【正文】 ...................... 23 參考文獻 ....................................................................................................................................... 24 致謝 ............................................................................................................................................... 25 附錄 1 部分程序 .......................................................................................................................... 26 附錄 2 總電路圖 .......................................................................................................................... 28 附錄 3 PCB 圖 .............................................................................................................................. 29 附錄 4 實物圖 .............................................................................................................................. 30 五邑大學本科畢業(yè)設計 1 第 1章 緒論 課題來源及研究的目的和意義 當前，世界各國都在積極探索新的發(fā)展方式，并著力對相關(guān)產(chǎn)業(yè)的戰(zhàn)略布局進行調(diào)整，國際政治經(jīng)濟秩序和競爭規(guī)則將會發(fā)生一系列深刻 變化 —— 以新能源、新材料、生物技術(shù)、信息技術(shù)等高技術(shù)為基礎的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)成為世界各國戰(zhàn)略部署的重中之重，未來科技發(fā)展戰(zhàn)略制高點的競爭將更加激烈 。二是有持續(xù)穩(wěn)定增長的潛力，符合未來世界發(fā)展的大趨勢。低碳技術(shù)的溢出效應非常廣泛，它幾乎可以在任何運用物質(zhì)的產(chǎn)業(yè)中轉(zhuǎn)化為生產(chǎn) 。太陽能 LED 路燈是以太陽能作為能源，每個路燈均是獨立的，安裝方便，無需鋪設電纜電線，無需交流電能和電費，采用直流供電，光控定時控制，安全可靠，節(jié)能，經(jīng)濟，環(huán)保，實用 [1]。從光源方面來看 現(xiàn)在 LED 的發(fā)光效率無法和高壓鈉燈相比 ， LED 發(fā)光效率 有待 進一步提升 ；從散熱方面看一是改善光源的排列方式，而是加裝主動或被動散 熱系統(tǒng)； 從電源方面來看， LED 屬于低電壓驅(qū)動器件，并且需要恒流驅(qū)動， 不能 直接連接交流市電，這就需要五邑大學本科畢業(yè)設計 2 對 LED 路燈的電源系統(tǒng)進行重新設計 ，電源系統(tǒng)對 LED 路燈的壽命有重要影響?？偣矊⑼顿Y 5 億美元 支持計劃的實施。日本制訂了“ 21 世紀光計劃”，由 13個公司和 4 所大學參加。 電源模塊 的設計。 8 位 輸 入寄 存 器8 位 D A C寄 存 器8 位 D / A轉(zhuǎn) 換 器1 31 41 51 645671 9121 81 791 181 232 01 0L E ( 1 ) L E ( 2 )L E = 1 時 ， 輸 出 數(shù) 據(jù) 跟 隨 輸 入L E = 0 時 ， 數(shù) 據(jù) 被 鎖 存D 7D 6D 5D 4D 3D 2D 1D 0I L EC SW R 1W R 2X F E RVr e fIo u t 2Io u t 1RF BA G N DVC CD G N D（ 模 擬 地 ）（ 數(shù) 字 地 ）（+ 5 V或+ 1 5 V） 圖 21 DAC0832 結(jié)構(gòu)框圖 DAC0832 是采用 CMOS 工藝，可以直接與單片機接口，不需 要外加 I/O 接口芯片，其結(jié)構(gòu)如圖 21 所示。 