【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 是當(dāng)按下此鍵就進(jìn)入選擇設(shè)定LED1開關(guān)燈時(shí)間模式；選擇設(shè)定LED2開關(guān)燈時(shí)間鍵（P14）的作用是當(dāng)按下此鍵就進(jìn)入選擇設(shè)定LED2開關(guān)燈時(shí)間模式；選擇調(diào)整時(shí)間鍵（P15）的作用是選擇調(diào)整LED開關(guān)燈時(shí)間的小時(shí)或者分鐘；加鍵或者LED1燈的開關(guān)鍵（P16）的作用是調(diào)整時(shí)間加和開關(guān)LED1；減鍵或者LED2燈的開關(guān)鍵（P16）的作用是調(diào)整時(shí)間鍵和開關(guān)LED2；系統(tǒng)的獨(dú)立鍵盤電路如圖8所示。圖14 獨(dú)立式鍵盤電路 LCD1602液晶顯示電路模擬路燈控制系統(tǒng)需要顯示實(shí)時(shí)時(shí)間和故障編號(hào)，就需要顯示電路。數(shù)碼管顯示電路控制復(fù)雜，不能顯示清楚的字符，所以就選用了LCD1602液晶屏來(lái)顯示時(shí)間，LCD1602液晶顯示屏比較容易控制，文章設(shè)計(jì)的顯示電路時(shí)采用并行數(shù)據(jù)傳輸控制，單片機(jī)P2口與LCD1602液晶顯示屏的數(shù)據(jù)口相連，LCD1602的控制引腳RS、RW、EN引腳分別與單片機(jī)的P0P0P07引腳相連，單片機(jī)只要控制好LCD1602液晶顯示屏的時(shí)序，就能正確顯示所要的內(nèi)容。液晶電路如圖15所示。 圖15 LCD1602液晶顯示電路 DS1302時(shí)鐘電路模擬路燈控制系統(tǒng)要求能顯示實(shí)時(shí)時(shí)間，可以利用單片機(jī)內(nèi)部的定時(shí)計(jì)數(shù)器產(chǎn)生１秒時(shí)基，用定時(shí)器計(jì)時(shí)很浪費(fèi)ＣＰＵ的資源，所以采用DS1302時(shí)鐘芯片來(lái)計(jì)時(shí)，DS1302能精準(zhǔn)的對(duì)時(shí)間計(jì)時(shí)，當(dāng)主電源被切斷后，保證數(shù)據(jù)不會(huì)丟失。文章設(shè)計(jì)的DS1302時(shí)鐘電路，需要DS1302芯片在其X芯片的I/，，在接上電源，單片機(jī)正確對(duì)DS1302的時(shí)序描述，就能讀取DS1302的實(shí)時(shí)時(shí)間。DS1302時(shí)鐘電路如圖15所示。圖15 DS1302時(shí)鐘電路 交通環(huán)境檢測(cè)電路模擬路燈控制系統(tǒng)需要根據(jù)交通環(huán)境自動(dòng)的亮滅路燈，所以設(shè)計(jì)相應(yīng)的電路。電路用到的是單光束反射取樣式紅外光電傳感器ST178檢測(cè)交通環(huán)境情況，ST178接一個(gè)510Ω電阻是為了限流，防止ST178燒壞，接一個(gè)20K的下拉電阻，但是ST178的輸出為模擬電壓，單片機(jī)接收的是數(shù)字信號(hào)，所以在ST178的輸出接上一個(gè)電壓比較器LM324，它能將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號(hào)，輸出的電平只能是+5V或者0V，然后被單片機(jī)讀取，單片機(jī)根據(jù)電平執(zhí)行相應(yīng)的操作。交通環(huán)境檢測(cè)電路如圖16所示 環(huán)境明暗檢測(cè)電路模擬路燈控制系統(tǒng)要求能過(guò)根據(jù)環(huán)境的明暗情況自動(dòng)亮滅路燈，所以要設(shè)計(jì)檢測(cè)環(huán)境明暗的電路。