【文章內(nèi)容簡介】 ，電容的電壓緩慢上升直到vcc，沒到vcc時芯片復(fù)位腳近似低電平，于是芯片復(fù)位，接近vcc時芯片復(fù)位腳近高電平，于是芯片停止復(fù)位，復(fù)位完成。如圖所示，當(dāng)給系統(tǒng)上電時C1有一個充電放電的過程，放電過程中會產(chǎn)生一個高電平。單片機正常工作時，按下開關(guān)S1，RST端的電平為高電平，此時芯片也會產(chǎn)生一個高電平復(fù)位信號。 89C51 單片機鍵盤輸入模塊、顯示器的設(shè)計鍵盤分為編碼鍵盤和非編碼鍵盤，鍵盤上閉合鍵的識別由專門的硬件編碼器實現(xiàn)，并產(chǎn)生鍵編碼號或鍵值的稱為編碼鍵盤，比如計算機鍵盤；而非編碼鍵盤是靠軟件編程來識別的。在單片機組成的各種系統(tǒng)中，應(yīng)用最廣泛的就是非編碼鍵盤，本課題的設(shè)計也采用非編碼鍵盤。非編碼鍵盤又分成獨立鍵盤和行列式（矩陣式）鍵盤。獨立式鍵盤是指各按鍵相互獨立的接通一條輸入數(shù)據(jù)線，即每個按鍵都需接一個I/O口，各按鍵之間相互獨立，因此會占用比較多的I/O口，不適合在按鍵較多的場合應(yīng)用，但是電路簡單。當(dāng)任何一個按鍵按下時，與之相連的輸入數(shù)據(jù)線即可讀入數(shù)據(jù)0，未按下時讀入1；而行列式（矩陣式）鍵盤以N個端口連接控制N*N個按鍵，實時在顯示器上顯示按鍵信息，省下來很多的I/O端口。矩陣式鍵盤用N條I/O線作為行線，N條I/O線作為列線組成的鍵盤。在行線和列線的每個交叉點上設(shè)置一個按鍵，這樣鍵盤上的按鍵就有N*N個，這種結(jié)構(gòu)可以有效的提高I/O的利用率，但是矩陣式鍵盤編程比較復(fù)雜，制圖較獨立式鍵盤繁雜。本課題的研究中，需要采用按鍵對時間和電壓值進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)置，不需要太多的按鍵，因此采用獨立式鍵盤進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計即可。如左下圖所示，如右下圖所示。單片機顯示器模塊，一般分為兩種。第一種是采用多個數(shù)碼管顯示，其利用二極管發(fā)光顯示字母和數(shù)字，因此亮度較大，價格低，接口設(shè)計也比較簡單。但是它顯示的信息量有限，不能夠顯示漢字，工作電流也比較大，所以在應(yīng)用中會受到很大的限制。第二種是采用液晶顯示，它功耗低，使用壽命長，不產(chǎn)生輻射污染，并且具有漢字顯示功能，不僅可以實現(xiàn)基本的顯示信息，還可以顯示各種符號豐富信息量，被廣泛應(yīng)用在單片機系統(tǒng)和智能儀器儀表中。通過對上述兩種顯示方式的對比，本課題系統(tǒng)采用第二種顯示模塊。為了克服LCD模板比較脆弱的特性，目前都已將LCD控制器、驅(qū)動器、RAM、ROM和LCD顯示器用PCB連接到一起，我們稱之為液晶顯示模板（LCM）。組成的模塊可以以8位二進(jìn)制數(shù)的形式，生成32個字符。若用單片機進(jìn)行對LCM的控制，可向LCM輸入相應(yīng)的命令和數(shù)據(jù)，就可實現(xiàn)對所需內(nèi)容的顯示。LCM一般有包括8條數(shù)據(jù)線、3條控制線、3條電源線在內(nèi)的18個引腳。通過對各種類型液晶顯示器的分析對比，本課題可采用LCD12864液晶顯示器。，工作電流為2mA，低電壓低功耗，具有4位/8位并行、2線或3線串行多種接口方式，其接口簡單，操作方便。