【正文】 21 參考文獻(xiàn) 。但是本設(shè)計(jì)我覺(jué)得最大的不足之處就是當(dāng)有路燈壞了的時(shí)候， LCD 可以顯示有燈壞了，也通過(guò)蜂鳴器報(bào)警，但是不能精確到那盞燈壞了。聲敏控制開(kāi)關(guān)可以實(shí)現(xiàn)在下半夜節(jié)能模式下，重新點(diǎn)亮路燈。 Keil軟件中程序仿真圖 生成 HEX 文件圖 20 圖 硬件電路模塊分區(qū)表示圖 圖 主控電路模塊分區(qū)表示圖 本畢業(yè)設(shè)計(jì)是基于傳統(tǒng)的路燈系統(tǒng)上建立起來(lái)的，實(shí)現(xiàn)了多方式控制路燈，達(dá)到節(jié)能、報(bào)警、高效的方式。對(duì)于光敏和聲敏是該系統(tǒng)的外接電路，在操作的過(guò)程中， 在白天光照強(qiáng)度低于 15LUX 的時(shí)候， 光敏開(kāi)關(guān)就會(huì)開(kāi)啟路燈。 (7) 按下 “SET”按鍵，設(shè)定好當(dāng)前時(shí)間，開(kāi)燈時(shí)間和關(guān)燈時(shí)間。整個(gè)系統(tǒng)是通過(guò) USB 供電作為電源，為 +5V。 圖 主控硬件模塊圖 圖 硬件電路模塊圖 (5) 連接串口到計(jì)算機(jī)的 USB，通過(guò)相應(yīng)的軟件把生成的 HEX 文件加載到 19 單片機(jī)中，按下復(fù)位，程序燒寫完畢。如圖 所示，大的模塊是主要應(yīng)用板模塊，小的模塊是單片機(jī)的主控模塊。 (4) 將單片機(jī)的主控板和主要應(yīng)用板想連接。 18 (2) 檢查電源與地是否有短路的，無(wú)短路才可以進(jìn)行下面的步驟。 圖 節(jié)能模式下聲敏開(kāi)關(guān)開(kāi)燈圖 圖 路燈壞了時(shí)候 1602 的顯示圖 5 調(diào)試與使用說(shuō)明 該數(shù)控穩(wěn)壓電源主要由單片機(jī) STC89C5 LCD1602 液晶顯示器、按鍵、電源電路 +5V、時(shí)鐘電路、模擬路燈電路、聲敏控制開(kāi)關(guān)、光敏控制開(kāi)關(guān)、報(bào)警電路 [10]。 如圖 ，是有車輛或行人經(jīng)過(guò)的時(shí)候，聲敏感應(yīng)到聲音變化，然后點(diǎn)亮 圖下滅掉的路燈。于是設(shè)定一個(gè) 聲 敏控制開(kāi)關(guān)，當(dāng)有 行 人和車輛經(jīng)過(guò)的時(shí)候，通過(guò)道路分貝的變化反應(yīng)到聲敏中，就會(huì)啟動(dòng)節(jié)能模式下滅掉的燈。雖然只是簡(jiǎn)單的相間隔亮滅，但是對(duì)于一個(gè)很大的城市來(lái)說(shuō)，可以節(jié)約一半的能源做到盡可能大的節(jié)能，如圖 所示。在這 之后 的下半夜，路上的行人和車流量已經(jīng)很少了，這個(gè)時(shí)候再按照傳統(tǒng)的照明方式很浪費(fèi)電。到了傍晚的時(shí)候，時(shí)間到達(dá)了定時(shí)開(kāi)路燈的時(shí)候，會(huì)開(kāi)啟路燈，如圖 所示。在白天， 如果光照低于 15LUX 時(shí)，此時(shí)光照強(qiáng)度很暗， 此時(shí)如果沒(méi)有工作人員及時(shí)開(kāi)路燈，會(huì)是很危險(xiǎn)的。 圖 當(dāng)前時(shí)間圖 圖 設(shè)定時(shí)間圖 圖 設(shè)定開(kāi)燈時(shí)間圖 圖 設(shè)定關(guān)燈時(shí)間圖 每一個(gè)系統(tǒng)都有手動(dòng)控制開(kāi)關(guān)，這是一個(gè)系統(tǒng)最簡(jiǎn)單的功能，如圖 所示。該設(shè)計(jì)模塊的電源電壓是 +5V。通過(guò)對(duì)時(shí)間的設(shè)定，根據(jù)對(duì)四季不同的光照的強(qiáng)度來(lái)設(shè)定時(shí)間。