【正文】 級 ,不僅實現(xiàn)了智能控制，而且降低了運行成本。 早在 90年代初，發(fā)達(dá)國家就已經(jīng)廣泛的使用了智能照明調(diào)控系統(tǒng)，來降低城市照明的費用支出。智能照明設(shè)備具有軟啟動、穩(wěn)壓、節(jié)能功能，用戶可根據(jù)道路照明的現(xiàn)狀，科學(xué)的設(shè)定節(jié)能時間和節(jié)能比率。更深遠(yuǎn)意義在于，通過節(jié)約可觀的電能消耗，就可以有效的減少火力發(fā)電廠 (2022年火力發(fā)電占我國年總發(fā)電量的 81． 83%)對大氣 CO、 SO、 NO和粉塵、灰渣的排放量，減少污染，保護(hù)環(huán)境。單片機(jī)技術(shù)中的計時系統(tǒng)是單片機(jī)在的一個典型的應(yīng)用。在路燈設(shè)計的定時系統(tǒng)中將得到更好的應(yīng)用。通過軟件控制，來分別實現(xiàn)路定時開關(guān)路燈，路燈開關(guān)燈時間可調(diào)，跟據(jù)環(huán)境明暗狀況自動開關(guān)燈，跟近車輛經(jīng)過情況自動調(diào)節(jié)路燈亮滅，以及故 障報警、功率調(diào)節(jié)等功能。 模擬路燈控制系統(tǒng) 3 1 緒論 設(shè)計要求 基于題目要求，我們設(shè)計并制作一套基于單片機(jī)控制的智能模擬路燈控制系統(tǒng)。 （ 1）支路控制器有時鐘功能，能設(shè)定、顯示開關(guān)燈時間，并控制整條支路按時開燈和關(guān)燈。 （ 3）支路控制器應(yīng)能根據(jù)交通情況自動調(diào)節(jié)亮燈 狀態(tài)：當(dāng)可移動物體 M（在物體前端標(biāo)出定位點，由定位點確定物體位置）由左至右到達(dá) S點時（見圖 ），燈 1亮；當(dāng)物體 M到達(dá) B點時，燈 1滅，燈 2亮；若物體 M由右至左移動時，則亮燈次序與上相反。 （ 5）當(dāng)路燈出現(xiàn)故障時（燈不亮），支路控制器應(yīng)發(fā)出聲光報警信號，并顯示有故障路燈的地址編號。 輸 入 、 顯 示裝 置支 路 控 制 器單 元 控 制 器 1單 元 控 制 器 2L E D 燈 1L E D 燈 2 圖 路燈控制系統(tǒng)示意圖 模擬路燈控制系統(tǒng) 4 L E D 燈 1L E D 燈 24 02 04 0SABCS ’4 04 04 0M定 位 點 圖 路燈布置示意圖（單位： cm） 發(fā)揮部分 （ 1）自制單元控制器中的 LED燈恒流驅(qū)動電源。 （ 3）性價比高，工作穩(wěn)定，符合電磁兼容（ EMC）方面的要求，無對外干擾或干擾小。 二是根據(jù)環(huán)境明暗變化，自動開燈和關(guān)燈 。 四聲光報警功能，當(dāng)路燈出現(xiàn)故障時而不亮?xí)r，控制器發(fā)出信號，并顯示有故障路燈的地址編號 。 設(shè)計總體框架圖 根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計要求及以上分析，設(shè)計總體框架圖如圖 圖 系統(tǒng)設(shè)計總體框架 以上功能的實現(xiàn)，都是以單片機(jī)為核心，在單片機(jī)系統(tǒng)實現(xiàn)的輸入模擬路燈控制系統(tǒng) 6 輸出和顯示功能的基礎(chǔ)上，由單片機(jī)的內(nèi)置邏輯和運算功能，加上一定的外圍電路得以實現(xiàn)。 優(yōu)點： AVR單片機(jī)是 ATMEL公司研制開發(fā)的一種新型單片機(jī)，運行速度快，內(nèi)部資源豐富，驅(qū)動能力強(qiáng)，具備多種獨立的時鐘分頻器。 采用 STC89C52 單片機(jī)。 用可編程邏輯器件 FPGA作為控制器。采用并行的輸入輸出方式，提高了系統(tǒng)的處理速度，適合作為大規(guī)模控制系統(tǒng)的控制核心。且從使用、功耗及經(jīng)濟(jì)的角度考慮放棄了此方案。 模擬路燈控制系統(tǒng) 8 LED 調(diào)光方式的論證與選擇 采用 PWM (脈寬調(diào)制 ) 調(diào)光方式 。系統(tǒng)只需要提供寬、窄不同的數(shù)字式脈沖 ,即可簡單地實現(xiàn)改變輸出電流 ， 從而調(diào)節(jié)白光 LED 的亮度。 缺點： PWM 調(diào)光容易使得白光 LED 的驅(qū)動電路產(chǎn)生人耳聽得見的噪聲 ，影響環(huán)境。 優(yōu)點： 避免了由于調(diào)光時所產(chǎn)生的噪聲。 缺點： 增大 了 整個系統(tǒng)的能耗 ， 發(fā)光質(zhì)量 較差。 優(yōu)點：數(shù)字調(diào)光最大優(yōu)點在于調(diào)光時無噪聲，外圍硬件電路相對簡單。 綜合以上各方案優(yōu)缺點分析 ，最后確定采用方案一。 