本課題設(shè)計中，LCD12864的DB0DB7對應(yīng)P1口的各個引腳，RST接電源，CSCSDR/W、。LGM12641BS1R顯示電路如下：本章節(jié)，主要對景觀照明節(jié)能管理系統(tǒng)主電路進(jìn)行了設(shè)計，選取了接觸器、晶閘管、空氣開關(guān)和電氣隔離裝置的規(guī)格型號；也對實現(xiàn)按光亮度控制調(diào)壓供電系統(tǒng)通斷、按時段控制供電電壓幅值進(jìn)行了相應(yīng)的研究分析；為了保持電壓的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性，設(shè)計了電壓反饋環(huán)節(jié)，并利用數(shù)字控制調(diào)節(jié)器來調(diào)節(jié)電壓的穩(wěn)定性，保證了電壓的控制精度；本設(shè)計采用89C51單片機來進(jìn)行相應(yīng)的控制，本章也扼要的介紹了89C51單片機的功能及應(yīng)用，并設(shè)計出了復(fù)位和晶振電路，完成了單片機最小系統(tǒng)的設(shè)計，同時也設(shè)計出了單片機鍵盤輸入模塊和顯示器，從而完成了對單片機最基本的設(shè)計。3 景觀照明光傳感器模塊及實時時鐘的設(shè)計為了實現(xiàn)照明管理系統(tǒng)按光亮度控制調(diào)壓系統(tǒng)的通斷和按時段控制供電電壓的幅值，系統(tǒng)中還需要光敏電阻來感測外界光亮度，需要電腦時鐘來確定準(zhǔn)確的時間，實現(xiàn)照明的智能化、節(jié)能化。照明調(diào)壓管理系統(tǒng)中，主要照明設(shè)施是燈泡，對傳感器的信號要求比人眼看到的數(shù)量要高的多。若要通過對外界光亮強度的感測控制照明調(diào)壓系統(tǒng)，則需要脈沖（開關(guān)）式光電開關(guān)傳感器和單片機來實現(xiàn)。當(dāng)外界環(huán)境較暗需要照明時，脈沖（開關(guān)）式光電開關(guān)傳感器給單片機一個觸發(fā)脈沖，使得單片機控制的主電路接觸器導(dǎo)通，照明電路開始工作。照明調(diào)壓管理系統(tǒng)中，主要照明設(shè)施是燈泡，對光亮度的信號要求比人眼看到的數(shù)量要高的多。通過參考文獻(xiàn)，發(fā)現(xiàn)光敏電阻5516可以滿足系統(tǒng)設(shè)計的要求。在外界環(huán)境較暗時，其電阻值為110M歐姆，外界環(huán)境較明亮?xí)r（100LX），它的阻值僅有幾百到幾千歐姆。其對光的敏感性與人眼對可見光的響應(yīng)很接近，只有人眼可感受到的光，都會引起光敏電阻5516阻值的變化。因此可對應(yīng)I2C BUS接口對應(yīng)I2C BUS接口使照明調(diào)壓管理系統(tǒng)能夠根據(jù)光照強度的范圍進(jìn)行編程，更好的優(yōu)化該感測系統(tǒng)。如下圖所示，當(dāng)有光照時，光敏電阻的阻值變小，比較器 3點的電壓降低，當(dāng)其低于比較器2點的電壓時，比較器LM358輸出低電平信號。當(dāng)沒有光照時，光敏電阻阻值變大，比較器3點電壓升高，高于比較器2點的電壓時，比較器LM358輸出高電平信號?；瑒幼冏杵骺捎脕碚{(diào)節(jié)靈敏度。為了實現(xiàn)景觀照明節(jié)能管理系統(tǒng)能夠按照時段控制供電電壓的幅值，需要一個實時時鐘提供定時、測控。