【正文】 AVR 低功耗單片機(jī)系列 ATMEGA16L 為核心組成支路控制系統(tǒng)，采用專用時(shí)鐘芯片實(shí)現(xiàn)精確的時(shí)鐘功能，設(shè)定并顯示開關(guān)燈時(shí)間。該控制系統(tǒng)能根據(jù)環(huán)境明暗變化自動(dòng)開燈和關(guān)燈，以達(dá)到節(jié)能要求。 ATMEGA16L 是一款高性能、低功耗的 8 位 AVR 微處理器，使系統(tǒng)在低功耗的狀態(tài)下穩(wěn)定工作。系統(tǒng)采用線路簡(jiǎn)單、體積小的專用時(shí)鐘芯片 DS1302，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。使用 DS1302 不但使電路功耗降低，而且節(jié)省 IO口資源。采用低功耗的字符型液晶作為顯示器件，顯示更為直觀。 使用光 敏電阻來檢測(cè)環(huán) 境 明暗的變化，光敏電阻在不同光強(qiáng)下電阻值會(huì)發(fā)生明顯變化，單片機(jī)內(nèi)部 AD 采集電阻值的變化量達(dá)到檢測(cè)目的。采用對(duì)射式收發(fā)一體光電傳感器檢測(cè)物體的運(yùn)動(dòng)，使用靈敏光電傳感器更有效地實(shí)現(xiàn)在物體運(yùn)動(dòng)過程中路燈的自動(dòng)控制，達(dá)到節(jié)能的要求。當(dāng)路燈電路出現(xiàn)故障時(shí)，單片機(jī)采集路燈電路采樣點(diǎn)的電壓后處理采集到的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)報(bào)警功能。該系統(tǒng)基于可靠的硬件設(shè)計(jì)和穩(wěn)定的軟件算法實(shí)現(xiàn)題目基本要求。 關(guān)鍵詞： ATMEGA16L 功耗 節(jié)能 光電傳感器 天津電子信息職業(yè)技術(shù) 學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 1 目 錄 一、 設(shè)計(jì)任務(wù) _____________________________________________________________ 2 任務(wù) _________________________________________________________________________ 2 要求 ________________________________________________________________________ 2 二、方案論證與比較 ________________________________________________________ 3 三、總體設(shè)計(jì)方案 __________________________________________________________ 3 ______________________________________________________________ 4 （ 1） 時(shí)鐘模塊 ________________________________________________________________ 4 （ 2） 信號(hào)采集模塊的設(shè)計(jì) ______________________________________________________ 5 （ 3） 顯示、按鍵模塊 __________________________________________________________ 6 （ 4） 路燈控制模塊 ____________________________________________________________ 6 （ 5） 聲 光報(bào)警模塊 _____________________________________________________________ 6 （ 6） 電源模塊 _________________________________________________________________ 7 _____________________________________________________________________ 13 四、結(jié)果分析 _____________________________________________________________ 13 五、結(jié)論 _________________________________________________________________ 14 六、參考文獻(xiàn) _____________________________________________________________ 14 附錄 1 系統(tǒng)原理圖 _______________________________________________________ 15 附 錄 2 程序清單 _________________________________________________________ 16 天津電子信息職業(yè)技術(shù) 學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 2 一、 設(shè)計(jì)任務(wù) 設(shè)計(jì) 并制作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 L E D 燈 1L E D 燈 24 02 04 0SABCS ’4 04 04 0M定 位 點(diǎn) 圖 2 路燈布置示意圖（單位： cm） 要求 1． 