【正文】 使用靈活等特點(diǎn)，具有明顯的優(yōu)勢和廣闊的應(yīng)用前景。在航空航天、機(jī)械加工、工程控制、智能儀器儀表、家用電器、通信系統(tǒng)等領(lǐng)域， 9 單片機(jī)都正在發(fā)生著非常重要的作用。 單片機(jī)的應(yīng)用意義遠(yuǎn)不限于它的應(yīng)用范疇或由此帶來的經(jīng)濟(jì)效益，更重要的是它從根本上改變了傳統(tǒng)的控制方法和設(shè)計(jì)理念，向著嵌入式系統(tǒng)方向發(fā)展。 單片機(jī)控制系統(tǒng)已基本取代了以前復(fù)雜的電子線路或數(shù)字電路構(gòu)成的控制系統(tǒng)，用軟件來實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的智能化?？梢允悄M量，也可以是數(shù)字 量，標(biāo)準(zhǔn)的 USB 接口也已經(jīng)集成在了單片機(jī)內(nèi)部。當(dāng)然這可能涉及一些接口的問題，但是 CPU也不是直接做這些事情的。只是能力沒那么強(qiáng)大。因?yàn)槟軌蜻\(yùn)行程序，所以可以做很多的事情。部分單片機(jī)的計(jì)算能力已經(jīng)比早期 PC 的 CPU 強(qiáng)大，速度也越來越快。 單片機(jī)的功能很多：比較器；模數(shù) /數(shù)模轉(zhuǎn)換 器； PWM；多種多樣的接口； LCD 驅(qū)動；存儲器等等。這些電路能在軟件控制之下，準(zhǔn)確、迅速、高效地完成程序設(shè)計(jì)者事先規(guī)定的任務(wù)。單片機(jī)是 采用超大規(guī)模技術(shù)把具有數(shù)據(jù)處理能力（如算術(shù)運(yùn)算、邏輯 運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送、中斷處理）的微處理器（ CPU）、隨機(jī)數(shù)據(jù)存儲器（ RAM）、只讀存儲器（ ROM）、輸入 /輸出電路（ I/O 口）等電路集成到單片芯片上，構(gòu)成一個最小而完善的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。 系統(tǒng)框圖 單片機(jī)光 敏 電 阻聲 光 報(bào) 警鍵 盤液 晶 顯 示路 燈 控 制 系 統(tǒng)驅(qū)動電路數(shù) 碼 管 顯 示 圖 21 系統(tǒng)框圖 8 第 3 章 硬件設(shè)計(jì) 單片機(jī)概述 單片機(jī)的簡介 單片微型計(jì)算機(jī)簡稱單片機(jī)，是典型的嵌入式微控制器，常用英文字母縮寫 MCU表示單片機(jī)。①、③為路燈的左邊一排。①為進(jìn)入調(diào)整開燈、關(guān)燈的時間按鈕 ,還有 為退出調(diào)整開燈和關(guān)燈的按鈕，只有通過它才能有效的退出定義開燈和關(guān)燈的調(diào)整狀態(tài) ； ②為調(diào)整加一小時的按鈕，③為調(diào)整減一小時的按鈕，④為調(diào)加一 7 分鐘的按鈕，⑤為調(diào)整減一分鐘的按鈕。本次設(shè)計(jì)中共用到了五個按鈕和四個發(fā)光二極管，用來控制路燈和調(diào)整時間。本設(shè)計(jì)中另外的一大特點(diǎn)就是在夜晚 12： 00 的時候，路燈會熄滅一半，這種設(shè)計(jì)也是為了節(jié)省資源，因?yàn)橐股钊遂o的時候，并不需要太多的路燈照明 整個路面，只需要點(diǎn)點(diǎn)燈光就行。開機(jī)后系統(tǒng)內(nèi)部自定義開路燈時間為 18： 00： 00，關(guān)路燈時間為 6： 00： 00，如果不做調(diào)整的話，時間就是下午六點(diǎn)鐘開燈，早晨 6 點(diǎn)鐘關(guān)燈，但春、夏、秋、冬四季的晝夜并不相等，為了更好的節(jié)省資源（電力）。 根據(jù)任務(wù)書的要求，分析出需要的功能有：具備時鐘功能、時間調(diào)節(jié)的調(diào)節(jié)、二極管 (模擬路燈 )的顯示功能、定時開燈關(guān)燈的時間調(diào)整功能、按鍵控制功能，光電控制路燈功能。硬件電路部分主要包括以下幾個部分：單片機(jī)最小系統(tǒng)、路燈控制電路部分、光電檢測電路部分。 根據(jù)日照設(shè)置光控參數(shù)、時間參數(shù)； 可同時控制多路照明、單雙間隔開啟照明； 系統(tǒng)要求可自動、手動、緊急三種模式操作； 系統(tǒng)要求有 LED 檢測模塊、聲光報(bào)警模塊、時鐘模塊。 由于 方案 二 使用 LM324 芯片等相關(guān)元件，使系統(tǒng)的設(shè)計(jì)更加接近實(shí)際 應(yīng)用 ，在實(shí)際應(yīng)用中，系統(tǒng)是由電子電路→電氣電路的控制，使用 LM324 等可使系統(tǒng)的現(xiàn)實(shí)性大 大增強(qiáng) 。 執(zhí)行電路部分 方案一： 由單片機(jī)端口對相應(yīng)電路進(jìn)行操作 ； 方案二： 使用 LM324 芯片，含有四個運(yùn)算放大器，電源電壓范圍寬，靜態(tài)功耗小 ， 可單電源使用 。 方案二：使用光敏電阻和三極 管聯(lián)合驅(qū)動的方式，提供給單片機(jī)輸入傳感信號。 軟件的設(shè)計(jì)包括： 畫出程序框圖、主程序設(shè)計(jì)、鍵盤和顯示軟件設(shè)計(jì)、各功能程序設(shè)計(jì)及清單注釋。