系統(tǒng)是使用光敏電阻（GL3547）和電壓比較器組成的電路檢測(cè)環(huán)境，光敏電阻與200K電阻串聯(lián)分壓到LM324的反相輸入端。當(dāng)有光照強(qiáng)度時(shí)，光敏電阻的阻值為5M，沒有光照時(shí)，電阻約為50K，反相端的電壓為4V。所以當(dāng)有光強(qiáng)時(shí)，反相輸入端大于正向輸入端，LM324輸出為低電平，當(dāng)沒有光強(qiáng)時(shí)，反相輸入端小于正向輸入端，LM324輸出為高電平，單片機(jī)可以根據(jù)電平執(zhí)行相應(yīng)的操作。環(huán)境明暗檢測(cè)電路如圖17所示。圖16 交通環(huán)境檢測(cè)電路圖17 環(huán)境明暗檢測(cè)電路 故障檢測(cè)檢測(cè)電路模擬路燈控制系統(tǒng)要求當(dāng)路燈出現(xiàn)故障時(shí)，路燈應(yīng)該亮?xí)r，卻是熄滅狀態(tài)，單片機(jī)能發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)，同時(shí)顯示出現(xiàn)故障路燈的地址編號(hào)。故障檢測(cè)電路的原理與環(huán)境明暗檢測(cè)電路一致，路燈正常情況的狀態(tài)是點(diǎn)亮的，出現(xiàn)異常就會(huì)發(fā)出通知單片機(jī)，發(fā)出報(bào)警信號(hào)。故障檢測(cè)檢測(cè)電路如圖18所示。圖18 故障檢測(cè)檢測(cè)電路 聲光報(bào)警電路當(dāng)路燈出現(xiàn)故障時(shí)，路燈正常情況應(yīng)該為亮燈狀態(tài)，卻變成熄滅狀態(tài)，此時(shí)應(yīng)該發(fā)出聲光報(bào)警。聲光報(bào)警電路是由有源蜂鳴器（HYT1205）、三極管（S9012）、1K電阻、發(fā)光二極管（BT101）等組成。電路中的三極管相當(dāng)一個(gè)開關(guān)，當(dāng)P07為高電平時(shí)，三極管為截止?fàn)顟B(tài)，LS1為低電平，蜂鳴器不響，當(dāng)P07為低電平時(shí)，三極管為導(dǎo)通狀態(tài)，LS1為高電平，蜂鳴器響，發(fā)光二極管LED4的原理與蜂鳴器相同。1K電阻的作用是限流，防止器件損壞。聲光報(bào)警電路如圖19所示。 路燈電路 路燈電路是用兩個(gè)LED發(fā)光二極管來(lái)模擬，470歐姆的電阻的作用是限流，防止路燈燒壞。路燈電路如圖20所示。 圖19 聲光報(bào)警電路 圖20 路燈電路4 軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 軟件設(shè)計(jì)的描述 根據(jù)設(shè)計(jì)的要求，模擬路燈控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)包括系統(tǒng)監(jiān)控程序模塊、液晶顯示程序模塊、獨(dú)立鍵盤程序模塊、DS1302時(shí)鐘程序模塊，環(huán)境檢測(cè)程序模塊、聲光報(bào)警程序模塊、交通檢測(cè)程序模塊，設(shè)定路燈開關(guān)時(shí)間程序模塊等。 系統(tǒng)軟件的程序設(shè)計(jì)模擬路燈控制系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)是分模塊設(shè)計(jì)的，根據(jù)設(shè)計(jì)的電路圖，設(shè)計(jì)相應(yīng)的程序模塊，在調(diào)試程序的時(shí)候，能容易的查找到對(duì)應(yīng)的程序，對(duì)程序修改。接下來(lái)將分模塊對(duì)系統(tǒng)的程序進(jìn)行介紹。 