按下三次 “SET”來(lái)設(shè)定關(guān)燈時(shí)間，如圖 。通過(guò)按下 “SET”鍵，來(lái)設(shè)定當(dāng)前時(shí)間，如圖 。但是在節(jié)能的同時(shí)不能給交通帶來(lái)安全隱患，安全問(wèn)題是最重要的問(wèn)題，所以在設(shè)計(jì)添加了一個(gè)聲敏控制開(kāi)關(guān)，當(dāng)有行人和車輛經(jīng)過(guò)的時(shí)候，通過(guò)道路分貝的變化，聲敏開(kāi)關(guān)檢測(cè)到分貝 變化，從而開(kāi)啟節(jié)能模式下滅掉的燈，使道路的照明如前半夜一樣亮，確保交通安全保障 [9]。設(shè)計(jì)的更加節(jié)能化，傳統(tǒng)的路燈系統(tǒng)，上半夜 和下半夜都是一樣的，下半夜的時(shí)候其實(shí)是人特別需要休息的時(shí)候，這個(gè)時(shí)候的車流量和人流量是很少的，如果仍全部開(kāi)啟路燈，造成了太多的能源浪費(fèi)，我們現(xiàn)在一直都倡導(dǎo)的是低碳和節(jié)能的生活，所以傳統(tǒng)的照明模式已經(jīng)很難滿足我們的要求了。這個(gè)時(shí)候需要光照特別強(qiáng)，以便 14 于交通安全，此時(shí)的交通安全是最重要的，當(dāng)有路燈壞掉的時(shí)候，也會(huì)及時(shí)報(bào)警，這個(gè)時(shí)候一般情況下還有工作人員在值班，可以通過(guò)路況信息提醒廣大的司機(jī)用戶注意安全 [8]。不會(huì)造成浪費(fèi)也會(huì)給交通帶來(lái)更安全的保障。當(dāng) 光照強(qiáng)度低于 15LUX 的時(shí)候， 通過(guò)光敏控制開(kāi)關(guān)，檢測(cè)到光線 強(qiáng)度的變化 ，系統(tǒng)則自動(dòng)開(kāi)啟路燈系統(tǒng)。當(dāng)清晨，單片機(jī)的檢測(cè)時(shí)間到了定時(shí)關(guān)路燈時(shí)間，此時(shí)路燈全部關(guān)閉。 LCD1602 是整個(gè)系統(tǒng)的顯示模塊，通過(guò)顯示屏顯示當(dāng)前時(shí)間，并設(shè)置當(dāng)前時(shí)間、開(kāi)路燈時(shí)間、關(guān)路燈時(shí)間。 開(kāi) 始源 程 序串 口 通 信單 片 機(jī) 系 統(tǒng)設(shè) 定 當(dāng) 前 時(shí) 間設(shè) 定 開(kāi) 燈 時(shí) 間設(shè) 定 關(guān) 燈 時(shí) 間結(jié) 束 圖 初始模式驅(qū)動(dòng)程序流程圖 初始化程序流程過(guò)程如圖 所示。隨即在 1602 上面會(huì)顯示初始設(shè)定時(shí)鐘值，工作人員可以通過(guò) “SET”來(lái)設(shè)定當(dāng)前時(shí)間，按一下是設(shè)置當(dāng)前 時(shí)間，按兩下 “SET”，是用來(lái)設(shè)定定時(shí)開(kāi)路燈的時(shí)間，按下三下是設(shè)置定時(shí)關(guān)路燈時(shí)間。該系統(tǒng)采用的是串行傳輸數(shù)據(jù)，將源程序通過(guò)串行口下載到單片機(jī)中。不足之處是雖然該系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)報(bào)警，并且可以在 1602 上面顯示，但是只顯示有燈泡壞了，沒(méi)有考慮到城市的路燈那么多，單純的報(bào)警和顯示壞了，還是不能精確到哪一盞燈，這給維修和排查帶來(lái)一些不便，自己將更加完善去實(shí)現(xiàn)。 