基于單片機(jī)的路燈智能控制器設(shè)計(jì)(編輯修改稿)
2025-07-24 19:46 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 光照到PN結(jié)上時(shí)，吸收光能并轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔堋．?dāng)光敏三極管加上反向電壓時(shí)，管子中的反向電流隨著光照強(qiáng)度的改變而改變，光照強(qiáng)度越大，反向電流越大，大多數(shù)都工作在這種狀態(tài)。方案二：使用光敏電阻光敏電阻的工作原理是基于內(nèi)光電效應(yīng)。在半導(dǎo)體光敏材料兩端裝上電極引線，將其封裝在帶有透明窗的管殼里就構(gòu)成光敏電阻，為了增加靈敏度，兩電極常做成梳狀。用于制造光敏電阻的材料主要是金屬的硫化物、硒化物和碲化物等半導(dǎo)體。在光敏電阻兩端的金屬電極加上電壓，其中便有電流通過，受到波長(zhǎng)的光線照射時(shí)，電流就會(huì)隨光強(qiáng)的而變大，從而實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換。光敏電阻易于實(shí)現(xiàn)本設(shè)計(jì)所需功能，且性價(jià)比高。 按鍵控制模塊方案一：4*4矩陣式按鍵4*4矩陣式按鍵用起來直觀方便、操作簡(jiǎn)單，但是性價(jià)比較低。方案二：獨(dú)立按鍵本次設(shè)計(jì)中只需要三個(gè)獨(dú)立按鍵就能實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)要求，性價(jià)比高。 液晶顯示模塊方案一 采用LCD12864LCD12864是一種具有4位/8位并行、2線或3線串行多種接口方式，內(nèi)部含有國(guó)標(biāo)一級(jí)、二級(jí)簡(jiǎn)體中文字庫(kù)的點(diǎn)陣圖形液晶顯示模塊；其顯示分辨率為12864, 內(nèi)置8192個(gè)16*16點(diǎn)漢字，和128個(gè)16*8點(diǎn)ASCII字符集．利用該模塊靈活的接口方式和簡(jiǎn)單、方便的操作指令，可構(gòu)成全中文人機(jī)交互圖形界面。可以顯示84行1616點(diǎn)陣的漢字． 也可完成圖形顯示．低電壓低功耗是其又一顯著特點(diǎn)。本次設(shè)計(jì)中只需要顯示兩行就行了。方案二：采用LCD16021602液晶也叫1602字符型液晶，它是一種專門用來顯示字母、數(shù)字、符號(hào)等的點(diǎn)陣型液晶模塊。它由若干個(gè)57或者511等點(diǎn)陣字符位組成，每個(gè)點(diǎn)陣字符位都可以顯示一個(gè)字符，每位之間有一個(gè)點(diǎn)距的間隔，每行之間也有間隔，起到了字符間距和行間距的作用，而且初始化程序簡(jiǎn)單，功耗低，性價(jià)比高。 系統(tǒng)最終方案綜上所述，系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方案如下：（1）主控單元采用AT89S52單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)；（2）時(shí)鐘模塊采用DS1302時(shí)鐘芯片來實(shí)現(xiàn)；（3）環(huán)境明暗監(jiān)測(cè)模塊采用光敏電阻來實(shí)現(xiàn)；（4）按鍵控制模塊采用三個(gè)獨(dú)立按鍵來實(shí)現(xiàn)；（5）液晶顯示模塊采用LCD1602來實(shí)現(xiàn)。3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 總體設(shè)計(jì)框圖本系統(tǒng)的功能就是通過單片機(jī)根據(jù)時(shí)間和光照強(qiáng)度發(fā)出指令控制一個(gè)模擬路燈的兩個(gè)燈泡LED1和LED2的開、關(guān)，系統(tǒng)框圖如下圖31所示。圖31 路燈智能控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 主控單元設(shè)計(jì)本系統(tǒng)單片機(jī)最小系統(tǒng)采用12M的晶振。晶振的作用是給單片機(jī)正常工作提供穩(wěn)定的時(shí)鐘信號(hào)。連接的是30pF的電容。最小系統(tǒng)電路圖如下圖32所示。 