【正文】 ....... 19 1 1 緒論 本文研究的智能路燈節(jié)能控制系統(tǒng)是通過配套的功率變換組件，可在路燈的啟停和運(yùn)行中，有效的調(diào)節(jié)路燈的端 電壓，控制路燈的照明亮度，從而改變了路燈在不同時(shí)段的耗電量，改善了功率因素，到了節(jié)約電能的目的。 本文 給出 了智能路燈控制系統(tǒng)的 架構(gòu)和 設(shè)計(jì)方案，詳細(xì)分析了 其工作原理和以 AT89S51 為主控單 元的 各模塊軟硬件 設(shè)計(jì)。 由于單片機(jī)具有集成度高，處理能力強(qiáng) ,可靠性高，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，價(jià)格低廉的優(yōu)點(diǎn)，因此在路燈照明工程中被廣泛應(yīng)用。如何節(jié)能降耗己成為近年來世界性 研究的 一個(gè) 熱點(diǎn)課題。 河南科技學(xué)院 2020 屆本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 設(shè)計(jì)題目 :基于 單片機(jī)的 智能 路燈控制系統(tǒng) 設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名： 所在院系： 所學(xué)專業(yè)： 導(dǎo)師姓名： 完成時(shí)間： 2020510 基于單片機(jī)的 智能 路燈控制系統(tǒng) 設(shè)計(jì) 摘 要 隨著中國現(xiàn)代化節(jié)奏的不斷加快 ， 電子產(chǎn)品的大量應(yīng)用也導(dǎo)致 電力消費(fèi)飛速地增長。于此相對(duì)的另一個(gè)事實(shí)是電力資源已 成為一種 緊缺型資源。 目前 路燈已經(jīng)成為一個(gè)城市的照明和夜景美化不可分割更無可替代的一部分 ,而在路燈的高效節(jié)能方面，自動(dòng)路燈控制系統(tǒng)的優(yōu)劣舉足輕重 。本 設(shè)計(jì) 研究的基于單片機(jī)的智能路燈控制系統(tǒng)正是針對(duì)我國在城市照明上所存在的巨大的能源消耗而開發(fā)出的新型節(jié)能控制系統(tǒng)。 關(guān)鍵詞： 智能路燈 ,單片機(jī) ,分時(shí)調(diào)壓 ,光線調(diào)壓 DESIGN OF STREET LAMP CONTROL SYSTEM BASED ON SINGLE CHIP MICROCOMPUTER ABSTRACT With the accelerating pace of China39。 設(shè)計(jì)背景 ? 十二五 ? 時(shí)期，我國仍將處于工業(yè)化和城鎮(zhèn)化快速發(fā)展階段，面臨的資源和環(huán)境形勢(shì)依然嚴(yán)峻。在北京東西部能源技術(shù)研究院的 報(bào)道 中有這么一篇中提到節(jié)能是緩解能源約束，減輕環(huán)境壓力，保障經(jīng)濟(jì)安全，實(shí)現(xiàn)全面建設(shè)小康社會(huì)目標(biāo)和可持續(xù)發(fā)展的必然選擇，體現(xiàn)了科學(xué)發(fā)展觀 的本質(zhì)要求，是一項(xiàng)長期的戰(zhàn)略任務(wù)，必將擺在更加突出的戰(zhàn)略位置。 這些問題的產(chǎn)生無疑給當(dāng)?shù)氐穆窡艄芾聿块T的各方面工作帶來很大的壓力，急切加以解決。舊式的控制系統(tǒng)存在功耗大，公共資源得不到充分應(yīng)用，效率低等消極影響。 所以，對(duì)城市的路燈的設(shè)計(jì)已經(jīng)成為了當(dāng)務(wù)之急。 國內(nèi)外 現(xiàn)狀 分析 目前，路燈照明廣泛采用高壓鈉燈，其設(shè)計(jì)壽命在 12020小時(shí)以上，在正常情況下至少可用 3年，但是由于超壓使用，現(xiàn)在路燈的使用壽命僅僅只有 1年左右，有的甚至只有幾個(gè) 月，造成維護(hù)和材料的極大浪費(fèi)。 而且，我國絕大多數(shù)地區(qū)的路燈關(guān)開燈都是采用人工控制或者定時(shí)控制，這樣也有許多不利之處：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(shí)也 2 占用了一定的人力資源。