【正文】 題目名稱：模擬路燈控制系統(tǒng)（ I 題） 西京學(xué)院 參賽隊員：劉洋洋 郭聽宇 馬強(qiáng) 摘要： 本系統(tǒng)采用單片機(jī) STC89C52RC 作為模擬路燈控制系統(tǒng)的核心。由光耦傳感器電路、光敏反饋電路、鍵盤輸入及數(shù)碼管顯示電路、 LED 燈電路構(gòu)成、蜂鳴器發(fā)聲及 LED指示燈電路、直流穩(wěn)壓電路。時鐘系統(tǒng)由單片機(jī)構(gòu)成，采用光敏電阻感應(yīng)外部環(huán)境亮暗的變化以及檢測 LED 燈的狀態(tài)，利用反射式光電傳感器檢測路上信息。可靠的硬件設(shè)計和優(yōu)化的軟件算法，以及獨(dú)立鍵盤與七段數(shù)碼管使得路燈控制系統(tǒng)的操作簡單、直觀，系統(tǒng)設(shè)置了故障報警功能，令本設(shè) 計更加人性化。 關(guān)鍵詞： STC89C52RC 單片機(jī) LED 指示燈 故障報警 Abstract： The system USES the monolithic STC89C52RC as the core of the system simulation street lamp control. Infrared sensor by electric circuit, photosensitive feedback circuit, keyboard input and digital pipe display circuit, LED lamp circuit structure, voice and LED indicator light buzzer circuit, constant current source circuit. The clock by singlechip microputer system structure, using photoconductive resistance induction external environment light and dark change and detection of LED lights, using state reflecting photoelectric sensor test the way information. Reliable hardware design and optimization software algorithm, and independent keyboard and seven period of digital tube makes street lamp of the control system of the operation is simple, intuitive, system has set up fault alarm function, make this a design more humane. Keyword: STC89C52RC Singlechip LED Indicator Fault alarm 1 方案論證與比較 采樣方法選擇 光亮檢測 方案： 方案一：采用光敏二極管感受外屆光照變化， 無光照時 ,有很小的飽和反向漏電流，二極管截止；光照時反向電流增大，形成光電流。 方案二：采用光敏電阻對光源的感應(yīng)改變自身電阻，由電壓比較器提取之間電壓，考慮到電阻變化的靈敏度，采用兩個光敏電阻串聯(lián)的方式，通過改變與光敏電阻串聯(lián)的電位器的值可以調(diào)節(jié)光敏電阻的感光范圍。 考慮到現(xiàn)實(shí)中聲光控制技術(shù)的運(yùn)用已經(jīng)證明了光敏電阻完全可以達(dá)到要求，且價格便宜，電路簡單。綜合考慮以上方案采用光敏電阻。 物體檢測方案： 方案一、采用攝像頭或探測頭收集路面上信息。用這種方法，對路面信息處理準(zhǔn)確，但是成本過高，數(shù) 據(jù)處理量大，對硬、軟件的要求都非常高，短時間內(nèi)難以實(shí)現(xiàn)。 方案二：使用反射式紅外二極管和接收管組成發(fā)射 接收器。由于紅外光波長比可見光長，因此受可見光的影響比較小，同時，紅外對管還具有以下優(yōu)點(diǎn)：質(zhì)量輕，靈敏度高，線性好，接口電路比較簡單，安裝方便，足夠滿足對本系統(tǒng)中物體檢測的要求?；谝陨显?，選用了成本較低的方案二。 處理器的選擇 單片機(jī) STC89C52RC 作為模擬路燈控制系統(tǒng)的核心。 