【正文】 .................... 26 結(jié)論 ............................................................................................. 35 致謝 ............................................................................................. 36 5 緒論 隨 著 中 國(guó) 城 市 和 經(jīng) 濟(jì) 的 迅 速 發(fā) 展 ，城 市 照 明 交 通 安 全 和 燈 飾 美 化 工程 也 越 來 越 受 到 普 遍 關(guān) 注 ，同 時(shí) 為 了 符 合 節(jié) 約 型 、可 持 續(xù) 性 發(fā) 展 社 會(huì) 的標(biāo) 準(zhǔn) ，產(chǎn) 生 了 對(duì) 路 燈 、燈 飾 工 程 監(jiān) 管 改 革 的 需 求 。該系統(tǒng)主要由內(nèi)光電轉(zhuǎn) 換 級(jí) 、運(yùn) 放 滯 后 比 較 級(jí) 、驅(qū) 動(dòng) 級(jí) 等 組 成 ，通 過 對(duì) 光 控 電 路 的 設(shè)計(jì) 、仿 真 ，為 最 終 的 實(shí) 際 應(yīng) 用 提 供 參 考 依 據(jù) 。 光 控 路 燈 開 關(guān) 的 發(fā) 明 與 使 用 就 顯 得 十 分 重要 。常 出 現(xiàn) 開 燈 早 ，關(guān) 燈 晚 ；或 者 開燈 晚 ，關(guān) 燈 早 的 現(xiàn) 象 ，不 僅 造 成 巨 大 的 電 能 浪 費(fèi) 、影 響 人 們 日 常生 活 ，還 會(huì) 損 害 城 市 形 象 、影 響 社 會(huì) 治 安 和 交 通 安 全 ，從 而 影 響城 市 的 投 資 環(huán) 境 。青島 職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢 業(yè) 論 文 題目 光控路燈自動(dòng)控制器 電信 學(xué)院 應(yīng)用電子技術(shù) 專業(yè) 812 班 2020 年 10 月 18 日 2 摘要 隨 著我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅猛，國(guó)民對(duì)電能的使用日益提高，與此而來的就是電能的浪費(fèi)。目前國(guó)內(nèi)路燈照明光源一般采用高壓鈉燈 、高 壓 汞 燈 和 金 屬 鹵 化 物 燈 。 總 之 ，伴 著 城 市 規(guī) 模 的 不 斷 擴(kuò) 大 ，現(xiàn) 有 的 路 燈 管 理 的 方 式 方法已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足城市路燈發(fā)展與管理的需要，必須依靠現(xiàn)代化的 高 科 技 管 理 手 段 。本 文 基 于 光 敏 電 阻 的 基 本 原 理 ，設(shè) 計(jì) 了 一 個(gè) 基 于 光 控 開 關(guān) 的路燈自動(dòng)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)路燈的智能控制。并 分 析 了 研 究 過 程中 出 現(xiàn) 的 問 題 ， 逐 步 找 出 光 控 開 關(guān) 的 最 佳 設(shè) 計(jì) 方 法 。路 燈 是 城 市 照 明 工 程的 主 要 組 成 部 分 ，在 夜 晚 ，路 燈 的 照 明 起 到 非 常 重 要 的 作 用 。我 國(guó) 大 部 分 城 市 街 道 都 采 用“ 全 夜 燈 ”的 方 式 進(jìn) 行 照 明 ， 這 些 街 道 在 夜 晚 人 流 量 和 車 流 量 都 比 較 小 ， 即 使 沒 有人 或 車 經(jīng) 過 ， 這 些 路 燈 也 是 長(zhǎng) 期 點(diǎn) 亮 的 ， 這 時(shí) 電 能 就 被 白 白 浪 費(fèi) 掉 了 。