【文章內(nèi)容簡介】 圖 28 光線感應電路原理圖 路燈驅(qū)動電路 本系統(tǒng)中的路燈模塊主要是實現(xiàn)路燈的亮滅。在對設計任務及要求中的部分功能進行設計完之后，必須要驅(qū)動路燈的運行，才能完成整個電路的設計。路燈模塊的設計是運行在直流電壓 5V 的電源下的。路燈驅(qū)動電路原理圖如圖 29 所示。 圖 29 路燈驅(qū)動電路原理圖 顯示電路模塊 本系統(tǒng)的顯示電路模塊主要是由顯示驅(qū)動電路（左圖）和微型顯示 4 個數(shù)據(jù)的 基于單片機的路燈遙控裝置的設計 10 數(shù)碼管（右圖 ）組成，主要是用來顯示時間，方便遙控人員進行當前時間的校對。顯示電路原理圖如圖 210 所示。 圖 210 顯示電路原理圖 如圖 210 所示，四位一體的共陽顯示數(shù)碼管的八個段碼腳與 AT89C51 單片機的 P0 口相連，即為單片機送入段碼；四位一體的共陽數(shù)碼管的四個位選，分別是數(shù)碼管第 6 腳、第 8 腳、第 9 腳、第 12 腳與驅(qū)動晶體三極管 9012 的集電極相連；位驅(qū)動連接的四個 1K 電阻與 AT89C51 單片機的 P2 口相連。段驅(qū)動信號低電平有效，驅(qū)動晶體三極管 9012 的信號也是低電平有效。 LED 顯示分動態(tài)顯示和靜態(tài) 顯示。動態(tài)顯示方式的硬件電路簡單，但設計上如果處理不當，易造成亮度低，閃爍問題。動態(tài)顯示采用多路復用技術的動態(tài)掃描顯示方式，復用的程度不是無限增加的，因為利用動態(tài)掃描顯示使我們看到一幅穩(wěn)定畫面的實質(zhì)是利用了人眼的暫時效應和發(fā)光時間的長短，發(fā)光的亮度等因素。 靜態(tài)顯示，是由微型計算機一次輸出模型后，就能保持該顯示結(jié)果，直到下次發(fā)送新的顯示模型為止。靜態(tài)顯示驅(qū)動程序簡單，且 CPU 占用率低，但每個 LED 數(shù)碼管需要一個鎖存器來鎖存每一個顯示位的筆段代碼，硬件開銷大，僅適合顯示位數(shù)較少的場合。為了簡化電路，降低成本， 故采用動態(tài)顯示的方式。 基于單片機的路燈遙控裝置的設計 11 3 系統(tǒng)軟件設計 本系統(tǒng)的運行程序采用 C 語言編寫，采用模塊化設計。本系統(tǒng)軟件設計主要分為遙控路燈接收系統(tǒng)軟件設計和遙控路燈發(fā)射系統(tǒng)軟件設計兩部分。 遙控路燈發(fā)射系統(tǒng)設計 遙控路燈發(fā)射系統(tǒng)設計總體流程圖如圖 31 所示。遙控路燈發(fā)射系統(tǒng)設計主要由開始、初始化、發(fā)射部分設置子程序和結(jié)束四個模塊構(gòu)成。其中最核心的設計部分為發(fā)射部分設置子程序模塊，其流程圖如圖 32 所示。發(fā)射部分設置子程序模塊主要分為按鍵掃描、時鐘調(diào)整和電路發(fā)射三部分。 圖 31 遙控路燈發(fā)射系統(tǒng)總體流程圖 圖 32 發(fā)射部分設置子程序流程圖 當程序執(zhí)行時，先 進入初始化，在四位一體數(shù)碼管上顯示。 初始化完畢后，進行按鍵掃描。當按下 key3 鍵時，則進入當前時間的調(diào)整，由 key0 鍵和 key1 鍵分別對時間進行加減調(diào)節(jié)，此時數(shù)碼管上的時間就會發(fā)生變化。若按下 key3 鍵則選擇了亮度系統(tǒng)，此時 key0 鍵和 key1 鍵分別對亮度進行增減調(diào)節(jié)。 基于單片機的路燈遙控裝置的設計 12 遙控路燈接收系統(tǒng)設計 遙控路燈接收系統(tǒng)設計總體流程圖如圖 33 所示。