根據(jù)環(huán)境、交通等因素，單片機(jī)采用光敏電阻或光電開關(guān)的信號控制路燈的亮滅，具有自動檢查故障報(bào)警等功能；采用切換 多種模式設(shè)定并實(shí)現(xiàn) PWM 調(diào)光功能，實(shí)現(xiàn)了光電控制、時間控制、交通情況檢測、故障自動檢測與報(bào)警功能，節(jié)省了電力能源和人力資源。有關(guān)人士正研究在熱沉材料上進(jìn)行特殊的陶瓷化處理直接安裝線路，經(jīng)過這樣的優(yōu)化后將會根本解決散熱的導(dǎo)熱環(huán)節(jié)。 導(dǎo)熱硅脂是用來填充鋁基板與散熱片之間的空隙的材料的一種，這種材料又稱之為熱界面材料。作為解決辦法，導(dǎo)熱介質(zhì)就應(yīng)運(yùn)而生了，它的作用就是填充兩個接觸表面之間大大小小的空隙，增大發(fā)熱源與散熱片的接觸面積。保證熱沉殼體的散熱效果不受惡劣環(huán)境的影響，散熱通道的暢通，做到真正的長壽命。 多篇文章中都闡述了散熱是靠面積而不是看體積的大小，許多企業(yè)都了解了個中道理，殼體采用多層翅片散熱，但對熱沉散熱殼體的翅片忽略了防塵和積塵，日積月累將會影響 殼體的散熱效果。銅和鋁的對比中形成了一種新型的工藝 —— 銅鋁結(jié)合。如何減少中間環(huán)節(jié)，直接與熱沉散熱近距離接觸將熱量 快速達(dá)到平衡的有效散熱，是現(xiàn)今高質(zhì)量的 LED 燈具產(chǎn)品開發(fā)需考慮的方向。 現(xiàn)在許多生產(chǎn)廠家大功率 LED 的熱沉散熱殼體應(yīng)用基本采用不同的合金鋁材料，其導(dǎo)熱系數(shù)不一，一些材料的散熱速率難以滿足 LED 工作條件。社會對亮燈率、開關(guān)燈的準(zhǔn)確率、 故障檢測的實(shí)時性和維修的及時性要求不斷提高，利用 51 系列單片機(jī)可編程控制八位邏輯 I/O 端口實(shí)現(xiàn)路燈的智能化，達(dá)到節(jié)能、自動控制的目的 ,避免了傳統(tǒng)電路對能源的浪費(fèi)，且路燈的自動控制更方便了工作人員的管理。 而為了更好的達(dá)到控制的目的，現(xiàn)在國內(nèi)外都開始采用智能控制方式，如光控、聲控、時控等，國外甚至開始采用太陽能供能光控能效果。照明系統(tǒng)能夠根據(jù)不同區(qū)域的不同功能需求，在每天不同時段、不同自然光照度或者不同交通流量情況下，按照特定的設(shè)置，實(shí)現(xiàn)對道路照明的動態(tài)智能化管理，即 TPO 管理 (TIME 時間／ PLACE 地點(diǎn)／ OCCASION 場合 )。 LED路燈還沒有標(biāo)準(zhǔn)可循，對訂購、使用、維護(hù)都不利。 LED 路燈的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)： LED路燈在產(chǎn)品規(guī)格方面缺少統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，目前還沒有統(tǒng)一的 LED路燈生產(chǎn)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，每個廠家都按自己的標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)自己的產(chǎn)品，彼此之間是很難通用的。而對于 LED 路燈，現(xiàn)在很多大功率 LED 燈珠內(nèi)部集成了齊納二極管，單顆 LED 燈珠損壞不會影響整體燈具的亮度，不需要更換，但是要整個光 源更換，現(xiàn)場的維護(hù)就無法進(jìn)行了。美國能源之星制訂的要求，分為不低于 35000h 和 25000h 兩檔，主要是 LED 芯片壽命很長，卻與封裝后的溫度，散熱等諸多因素有關(guān)，另外還有驅(qū)動電路裝置的電子元器件壽命問題。高壓鈉燈稱標(biāo)準(zhǔn)壽命目前已超過 2 萬小時，實(shí)際應(yīng)用 3 年左右，節(jié)能型電感鎮(zhèn)流器不會低于 20 度，燈具也是如此。對于人行道、商業(yè)步行街、居住小區(qū)等道路， LED 的顯色性優(yōu)于鈉燈，分辨人的狀況更加清晰，較有優(yōu)勢。高壓鈉燈的相關(guān)色溫（ Tcp）為 2100K 左右，屬于暖色溫，其顯色指數(shù)（ Ra）只有 23— 25，顯色性低；而 LED 路燈現(xiàn)在使用的色溫多大于 5300K，屬于冷色溫，較好的產(chǎn)品，其 Ra 可達(dá) 70— 80，顯色性好。 目前 LED 路燈的配光技術(shù)已經(jīng)有了很大發(fā)展，有些廠家已經(jīng)開發(fā)出良好的二次配光系統(tǒng)，而不再是單純依靠光源排列來配光，但綜合看，配光還不能做到完全合理，有些在道路內(nèi)側(cè)的配光較亮，均勻度也能滿足要求，但人行道側(cè)環(huán)境光的亮度 明顯不足，SR 值明顯不符合要求，還是廠家設(shè)計(jì)人員對道路照明標(biāo)準(zhǔn)的要求理解不夠。 眾所周知， LED 是目前最為節(jié)能的發(fā)光元件，通過采用 LED 發(fā)光可以節(jié)省大量的電能， 并 且 LED 燈 發(fā)光柔和，亮度適中，對環(huán)境無污染，已經(jīng)廣泛的應(yīng)用于各種照明場合 。而為了更好的達(dá)到控制的目的，現(xiàn)在國內(nèi)外都開始采用智能控制方式，如光控、聲控、時空等，國外甚至開始采用太陽能供 能光控方式來控制路燈，基本可以達(dá)到完全自給自足的效果。其不足是由于反應(yīng)速度較慢，用電高峰時電壓降到非穩(wěn)定區(qū)容易造成燈光閃滅，不能自動調(diào)節(jié)，同時如果電壓突然升高，則會對燈具造成損壞，相對來說穩(wěn)壓效果較差；第二種是采用電子器件構(gòu)件的可控硅式設(shè)備。