因 此 有些 地 方 采 用“ 半 夜 燈 ”前 半 夜 全 亮 后 半 夜 全 滅 的 方 式 ，此 方 法 雖 然 節(jié) 約了 用 電 量 ， 卻 帶 來 許 多 社 會(huì) 治 安 和 交 通 安 全 問 題 。對(duì) 于 “ 全 夜 燈 ” 照 明 造 成 的 浪 費(fèi) 和 “ 半 夜 全 滅 或 半 滅 燈 ” 帶來的 交 通 安 全 問 題 ， 可 以 采 用 通 訊 網(wǎng) 絡(luò) 技 術(shù) 和 智 能 控 制 管 理 。 它 具 有 效 率高 、使 用 壽 命 長(zhǎng) 等 優(yōu) 點(diǎn) 。 隨 著 技 術(shù) 的 發(fā) 展 ， LED 已 經(jīng) 開 始 逐 漸 取 代 白 熾 燈 。 路 燈 智 能 控 制 系 統(tǒng) 一 般 由 控 制 中 心 主 站 、各 點(diǎn) 測(cè) 控 分 站 、通 訊 系 統(tǒng)三 大 部 分 組 成 。 6 第一章 模擬路燈控制方案 本 設(shè) 計(jì) 采 用 智 能 控 制 系 統(tǒng) 的 路 燈 開 關(guān) 、 亮 度 調(diào) 節(jié) 、時(shí) 間 控 制 等 方 式都 能 實(shí) 現(xiàn) 遠(yuǎn) 程 遙 控 ， 達(dá) 到 時(shí) 控 模 式 、 光 控 模 式 、 旁 路 模 式 的 目 的 。 控 制 系 統(tǒng) 框 圖 如 圖 1所 示 ， 圖 1 路燈控制框圖 路 燈 智 能 控 制 系 統(tǒng) 由 控 制 中 心 主 站 、各 點(diǎn) 測(cè) 控 分 站 、通 訊 系 統(tǒng) 三 大部 分 組 成 。 時(shí)鐘 系 統(tǒng) 由 時(shí) 鐘 芯 片 DS1302 實(shí)現(xiàn) 時(shí) 鐘 功 能 ， 即 使 在 工 業(yè) 現(xiàn) 場(chǎng) 等極 7 端 惡 劣 工 作 環(huán) 境 中 ， 仍 保 證 時(shí) 間 誤 差 1 分鐘 /年 ； 通 過 采 集 了 實(shí)時(shí) 時(shí)鐘的 信 號(hào) ，可 以 對(duì) 時(shí) 鐘 和 定 時(shí) 進(jìn) 行 設(shè) 置 ， 并 控 制 整 條 支 路 按 時(shí) 開 燈 和 關(guān) 燈 、顯 示 開 關(guān) 燈 時(shí) 間 。 在 系 統(tǒng) 中 采 用 時(shí) 鐘 芯 片 DS1302，則能很 好 地 解 決 這 個(gè) 問 題 。 路 燈 單 元 控 制 系 統(tǒng) 采 用 恒 流 源 供 電 ，具 有 輸 出 功 率 調(diào) 整 功 能 ，并 能定 時(shí) 調(diào) 整 功 率 。 通過調(diào)節(jié) P WM 信 號(hào) 的 占 空 比 ， 就 可 以 調(diào) 整 LED 的 亮 度 。 通 訊 系 統(tǒng) 采 用 工 業(yè) 標(biāo) 準(zhǔn) 通 信 網(wǎng) 絡(luò) RS485 的方式 與 各 單 元 控 制器 相 連 實(shí) 現(xiàn) 對(duì) 從 站 的 監(jiān) 控 ，用 單 片 機(jī) 做 控 制 器 實(shí) 現(xiàn) 路 燈 數(shù) 據(jù) 的 高 速 傳 輸和 實(shí) 時(shí) 控 制 ， 各 分 站 通 過 自 己 的 單 片 機(jī) 控 制 器 ， 實(shí)現(xiàn) 與 主 站 通 訊 、接 受命 令 、 執(zhí) 行 開 關(guān) 、 控 制 電 壓 、 控 制 時(shí) 間 、 反 饋 數(shù) 據(jù) 信 息 等 功 能 。外 圍 電 路 簡(jiǎn) 單 ，安 裝 起 來 方 便 ，電 源 要 求 不 高 ，用 它 作 為定 點(diǎn) 檢 測(cè) 相 對(duì) 合 適 ， 所 以 本 設(shè) 計(jì) 采 用 些 方 案 。自 己 通 過 報(bào) 警 系 統(tǒng) 將 數(shù) 據(jù) 反 饋 給 主 站 系 統(tǒng) ， 這 樣 能 及 時(shí) 發(fā) 現(xiàn) 故 障 和 問題 ，并 聯(lián) 系 工 人 點(diǎn) 對(duì) 點(diǎn) 地 進(jìn) 行 維 修 ，避 免 逐 站 逐 點(diǎn) 巡 查 和 發(fā) 現(xiàn) 問 題 、反應(yīng) 緩 慢 的 情 況 ?？?