此課程設(shè)計(jì)的創(chuàng)新之處就是白天 當(dāng)關(guān)照強(qiáng)度低于 15LUX 的時(shí)候， 路燈會(huì)自動(dòng)開(kāi)啟，方便車輛和行人通行 [6]。當(dāng)夜晚有燈壞了的時(shí)候，也會(huì)如白天一樣報(bào)警，如果此時(shí)有工作人員值班，也能及時(shí)的發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。所以采用相間隔亮滅的方式來(lái)節(jié)能，能節(jié)約一半的能源。 在傍晚到了快要開(kāi)燈的時(shí)間， 根據(jù)之前設(shè)定的開(kāi)燈時(shí)間， 路燈自動(dòng)開(kāi)啟路燈，這個(gè)時(shí)候處于正常照明時(shí)間。方便白天川流不息的車輛和行人。 LCD1602 相當(dāng)于一個(gè)電子表，總的程序就是圍繞著這個(gè)時(shí)序運(yùn)轉(zhuǎn)的。根據(jù)北京時(shí)間設(shè)定，這作為開(kāi)路燈和關(guān)路燈的時(shí)間參照。軟件主程序流程圖如圖 所示 [5]。很方便快捷的通過(guò)計(jì)算機(jī)串口進(jìn)行調(diào)試。在串口方式下， CH340T提供常用的 MODEM聯(lián)絡(luò)信號(hào)，用于計(jì)算機(jī)擴(kuò)展異步串口，或者將普通的串口設(shè)備直接升級(jí)到 USB總線。 串口通信電路和電源模塊電路 串口電路主要是組成是串口驅(qū)動(dòng)芯片 CH340T，本設(shè)計(jì)以 USB作為供電電源。若檢測(cè)人談話聲，需要調(diào)節(jié)電位器，可偵測(cè)到連續(xù)的方波脈沖，同時(shí)紅色發(fā)光管將以當(dāng)前的聲效分貝值進(jìn)行閃爍，輸出信號(hào)是數(shù)字量，可用程序直接像檢測(cè)按鍵一樣或用外中斷，脈沖計(jì)數(shù)處理即可。咪頭前級(jí)帶三極管放大，將放大后的信號(hào)送入處理器，進(jìn)行比較和延時(shí)穩(wěn)定濾波輸出，當(dāng)檢測(cè)到環(huán)境下的沖擊聲效時(shí)，板上紅色 LED將點(diǎn)亮。沖擊聲效傳感器的最大探測(cè)距離為 3米。通過(guò)主板上的麥克風(fēng)，該傳感器檢測(cè)到變化的分貝，這將觸發(fā)一個(gè)高電平脈沖被發(fā)送通過(guò)該傳感器的信號(hào)管腳。 非運(yùn)算放大器處理檢測(cè)環(huán)境噪聲的沖擊聲效傳感器，聲效信號(hào) 檢測(cè)穩(wěn)定。 DAT 是信號(hào)輸出引腳，而 STG 是設(shè)置 8 信號(hào)輸入引腳。預(yù)設(shè)值一經(jīng)設(shè)定， KC_IRS 模塊永遠(yuǎn)記錄預(yù)設(shè)值。該模塊軟件設(shè)置可調(diào)精度、檢測(cè)范圍、檢測(cè)距離、預(yù)設(shè)檢測(cè)環(huán)境等模式。整個(gè)模塊電路如圖 所示。本設(shè)計(jì)課題為 DS1302 采用的時(shí)鐘芯片是 的晶振。 DS1302 是由 DS1202 改進(jìn)而來(lái) [2],增加了以下的特性。時(shí)鐘 /RAM 的讀 /寫數(shù)據(jù)以一個(gè) 字節(jié)或多達(dá) 31 個(gè)字節(jié)的字符組方式通信。 EA/VP31X119X218RESET9RD17WR16INT012INT113T014T115P101P112P123P134P145P156P167P178P0039P0138P0237P0336P0435P0534P0633P0732P2021P2122P2223P2324P2425P2526P2627P2728PSEN29ALE/P30TXD11RXD10VCC40GND20MCU1 