DAC0832 器件由于有兩個可以分別控制的數(shù)據(jù)寄存器，使用時有較大的靈活性。當 1?LE 時，寄存器的輸出隨輸 入變化； 0?LE 時，數(shù)據(jù)鎖存在寄存器中，不隨輸入數(shù)據(jù)的變化而變化。 在使用時可以采用雙緩沖方式（兩級輸入鎖存），也可以用單緩沖方式（只用一項輸入鎖存，另一級始終保持直通的形式）。 D0 是最低位， D7 為最高位。當 1WR 為低電平時，用來將輸入數(shù)據(jù)傳送到輸入鎖存器；當 1WR 為高電平時，輸入鎖存器中的數(shù)據(jù)被鎖存；當 ILE 為高電平，又必須 CS 和 1WR 同時為低電平時，才能將鎖存器中的數(shù)據(jù)進行更新。 圖 22 引腳圖 (6) XFER ：數(shù)據(jù)傳送控制信號，低電平有效。在單極性輸出時， 2OUTI 常接地。當 refV 為177。 這是兩種不同的地，在同一塊電路板上，如果同時有模擬和數(shù)字信號元件時，一般把所有模擬信號元件的地端接在一起，所有數(shù)字信號元件的地端 接在一起，最后再將模擬地與數(shù)字地用一根導線連接在一起?？臻e模式下， CPU 暫停工作，而 RAM 定時計數(shù)器，串行口，外中斷系統(tǒng)可繼續(xù)工作，掉電模式凍結(jié)振蕩器而保存 RAM 的數(shù)據(jù)，停止芯片其它功能直至外中斷激活或硬件復位。 (6)靜態(tài)時鐘方式。 管腳說明 圖 23 單片機引腳圖 VCC：供電電壓。 P0 能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù) /地址的第八位。在 FLASH 編程和校驗時， P1口作為低八位地址。 P2口當五邑大學本科畢業(yè)設計 6 用于外部程序存儲器或 16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進行存取時， P2口輸出地址的高八位。當 P3口寫入 “ 1” 后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入口。讀端口實際上并不從外部讀入數(shù)據(jù)，而是把端口鎖存器的內(nèi)容讀入到內(nèi)部總線，經(jīng)過某種運算或變換后再寫回到端口鎖存器。 ALE/PROG：當訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的低八位字節(jié)。然而要注意的是：每當用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個 ALE 脈沖。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài) ALE 禁止，置位無效。 如圖 24 示 (a) 外形圖 (b)內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 圖 24 駐極話筒的外形和內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 五邑大學本科畢業(yè)設計 7 光敏電阻 光敏電阻器是利用半導體的光電效應制成的一種電阻值隨入射光的強弱而改變的電阻器；入射光強，電阻減小，入射光弱，電阻增大。光敏電阻器對光的敏感性（即光譜特性）與人眼對可見光的響應很接近，只要人眼可感受的光，都會引起它的阻值變化。當線圈斷電后，電磁的吸力也隨之消失，銜鐵就會在彈簧的反作用力返回原來的位置，使動觸點與原來的靜觸點（常閉觸點）釋放。 (a)工作原理圖 (b)外形圖 圖 26 繼電器的工作原理圖和外形圖 時鐘芯片 本設計用到的時鐘芯片是 DS12C887，其具有高精度，保存時間久等優(yōu)點上。 (2) 引腳功能 DS12C887 的引腳排列如圖 27 示 。 AD0～ AD7：復用地址數(shù)據(jù)總線，該總線采用時分復用技術(shù)，在總線周期的前半部分，出 現(xiàn)在 AD0～ AD7 上的是地址信息，可用以選通 DS12C887 內(nèi)的 RAM，總線周期的后半部五邑大學本科畢業(yè)設計 9 分出現(xiàn)在 AD0～ AD7 上的數(shù)據(jù)信息。在寫操作中， DS 的下降沿將使總線 AD0～ AD7 上的數(shù)據(jù)鎖存在 DS12C887 中；當 MOT 接 GND 時，選用 Intel 工作模式，在該模式中，該引腳是讀允許輸入腳，即ReadEnable。 IRQ：中斷請求輸入，低電平有效，該腳有效對 DS12C887 內(nèi)的時鐘、日歷和 RAM 中的 內(nèi)容沒有任何影響，僅對內(nèi)部的控制寄存器有影響，在典型的應用中， RESET 可以直 接接 VCC，這樣可以保證 DS12C887 在掉電時，其內(nèi)部控制寄存器不受影響。其中單片機控制 模塊和恒流驅(qū)動模塊是設計的核心部分。 