【文章內(nèi)容簡介】 次便 現(xiàn) 對 環(huán)境 明 暗 程度信號的向模擬信號轉(zhuǎn)換，最終向數(shù)字信號的轉(zhuǎn)換，也就 9 使系統(tǒng)能對環(huán)境明暗程度信號間接的進行相應(yīng)的分析并處理。具體電路如圖 310所示。 關(guān)于模數(shù)轉(zhuǎn)換器的選擇： 通常 使用 的模數(shù)轉(zhuǎn)換器是 ADC0809，它 是帶有 8位 A/D 轉(zhuǎn)換器、 8 路多路開關(guān)以及微處理機兼容的控制邏輯的 CMOS 逐次逼近式 A/D 轉(zhuǎn)換器 。另需接外部時鐘才能正常工作， 8 路通道只取其一也造成了資源的浪費。同單片機通訊時使用的是并行的方式，這樣也對單片機的端口占用很大。另外其體積也較大，價格也較 ADC0832 昂貴，這樣也變相的增加的 印制板電路制作和元器件采購的成本。綜合考慮下， ADC0832 的使用最合適。 路燈控制模塊 繼電器的概述 繼電器（英文名稱： relay）是一種電控制 器件 ，是當輸入量（激勵量）的變化達到規(guī)定要求時，在電氣輸出電路中使被控量發(fā)生預(yù)定的階躍變化的一種電器。它具有 控制系統(tǒng) （又稱輸入回路）和被控制系統(tǒng)（又稱輸出回路）之間的互動關(guān)系。通常應(yīng)用于自動化的控制 電路 中，它實際上是用小電流去控制大電流運作的一種 ? 自動開關(guān) ? 。故在電路中起著自動調(diào)節(jié)、安全保護、轉(zhuǎn)換電路等作用。 PNP型三極管的概述 9015 是一種常用的普通三極管。它是一種小電壓 ,小電流 ,小信號的 PNP 型 硅三 極管 。其物理結(jié)構(gòu)如下圖 311所示。其中引腳 1為發(fā)射極，引腳 2為基極，引腳 3 為集電極。 圖 311 9015實物圖 （ 1） 特性 ? 集電極 發(fā)射極電壓 45V ? 集電極 基電壓 50V ? 射極 基極電壓 5V ? 集電極電流 ? 耗散功率 ? 結(jié)溫 150℃ ? 特 征 頻率平均 300MHZ 10 ? 放大倍數(shù)： A60~150、 B100~300、 C200~600、 D400~1000 （ 2） 主要用途 分 開關(guān)應(yīng)用 和 射頻放大 兩大類。在此設(shè)計中主要應(yīng)用于開關(guān)應(yīng)用，選用的 C型號的 9015。 路燈控制模塊的硬件電路設(shè)計 圖 312 路燈控 制模塊電路 如上圖 312 所示， Q1 為 PNP 性三極管 9015； U2 為繼電器，型號為 JQC3F；H5為接線座； D2 為續(xù)流二極管，型號為 IN4001； D3 為發(fā)光二極管。 設(shè)計思路： 9015的基極通過阻值為 AT89S52的 。當該位置‘ 1’，也即為 5V高電平時，發(fā)射極 1同基極 2之間沒有電壓差，此時 9015處于斷開狀態(tài)。如此集電極沒有電流通過，所以下面的繼電器線圈和發(fā)光二極管 D3不工作。當該位被拉至‘ 0’，也即 0V低電平時，發(fā)射極 1同基極 2之間有電壓值大約 差降，通過 ，通過 ，此電流也為基極電流?；鶚O電流通過 9015的放大后，是 9015工作在飽和狀態(tài)，集電極有足夠大的電流可以驅(qū)動繼電器的線圈工作，使 U2的 1和 3引腳構(gòu)成的常開觸點閉合， 1和 2引腳構(gòu)成的常閉觸點斷開。同時因為 9015工作在飽和狀態(tài)，發(fā)射極和集電極的電壓降大約 ，集電極的電壓約為 ，因此發(fā)光二極管串聯(lián)一阻值為 1K的電阻限流，使通過其電流為 5mA左右而點亮。繼電器中的線圈在關(guān)斷的瞬間由于電磁感應(yīng)現(xiàn)象的存在，會產(chǎn)生比原電壓值大多倍的反向電壓，如果沒有續(xù)流二極管 D2讓 關(guān)斷瞬間保持原電流方向的電流構(gòu)成回路，以消耗線圈中存儲的電能，將會反向擊穿9015從而可能造成器件損毀。這是不被允許的，所以加一耐壓大于 5V（ IN4001耐壓值為 1000V）的續(xù)流二極管即可避免此類情況的發(fā)生，這樣可以保證所設(shè)計系統(tǒng)安全穩(wěn)定的運行。 11 4 軟件設(shè)計 本系統(tǒng)軟件設(shè)計采用了目前廣泛使用的 MCS51單片機高級語言 keilC51作為軟件開發(fā)工具，它表達能力強、可移植性好、便于進行結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計可以直接操作計算機硬件，對速度要求不是很高的應(yīng)用場合是一種十分理想的開發(fā)工具。 