以實(shí) 現(xiàn) 智 能 快 速 準(zhǔn) 確 照 明 系 統(tǒng) 進(jìn) 行 智 能 監(jiān) 控 ，實(shí) 現(xiàn) 對(duì) 遠(yuǎn) 程 路 燈 和 電源 實(shí)施功 能 ，便 于 了 解 路 燈 運(yùn) 行 狀 況 以 及 它 的 維 修 和 保 養(yǎng) ， 能 提 高 路 燈 運(yùn) 行 質(zhì)量 和 效 率 ， 為 能 源 節(jié) 約 和 創(chuàng) 造 節(jié) 約 型 社 會(huì) 打 下 基 礎(chǔ) ?？?制 系 統(tǒng) 結(jié) 構(gòu) 如 圖 2 所 示 ，路燈 布 置 如 圖 3 所 示 。 （ 2 ） 支 路 控 制 器 應(yīng) 能 根 據(jù) 環(huán) 境 明 暗 變 化 ， 自 動(dòng) 開 燈 和 關(guān) 燈 。 （ 4 ） 支 路 控 制 器 能 分 別 獨(dú) 立 控 制 每 只 路 燈 的 開 燈 和 關(guān) 燈 時(shí) 間 。 9 發(fā) 揮 部 分 （ 1 ） 自 制 單 元 控 制 器 中 的 LED 燈 恒 流 驅(qū) 動(dòng) 電 源 。 說明 1 ． 光 源 采 用 1 W 的 LED 燈， LED 的 類 型 不 作 限 定 。 3 ． 自 制 的 LED 驅(qū) 動(dòng) 電 源 輸 出 端 需 留 有 電 流 、 電 壓 測(cè) 量 點(diǎn) 。 5． 基 本 要 求 （ 3） 需 測(cè) 定 可 移 動(dòng) 物 體 M 上 定 位 點(diǎn) 與 過 “ 亮 燈 狀 態(tài)變 換 點(diǎn) ” （ S、 B、 S’等 點(diǎn) ） 垂 線 間 的 距 離 ， 要 求 該 距 離 ≤ 2cm。使用 Atme l 公 司 高 密 度 非 易 失 性 存 儲(chǔ) 器技 術(shù) 制 造 ，與 工 業(yè) 80C51 產(chǎn) 品 指 令 和 引 腳 完 全 兼 容 。 在 單 芯 片 上 ， 擁 有 靈 巧的 8 位 CP U 和 在 系 統(tǒng) 可 編 程 F las h， 使 得 AT 89S52 為 眾 多 嵌 入 式 控制 應(yīng) 用 系 統(tǒng) 提 供 高 靈 活 、 超 有 效 的 解 決 方 案 。另 外 ， AT 89S5 2 可 降 至 0Hz 靜態(tài)邏 輯 操 作 ，支 持 2 種 軟 件 可 選 擇 節(jié) 電 模 式 。 掉 電 保 護(hù) 方式 下 ， R AM 內(nèi) 容 被 保 存 ， 振 蕩 器 被 凍 結(jié) ， 單 片 機(jī) 一 切 工 作 停 止 ，直 到下 一 個(gè) 中 斷 或 硬 件 復(fù) 位 為 止 。 交 流 電 源 由 變 壓 器 T 降 壓 ， VD VD VDVD4 橋 整 流 ， 變 成 交 流 ， 再 經(jīng) C C2 濾 波 輸 出 9V 電 壓 。發(fā) 光 二 極管 VD 1 是 電 源 指 示 燈 ， R1 是 限 流 電 阻 。這 兩 種 器 件 都 具 有 成 本 低 廉 、配 置 靈 活 、與 單片 機(jī) 接 口 方 便 的 特 點(diǎn) 。 數(shù)碼顯示原理圖 12 為 了 節(jié) 省 I/O 口 線 ， 8 位 移 位 寄 存 器（ 串 行 輸 入 ，并 行 輸 出 ） 74LS1 64驅(qū) 動(dòng) 數(shù) 碼 管 顯 示 ，數(shù) 碼 管 工 作 在 靜 態(tài) 顯 示 模 式 。 當(dāng) 清 除 端（ CLEAR）為 低 電 平 時(shí) ，輸 出 端（ QA－ QH）均 為 低 電 平 。 當(dāng) A、 B 任 意 一 個(gè) 為 低 電 平 ，則禁 止 新 數(shù) 據(jù) 輸 入 ，在 時(shí) 鐘 端（ CLOCK）脈 沖 上 升 沿 作 用 下 Q0 為低電 平 。 時(shí) 序 圖 如 圖 所 示 。 