恒流驅(qū)動模塊：通過控制電流變化，使 LED 亮度進行亮暗調(diào)節(jié)。 LCD 顯示模塊：用于顯示當時時間、關(guān)燈時間以及開燈時間 等 系統(tǒng)設計原理框圖 A T 8 9 S 5 2 單 片機2 2 0 V 源 電 壓 變 壓 器 變 壓L M 7 8 1 2 、 L M 7 9 1 2177。 +5V 主要供單片機模塊、路燈檢測模塊等使用，電流大約為 600Ma。 LM 系列穩(wěn)壓管是一種三端穩(wěn)壓集成模塊，它有三個端即輸入 端、公共端、輸出端。 單片機控制模塊 本設計中用到了 AT89S52 的 P0、 P P P3 口，并只用了 AT89S52 片內(nèi)的 4KB 程序存儲器，沒有外接程序存儲器，具體情況如圖 33 示 。對外接電容 C2 C24 雖然沒有十分嚴格的要求，但電容容量的大小會輕微影響振蕩頻率的高低、振蕩器工作的穩(wěn)定性、起振的難易程序及溫度穩(wěn)定性。用戶也可以采用外部時鐘，這里我使用的是 33pF 電容， 的晶體振蕩器。 圖 34 LED 恒流驅(qū)動電源電路 電路之所以選用的 D/A 轉(zhuǎn)換芯片是 DAC0832，該芯片價廉且精度較高。當 DAC0832 采用 基準 電壓時， D/A 轉(zhuǎn)換電路的滿幅輸出為 （這時電壓控制字為 255）。因此給繼電器并上一個二極管，將集電極的電位鉗制在 ( CCV +)V 左右，防止三極管被擊穿。 具體如圖 36 示 。具體如圖 38 示 。 根據(jù)該芯片的時序圖，通過控制 RS、 RW、 EN 以及數(shù)據(jù)總線 AD0~7 輸出顯示數(shù)據(jù)，為了節(jié)約用電，單片機通過第 19 腳來控制 LCD 的背景燈開關(guān)，無人操作時就關(guān)掉背景燈，有人操作時 就開背景燈。匯編語言更接近機器語言，常用來編制與系統(tǒng)硬件相關(guān)的程序，如訪問 I/O端口、中斷處理程序、實時控制程序、實時通信程序等；而數(shù)學運算程序則適合用 C51高級語言編寫，因為用高級語言編寫運算程序可提高編程效率和應用程序的可靠性。 如圖 41所示 圖 41 Keil4界面圖 五邑大學本科畢業(yè)設計 18 Keil編譯器包括以下幾個組成部分。 （ 4） BL51連接 /重定位器：組合由 C51和 A51產(chǎn)生的可重定位的目標文件，生成絕對目標文件。完成初始化后，主程序就不斷的掃描按鍵和當初時間。 (3) 如果有按鍵 Key1 被按下，每次按下 Key1 會產(chǎn)生一個值，不同值對應不同選項，分別有手動調(diào)光和設置時間選項 ,其中設置時間有當時時間設置，開燈時間設置，關(guān)燈時間設置。 (6) 如果為關(guān)燈時間設置時，判斷是否有 Key2 或 Key3 被按下，如果 Key2 按下，那么相對應的時、分、秒會增加，如果如果 Key3 按下，那么相對應的時、分、秒會減少，否則返回 。首先要完成單元功能模塊的檢測，然后進行系統(tǒng)調(diào)試。視需要轉(zhuǎn)印的面積大小而定，一般約五分鐘。 （ 6）腐蝕完成后，先鉆孔，再整形，接著就清洗，最后涂上松香。 移開電烙鐵有講究，移開的時間、方向和速度直接影響焊接點的質(zhì)量和外形美觀。 另外，元器件安裝高度盡可能矮。其中 +5V、177。用萬用表測量三個穩(wěn)壓管的輸出電壓看是否正確，如果不正確，看看管子是不是壞了要更換（一般穩(wěn)壓管都不會出現(xiàn)問題的），或者電路有 沒有出 錯；如果正確，則供電部分測試完成。 按鍵功能檢測 根據(jù)電路圖，分別按下各個按鍵，看電氣連接是否正常 。用 Keil uVision4 作為軟件開發(fā)環(huán)境，通過電路圖預留的 RXD 和 TXD 接口，把寫好的程序燒進單片機中調(diào)試，看能否實現(xiàn)預期的功能，不行則返回修改，這樣調(diào)試可免去不斷拔插單片機的麻煩，也方便各功能的調(diào)試。在程序中讓 先置高 看蜂鳴器是否響和發(fā)光二極管是否亮，再把 置低，再看蜂鳴器和發(fā)光二極管是否達到要求 。 P0 口不斷置不同值，先觀察 LED 燈亮度是否有變化，如果沒有，分別檢查 DAC0832 和 OP07，找出原因并解決它，直到正常 。借助蜂鳴器，當 電平變高時， 就置高，否則置低 。使 LCD12864 正常顯 示出正常的時間 。還介紹了本設計中軟件的 開發(fā) 過程與調(diào)試 過程。 經(jīng)過幾個月的努力，本人已完成了 本 系統(tǒng)的軟硬件設計，并通過多次實驗和總結(jié)， 成功地制作出 了此 LED 路燈低功耗智能控制裝置 。特別是制作雙面銅板的能力得到了很大程度的提高。在這我要感謝我的指導老師龍佳樂老師 和 小田 老師，在他們 的幫助與指導下，我順利完成了畢業(yè)