其中，美國和日本主要集中在研究緊湊型熒光燈和鎮(zhèn)流器熒光燈兩個方面。城市照明監(jiān)控技術(shù)在我國已有將近三十年的發(fā)展歷史了 , 從過去簡單的有線載波監(jiān)控和無線監(jiān)控技術(shù)發(fā)展到今天的網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù) , 城市照明監(jiān)控的理念正在發(fā)生變化。其發(fā)展趨勢可以體現(xiàn)在以下幾個方面 , 即 : 精確化控制、多場景控制、網(wǎng)絡(luò)化控制、節(jié)能與快速反應(yīng)。為了解決這些缺點(diǎn)與不足，為此，提出了路燈智能化控制，采用高效 LED 路燈光源，以單片機(jī)作為控制中心，利用傳感器模塊、光控路燈模塊來實(shí)現(xiàn)。明顯地提高了路燈的用電效率，延長了路燈的使用壽命。而且，我國大多數(shù)地區(qū)的路燈關(guān)開燈都是采用人工控制或者定時控制，這樣也有許多的不利之處；若采用人工控制，則路燈開關(guān)存在著一定的不確定性，同時也占用了一定的人力資源；定時控制則存在著夏冬季白黑晝時間不同的情況，有的天還沒黑路燈就開，天還沒亮路燈就滅的情況，影響人們的日常生活。 III 目 錄 摘 要 ........................................................................................................................................ I ABSTRACT .............................................................................................................................. II 第 1 章 緒 論 ........................................................................................................................... 1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及課題意義 ..................................................................................... 1 課題意義 ........................................................................................................... 1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 ............................................................................................... 1 主要研究的內(nèi)容 ......................................................................................................... 4 方案論證 ..................................................................................................................... 4 傳感電路部分 ................................................................................................... 4 執(zhí)行電路部分 ................................................................................................... 5 第 2 章 總體設(shè)計(jì) ..................................................................................................................... 6 設(shè)計(jì)要求 ..................................................................................................................... 6 設(shè)計(jì)思路 ..................................................................................................................... 6 系統(tǒng)框圖 ..................................................................................................................... 7 第 3 章 硬件設(shè)計(jì) .....................................................................