單片機根據(jù)實時時鐘顯示的時間的變化而改變對PWM的控制，從而控制了供電電壓。目前實時時鐘的集成電路有很多種，如DS130DS130PCF8485等，這些電路的接口比較簡單，價格也相對便宜，均被廣泛的應(yīng)用在計時電路中，本課題只需要選擇合適的芯片即可。DS1302可實時顯示時間，可對年、月、日、時、分、秒進(jìn)行計時。它采用串行數(shù)據(jù)傳輸，可為掉電保護電源提供可編程的充電功能，并且可以關(guān)閉充電功能。本課題設(shè)計要求按照時段控制電壓幅值，可通過編程，設(shè)置電壓在不同時間段的不同幅值，夜間電壓值要相對高些，滿足景觀照明的需求，在白天時段，設(shè)置電壓值比較低，然后再配合按光亮度控制調(diào)壓系統(tǒng)的通斷，實現(xiàn)了景觀照明的節(jié)能化、智能化。本章節(jié)，主要就景觀照明系統(tǒng)按光亮度控制調(diào)壓系統(tǒng)的通斷和按時段控制供電電壓的幅值進(jìn)行了光敏電阻的選擇和時鐘模板的設(shè)計。選擇了對光的敏感性與人眼對可見光的響應(yīng)很接近的光敏電阻5516，實現(xiàn)了對外界光亮度的感測，把信號傳給單片機進(jìn)行對照明電路的控制。時鐘模板中，選用DS1302來進(jìn)行對時段電壓幅值的控制。使得照明電路電壓值在不同的時間段具有不同的幅值。4 景觀照明節(jié)能管理系統(tǒng)中同步檢測的設(shè)計近年來，雙向可控硅因其效率高、控制特性好、可靠性高等優(yōu)點，獲得了快速的發(fā)展，已成為自動控制領(lǐng)域中重要的組成部分。雙向可控硅是一種功率半導(dǎo)體器件, 也稱雙向晶閘管, 在單片機控制系統(tǒng)中, 可作為功率驅(qū)動器件, 由于雙向可控硅沒有反向耐壓問題, 控制電路簡單, 因此特別適合做交流無觸點開關(guān)使用。雙向可控硅接通的一般都是一些功率較大的用電器, 且連接在強電網(wǎng)絡(luò)中, 其觸發(fā)電路的抗干擾問題很重要,通常都是通過光電耦合器將單片機控制系統(tǒng)中的觸發(fā)信號加載到可控硅的控制極。為減小驅(qū)動功率和可控硅觸發(fā)時產(chǎn)生的干擾,需要采用觸發(fā)電路。雙向可控硅是否得以成功應(yīng)用，關(guān)鍵在于其觸發(fā)電路。其觸發(fā)電路有兩種：移相觸發(fā)和過零觸發(fā)。移相觸發(fā)負(fù)載上的電壓時有缺角的正弦波，容易造成電源波形畸變，產(chǎn)生的高頻電磁波而干擾周圍電子設(shè)備的正常工作，因此觸發(fā)電路一般采用過零觸發(fā)。本課題的設(shè)計也采用過零觸發(fā)。過零觸發(fā)是指在電壓為零或零附近的瞬間接通。要采用過零觸發(fā)，電路還需正弦交流電過零檢測電路。過零檢測，是指交流電壓過零點被自動檢測進(jìn)而產(chǎn)生驅(qū)動信號，使雙向可控硅在此時刻開始導(dǎo)通?，F(xiàn)在過零檢測技術(shù)與光耦隔離技術(shù)相結(jié)合，采用過零檢測給主芯片提供一個標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)的起點是零電壓，雙向可控硅導(dǎo)通角的大小就依靠這個標(biāo)準(zhǔn)。如下圖所示，當(dāng)正弦交流電壓接近于零時，光電耦合器U1的發(fā)光二極管截止，導(dǎo)致三極管Q1截止，三極管Q1的輸出端接反向器與單片機INT0引腳相連，再接一反向器與INT1引腳相連。