本設(shè)計(jì)通過使用 AT89C51單片機(jī)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行智能控制，使系統(tǒng)達(dá)到自動(dòng)啟停及智能調(diào)壓。 論文的 主要內(nèi)容 本設(shè)計(jì)可以通過對(duì)外界光線和電壓信號(hào)的采集來控制路燈的自動(dòng)啟停以及智能調(diào)壓從而減少城市路燈照明耗電量，又對(duì)輸入電壓進(jìn)行穩(wěn)壓調(diào)節(jié)來提高用電效率。 (2) 針對(duì)光線和電壓信號(hào)的采集，采用數(shù)據(jù)采集技術(shù)。 (4) 當(dāng)電壓符合額定電壓時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)行穩(wěn)壓。 2 Proteus 仿真軟件與 Keil Proteus仿真軟件 Proteus 軟件是英國 Lab Center Electronics 公司出版的 EDA 工具軟件（該軟件中國總代理為廣州風(fēng)標(biāo)電子技術(shù)有限公司）。它是目前比較好的仿真單片機(jī)及外圍器件的工具。 Proteus 從原理圖布圖、代碼調(diào)試到 單片機(jī) 與外圍電路協(xié)同仿真 都能方便的實(shí)現(xiàn) ，真正實(shí)現(xiàn)了從概念到產(chǎn)品的完整設(shè)計(jì)。在編譯方面，它也支持 IAR、 Keil 和 MATLAB 等多種 編譯器 。 Keil 提供了包括 C 編譯器 、宏匯編、連接器、庫管理和一個(gè)功能強(qiáng)大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開發(fā)方案，通過一個(gè) 集成開發(fā)環(huán)境（ uVision）將這些部分組合在一起。 3 硬件設(shè)計(jì) 按鍵 模塊 鍵盤模塊的硬件電路設(shè)計(jì)如圖 31 所示。在此設(shè)計(jì)中，若在時(shí)間調(diào)整模式下 S2 設(shè)置為?加 1? 功能鍵， S3 設(shè)置為?減 1?功能鍵；若在手動(dòng)操作模式下 S2 設(shè)置為?開?功能鍵， S3 設(shè)置為?關(guān)?功能鍵。 S5 為運(yùn)行模式下實(shí)現(xiàn)?自動(dòng)?、?手動(dòng)?的切換。 實(shí)時(shí)時(shí)鐘 /日歷電路提供秒 、 分 、 時(shí) 、 日 、星期、 月 、 年的信息 ， 每月的天數(shù)和閏年的天數(shù)可 自動(dòng)調(diào)整 ， 時(shí)鐘操作可通過 AM/PM 指示決定采用 24 或 12 小時(shí)格式 。 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 。 4 圖 32 DS1302外部管腳 DS1302 是由 DS1202 改進(jìn)而來增加了以下的特性 ： 雙電源管腳用于主電源和備份電源 ， 供應(yīng) Vcc1 為可編程涓 流充電電源 ； 附加七個(gè)字節(jié)存儲(chǔ)器 ， 它廣泛應(yīng)用于電話 、 傳真 、 便攜式儀器以及電池供電的儀器儀表等產(chǎn)品領(lǐng)域 ； 實(shí)時(shí)時(shí)鐘具有能計(jì)算 2100 年之前的秒 、 分 、 時(shí) 、 日 、 日期 、 星期 、 月 、 年的能力 ， 還有閏年調(diào)整的能力 。 具體控制字介紹： ? 控制字的最高有效位（位 7）必須是邏輯 1，如果它為 0，則不能把數(shù)據(jù)寫入到 DS1302 中 ； ? 位 6：如果為 0，則表示存取日歷時(shí)鐘數(shù)據(jù)，為 1 表示存取 RAM數(shù)據(jù) ； ? 位 5至位 1（ A4～ A0）：指示操作單元的地址； ? 位 0（最低有效位）：如為 0， 表示要進(jìn)行寫操作，為 1 表示進(jìn)行讀操作。同樣，在緊跟8位的控制字指令后的下一個(gè) SCLK 脈沖的下降沿，讀出 DS1302 的數(shù)據(jù)，讀出的數(shù)據(jù)也是從最低位到最高位。 5 圖 33 DS1302時(shí)序圖 計(jì)時(shí) 模塊的硬件設(shè)計(jì) 具體電路如下圖 34 所示。 