如 圖 所 示 。很 明 顯 ，在 按 鍵 數(shù) 目 較 多 的 場(chǎng) 合 ，矩 陣 式 鍵 盤 與 獨(dú) 立 式 鍵 盤 相 比 ，要 節(jié)省 很 多 的 I/O 口 線 。 按 鍵 以 編 程 掃 描 的 方 式 工 作 ，他 利 用 CP U 在 完 成 其 他 工 作 的 空 余 ，調(diào) 用 鍵 盤 掃 描 子 程 序 ， 來 響 應(yīng) 鍵 輸 入 要 求 。 鍵 盤 掃 描 子 程 序 一 般 應(yīng) 具 備 以 下 四 個(gè) 功 能 。 （ 3） 確 定 按 鍵 位 置 （ 4） 判 斷 按 鍵 是否 釋 放 時(shí)鐘系統(tǒng)設(shè)計(jì) DS 1302 是 美 國(guó) DALL AS 公 司 推 出 的 一 種 高 性 能 、低 功 耗 、帶 RAM的 實(shí) 時(shí) 時(shí) 鐘 電 路 ， 它 可 以 對(duì) 年 、 月 、 日 、 周 日 、 時(shí) 、 分 、 秒 進(jìn) 行 計(jì) 時(shí) ，具 有 閏 年 補(bǔ) 償 功 能 ， 工 作 電 壓 為 2. 5 V～ 5. 5 V。 DS13 02 內(nèi) 部 有 一 個(gè) 318 的 用 于 臨 時(shí) 性 存 放 數(shù) 據(jù) 的 R AM 寄 存 器 。 14 引 腳 功 能 及 結(jié) 構(gòu) DS1302 的 引 腳 排 列 ,其中 Vc c1 為 后 備 電 源 ， VCC2 為 主 電 源 。 DS1302 由 Vcc1 或Vc c2 兩 者 中 的 較 大 者 供 電 。 當(dāng) Vcc2 小于 Vcc1 時(shí)， DS1302 由 Vcc1 供 電 。 RST 是 復(fù) 位 /片 選 線 ， 通 過 把 RST 輸 入 驅(qū) 動(dòng)置 高 電 平 來 啟 動(dòng) 所 有 的 數(shù) 據(jù) 傳 送 。當(dāng) RST 為 高 電 平 時(shí) ，所 有 的 數(shù) 據(jù) 傳送 被 初 始 化 ，允 許 對(duì) DS1302 進(jìn) 行 操 作 。 上 電 運(yùn) 行 時(shí) ， 在Vc c2. 0 V 之前， RST 必 須 保 持 低 電 平 。 I/O 為 串 行 數(shù) 據(jù) 輸 入 輸 出 端 (雙向 )， 后 面 有 詳 細(xì)說 明 。 下 圖 為 DS1 302 的 引 腳 功 能 圖 ： DS1302 原理 圖 DS1302 的 控 制 字 節(jié) DS1302 的 控 制 字 如 圖 1 所 示 。位 5 至位 1 指示 操 作 單 元 的 地 址 。 15 數(shù) 據(jù) 輸 入 輸 出 (I/O) 在 控 制 指 令 字 輸 入 后 的 下 一 個(gè) SCLK 時(shí) 鐘 的 上 升 沿 時(shí) ，數(shù) 據(jù) 被寫入 DS1302， 數(shù) 據(jù) 輸 入 從 低 位 即 位 0 開 始 。 DS1302 的 寄 存 器 DS 1302 有 12 個(gè) 寄 存 器 ，其 中 有 7 個(gè) 寄 存 器 與 日 歷 、時(shí) 鐘 相 關(guān) ，存放 的 數(shù) 據(jù) 位 為 BCD 碼 形 式 ,其 日 歷 、 時(shí) 間 寄 存 器 及 其 控 制 字 見 表 2。 時(shí) 鐘 突 發(fā) 寄 存 器 可 一 次 性 順 序讀 寫 除 充 電 寄 存 器 外 的 所 有 寄 存 器 內(nèi) 容 。 光控系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 光 控 系 統(tǒng) 由 光 敏 電 阻 比 較 器 LM93 組 成 ， 光 敏 電 阻 器 （ photov ar isto r）又叫 光感 電 阻 ，是 利 用 半 導(dǎo) 體 的 光 電 效 應(yīng) 制 成 的 一 種 電 阻 值 隨 入 射 光 的強(qiáng) 弱 而 改 變 的 電 阻 器 ； 入 射 光 強(qiáng) ， 電 阻 減 小 ， 入 射 光 弱 ， 電 阻 增 大 。 該 產(chǎn) 品 采 用 單