在中斷服務(wù)子程序中使用定時器累計移相時間，然后向雙向可控硅發(fā)出同步觸發(fā)信號。從而實現(xiàn)照明電路得到完整的正弦波。為了實時的檢測電壓的穩(wěn)定性，景觀照明管理系統(tǒng)還增設(shè)了測電壓波形的示波器，可測得不同時間段的電壓波形，更加直接的清晰的了解到電壓的波動情況，便于進(jìn)行調(diào)壓控制。景觀照明節(jié)能管理系統(tǒng)模型大體如下，通過光敏電阻對外界光環(huán)境的感測，給單片機發(fā)出信號，使其通過控制雙向可控硅和接觸器控制照明主電路的通斷，實現(xiàn)根據(jù)光亮強度控制調(diào)壓系統(tǒng)的通斷。另外，時鐘模板與單片機連接，對單片機進(jìn)行相應(yīng)的編程，讓其根據(jù)不同的時間設(shè)置照明電路不同的電壓幅值，從而實現(xiàn)了根據(jù)時間控制照明電路的通斷。另外，本課題設(shè)計了電壓反饋環(huán)節(jié)，將交流電壓通過整流電路、濾波電路轉(zhuǎn)換為直流電，在通過TLC549將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號傳給單片機，用單片機對照明電路電壓進(jìn)行調(diào)壓控制。從而，使照明電路實現(xiàn)了智能化，減少了電能的損耗。5 景觀照明節(jié)能管理系統(tǒng)的節(jié)能效果本課題設(shè)計中采用的是功率為18W的低壓鈉燈作為照明系統(tǒng)的照明裝置。低壓鈉燈的光源光效為140lm/w，而普通燈泡為20lm/w，因此選用的功率18W的低壓鈉燈進(jìn)行照明亮度大約相當(dāng)于120W的普通燈泡照明的亮度。景觀照明節(jié)能管理系統(tǒng)，設(shè)計的是能夠根據(jù)光亮度控制調(diào)壓系統(tǒng)的通斷，并可以按照時段控制照明電路的電壓幅值，使電能合理的利用，節(jié)能電能。本設(shè)計中，將時間段分為白天6:0018:00和夜間18:006:00兩個時間段。白天時段電壓為150V,另外根據(jù)外界環(huán)境光亮度控制照明的通斷，夜間時段電壓設(shè)為220V。以一年時間為例計算該景觀照明節(jié)能管理系統(tǒng)設(shè)計的節(jié)能效果。景觀照明按安裝1000只照明設(shè)置來計算。采用普通燈泡進(jìn)行照明時，消耗的電能如下：1000只*120W/只*12小時/天*365天/年=525600000W/小時=525600度當(dāng)采用該景觀照明節(jié)能管理系統(tǒng)時，采用低壓鈉燈進(jìn)行照明，照明電路夜間電壓為220V，白天由于光亮度較大，照明電路電壓為0V，若遇天氣不好，外界較暗時，電壓為150V，按一年中有35天天氣不好需要照明來計算，該設(shè)計系統(tǒng)消耗的電能如下：1000只*12小時/天*（18W/只*365天/年+150*150/（220*220）*18W/只*35天/年）=通過對上述兩種照明方式的對比計算，得出了景觀照明節(jié)能管理系統(tǒng)的節(jié)能效果為：1（82355/525600）*100%=%，可見，通過采用該設(shè)計系統(tǒng)，可節(jié)省大量的電能。 結(jié) 論隨著畢業(yè)日子的臨近，我的畢設(shè)設(shè)計也基本上接近了尾聲。在這這學(xué)期差不多三個月的時間里，我完成了畢業(yè)設(shè)計的工作。