優(yōu)點：模塊利用超聲波的測距原理可以判斷道路中有沒有物體通模擬路燈控制系統(tǒng) 9 過，且不存在光線干擾問題。 CPU 需要處理大量數(shù)據(jù)，速率低。 優(yōu)點：用這種方法收集路面上信息，對路面信息處理準(zhǔn)確。 采用 反射型 監(jiān)測。檢測物體的顏色、傾斜等的影響很少。 采用工業(yè)級的光電傳感器。使用方便，型號很多，輸出量是開關(guān)量，不需調(diào)理電路。 綜合以上各方案優(yōu)缺點分析 ，最終選擇方案三。 模擬路燈控制系統(tǒng) 10 采用 LCD1602 液晶顯示，其顯示是采用背光照亮，對人眼 損害很弱，再次 LCD又是一種節(jié)能燈，功耗小，使用壽命長等優(yōu)點，不需要外加蕊片組合，可以直接與單片機(jī)連接。使用起來十分方便，有長遠(yuǎn)的價值。 優(yōu)點：控制起來比較簡單，編程也不是很難，可以明了的顯示數(shù)字。若要同時顯示多個字符，所用的 LED數(shù)量大，占用面廣，卻接口也多。 優(yōu)點：能夠顯示漢字，不僅僅限于字母數(shù)字的顯示。 綜合以上各方案優(yōu)缺點分析 ，本設(shè)計不需要強(qiáng)大的漢字顯示，也沒有復(fù)雜的系統(tǒng)顯示， 最終選擇 方案一。 采用光敏電阻對光源的感應(yīng)改變自身電阻，由電壓比較器提取之間電壓，考慮到電阻變化的靈 敏度，采用兩個光敏電阻串聯(lián)的方式，通過改變與光敏電阻串聯(lián)的電位器的值可以調(diào)節(jié)光敏電阻的感光范圍。 綜合以上各方案優(yōu)缺點分析 ， 最終選擇 方案二。 STC89C52具有如下特點： 40個引腳 ,8k Bytes Flash 片內(nèi)程序存儲器 ,256 bytes 的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲器（ RAM） ,32 個外部 雙向輸入 /輸出（ I/O）口 ,5 個中斷優(yōu)先級 2 層中斷嵌套中斷 ,2 個 16 位可編程定時計數(shù)器 ,2個全雙工串行通信口 ,看門狗（ WDT）電路 ,片內(nèi)時鐘振蕩器?？臻e模式下 ,CPU暫停工作 ,而 RAM定時計數(shù)器 ,串行口 ,外中斷系統(tǒng)可繼續(xù)工作 ,掉電模式凍結(jié)振蕩器而保存 RAM 的數(shù)據(jù) ,停止芯片其它功能直至外中斷激活或硬件復(fù)位。 主要功能特性： 表 兼容 MCS51 指令系統(tǒng) 8k 可反復(fù)擦寫 (1000次） ISP Flash ROM 32個雙向 I/O口 3個 16 位可編程定時 /計數(shù)器 時鐘頻率 033MHz 全雙工 UART串行中斷口線 256x8bit內(nèi)部 RAM 2個外部中斷源 低功耗空閑和省電模式 中斷喚醒省電模式 3級加密位 模擬路燈控制系統(tǒng) 13 看門狗（ WDT）電路 軟件設(shè)置空閑和省電功能 靈活的 ISP字節(jié)和分頁編程 雙數(shù)據(jù)寄存器指針 STC89C52 芯片封裝與引腳功能 STC89C52芯片的尾綴第 一個字母共 4種，分別是 A， J， P， Q，表示的是封裝類型， A 是 TQFP 封裝 (四方密腳扁平塑封封裝 )， J 是 PLCC封裝 (塑封 J形腳 )， P 是 PDIP也就是雙列直插封裝， Q是 QPFP封裝 (四方扁平塑封封裝 )。這兩個字母前的數(shù)字表示最高主頻，如 12為 12M， 16為 16M， 20為 20M，24為 24M。使用 Atmel 公司高密度非 易失性存儲器技術(shù)制造，與工業(yè) STC89C52 產(chǎn)品指令和引腳完 全兼容。在單芯片上，擁有靈巧的 8 位 CPU 和在系統(tǒng)可編程 Flash，使得 STC89C52 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， STC89C52 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， RAM 內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)， 單片機(jī)一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復(fù)位為止。 1. P0 口介紹 P0 口： P0口是一個 8位漏極開路的雙向 I/O口。對 P0 端口寫“ 1”時 ，引腳用作高阻抗輸入。在這種模式下， P0具有內(nèi)部上拉電阻。程序校驗時，需要外部上拉電阻。對 P1 端口寫“ 1”時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。 此外， 和 分別作定時器 /計數(shù)器 2 的外部計數(shù)輸入（ ）和時器 /計數(shù)器 2的觸發(fā)輸入（ ），具體如下表所示。 