【正文】 成信號傳遞。 亮度檢測模塊介紹 亮度檢測模塊主要是為了對外界環(huán)境的光照強度進行采樣，將采樣得的信號傳遞給單片機，再由單片機進行分析做出相應的工作。由于系統(tǒng)采集的各種參數(shù)都有不同的量綱和數(shù)值，被測信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字量之后，往往還要轉(zhuǎn)換成操作人緣所熟悉的工程量。 DS1302線路簡單、體積小、功耗低且價格低廉，它不僅可以提供時、分、 本科畢業(yè)設計說明書（論文） 第 8 頁 共 26 頁 秒以及日期數(shù)據(jù)，計時格式可以是 24h制和 12h制任選，還可以將每月的天數(shù)和閏年的天數(shù)可自動修正且不存在“千年蟲”等問題優(yōu)點。 本科畢業(yè)設計說明書（論文） 第 7 頁 共 26 頁 S 0S 1S 2S 3S 4S 5S 6S 7abcdefghR 3 0 2 0 0R 3 1 2 0 0R 3 2 2 0 0R 3 3 2 0 0R 3 4 2 0 0R 3 5 2 0 0R 3 6 2 0 0R 3 7 2 0 0Q 3P N PQ 4P N PQ 5P N P P N PQ 8P N PP N PV C CS 0 S 1 S 2 S 3 S 4 S 5 S 6 S 7P 1 . 0P 1 . 1 P 1 . 2 P 1 . 3 P 1 . 4 P 1 . 5 P 1 . 6 P 1 . 7Q 6P N PQ 7 Q 9P N PQ 1 0W 2W 1aW 3W 4 aabcdefgd pabfcgdeD P Yd pabfcgdeD P Yabcdefgd pd pabcdefgg f be dW 1ch e dW 2ch e dW 3ch e dW 4chg f a b g f a b g f bffabcgdeD P Yabcdefgd pd pabfcgdeD P Yabcdefgd pd pfR 3 82 KG N DR 4 02 KG N DR 4 12 KG N DP 0 . 0P 0 . 2 P 0 . 3W 1W 3W 4Q 1 2P N PQ 1 4P N PQ 1 5P N PR 3 92 KP 0 . 1W 2Q 1 3P N PG N D 圖 LED數(shù)碼管模塊原理圖 時鐘模塊設計 時鐘模塊提供路燈控制系統(tǒng)定時開關燈操作時所需的時鐘信號，且時鐘數(shù)據(jù)可通過控制模塊進行調(diào)整。根據(jù)要求我們選用 LED數(shù)碼管作為顯示模塊設計的主要元件。 LED 數(shù)碼管模塊設計 本系統(tǒng)設計需要正常的時鐘顯示模式控制 , 而且可以設定和調(diào)整時間 , 當出現(xiàn)故障時地址編號也可顯示出來 。由此振蕩器的 XTAL1 端向內(nèi)部時鐘提供一定的頻率時鐘脈沖信號，并且此振蕩器的頻率由外接晶振決定的。在單芯片上，擁有靈巧的 8 位 CPU 和在系統(tǒng)可編程 Flash，使得 STC89C52 為眾多嵌入式控制應用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。 單片機最小系統(tǒng)設計 路燈系統(tǒng)控制模塊主要 采用 STC89C52單片機作為控制核心 ， 其外圍電路比較簡單 ，具有高速 、 高可靠性 、 低功耗 、 超強抗干擾 、 價格低等優(yōu)點 ， 應用廣泛 [7]。通過對 常用路燈控制的各種方法，及各自的優(yōu)缺點 的了解 ， 并 通過 他們之間的 相互比較，確定設計方案，并對所用傳感器進行選型，同時加以電路的設計與分析 。定時方式是根據(jù)一年四季的晝夜長短不同，對系統(tǒng)設定不同的開關路燈時間。 單元控制系統(tǒng)設計基本要求 （ 1）單元控制系統(tǒng)具有燈光亮度調(diào)節(jié)功能，路燈驅(qū)動電源輸出功率能在規(guī)定時間按設定要求自動減小，該功率應能在 20%～ 100%范圍內(nèi)設定并調(diào)節(jié)。 （ 2）控制系統(tǒng)必須具有 時鐘模塊 ，能夠顯示和設定開關路燈的時間，并能控制整條支路按時開燈和關燈。 對于顯示 設備來說 ，顯示 設備必須能夠顯示控制系統(tǒng)相關控制信息 。 (3)進行相關實驗論證，對實驗數(shù)據(jù)進行整理，得出結論。 綜上所述，未來的路燈控制系統(tǒng)必定向著更安全、更環(huán)保、更節(jié)能、更高效率的方向發(fā)展。 