系統(tǒng)監(jiān)控模塊程序設(shè)計(jì)模擬路燈控制系統(tǒng)的系統(tǒng)監(jiān)控程序又叫主函數(shù)程序，在主程序中，需要對(duì)LCD1602初始化，DS1302初始化，然后顯示提示字符，接下來(lái)進(jìn)入死循環(huán)，在循環(huán)體內(nèi)，等待按鍵掃描，當(dāng)按下某個(gè)功能鍵，就會(huì)去執(zhí)行相應(yīng)的功能鍵子程序。流程圖如圖22所示。 獨(dú)立鍵盤模塊程序設(shè)計(jì)模擬路燈控制系統(tǒng)采用獨(dú)立式鍵盤，采用查詢法進(jìn)行按鍵掃描。系統(tǒng)的鍵盤掃描程序流程圖如圖21所示。圖21 鍵盤掃描程序流程圖圖22 系統(tǒng)監(jiān)控程序流程圖 液晶顯示模塊程序設(shè)計(jì)系統(tǒng)需要顯示實(shí)時(shí)時(shí)間和報(bào)警信息，系統(tǒng)用LCD1602液晶顯示器顯示，LCD1602可以分為并行數(shù)據(jù)傳輸和串行數(shù)據(jù)傳輸顯示，系統(tǒng)采用的是并行接口傳輸數(shù)據(jù)。接下來(lái)介紹液晶顯示的軟件核心設(shè)計(jì)步驟，首先，LCD顯示屏初始化，包括設(shè)置功能設(shè)置；顯示與不顯示設(shè)置；輸入模式設(shè)置等[21]。接著清屏，清除屏上的內(nèi)容，寫入顯示字符的地址命令，寫入顯示的數(shù)據(jù)，最后在顯示器上顯示數(shù)據(jù)。液晶顯示模塊程序設(shè)計(jì)的流程圖如圖23所示。 圖23 液晶顯示程序流程圖 DS1302時(shí)鐘模塊程序設(shè)計(jì)模擬路燈控制系統(tǒng)要求顯示實(shí)時(shí)時(shí)間，采用DS1302來(lái)對(duì)時(shí)間計(jì)時(shí)，現(xiàn)在介紹DS1302的程序編寫思路。首先開啟DS1302的寫保護(hù)，允許單片機(jī)向DS1302寫入數(shù)據(jù)，然后寫入初始時(shí)間，在關(guān)閉寫保護(hù)，禁止寫數(shù)據(jù)，當(dāng)單片機(jī)需要顯示時(shí)間的時(shí)候，向DS1302讀取時(shí)間，最后在LCD1602上顯示時(shí)間。DS1302時(shí)鐘程序設(shè)計(jì)的流程圖如圖24所示。圖24 DS1302時(shí)鐘程序流程圖 設(shè)定路燈開關(guān)時(shí)間模塊設(shè)計(jì)模擬路燈控制系統(tǒng)要求能調(diào)整路燈亮滅的時(shí)間，需要一個(gè)調(diào)整時(shí)間的程序，文章是用按鍵來(lái)實(shí)現(xiàn)的，當(dāng)選中設(shè)定時(shí)間菜單，按下確定鍵后，當(dāng)按選擇設(shè)定LED1或LED2開關(guān)燈時(shí)間鍵，將進(jìn)入相應(yīng)的調(diào)整模式，通過(guò)選擇調(diào)整時(shí)間鍵，調(diào)整想要的時(shí)間，最后按下確定鍵，時(shí)間就設(shè)定成功了，當(dāng)時(shí)間到了之后，路燈會(huì)自動(dòng)的亮滅。時(shí)間設(shè)定程序模塊設(shè)計(jì)的流程圖下如圖25所示圖25 時(shí)間設(shè)定程序模塊設(shè)計(jì)的流程圖 環(huán)境檢測(cè)模塊程序設(shè)計(jì)模擬路燈控制系統(tǒng)要求根據(jù)環(huán)境明暗自動(dòng)亮滅路燈，所以要設(shè)計(jì)相應(yīng)的程序。當(dāng)天黑時(shí)，光敏電阻電阻很大，使LM324得輸出為低電平，此時(shí)要驅(qū)動(dòng)路燈亮，當(dāng)白天時(shí)，光敏電阻電阻很小，使LM324得輸出為高電平，路燈熄滅。環(huán)境檢測(cè)模塊程序設(shè)計(jì)的流程圖如圖26所示。