引腳號第二功能 T2（定時器 /計數(shù)器 T2 的外部計數(shù)輸入），時鐘輸出 T2EX（定時器 /計數(shù)器 T2的捕捉 /重載觸發(fā)信號和方向控制） MOSI（在系統(tǒng)編程用） MISO（在系統(tǒng)編程用） SCK（在系統(tǒng)編程用） 3. P2 口介紹 P2 口： P2 口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2 輸出緩沖器能驅(qū)動 4 個 TTL 邏輯電平。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（ IIL）。在這種應(yīng)用中， P2 口使用很強(qiáng)的內(nèi)部上拉發(fā)送 1。在 flash 編程 和校驗時， P2口也接收高 8位地址字節(jié)和一些控制信號。對 P3 端口寫“ 1”時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。 P3口亦作為 STC89C52特殊功能（第二功能）使用，如下表所示。 端口引腳的第二功能 RXD(串行輸入口 ) TXD(串行輸出口 ) INTO(外中斷 0) INT1(外中斷 1) TO(定時 /計數(shù)器 0) T1(定時 /計數(shù)器 1) WR(外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通 ) RD(外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通 ) 此外， P3 口還接收一些用于 FLASH 閃存編程和程序校驗的控制信號。當(dāng)振蕩器工作時， RST 引腳出現(xiàn)兩個機(jī)器周期以上高電平將是單片機(jī)復(fù)位。一般情況下， ALE仍以時鐘振蕩頻率的 1/6 輸出固定的脈沖信號，因此它可對外輸出時鐘或用于定時目的。 對 FLASH存儲器編程期間，該引腳還用于輸入編程脈沖（ PROG）。該位置位后，只有一條 MOVX 和 MOVC指令才能將 ALE激活。 PSEN—— 程序儲存允許（ PSEN）輸出是 外部程序存儲器的讀選通信號，當(dāng) STC89C52 由外部程序存儲器取指令（或數(shù)據(jù)）時，每個機(jī)器周期兩次 PSEN 有效，即輸出兩個脈沖，在此期間，當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器，將跳過兩次 PSEN信號。需注意的是：如果加密位 LB1被編程，復(fù)位時內(nèi)部會鎖存 EA端狀態(tài)。 FLASH存儲器編程時，該引腳加上 +12V的編程允許 電源 Vpp，當(dāng)然這必須是該器件是使用 12V編程電壓 Vpp。它的內(nèi)部包含四組形式完全相同的運算放大器，除電源共用外，四組運放相互獨立。兩個信號輸入端中， Vi（ ）為反相輸入端，表示運放輸出端 Vo 的信號與該輸入端的位相反； Vi+（ +）為同相輸入端，表示運放 輸出端 Vo 的信號與該輸入端的相位相同。 圖 LM324的引腳排列 圖 LM324的特點： (約 100dB) (約 1MHz) ：單電源 (3— 32V)； (177。16V) ，適合于電池供電 模擬路燈控制系統(tǒng) 17 ，包括接地 ，等于電源電壓范圍 (0至 ) 傳感器探測電路 圖 實物圖 這是一種集發(fā)射與接收于一體的光電傳感器。該傳感器具有探測距離遠(yuǎn)、受可見光干擾小、價格便宜、易于裝配、使用方便等特點，可以廣泛應(yīng)用于機(jī)器人避障、流水線計件等眾多場合 ， 接 5V電源，數(shù)字量輸出，不需要進(jìn)行 AD轉(zhuǎn)換，可直接接單片機(jī)的 IO口，通過后面的可調(diào)電位器調(diào)整距離 (380CM 有效 )。, 有效距離 380CM可調(diào) 檢測物體：透明或不透明體（實物） 工作環(huán)境溫度： 25℃~+55℃ 標(biāo)準(zhǔn)檢測物體：太陽光 10000LX 以下 白熾燈 3000LX 以下 外殼材料及外觀：塑料 ,圓柱體，橙黃色 模擬路燈控制系統(tǒng) 18 1602 液晶顯示電路管腳說明 圖 1602液晶顯示電路 第 1腳： VSS 為電源 地。 第 3腳： V0 為液晶顯示器對比度調(diào)整端，接正電源時對比度最弱，接地電源時對比度最高，對比度過高時會產(chǎn)生 “ 鬼影 ” ，使用時可以通過一個 10K的電位器調(diào)整對比度 第 4 腳： RS 為寄存器選擇，高電平時選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時選擇指令寄存器。當(dāng) RS 和 RW 共同為低電平時可以寫入指令或者顯示地址，當(dāng)RS為低電平 RW為高電平時可以讀忙信號，當(dāng) RS為高電平 RW為低電平時可以寫入數(shù)據(jù)。 第 7～ 14腳： D0～ D