基本要求 （ 1）支路控制器有 時(shí)鐘功能 ，能設(shè)定、顯示開關(guān)燈時(shí)間，并控制整條支路按時(shí)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(dòng)開燈和關(guān)燈。 輸入 、 顯示裝置支路控制器單元控制器 1 單元控制器 2LED 燈 1 LED 燈 2天津電子信息職業(yè)技術(shù) 學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 3 （ 3）支路控制器應(yīng)能根據(jù) 交通情況自動(dòng)調(diào)節(jié)亮燈狀態(tài) ：當(dāng)可移動(dòng)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(shí)（見圖 2），燈 1 亮；當(dāng)物體 M到達(dá) B 點(diǎn)時(shí)，燈 1滅，燈 2亮；若物體 M由右至左 移動(dòng)時(shí)，則亮燈次序與上相反。 （ 4）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(shí)間。 （ 5）當(dāng)路燈出現(xiàn)故障時(shí)（燈不亮），支路控制器應(yīng)發(fā)出 聲光報(bào)警信號(hào) ，并顯示有故障路燈的地址編號(hào)。 2． 發(fā)揮部分 （ 1）自制單元控制器中的 LED 燈恒流驅(qū)動(dòng)電源。 （ 2）單元控制器具有調(diào)光功能，路燈驅(qū)動(dòng)電源輸出功率能在規(guī)定時(shí)間按設(shè)定要求自動(dòng)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%。 （ 3）其它（性價(jià)比等） 。 二、 方案論證與比較 方案一： 題目要求設(shè)計(jì)一個(gè)模擬路燈控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)支路控制器對(duì)單元控制 器的有效控制。 本系統(tǒng)采用 ATMEGA16L單片機(jī)為主控芯片， 采用對(duì)射式 收發(fā)一體的 光電 傳感器采集由于物體運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的信號(hào)，再由支路控制器系統(tǒng)對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理實(shí)現(xiàn)對(duì)路燈的合理控制，以達(dá)到題目要求。支路控制器的時(shí)鐘采用精確的時(shí)鐘芯片并由字符型液晶作為顯示 ，利用按鍵設(shè)定、修改開關(guān)燈時(shí)間。系統(tǒng)采用光敏電阻分壓的方式感應(yīng)周圍環(huán)境明暗的變化，支路控制系統(tǒng)采集 分壓值經(jīng)單片機(jī)處理后來控制路燈的變化。當(dāng)路燈出現(xiàn)故障后路燈電路中采樣點(diǎn)的電壓值會(huì)發(fā)生變化，單片機(jī)根據(jù)變化量進(jìn)行相應(yīng)的處理 ?；谠O(shè)計(jì)思路在設(shè)計(jì)過程中選擇合適的元器件 ，使用 合適的單元電路模塊，更有效的達(dá)到設(shè)計(jì)要求。 方案二： 與方案一不同的是 方案二 選用 AT89S52 芯片， 采用紅外對(duì)管對(duì)物體的移動(dòng)進(jìn)行檢測(cè)，時(shí)鐘由單片機(jī)定時(shí)器實(shí)現(xiàn)。 方案比較： 與 AT89S52 相比， ATMEGA16L 在性能上具有明顯的優(yōu)勢(shì) ， 若采用紅外對(duì)管則給元件的安裝帶來不便，且不易調(diào)試；由單片機(jī)定時(shí)器實(shí)現(xiàn)的時(shí)鐘不準(zhǔn)確，故采用方案一。 三 、 總體設(shè)計(jì)方案 本系統(tǒng)以 ATMEGA16L為控制核心。整個(gè)系統(tǒng)硬件框圖如 圖 1 所示： A T M E G A L1 6 L信 號(hào) 采 集 模 塊單 元路 燈控 制模 塊按 鍵顯 示蜂 鳴 器 報(bào) 警L E D 報(bào) 警 圖 3 系統(tǒng)框圖 天津電子信息職業(yè)技術(shù) 學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 4 統(tǒng) 設(shè)計(jì) 12345678910J112345678910J212345678910J312345678910J4V C C V C CV C CV C CR X DT X DI N T 1I N T 0P D 4P D 5P D 6P D 7S C LS D AT C KT M ST D OT D IP C 6P C 7R110 KS1C110 uFV C CR21KR E