遙控路燈接收系統(tǒng)設計主要由開始、初 始化、接收部分設置子程序和結(jié)束四個模塊構(gòu)成。其中最核心的設計部分為接受部分設置子程序模塊，其流程圖如圖 34 所示。接收部分設置子程序模塊主要分為接收數(shù)據(jù)、控制路燈和控制光控開關三部分。 圖 33 遙控路燈接收系統(tǒng)總體流程圖 圖 34 接收部分設置子程序流程圖 接收部分當接收到發(fā)射出來的信號時，開始執(zhí)行初始化。此時 key3 鍵選擇了亮度系統(tǒng)。 當 按下 key0 鍵，路燈亮度就會增強；而按下 key1 鍵，路燈亮度就會減弱。其中的 key2 鍵 是用作遙控模式和光控模式之間的切換，即控制光控開關的按鍵。若 key2 鍵選擇了遙控模式，路燈就根據(jù)按鍵發(fā)出的信號進行調(diào)整；若 key2 鍵選擇了光控模式，路燈就根據(jù)光敏電阻的變化信號進行調(diào)整。 基于單片機的路燈遙控裝置的設計 13 4 系統(tǒng)測試 系統(tǒng)總體調(diào)試 本設計要求準確性高、穩(wěn)定性好、抗干擾能力強等功能，系統(tǒng)調(diào)試除了驗證數(shù)據(jù)處理的精度，確保判斷的準確性外，同時必須確認各項功能的正常運行。 根據(jù)系統(tǒng)設計方案，本系統(tǒng)的調(diào)試共分為三大部分：無線發(fā)射、接收電路調(diào)試、單片機調(diào)試和 PWM 波調(diào)試。系統(tǒng)設計中多采用模塊化設計，以便實現(xiàn)對各電路 功能模塊的逐級測試。 測試儀器 由于任務需要進行系統(tǒng)調(diào)試，因此在測試過程中，利用儀器以便完成各模塊功能的測試。測試儀器清單如表 41 所示。 表 4－ 1 測試儀器清單 編 號 名稱 型 號 1 數(shù)字萬用表 HONGDADT9204 2 雙路跟蹤穩(wěn)壓穩(wěn)流電源 DH1718E5 3 雙信道數(shù)字示波器 Tektronix TDS1002 60Mhz 調(diào)試步驟 （ 1）無線發(fā)射、接收電路調(diào)試 先用按鍵開關輸入四路數(shù)據(jù)給無線發(fā)射電路，看接收電路能不能收到無線發(fā)射電路 的數(shù)據(jù)信號。調(diào)試成功后再接上單片機的 P1 口。 （ 2）單片機調(diào)試 接上單片機最簡單的外圍電路后，燒個最簡單的程序進單片機，看單片機是否工作來確定單片機的好壞。確保后再跟無線發(fā)射電路、串口電路連接上。 （ 3） PWM 波調(diào)試 本設計通過改變 PWM 波的占空比來調(diào)節(jié)路燈的亮度，由于 PWM 是由單片機 口輸出，而 口與 LED 的負極相連，因此占空比越大， LED 的亮度越暗。 測試結(jié)果 根據(jù)本系統(tǒng)設計任務書的要求逐一對各項性能指標的測試，并進行記錄，給出測試結(jié)果。 基于單片機的路燈遙控裝置的設計 14 測試 數(shù)據(jù) 本系統(tǒng)所測 PWM 波的測試數(shù)據(jù)表如表 42 所示。本設計中 LED 的亮度總共有十檔可以進行調(diào)節(jié)。在測試數(shù)據(jù)的過程中，當 LED 的實際亮度為最亮時，測得示波器中 PWM 波全為低電平，因此按理論要求得出占空比為 0，此時測得 LED 兩端電壓為 。同理可得，當 LED 的實際亮度為全暗時，測得示波器中 PWM 波全為高電平，因此按理論要求得出占空比為 1，此時測得 LED 兩端電壓為 。 測試過程中，首先將發(fā)射部分單片機控制模塊和接收部分單片機控制模塊分別通上 5V 直流電源，此時 LED 點亮。