Y2 為一個(gè) KHz 的晶振。 圖 34 實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊電路 光線強(qiáng)弱檢測(cè) 模塊 ADC0832綜述 ADC0832 為 8位分辨率 A/D轉(zhuǎn)換芯片，其最高分辨可達(dá) 256級(jí)，可以適應(yīng)一般的模擬量轉(zhuǎn)換要求。芯片轉(zhuǎn)換時(shí)間僅為 32μ S，據(jù)有雙 數(shù)據(jù)輸出 可作為 數(shù)據(jù)校驗(yàn) ，以減少數(shù)據(jù)誤差，轉(zhuǎn)換速度快且穩(wěn)定性能強(qiáng)。通過 DI 數(shù)據(jù)輸入端，可以輕易的實(shí)現(xiàn)通道功能的選擇 。 圖 35 ADC0832引腳分布圖 ADC0832有以下特點(diǎn)： ? 8位分辨率； ? 逐次逼近式 A/D轉(zhuǎn)換器 ； ? 雙通道 A/D轉(zhuǎn)換 ； ? 輸入輸出電平與 TTL/CMOS相兼容 ； ? 5V電源供電時(shí)輸入電壓在 0~5V之間 ； ? 工作頻率為 250KHZ，轉(zhuǎn)換時(shí)間為 32μ S； ? 一般功耗僅為 15mW； ? 8P、 14P— DIP（雙列直插）、 PICC 多種封裝 。 單片機(jī)對(duì) ADC0832的控制原理： 7 正常情況下 ADC0832與單片機(jī)的接口應(yīng)為 4條數(shù)據(jù)線，分別是 CS、 CLK、 DO、DI。當(dāng) ADC0832未工作時(shí)其 CS輸入端應(yīng)為高電平，此時(shí)芯片禁用， CLK和 DO/DI的電平可任意。此時(shí)芯片開始轉(zhuǎn)換工作，同時(shí)由處理器向芯片時(shí)鐘輸入端 CLK輸入時(shí)鐘脈沖， DO/DI端則使用 DI端輸入通道功能選擇的數(shù)據(jù)信號(hào)。在第 3個(gè)脈沖下沉之前 DI端應(yīng)輸入 2位數(shù)據(jù)用于選擇通道功能，其 時(shí)序圖 如 圖 36所示 。這些制作材料具有在特定 波長 的光照射下，其阻值迅速減小的特性。 （ 2） 基本特性及其土要參數(shù) 1暗電阻、亮電阻 8 暗電流 、暗電阻。外加電壓與暗電流之比稱為暗電阻，常用 ? 0LX? 表示。 其變化特征如圖 37所示。 光線強(qiáng)弱 檢測(cè)模塊的硬件電路設(shè)計(jì) 在此設(shè)計(jì)中我們使 用光敏電阻和 ADC0832 模數(shù)轉(zhuǎn)換器相結(jié)合的方式來實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境明暗程度的檢測(cè)。 環(huán)境明暗程度的檢測(cè)的原理如下：當(dāng)照射在光敏電阻上的光線亮度發(fā)生變化時(shí)，光敏電阻的阻值也隨之相應(yīng)的發(fā)生變化，其變化趨勢(shì)為光線變強(qiáng)阻值減小，反之也成立，而 ADC0832 的通道 0 得到的電壓值隨光線的變強(qiáng)而減小， ADC0832將得到的電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，并通過特定的操作送給單片機(jī)進(jìn)行處理。具體電路如圖 310所示。另需接外部時(shí)鐘才能正常工作， 8 路通道只取其一也造成了資源的浪費(fèi)。另外其體積也較大，價(jià)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。 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(dāng)輸入量（激勵(lì)量）的變化達(dá)到規(guī)定要求時(shí)，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。通常應(yīng)用于自動(dòng)化的控制 電路 中，它實(shí)際上是用小電流去控制大電流運(yùn)作的一種 ? 自動(dòng)開關(guān) ? 。 PNP型三極管的概述 9015 是一種常用的普通三極管。其物理結(jié)構(gòu)如下圖 311所示。 圖 311 9015實(shí)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