器功能，實(shí)施簡潔方便，主要的缺點(diǎn)是當(dāng)控制系統(tǒng)斷電或死機(jī)以后，需要人工重新定時。本系統(tǒng)的時鐘功能實(shí)現(xiàn)采用方案二?！?〕根據(jù)環(huán)境明暗變化，自動開燈和關(guān)燈功能。【方案一】采用比擬器的解決方案。光敏電阻與固定電阻串聯(lián)，加一級電壓跟隨器后輸入比擬器，與比擬器負(fù)輸入端的電壓值進(jìn)行比擬，得到一個高電平或低電平輸出，進(jìn)入單片機(jī)的IO口。優(yōu)點(diǎn)是電路比擬直觀，操作比擬方便，可直接通過電位器調(diào)節(jié)路燈的開啟亮度。對維護(hù)人員的要求不高。缺點(diǎn)是不方便進(jìn)行數(shù)碼控制?！痉桨付坎捎肁D變換。光敏電阻與固定電阻串聯(lián)，由單片機(jī)內(nèi)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。路燈的開啟電平由內(nèi)部的變量控制。方案二的優(yōu)點(diǎn)在于可以方便以實(shí)現(xiàn)對路燈開啟電平的數(shù)碼控制和遠(yuǎn)程控制。本系統(tǒng)采用方案二?！?〕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(diǎn)亮；當(dāng)汽車遠(yuǎn)離時，路燈自動熄滅?！痉桨敢弧坎捎霉I(yè)級的光電傳感器。這種光電傳感器普遍運(yùn)用于電梯、生產(chǎn)線等工業(yè)場所。優(yōu)點(diǎn)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(diǎn)是價格較貴?！痉桨付坎捎昧畠r的紅外對射傳感器。紅外對射的特點(diǎn)是傳輸距離較遠(yuǎn)，能量集中。當(dāng)沒有物體遮擋時，紅外光直射到紅外探頭上，紅外接收管連續(xù)輸出低電平到單片機(jī)，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(jī)。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(jī)的AD口，讀入光敏電阻上檢測到的路燈亮度值?！?〕恒流源驅(qū)動LED及20％到100％范圍內(nèi)可調(diào)亮度?！痉桨敢弧坎捎煤懔髟打?qū)動芯片，目前市場上成品的恒流源驅(qū)動芯片比擬多，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?！痉桨付坎捎肞WM方式驅(qū)動功率三極管輸出驅(qū)動電流，用電流取樣電阻串入LED供電回路，用AD口讀取當(dāng)前的電流值，實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制。方案二利用了單片機(jī)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)，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，由于此題要求實(shí)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(diǎn)陣顯示，LED點(diǎn)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(shí)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。第三章系統(tǒng)硬件設(shè)計2.2.0各個模塊的硬件電路設(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(shí)現(xiàn)，它通過串行方式與單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送，能夠向單片機(jī)提供包括秒、分、時、日、月、年等在內(nèi)的實(shí)時時間信息，并可對月末日期、閏年天數(shù)自動進(jìn)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(yùn)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(diǎn)，DS1302已在許多單片機(jī)系統(tǒng)中得到應(yīng)用，為系統(tǒng)提供所需的實(shí)時時鐘信息。1.DS1302芯片概述DS1302慢速充電時鐘芯片包括實(shí)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(shí)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(jìn)行調(diào)整，還包括了閏年校正的功能。時鐘的運(yùn)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〕、和〔3〕SCLK〔串行時鐘〕。數(shù)據(jù)可以以每次一個字節(jié)或多達(dá)31字節(jié)的多字節(jié)形式傳送至?xí)r鐘/RAM或從其中送出。DS1302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根本的慢速充電功能外，DS1302具有的其它特點(diǎn)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慢速充電器以及7個附加字節(jié)的高速暫存存儲器。2.DS1302工作原理串行時鐘芯片的主要組成局部：移位存放器、控制邏輯、振蕩器、實(shí)時時鐘以及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令的8位裝入到移位存放器，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存放器之后，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(dá)248的數(shù)。如圖2-2，引腳排列：圖2-2DS1302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)輸入輸出；SCLK:串行時鐘；VCC1,VCC2:電源引腳。2.2.3主控制模塊設(shè)計2.2.4單片機(jī)AT89S52芯片介紹AT89S52為ATMEL所生產(chǎn)的一種低功耗，高性能CMOS8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．芯片內(nèi)部具時鐘振蕩器〔傳統(tǒng)最高工作頻率可至12MHz〕；3．內(nèi)部程序存儲器〔ROM〕為8KB；4．內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器〔RAM〕為256字節(jié)；5．32個可編程I/O口線；6．5個中斷向量源；7．兩個16位定時器/計數(shù)器；8．三級加密程序存儲器；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；XTAL1：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參加一20PF的小電容，可以使系統(tǒng)更穩(wěn)定，防止噪聲干擾而死機(jī)。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(jī)器周期以上的時間，AT89S52便能完成系統(tǒng)重置的各項(xiàng)動作，使得內(nèi)部特殊功能存放器之內(nèi)容均被設(shè)成狀態(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〔ExternalAccessEnable〕為該引腳的第一功能，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(jī)讀片內(nèi)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內(nèi)容，片內(nèi)程序存儲器不起作用。