接著把示波器的輸出數(shù)據(jù)線接 頭接在 LED 的一端，按下 key0 鍵，即上升按鍵，則 LED 變亮。繼續(xù)按下 key0 鍵，直至 LED 達到最亮為止。再點擊示波器調(diào)節(jié)波形，自動讀取數(shù)據(jù)。此時的數(shù)據(jù)是 LED 最亮時側(cè)得的數(shù)據(jù)。然后按下 key1 鍵，即下降按鍵，則發(fā)現(xiàn) LED 亮度減弱一檔，從而讀取示波器數(shù)據(jù)。同理，每按一次 key1 鍵， LED 的亮度則相對應的減弱，直至 LED 熄滅為止。所側(cè)得的數(shù)據(jù)如表 42 所示。 表 42 PWM 波的測試數(shù)據(jù)表 平均值 LED 兩端電壓 正頻寬 負頻寬 周期 占空比 實際亮度 241mv / / / 0 最亮 729mv 一檔 二檔 三檔 四檔 五檔 六檔 965mv 七檔 657mv 八檔 九檔 / / / 1 全暗 說明：表中“ /”是 由于示波器所給的正頻寬、負頻寬等有問號的數(shù)據(jù)是錯誤的， 不能直接讀出數(shù)據(jù)，因此用“ /”表示。 基于單片機的路燈遙控裝置的設計 15 PWM 波 形圖 測試中，當 LED 亮度發(fā)生變化時，用示波器所測得的 PWM 波數(shù)據(jù)隨之也發(fā)生變化，波形也相應變化，見下圖。 如圖 41 所示是 LED 為最亮時，測得 PWM 波為低電平，求得的占空比為 0。 如圖 42 所示是 LED 為亮度減弱一檔時的 PWM 波，此時占空比為 10%。同理可得 LED 其他亮度時的 PWM 波。 圖 41 全亮時波形圖 圖 42 亮度減一檔 波形圖 圖 43 亮度減二檔 波形圖 圖 44 亮度減三檔 波形圖 圖 45 亮度減四檔 波形圖 圖 46 亮度減五檔 波形圖 基于單片機的路燈遙控裝置的設計 16 圖 47 亮度減六檔 波形圖 圖 48 亮度減七檔 波形圖 圖 49 亮度減八檔 波形圖 圖 410 亮度減九檔 波形圖 圖 411 全暗時 波形圖 基于單片機的路燈遙控裝置的設計 17 5 總結(jié)與展望 總結(jié) 從選題到定稿，從理論到實踐，通過本次畢 業(yè)設計，不僅鞏固了以前所學的知識，而且還學到了很多書本上沒有學到的知識，更充分利用理論知識去解決具體問題。在這期間，我的學習能力提高了，解決問題的能力增強了，實際工作的能力也提高了，這些技能和方法將對以后的工作有很大的幫助。 時至今日，路燈的無線遙控已經(jīng)在生活中得到了越來越多的應用，給人們帶來了極大的便利。 本設計具有以下幾個特點： 可實現(xiàn)路燈的亮度調(diào)節(jié)。 人工設置與光控模式可以相互切換。 遙控距離可達 30m 以上。 采用了單片機，使系統(tǒng)體積小，重量輕，加強了靈活性和可靠性。 展望 隨著人們生活水平的提高，人們對生活品質(zhì)的追求也越來越高，路燈照明作為生活中一個不可缺少的部分，人們希望能隨心所欲地控制光源的發(fā)光時間、亮度；根據(jù)環(huán)境需要實現(xiàn)路燈亮滅的功能；操作簡單、管理方便。傳統(tǒng)的路燈照明系統(tǒng)已無法滿足這些要求，因此路燈照明系統(tǒng)的智能化無疑會給人們的生活帶來深刻的影響，便于提高人們的生活質(zhì)量。 在本次路燈遙控裝置的設計中，主要采用 AT89C5 AT89C2051 兩塊單片機控制模塊為主要控制方式。它不僅具有對燈光進行靈活方便的智能化控制，提高照明環(huán)境的品質(zhì)，而且具有 時間的當前設置、人工設置與光控開關設置的模式切換等高級功能。但是本設計還存在著一些缺陷，首先四位