圖26 環(huán)境檢測(cè)模塊程序設(shè)計(jì)的流程圖 交通檢測(cè)模塊程序設(shè)計(jì)模擬路燈控制系統(tǒng)要求能根據(jù)交通情況自動(dòng)的亮滅燈，系統(tǒng)設(shè)計(jì)了交通檢測(cè)模塊程序，當(dāng)車輛到達(dá)第一個(gè)位置S處（第一個(gè)ST178能感應(yīng)的位置），第一個(gè)路燈亮（P36=0），然后等待車輛到達(dá)B處，當(dāng)車輛到達(dá)第二個(gè)位置B處（第二個(gè)ST178能感應(yīng)的位置），第二個(gè)路燈亮（P37=0），第一個(gè)燈滅（P37=1），等待車輛到達(dá)S’處，當(dāng)車輛到達(dá)第三個(gè)位置S’處（第三個(gè)ST178能感應(yīng)的位置），兩個(gè)路燈都熄滅（P36=1，P37=1），當(dāng)車輛反相通過(guò)時(shí)，原理是相同的。交通檢測(cè)模塊程序設(shè)計(jì)流程圖如圖27所示。 聲光報(bào)警模塊程序設(shè)計(jì) 當(dāng)模擬路燈控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，路燈應(yīng)該亮?xí)r，卻是熄滅狀態(tài)，系統(tǒng)會(huì)發(fā)出聲光報(bào)警。，驅(qū)動(dòng)蜂鳴器響，使LED燈亮。聲光報(bào)警模塊程序設(shè)計(jì)的流程圖如圖28所示。 圖27 交通檢測(cè)模塊程序設(shè)計(jì)流程圖 圖28 聲光報(bào)警模塊程序設(shè)計(jì)的流程圖 5 系統(tǒng)調(diào)試運(yùn)行及結(jié)果分析 系統(tǒng)使用說(shuō)明文章設(shè)計(jì)的模擬路燈控制系統(tǒng)是通過(guò)Proteus仿真得到的結(jié)果，首先把各個(gè)硬件模塊按照設(shè)計(jì)的思路連接在一起，組成一個(gè)完整的系統(tǒng)，通過(guò)Proteus仿真軟件把在Keil uVision4中編譯好的程序下載到設(shè)計(jì)的系統(tǒng)中。在Proteus中按下開始按鈕，首先顯示的是“Entering System Please Waiting”等字樣，準(zhǔn)備就緒后進(jìn)入模擬路燈控制系統(tǒng)，系統(tǒng)會(huì)提示“Select Menu”，當(dāng)?shù)谝淮伟聪耂4按鍵(菜單鍵)時(shí)，顯示“Realtime”，當(dāng)?shù)诙伟聪耂4按鍵時(shí)，顯示“Environment”，當(dāng)?shù)谌伟聪耂4按鍵時(shí)，顯示“Traffic”，當(dāng)?shù)谒拇伟聪耂4按鍵時(shí)，顯示“Set time”，通過(guò)按S5鍵（確定鍵）進(jìn)入相應(yīng)的菜單模式，當(dāng)需要調(diào)整路燈亮滅時(shí)間時(shí)，按下S7鍵選擇調(diào)整LED1，通過(guò)S9鍵選擇時(shí)間調(diào)整的位置，設(shè)置完后，按下S5鍵，設(shè)置成功。LED2的設(shè)置操作相同,在菜單選擇中，按下S10，S11可以分別亮滅LED1，LED2。系統(tǒng)中的ST178紅外光電傳感器是由按鍵來(lái)模擬的，當(dāng)有車輛經(jīng)過(guò)時(shí)，ST178的輸出為低電平，按鍵可以模擬這種效果，光敏電阻指示燈的值為0代表沒有光強(qiáng)，1000代表光照強(qiáng)度最大。 系統(tǒng)運(yùn)行結(jié)果 進(jìn)入系統(tǒng)提示在Proteus中點(diǎn)擊開始運(yùn)行，系統(tǒng)首先會(huì)在LCD1602上顯示進(jìn)入系統(tǒng)的提示“Entering System Please Waiting”。仿真的結(jié)果如圖29所示。圖29 進(jìn)入系統(tǒng)提示 選擇菜單顯示結(jié)果正常進(jìn)入系統(tǒng)后，液晶會(huì)顯示“Select Menu”仿真的結(jié)果如圖30所示。