STC89C52RCY1C930PC1030P+5V+5V1133RES11122C1147uFR210KRST+5VVCC21X12X23GND4RST5I/O6SCLK7VCC18U1DS1302+5VC2104R2610KR2710KR2810KY132768C110PC310P時(shí)鐘電路B1BATT 圖 MCU和 DS18B20模塊電路 DS1302 是 DALLAS 公司推出的涓流充電時(shí)鐘芯片 ,內(nèi)含有一個(gè)實(shí)時(shí)時(shí)鐘 /日歷和 31 字節(jié)靜態(tài) RAM,通過(guò)簡(jiǎn)單的串行接口與單片機(jī)進(jìn)行通信實(shí)時(shí)時(shí)鐘 /日歷電路 .提供秒分時(shí)日日期。晶振采用是是 12MHZ 頻率的晶振，因?yàn)檫@個(gè)頻率的晶振可以實(shí)現(xiàn)每條指令需要的時(shí)間是 2us。避免系統(tǒng)因?yàn)槌绦蚧蛘卟僮魇д`引起的進(jìn)入死循環(huán)，或者卡機(jī)狀態(tài)。單片機(jī)最小系統(tǒng)控制部分主要由 STC89C5晶振電路、復(fù)位電路等電路組成，是每個(gè)用單片機(jī)系 6 統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的必須的外圍電路 [1]。 單 片 機(jī)按 鍵 開(kāi) 關(guān) 電 路光 控 開(kāi) 關(guān) 電 路聲 控 開(kāi) 關(guān) 電 路最 小 系 統(tǒng) 電 路L C D 顯 示 電 路二 極 管 路 燈 顯 示 電 路報(bào) 警 電 路時(shí) 間 電 路 圖 系統(tǒng)整體框圖 2 硬件設(shè)計(jì) 硬件電路總原理圖 系統(tǒng)硬件部分由 MCU、 DS1302 與按鍵控制模塊、 LCD 顯示模塊、按鍵控制模塊、光敏 /聲敏控制模塊、報(bào)警模塊、 LED 模擬路燈模塊、 USB 串口及 USB接口電路模塊，分各模塊單獨(dú)設(shè)計(jì)電路，硬件系統(tǒng)總電路圖如圖 所示。直至下一個(gè)傍晚再開(kāi)啟路燈，實(shí)現(xiàn)這樣的循環(huán)。當(dāng)有行人或者車輛經(jīng)過(guò)的時(shí)候，系統(tǒng)通過(guò)聲敏控制開(kāi)關(guān)，來(lái)開(kāi)啟節(jié)能模式下滅掉的燈，這樣可以避免因?yàn)楣饩€暗而造成的交通事故，而且被點(diǎn)亮的燈可以延時(shí) 5 秒，當(dāng)五秒過(guò)后沒(méi)有車輛了，燈又會(huì)重新恢復(fù)節(jié)能模式，當(dāng)仍有行人和車輛的時(shí)候，燈會(huì)繼續(xù)亮的。在時(shí)鐘運(yùn)行到了十二點(diǎn)的時(shí)候，系統(tǒng)自動(dòng)開(kāi)啟節(jié)能模式照明。系 4 統(tǒng)進(jìn)行時(shí)序運(yùn)行。 系統(tǒng)運(yùn)行后， LCD 上面會(huì)顯示相關(guān)的初始開(kāi)關(guān)燈設(shè)置時(shí)間。報(bào)警器主要負(fù)責(zé)的是報(bào)警，提醒維護(hù)人員相關(guān)燈出現(xiàn)了故障，請(qǐng)及時(shí)維修，這樣可以在第一時(shí)間減少維修，減少交通隱患。串口輸入電路負(fù)責(zé)的是把源程序加載到單片機(jī)中，通過(guò)連接計(jì)算機(jī)和串口來(lái)用于加載程序和進(jìn)行修改再加載。進(jìn)入下半夜，系統(tǒng)通過(guò)對(duì)定時(shí)器時(shí)間做出判斷，通過(guò)對(duì) I/O 口的設(shè)定來(lái)開(kāi)啟節(jié)能模式。按鍵電路主要包括人工開(kāi)啟和關(guān)閉路燈，當(dāng)前時(shí)鐘的設(shè)置，還有就是開(kāi)燈時(shí)間的設(shè)置和關(guān)燈時(shí)間的設(shè)置。