程序模塊分類及功能 主程序 部分 ： 主程序主要完成對系統(tǒng)資源的配置，各功能模塊的調(diào)用以及外界信息的處理 。 （ 1） LCD1602操作程序部分 ： 顯示時間信息，控制狀態(tài)信息以及工作狀態(tài) 。 （ 2） ADC0832操作程序部分 ： 對光信號進行采集，轉(zhuǎn)化為電信號進而交給系統(tǒng)進行處理 。 （ 3） DS1302操作程序部分 ： 通過鍵盤操作可完成對 時間，運行狀態(tài)路燈工作狀態(tài)的調(diào)整 。 （ 4） 定時中斷程序 部分 ： 對時間進行計數(shù)，進而改變標志位，系統(tǒng)可通過標志位的改變就行各種運作 。 （ 5） 外部中斷程序： 發(fā)生中斷時，完成對某個標志字節(jié)改變 ，以便后續(xù)的操作 通過判斷標志字節(jié)的狀態(tài)來決定進行相應(yīng)的動作。 程序流程圖 軟件從某種程度上大體可分為主程序和中斷服務(wù)程序兩部分。主程序完成對運行環(huán)境的初始化和以一定的邏輯及方式對各個模塊的程序進行調(diào)用，同時對某些系統(tǒng)硬件資源進行配置，從而達到預(yù)期的功能或目的。中斷程序完成特定的某個功能。 如圖 41， 42所示，分別為外部中斷 0、定時中斷 0和主程序流程圖。 S SS4和 S5是功能按鍵， 在調(diào)時狀態(tài)下， S2為加 1， S3為減 1在手動模式下 S2為開燈，S3為關(guān)燈。 其中 S4為外部中斷 0入口，也為功能切換鍵，按一次 flag加 1； flag為 1時，每按一次 S5循環(huán)切換手動和自動運行模式。 flag為 0時，退出并確認參數(shù)和功能設(shè)定。 12 圖 41 a 外部中斷 0子程序流程圖 b 定時器 0子程序流程 主程序流程圖如圖 42 所示。 圖 42 主程序流程圖 Flag 為 1 時， S5 切換運行模式液晶顯示 Auto 或 Manu； flag 為 2 或 3，液晶顯示 Y或 y，通過 S S3 調(diào)整年份； flag 為 4，液晶顯示 M，通過 S S3 調(diào)整月份； flag 為 5，液晶顯示 D，通過 S S3 調(diào)整日期； flag 為 6，液晶 顯示 W，外 部 中 斷 0 入 口f la g = 1 0 ？關(guān) 外 部 中 斷 0開 外 部 中 斷 0返 回f la g = 0f la g = f la g + 1Y e sN oY e sN o定 時 中 斷 0 入 口裝 載 初 值返 回c o u n t = 0a = 1c o u n t = c o u n t + 1c o u n t = 1 0 0 ？開 始初 始 化f la g = 0 ？自 動 運 行 模 式Y(jié) e sf a lg 1 = = 0 amp。 amp。 f la g = = 0 amp。 amp。 a c t io n = = 0a c t io n = = 1 amp。 amp。 f la g = = 0手 動 運 行 模 式f la g = 1 ？手 動 a c t io n = 1 / 自 動a c t io n = 0 模 式 切 換并 顯 示Y e sN o N of la g = 2 、 3 、 4 、5 、 6 、 7 、 8 、 9調(diào) 時 且 f a lg 1 = 0 并 顯 示S 5 ?鍵 盤 掃 描Y e s鍵 盤 掃 描S 2 或 S 3 ?f a lg 1 = 1Y e sN oN o鍵 盤 掃 描S 2 或 S 3 ?控 制 路 燈 開 關(guān) 方 式 并 顯 示N o時 間 控 制 ？ 光 線 控 制 ？N o根 據(jù) 時 間 段 控 制 路燈 并 顯 示Y e sY e sa = 1 ？采 集 光 線 信 號 ， 處理 ， 輸 出 控 制 并 顯示 且 a = 0N o 13 通過 S S3 調(diào)整星期； flag 為 7，液晶顯示 H，通過 S S3 調(diào)整小時； flag為8，液晶顯示 M，通過 S S3 調(diào)整分鐘； flag 為 9，液晶顯示 S，通過 S S3 調(diào)整秒。 在光線控制的模式下，使用定時器 T0 定時 5秒，定時時間到后，則置 a=1；將當前存儲的光線信息和前一次的進行比較，如果前后兩次的數(shù)據(jù)在允許的誤差范圍內(nèi)則根據(jù)判斷進行下一步的操作，也即控制路燈以何種方式開關(guān)或關(guān)斷。