本科畢業(yè)設計說明書（論文） 第 2 頁 共 26 頁 近年來，隨著科技的不斷發(fā)展，各種路燈控制系統(tǒng)也被不斷的研究出來。 國內(nèi)路燈控制系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀 國內(nèi)的路燈 控制 系統(tǒng)從上世紀八十年代末至今，已走過了二十 幾 年 [4]。 實際上道路的照明水平大多是由外部環(huán)境因素決定的 ， 如道路交通流量 、 周圍環(huán)境亮度和天氣狀況 [3]。 近年來，隨著經(jīng)濟的高速發(fā)展和城市化進程的不斷深入，對相應的各項市政配套設施也提出了更高的要求。 本系統(tǒng)實現(xiàn)了根據(jù)環(huán)境 、 交通因素的影響來控制路燈的開關 ， 并對路燈的工作狀況進行實時檢測 。 畢業(yè)設計說明書 (論文 ) 作 者 : 準考證號： 教學點 : 專 業(yè) : 題 目 : 基于單片機的路燈控制系統(tǒng)設計 指導者： (姓 名 ) (專業(yè)技術職務 ) 評閱者： (姓 名 ) (專業(yè)技術職務 ) 2020 年 5 月 畢業(yè)設計說明書（論文）中文摘要 本系統(tǒng)采用模擬生活中道路兩邊路燈控制系統(tǒng)設計，通過利用 STC89C52芯片和相關的光電檢測設備，設計路燈控制系統(tǒng)，實現(xiàn)了能根據(jù)實際光線等外部環(huán)境因素，控制路燈開關的功能。軟件設計主要采用系統(tǒng)結構模塊化的方法，分別對幾個主要模塊的工作流程進行分析、設計，繪制系 統(tǒng)整體流程圖。路燈照明可以改善交通條件，減輕駕駛員疲勞，并有利于提高道路通行能力和保證交通安全，此外還可以美化市容 [1]。 據(jù)統(tǒng)計 ， 目前我國城市照明的年用電量約占全國總發(fā)電量的 7%～ 8%， 隨著 “ 十二五 ” 規(guī)劃及節(jié)能減排綜合性工作方案等國家政策的出臺 ，照明節(jié)電已成為除動力節(jié)電外的另一重大節(jié)電項目。 是對路燈照明系統(tǒng)的節(jié)能研究，對實現(xiàn)國家節(jié)能減排目標 、 推動城市現(xiàn)代化建設有著重大意義 。 我國絕大多數(shù)地區(qū)的路燈關開控制方式都是采用人工控制或者定時控制，這樣也存在著許多不利之處：若采用人工控制，則路燈開關存在著一定的不確定性，同時也占用了一定的人力資源；定時控制則存在著四季晝夜時間不同的情況，使得經(jīng)常出現(xiàn)天還沒暗路燈就開，天還沒亮路燈就滅的情況，大大影響了人們的日常生活。 路燈 控制系統(tǒng) 采用的電子元部件 也 隨著微電子技術不斷的進步發(fā)展 ， 從分離元部件、晶體管到現(xiàn)在集成度 很高的大規(guī)模集成電路，體積越來越小，功能越來越強大，穩(wěn)定性越來越高 [5]。 (2)查找相關資料，對路燈控制系統(tǒng)進行整體設計。 本科畢業(yè)設計說明書（論文） 第 3 頁 共 26 頁 2 系統(tǒng)設計方案 總體設計 本系統(tǒng)是模擬生活中兩邊路燈的控制系統(tǒng)，如圖 所示，將 系統(tǒng) 分成 顯示 設備 、控制 系統(tǒng) 和 2 個單元控制 系統(tǒng)。 顯 示 設 備控 制 系 統(tǒng)單 元 控 制 系 統(tǒng) 1 單 元 控 制 系 統(tǒng) 2L E D 燈 1 L E D 燈 2? ? 圖 模擬路燈控制示意圖 系統(tǒng)設計要求 控制系統(tǒng)設計基本要求 （ 1） 控制系統(tǒng) 必須具有通信模塊，能夠完成控制器和 PC機之間的信號傳遞。 （ 5）控制系統(tǒng)具有 聲光報警模塊，當 路燈出現(xiàn)故障時（燈不亮），能夠發(fā)出聲光報警信號，并能顯示有故障路燈的編號。人工方式是對路燈控制系統(tǒng)進行人工開關控制。 為了實現(xiàn)上述功能，本系統(tǒng)設計在定時工作方式的基礎上， 利用光照強度作為路燈的起控點， 當光照強度 較亮時， 實現(xiàn)路燈的 自動關閉 ；當光照強度 較暗時， 實現(xiàn)路燈 自動開啟 ；當夜間檢測到行人，車輛時，實現(xiàn)對路燈的亮度進行自動調(diào)整的控制 。 