圖32 最小系統(tǒng)電路其中：XTAL1和XTAL2 外接晶振引腳。當(dāng)使用芯片內(nèi)部時(shí)鐘時(shí)，此二引腳用于外接石英晶體和微調(diào)電容；當(dāng)使用外部時(shí)鐘時(shí)，用于接外部時(shí)鐘脈沖信號(hào)。RST——復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器工作時(shí)，RST引腳出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期以上高電平將是單片機(jī)復(fù)位。 EA/VPP訪問和序存儲(chǔ)器控制信號(hào)（1） 接高電平時(shí)： CPU讀取內(nèi)部程序存儲(chǔ)器（ROM）擴(kuò)展外部ROM：當(dāng)讀取內(nèi)部程序存儲(chǔ)器超過0FFFH（8051）1FFFH（8052）時(shí)自動(dòng)讀取外部ROM。（2） 接低電平時(shí)：CPU讀取外部程序存儲(chǔ)器（ROM）。在前面的學(xué)習(xí)中我們已知道，8031單片機(jī)內(nèi)部是沒有ROM的，那么在應(yīng)用8031單片機(jī)時(shí)，這個(gè)腳是一直接低電平的。（3）AT89S52燒寫內(nèi)部EPROM時(shí)，利用此腳輸入21V的燒寫電壓。當(dāng)使用外部時(shí)鐘時(shí)，用于接外部時(shí)鐘脈沖信號(hào)。VCC：電源+5V輸入，VSS：GND接地。RST復(fù)位信號(hào)：當(dāng)輸入的信號(hào)連續(xù)2個(gè)機(jī)器周期以上高電平時(shí)即為有效，用以完成單片機(jī)的復(fù)位初始化操作，當(dāng)復(fù)位后程序計(jì)數(shù)器PC=0000H，即復(fù)位后將從程序存儲(chǔ)器的0000H單元讀取第一條指令碼。 時(shí)鐘模塊設(shè)計(jì)DS1302時(shí)鐘芯片是本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)高精度計(jì)時(shí)的關(guān)鍵。利用DS1302時(shí)鐘芯片獨(dú)立于單片機(jī)來計(jì)時(shí)，在提高計(jì)時(shí)進(jìn)度的同時(shí)也提高了整個(gè)系統(tǒng)的抗干擾能力。DS1302通過SCLK、I/O、RES端口和單片機(jī)AT89S52進(jìn)行通信。，在讀寫操作時(shí)給DS1302提供相應(yīng)的時(shí)鐘脈沖；I/；。時(shí)鐘模塊電路圖如下圖33所示。圖33 時(shí)鐘模塊電路圖另外DS1302在任何數(shù)據(jù)傳送時(shí)必須先初始化，把RST腳置為高電平，只有在SCLK為低電平時(shí)，才能將RST置為高電平。 環(huán)境明暗監(jiān)測(cè)模塊設(shè)計(jì)本單元采用光敏電阻檢測(cè)環(huán)境明暗變化，光敏電阻又稱光導(dǎo)管，常用的制作材料為硫化鎘，另外還有硒、硫化鋁、硫化鉛和硫化鉍等材料。這些制作材料具有在特定波長(zhǎng)的光照射下，其阻值迅速減小的特性。當(dāng)光敏電阻感應(yīng)到光線變化時(shí)，將信號(hào)傳給控制單元進(jìn)行處理，再由控制單元控制路燈的亮滅。 ，其中PR代表光敏電阻的引腳，如圖34所示。 圖34 環(huán)境監(jiān)測(cè)模塊電路圖 按鍵控制模塊設(shè)計(jì) 按鍵控制模塊電路圖如圖35所示。圖35 按鍵控制模塊電路圖其中SET鍵用于模式選擇、UP鍵用于調(diào)節(jié)時(shí)間和設(shè)定值的值加DOWN鍵用于調(diào)節(jié)時(shí)間和設(shè)定值的值減1，、。 液晶顯示模塊設(shè)計(jì)采用點(diǎn)陣式液晶顯示器（LCD）顯示。LCD功能強(qiáng)大，可顯示各種字體的數(shù)字、漢字、圖像，還可以自定義顯示內(nèi)容，顯示靈活生動(dòng)，同時(shí)配3個(gè)獨(dú)立按鍵更便于工作人員操作。1602字符型LCD通常有14條引腳線或16條引腳線的LCD，多出來的2條線是背光電源線VCC(15腳)和地線GND(16腳)，3腳接滑動(dòng)變阻器，液晶顯示模塊的電路圖如下圖36所示。圖36 液晶顯示模塊電路圖4 系
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