這樣前后有 5S~10S 的時間差，也可保證該控制系統(tǒng)不會因閃電等突發(fā)狀況產(chǎn)生勿動操作。此操作暗合數(shù)字濾波和有效性檢查的原則， 使系統(tǒng)更穩(wěn)定、可靠！ 5 軟件測試 測試目的 軟件測試是軟件生命周期中一項非常重要且復(fù)雜的工作，對軟件可靠性保證具有極其重要的意義，通過軟件測試可以發(fā)現(xiàn)軟件設(shè)計過程中的不足之處，以便更好地完善。 該設(shè)計的主要設(shè)計目的是顯示模塊能正常顯示，并能實現(xiàn)自動或手動對路燈工作模式的改變。 測試方法 測試方法主要是針對該設(shè)計的功能模塊進行測試，看是否能夠正常使用，顯示是否出現(xiàn)亂碼，路燈是否按照預(yù)期結(jié)果亮滅等。 功能測試： 該設(shè)計主要 路燈亮度的自動或手動轉(zhuǎn)換 。在此對 系統(tǒng)各部分功能，以及可靠性等方 面進行測試。針對本系統(tǒng)，主要由進行如表 51的 功能測試 。 表 51 測試用例表 測試性能 路燈亮度 兩端電壓 的變化 用例目的 反映 路燈 亮度的變化 測試方法 期望的結(jié)果 實際情況 通過調(diào)試按鍵，切換路燈的各種工作狀態(tài)，并觀察路燈 電壓的 變化 路燈在 3 中模式下出現(xiàn)不同的電壓 與期望的 結(jié)果情況一致 測試結(jié)果 14 首先測試半電壓模式（省電模式），調(diào)試后出現(xiàn)圖 51 運行結(jié)果 。 圖 51 半電壓模式 此時模擬路燈兩端電壓是 。而后調(diào)試程序到全電壓工作模式，運行結(jié)果如圖 52。 圖 52 全電壓工作模式 此時模擬路燈兩端電壓為 ，及達到了預(yù)期的結(jié)果。最后再測試關(guān)閉模式，結(jié)果如圖 53 所示。 圖 53 關(guān)閉模式 測試結(jié)果與預(yù)期設(shè)想一致 ，達到了預(yù)期效果。 15 6 結(jié)論 智能路燈控制系統(tǒng)的研究在國內(nèi)外都在持續(xù)進行 。眾所周知， 路燈在生活中普遍存在 。 在龐大的基數(shù)面前，優(yōu)秀的路燈管理系統(tǒng)往往能制造出巨大的經(jīng)濟效益并且能節(jié)省大量電力資源 。因此，智能路燈節(jié)能控制系統(tǒng)的研制對于 構(gòu)建節(jié)能型社會有著重要的意義 。 這次設(shè)計的智能路燈控制系統(tǒng)，從光線強度、時間等方面入手，通過對這些變量的檢測與處 理，實現(xiàn)了光線、時間、人工對輸入路燈電壓的綜合調(diào)節(jié)。 雖然本設(shè)計能夠在一定程度上實現(xiàn)對路燈的 智能 控制與調(diào)節(jié)，但是其本身仍然存在很多問題，比如： 沒有 在具體的電路板上進行試驗，缺乏實踐的檢驗 ；成本過高等。 16 致謝 經(jīng)過 長時間 的努力，我的畢業(yè)設(shè)計終于完成了。但是坦白的說，這個設(shè)計不是完美的，還有很多的地方需要完善和改進。在設(shè)計的過程中雖然辛苦，但是辛苦中也包含著快樂。特別是在編程的時候，每想到一個好的思路，好的方法，無不激動不已。調(diào)試程序的時候，經(jīng)常會出現(xiàn)山窮水盡疑無路，柳暗花明又一 村的情況，身心疲憊的自己頓時又振作起來 。 最后，我由衷地感謝我的母校 —— 河南科技學(xué)院 ，她 為我們的學(xué)習(xí)成長創(chuàng)造了如此好的環(huán)境。我由衷地感謝師長們對我默默無聞的幫助及潛移默化的影響，為我將來的發(fā)展奠定了堅實的基礎(chǔ)；我還要由衷地感謝身邊的同學(xué)對我的無私關(guān)懷與支持，給我大量的寶貴意見。總之，我的畢業(yè)設(shè)計能夠完成，無不凝聚了各位老師的大量辛勤的汗水。老師，您辛苦了！ 17 參考文獻 [1]朱家義 .C 語言程序設(shè)計實例教程 [M].北京： 清華大學(xué)出版社 .2021 [2]賈振國 .DS1820 及高精度 溫度測量的實現(xiàn)［ J］ .北京：電子技術(shù)應(yīng)用 .2021 [3]余永權(quán) .單片機原理及應(yīng)用 [M]. 北京：電子工業(yè)出版社 .1997 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