Vpp為該引腳的第二功能，即在對片內(nèi)Flash進(jìn)行編程時，接入編程電壓。ALE/PROG：ALE是英文"AddressLatchEnable"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〔A0～A7〕鎖進(jìn)鎖存器中，因?yàn)锳T89S52是以多工的方式送出地址及數(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。此時，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，置位無效。PSEN：此為"ProgramStoreEnable"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及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的定址范圍。在由外部程序存儲器取指期間，每個機(jī)器周期兩次/PSEN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〔P0.0～P0.7〕：端口0是一個8位寬的開路汲極〔OpenDrain〕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〕那么不具有此電路組態(tài)，而是內(nèi)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(fù)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〔A0～A7〕及數(shù)據(jù)總線〔D0～D7〕。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A0～A7，再配合端口2所送出的A8～A15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〔P1.0～P1.7〕：端口1也是具有內(nèi)部提升電路的雙向I/O端口，其輸出緩沖器可以推動4個LSTTL負(fù)載，同樣地假設(shè)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〔P2.0～P2.7〕：端口2是具有內(nèi)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(fù)載，假設(shè)將端口2的輸出設(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，假設(shè)是在AT89S52擴(kuò)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)A8～A15，這個時候P2便不能當(dāng)做I/O來使用了。PORT3〔P3.0～P3.7〕：端口3也具有內(nèi)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(fù)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)控制及外部數(shù)據(jù)存儲器內(nèi)容的讀取或?qū)懭肟刂频裙δ?。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。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。2.2.4顯示模塊設(shè)計1．1602液晶概述 液晶是一種高分子材料，因?yàn)槠涮厥獾奈锢怼⒒瘜W(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(shí)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：VCC接5V電源正極第3腳：V0為液晶顯示器比照度調(diào)整端，接地正電源時比照度最弱，接地電源是比照度最高〔比照度過高時會產(chǎn)生“鬼影〞，使用時可以通過一個10K的電位器調(diào)整比照度〕。第4腳：RS為存放器選擇，高電平1時選擇數(shù)據(jù)存放器、低電平0時選擇指令存放器。第5腳：RW為讀寫信號線，高電平〔1〕時進(jìn)行讀操作，低電平〔0〕時進(jìn)行寫操作。第6腳：E〔或EN〕端為使能〔enable〕端。第7～14腳：D0～D7為8位雙向數(shù)據(jù)端。第15～16腳：空腳或背燈源。15腳背光正極，16腳背光負(fù)極3.1602LCD的特性3V或5V工作電壓，比照度可調(diào)內(nèi)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內(nèi)建有192個5X7點(diǎn)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、顯示內(nèi)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(jī)連接見圖2-5所示：圖2-52.3.0系統(tǒng)各模塊的最終方案鍵盤鍵盤單片機(jī)時間顯示明暗環(huán)境交通環(huán)境節(jié)能控制LED燈報警2.4.0系統(tǒng)功能說明書2.4.1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，自動地同時翻開或者關(guān)閉兩盞路燈。系統(tǒng)啟動后默認(rèn)進(jìn)入該模式?！?〕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?！?〕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(dá)S點(diǎn)時〔見圖××〕，燈1亮；當(dāng)物體M到達(dá)B點(diǎn)時，燈1滅，燈2亮；假設(shè)物體M由右到左移動時，那么亮燈的次序與上相反?！?〕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0％～100％自由的上下調(diào)整，步進(jìn)為10％?！?〕～〔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)還具備故障檢測功能，當(dāng)路燈出現(xiàn)無法正常工作的狀況時，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及數(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(rèn)鍵?！?〕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(jìn)行系統(tǒng)工作模式的切換，順序?yàn)樽詣尤嚎啬Ｊ剑蛔詣臃挚啬Ｊ?；根?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?！?〕增加、減少鍵：按這兩個鍵可以對時間或者亮度進(jìn)行增減，長按時時間或者亮度可以連續(xù)變換?！?〕確認(rèn)鍵：確認(rèn)鍵只在時間調(diào)整時有效，分別確認(rèn)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(jìn)行分壓，按下不同的按鍵就會向單片機(jī)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(jī)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。2.7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(diǎn)亮，而單片機(jī)的IO輸出電流實(shí)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(jìn)行放大。電流驅(qū)動源電路如圖2.7第四章