通過(guò) DS1302 時(shí)間模塊輸出整個(gè)系統(tǒng)的時(shí)序，是整個(gè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的前提。 總體設(shè)計(jì)方案 本系統(tǒng)主要由 STC89C52 單片機(jī)控制電路、時(shí)鐘電路、按鍵輸入電路、光控開(kāi)關(guān)電路、聲控開(kāi)關(guān)電路、二極管模擬路燈顯示電路、報(bào)警電路，液晶顯示，串口輸入電路、線性電源電路等組成。便于提醒工作人員 及時(shí)維修，以免因耽誤時(shí)間而造成不必要的損失。不管是在前半夜的正常開(kāi)燈的模式下，還是在后半夜的節(jié)能模式下，當(dāng)有燈泡壞了的時(shí)候。可以方便車輛和行人通行。當(dāng)有車輛和行人經(jīng)過(guò)的時(shí)候，通過(guò)聲敏控制開(kāi)關(guān)檢測(cè)到聲音。當(dāng)午夜 12:00 時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)開(kāi)啟節(jié)能模式，采用路燈的間隔亮滅。當(dāng)時(shí)間達(dá)到路燈的關(guān)閉時(shí)間時(shí)，路燈則自動(dòng)關(guān)閉。通過(guò)設(shè)置，可以設(shè)定定時(shí)開(kāi)路燈時(shí)間，和定時(shí)關(guān)路燈時(shí)間。 1 總體設(shè)計(jì) 功能要求及技術(shù)指標(biāo) 當(dāng)有工作人員人為控制路燈的開(kāi)關(guān)時(shí)，路燈隨即被打開(kāi)和關(guān)閉。 課題設(shè)計(jì)的主要研究?jī)?nèi)容是針對(duì)目前路燈照明中存在的問(wèn)題，結(jié)合國(guó)內(nèi)外各種路燈節(jié)能的研究成果，設(shè)計(jì)一種基于單片機(jī)控制的節(jié)能路燈系統(tǒng)。這足以說(shuō)明這片領(lǐng)域是有很大的社會(huì)價(jià)值和商業(yè)前景。國(guó)際社會(huì)也對(duì)此做出了很多改進(jìn)，對(duì)照明燈以及智能恒壓控制方面做出了重大貢獻(xiàn)。因此迫切需要解決此問(wèn)題，故針對(duì)這種情況本人設(shè)計(jì)并制作了這一節(jié)能智能型的模擬路燈控制系統(tǒng)，其主要價(jià)值在于能更好的節(jié)能與監(jiān)測(cè)，在很多方面給人們帶來(lái)了方便，給維護(hù)人員帶來(lái)便利，希望此系統(tǒng)能在現(xiàn)實(shí)中發(fā)揮其潛在的價(jià)值。但隨著路燈的發(fā)展城市路燈的維護(hù)量增大，帶來(lái)維護(hù)人員不足的問(wèn)題，使得路燈故障時(shí)不能得到及時(shí)的修復(fù)以致造成人民生活的不便。 關(guān)鍵詞： STC89C52； LED 路燈；光敏開(kāi)關(guān)；聲敏開(kāi)關(guān) 2 引言 近年來(lái)，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)改革的深入發(fā)展和信息化時(shí)代的深入，路燈的發(fā)展給城市帶來(lái)了明亮和方便。 集光敏控制、聲敏控制、節(jié)能控制、報(bào)警控制于一體。本人完全意識(shí)到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。 ②等 級(jí)標(biāo)準(zhǔn)：優(yōu)≥ 90；良≥ 80；中≥ 70；及格≥ 60；不及格＜ 60； 答 辯 會(huì) 紀(jì) 要 時(shí)間 地點(diǎn) 答 辯 小 組 成 員 姓 名 職 稱 所 學(xué) 專 業(yè) 所 從 事 專 業(yè) 答辯中提出的主要問(wèn)題及回答的簡(jiǎn)要情況記錄：