STC89C52RC 具有許多優(yōu)點(diǎn)： RAM，ROM 空間大、指令周期短、運(yùn)算速度快、低功耗、低電壓、 可編程音頻處理，易于編程和調(diào)試。本題要求支路控制器有聲光報警功能，由此看來單片機(jī) STC89C52RC 更具有優(yōu)越性。 2 系統(tǒng)設(shè)計 總體設(shè)計 系統(tǒng)總框圖如下： 單元電路設(shè)計 光耦傳感電路 光耦傳感電路再整個項目中起著至關(guān)重要的作用，當(dāng) 74ALS373 給三極管信號時，三極管處于飽和狀態(tài)，此時光耦傳感電路形成通路。當(dāng)有車輛通過馬路時此時它可感知物體，從而傳給單片機(jī)，再由單片機(jī)來控制 LED 燈顯示。 光敏反饋電路 光敏反饋電路是通過光敏電阻的變化來調(diào) 節(jié)輸出，由于上圖中只有光敏電阻是可變的，所以可以通過比較器來調(diào)節(jié)輸出，從而來控制電路。 比較器 當(dāng)去掉運(yùn)放的反饋電阻時 ,或者說反饋電阻趨于無窮大時 (即開環(huán)狀態(tài) ),理論上認(rèn)為運(yùn)放的開環(huán)放大倍數(shù)也為無窮大 (實(shí)際上是很大 ,如 LM324 運(yùn)放開環(huán)放大倍數(shù)為 100dB，既 10 萬倍 )。此時運(yùn)放便形成一個電壓比較器，其輸出如不是高電平（ V+），就是低電平（ V或接地）。當(dāng)正輸入端電壓高于負(fù)輸入端電壓時，運(yùn)放輸出低電平。 當(dāng)光敏電阻有光照射時，它的電阻大概在 5KΩ左右，在黑暗情況下時，它的電阻大概在 50KΩ左右，它的變化使得 比較器的輸入端口電壓變化，通過比較器體現(xiàn)出來，然后輸出端連接到單片機(jī)控制端。輸出高電平大概在 4V 左右，低電平是 0V。 鍵盤輸入及數(shù)碼管顯示電路 LED 燈電路構(gòu)成 LED 的內(nèi)在特征決定了它是最理想的光源去代替?zhèn)鹘y(tǒng)的光源，它有著廣泛的用途。體積小 ， LED 基本上是一塊很小的晶片被封裝在環(huán)氧樹脂里面，所以它非常的小，非常的輕。耗電量低， LED 耗電非常低，一般來說 LED 的工作電壓是 。工作電流是 。這就是說：它消耗的電不超過 。燈體內(nèi)也 沒有松動的部分，這些特點(diǎn)使得 LED 可以說是不易損壞的。 蜂鳴器發(fā)生及 LED 指示燈電路 蜂鳴器是一種一體化結(jié)構(gòu)的電子訊響器，采用直流電壓供電，廣泛應(yīng)用于計算機(jī)、打印機(jī)、復(fù)印機(jī)、報警器、電子玩具、汽車電子設(shè)備、電話機(jī)、定時器等電子產(chǎn)品中作發(fā)聲器件。 ；蜂鳴器主要分為壓電式蜂鳴器和電磁式蜂鳴器兩種類型。而我們用的是壓電式蜂鳴器，圖如上所示，當(dāng)我們是 pnp 三極管工作在飽和狀態(tài)時，三極管輸出低電平，反之三級管輸出高電平，使得蜂鳴器發(fā)出聲音。 故障檢測電路 直流穩(wěn)壓電路 三端集成穩(wěn)壓電路 ， 這是一種集成電路的穩(wěn)壓電路，其功能是穩(wěn)定直流輸出電壓。這種集成電路只有三根引腳，使用很方便，在許多場合都有著廣泛應(yīng)用。穩(wěn)壓電路的作用是使得輸出的直流電壓在電網(wǎng)電壓或負(fù)載電流發(fā)生變化時保持穩(wěn)定。它由電源變壓器、整流電路、濾波電路、穩(wěn)壓電路等 4部分組成的。變壓器的作用是將交流市電變換成所需要的交流電壓；整流電路的作用是將交流電變換成單向脈動直流電；濾波電路的作用是將脈動電壓中的脈動成分去掉 ，輸出比較平滑的直流電壓；穩(wěn)壓電路的作用是使得輸出的直流電壓在電網(wǎng)電壓 或負(fù)載電流發(fā)生變化時保持穩(wěn)定。 3 軟件設(shè)計 主控制芯片為 STC89C52RC,測量周期為 Atmega16 實(shí)現(xiàn) ,由于處理器速度較快 ,所以采用c 語言編程方便簡單 .軟件流程圖如下： 4 系統(tǒng)測試 總功率測量（室溫條件下） 輸入信號 頻率 幅度 測量時域總功率 (w) 測 量 頻 域總功率 (w) 理論值 估算誤差 正弦波 100Hz 1 Vpp % 1KH 1 Vpp % 音頻信號 20Hz10KHz 20mVpp5Vpp X 《 5% X 《 5% 結(jié)果分析： 由于實(shí)驗室提供的能夠模仿音頻信號的且能方便測量的信號只有正弦信號，所以我們用一款比較差點(diǎn)的信號發(fā)生器產(chǎn)生信號，然后進(jìn)行測量，發(fā)現(xiàn)誤差不達(dá)，在 +5%以內(nèi)。我