在做畢業(yè)設(shè)計的整個過程中，我學(xué)到了很多知識，不只是局限于系統(tǒng)設(shè)計或編程作圖等專業(yè)技能，而它更多的是鍛煉了我的思考力和耐力。畢業(yè)設(shè)計時大學(xué)本科學(xué)習(xí)階段一次非常難得的理論與實際相結(jié)合的機會，通過這次對景觀照明節(jié)能管理系統(tǒng)的設(shè)計，我了解到自己對本專業(yè)認(rèn)識的局限性，自己很難將所學(xué)的知識與實際生活聯(lián)系起來；同時，通過這次畢業(yè)設(shè)計我也學(xué)到了很多東西，增加了我的專業(yè)知識與技能。在選完畢業(yè)設(shè)計課題后，我開始查閱各種文獻(xiàn)資料，了解所應(yīng)具有的知識。景觀照明節(jié)能管理系統(tǒng)的設(shè)計，首先應(yīng)該明白大致的流程圖，懂得怎么去實現(xiàn)節(jié)能，而后就是選擇器件、編程和仿真。在選擇器件的時候，由于沒有設(shè)計經(jīng)驗，感覺無從下手，不知道選哪個，經(jīng)過劉老師的悉心指導(dǎo)，我漸漸有了頭緒，通過從網(wǎng)上查閱文獻(xiàn)資料，再根據(jù)實際應(yīng)用中的效果選擇合適的景觀照明管理系統(tǒng)的器件。編程時用的C語言，在編程的過程中，程序出現(xiàn)了一些差錯，得到了同學(xué)的及時指正。接下來的仿真對我來說有點困難了，因為我對proteus軟件的作圖和仿真不太熟悉，應(yīng)用的不熟練，只好從網(wǎng)上下教程和找老師同學(xué)幫忙。經(jīng)過將近一個多月的學(xué)習(xí)練習(xí)，終于學(xué)會了proteus軟件的操作，完成了畢業(yè)設(shè)計的仿真工作。景觀照明節(jié)能管理系統(tǒng)，實現(xiàn)了按照外界的光亮度進(jìn)行調(diào)壓系統(tǒng)的通斷和按照時段控制照明電路電壓的幅值。使照明設(shè)備在需要照明的時候發(fā)光，在不需要照明的時候關(guān)斷，并根據(jù)不同的時間段自動照明設(shè)備的亮度。通過與普通照明電路進(jìn)行對比，%，很高程度了減少了電能的浪費，實現(xiàn)資源的合理利用，同時也減少了開支，具有很高的實用價值。隨著科技的不斷發(fā)展，景觀智能照明節(jié)電裝置以后必將加入了更多的新技術(shù)，低耗能是今后照明節(jié)能的趨勢。本設(shè)計主要是根據(jù)季節(jié)、陽光的強弱和時間來控制景觀照明，在不影響正常照明的情況下，起到了一定節(jié)能效果。相信今后照明節(jié)能控制方式將日趨完善，產(chǎn)品將具有更高的可靠性和經(jīng)濟性，用更人性化的控制方式實現(xiàn)既能方便又能節(jié)能的效果。本次畢業(yè)設(shè)計的過程是我對大學(xué)四年所學(xué)知識的再次學(xué)習(xí)、提高專業(yè)知識的過程，在論文中我充分利用大學(xué)所學(xué)的知識，讓我對本科所學(xué)的知識有了進(jìn)一步的鞏固和提高。畢業(yè)設(shè)計是一個重要的課題，和我們平時上的專業(yè)課和選修課不一樣，它需要運用很多綜合性很強的知識，目的是讓我們自己用現(xiàn)有的知識做一個科學(xué)研究，把理論知識準(zhǔn)確的運用到實際生產(chǎn)生活中。畢業(yè)設(shè)計不僅是對我們大學(xué)所學(xué)知識的一種檢驗，更是對我們自