通 信 模 塊L E D 數(shù) 碼 管時 鐘 模 塊信 號 采 集 模 塊故 障 檢 測 模 塊聲 光 報 警 模 塊單 片 機S T C 8 9 C 5 2電 源 控 制 模 塊單 元 控 制 系 統(tǒng) 圖 路燈控制系統(tǒng)組成示意圖 在路燈控制系統(tǒng)模塊中，單片機最小系統(tǒng)，采用 STC89C52單片機實現(xiàn)；時鐘模塊，主要采用 DS1302時鐘芯片實現(xiàn)； LED數(shù)碼管模塊是本系統(tǒng)的顯示模塊，由 4個 LED數(shù)碼管組成，用來顯示故障 路燈的編號；信號采集模塊可分為亮度檢測模塊和物體檢測模塊， 本科畢業(yè)設計說明書（論文） 第 5 頁 共 26 頁 亮度檢測模塊采用光敏電阻實現(xiàn)對周圍環(huán)境光照度的采樣，物體檢測模塊采用紅外線收發(fā)傳感等設備對經(jīng)過的車輛進行檢測計數(shù)；故障檢測模塊，主要采用光敏二極管通斷進行路燈設備故障的檢測；聲光報警模塊，實現(xiàn)路燈出現(xiàn)故障時的聲光提示，電源控制模塊，不僅給整個硬件系統(tǒng)提供電源，還給硬件系統(tǒng)提供中斷信號；通信模塊，用于傳輸來自上位機的指令；單元控制系統(tǒng)，主要能夠根據(jù)路燈控制系統(tǒng)輸出的信號，對路燈的亮度進行調(diào)節(jié)。 STC89C52 使用經(jīng)典的 MCS51 內(nèi)核，但做了很多的改進使得芯片具有傳統(tǒng) 51 單片機不具備的功能。當在放大器兩個引腳上外接一個晶振一個晶 振和兩個電容（典型取值 30pF）組成的并聯(lián)諧振電路作為反饋元件，便構成了一個自激振蕩器。 該按鍵復位電路由兩個電阻（ R1=200， R2=10K），一個電容（ 10uF）和一個按鍵組成，接通電源后自動實現(xiàn)復位操作。而 LED數(shù)碼管功耗更低，并且性價比較高，但顯示內(nèi)容有所限制。根據(jù)人眼的視覺暫留效應，當循環(huán)點亮的速度很快的時候，可以認為各個 LED數(shù)碼管的顯示是穩(wěn)定的。 如圖 ， DS1302 具備主電源 /后備電源雙電源引腳，主電源斷電后仍能工作，以保證時鐘的準確性，同時提供了對后備電源進行涓細電流充電的能力。 表 DS1302的各引腳功能表 V C C 2 V C C 1X 2 S C K LX 1 I / OG N D R S TV C C1 0 0 0 u FD S 1 3 0 2G N DP 3 . 5P 3 . 6P 3 . 7G N D 圖 時鐘模塊原理圖 信號采集模塊 設計 街道路面信息數(shù)據(jù)的采集與處理是系統(tǒng)的主要任務之一，要高效的完成信號的采集與處理首先必須解決以下兩個問題 : (1)信號采集與處理首先必須處理好標度變換問題。 為了滿足上述要求，對信號采集模塊主要可分為亮度檢測模塊和物體檢測模塊，亮度檢測模 塊采用光敏電阻實現(xiàn)對周圍環(huán)境光照度的采樣，物體檢測模塊采用紅外線引腳號 引腳名稱 功能 1 VCC2 主電源 3 X X2 振蕩源，外接 32768Hz晶振 4 GND 地線 5 RST 復位 /片選線 6 I/O 串行數(shù)據(jù)輸入 /輸出端（雙向） 7 SCLK 串行時鐘輸入端 8 VCC1 后備電源 本科畢業(yè)設計說明書（論文） 第 9 頁 共 26 頁 收發(fā)傳感器等設備對經(jīng)過的車輛進行檢測計數(shù)等。 對于亮度檢測模塊，我們以光敏電阻為主導核心設計了兩個可行方案，在這兩個方案中進行對比 ，選擇出最滿足系統(tǒng)要求的方案。如此一來，單片機便可以有效的識別信號了，提高了準確性。 亮度檢測模塊工作原理 如圖 所示，將一個電阻與光敏電阻串聯(lián)，先把信號傳給比較器，再送入單片機內(nèi)，完成信號傳輸。將這個高電平送到單片機內(nèi)部與程序設定的初值比較，判斷是否打開光控電路。對此我們所選的傳感器必須靈敏性高還具有一定的穩(wěn)定性。 方案二：使用紅外 發(fā)光二極管和接收管組合。 通過對比，本次設計模塊中由于是近距離探測，采用方案二。 紅外發(fā)射管和接收管可以采用屏蔽的方式來消除外界的干擾 。如果路燈不正常工作，則電路出現(xiàn)故障。聲光報警模塊是為了使在系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，蜂鳴器會發(fā)出警報聲，在此同時報警指示燈也會亮起來 [14]。聲光報警模塊收到該信號，電路導通，蜂鳴器發(fā)出報警聲，同時發(fā)光二極管也會亮起來發(fā)出警示。通過三端穩(wěn)壓管進行穩(wěn)壓，輸出 +5V的直流電壓。三端集成穩(wěn)壓電源具有使用方便、安全可靠、性能穩(wěn)定、價格低廉等優(yōu)點是一種較為理想的低電壓供電模型。 C 1 01 0 4I N4 0 0 7V i