圖30 選擇菜單顯示 實(shí)時(shí)時(shí)間顯示結(jié)果當(dāng)選擇了“Realtime”模式時(shí)，按下S5鍵（確定鍵）就會(huì)顯示實(shí)時(shí)時(shí)間。“Realtime”模式顯示如圖31所示，實(shí)時(shí)時(shí)間顯示如圖32所示。 圖31 Realtime模式顯示圖32 實(shí)時(shí)時(shí)間顯示 環(huán)境明暗變化仿真結(jié)果當(dāng)選擇了“Environment”模式時(shí)，按下S5鍵（確定鍵）就會(huì)進(jìn)入環(huán)境模式。當(dāng)光敏電阻LDR3檢測(cè)到天黑時(shí)，路燈就會(huì)點(diǎn)亮，LCD0602會(huì)顯示“LED1 OK”“ LED2 OK”，“Environment”模式顯示如圖33所示，光敏電阻電路圖如圖34所示，路燈顯示情況如圖35所示，路燈正常LCD的顯示如圖36所示。 圖33 Environment模式顯示圖34 光敏電阻電路圖圖35 路燈顯示情況圖36 路燈正常LCD的顯示 聲光報(bào)警仿真結(jié)果在上一節(jié)的后面，當(dāng)故障檢測(cè)電路中的兩個(gè)光敏電阻沒有光照照射時(shí)，系統(tǒng)會(huì)驅(qū)動(dòng)聲光報(bào)警電路發(fā)出聲光報(bào)警，光敏電阻沒有光照時(shí)的電路狀態(tài)與路燈狀態(tài)如圖37所示，聲光報(bào)警電路的狀態(tài)如圖38所示，LCD1602顯示報(bào)警的狀態(tài)如圖39所示。圖37 光敏電阻沒有光照時(shí)的電路狀態(tài)與路燈狀態(tài)圖38 聲光報(bào)警電路的狀態(tài)圖39 LCD1602顯示報(bào)警的狀態(tài) 交通環(huán)境仿真結(jié)果 當(dāng)有物體經(jīng)過(guò)ST178（開關(guān)閉合），對(duì)應(yīng)的路燈會(huì)點(diǎn)亮，下面演示從左至右，Traffic模式顯示如圖40所示，到達(dá)S點(diǎn)的路燈狀態(tài)如圖41所示，到達(dá)B點(diǎn)的路燈狀態(tài)如圖42所示，到達(dá)S’點(diǎn)的路燈狀態(tài)如圖43所示。圖40 Traffic模式顯示 圖41 到達(dá)S點(diǎn)的路燈狀態(tài)圖42 到達(dá)B點(diǎn)的路燈狀態(tài) 如圖43 到達(dá)S’點(diǎn)的路燈狀態(tài) 設(shè)定路燈開關(guān)時(shí)間仿真結(jié)果系統(tǒng)上電的時(shí)間是2016年5月12日02時(shí)00分，仿真設(shè)置LED1亮燈時(shí)間為02時(shí)02分，滅燈時(shí)間為02時(shí)03分，設(shè)置LED2亮燈時(shí)間為02時(shí)03分，滅燈時(shí)間為02時(shí)04分。LED1時(shí)間設(shè)定如圖44所示，LED2時(shí)間設(shè)定如圖45所示，02時(shí)02分路燈的狀態(tài)如圖46所示，02時(shí)03分路燈的狀態(tài)如圖47所示，02時(shí)04分路燈的狀態(tài)如圖48所示。圖44 LED1時(shí)間設(shè)定圖45 LED2時(shí)間設(shè)定圖46 02時(shí)02分路燈的狀態(tài)圖47 02時(shí)03分路燈的狀態(tài)圖48 02時(shí)04分路燈的狀態(tài) 獨(dú)立控制路燈仿真結(jié)果當(dāng)系統(tǒng)提示選擇菜單時(shí)，可以通過(guò)操作S10控制LED1的亮滅，可以通過(guò)操作S11控制LED2的亮滅，按鍵奇數(shù)次，路燈亮，按鍵偶數(shù)次，路燈滅。按下S10奇數(shù)次路燈的狀態(tài)如圖49所示，按下S10偶數(shù)數(shù)次路燈的狀態(tài)如圖50所示，按