【正文】 P1口控制路燈開關的功能。社會對亮燈率、開關燈的準確率、故障檢測的實時性和維修的及時性要求不斷提高，利用51系列單片機可編程控制八位邏輯I/O端口實現(xiàn)路燈的智能化，達到節(jié)能、自動控制的目的,避免了傳統(tǒng)電路對能源的浪費，且路燈的自動控制更方便了工作人員的管理。而且所用的路燈采用LED燈。因此，智能光控節(jié)能路燈必將在未來得到廣泛的應用。這類燈具有發(fā)光效率高、光色好、安裝簡易等優(yōu)點，被廣泛使用，但同時也存在著諸如：功率因子低、對電壓要求嚴格、耗電量大等缺點[1]。另一方面，在后半夜因行人稀少，而應該降低路燈的亮度，以避免光源污染，影響居民的晚間的休息。這不僅造成了能源浪費，還大大影響了設備和燈具的使用壽命。較高的電壓不僅不能讓負載設備更好的工作，而且還會造成發(fā)熱及過早損壞，還會造成不必要的電費開支。 現(xiàn)狀分析近年來，隨著科技的不斷發(fā)展，各種路燈控制器也被不斷的研究出來。而我國目前的市場上有多種路燈節(jié)能控制產品，能達到一定的節(jié)能效果，但就功能和效果上還不能盡如人意，主要有以下幾種情況：第一種，采用自耦變壓器及磁飽和電抗器的降壓技術。該設備主要采取簡單的相控技術，不足之處是元器件較容易發(fā)熱損壞。而本文中研究的就是光控路燈的控制器設計。此課題要求以路燈控制器為對象，完成硬件系統(tǒng)和軟件程序的設計，實現(xiàn)以光線強弱和延時兩種方式來控制路燈的亮滅功能，屬于軟硬件相結合的題目。工作原理如下圖所示：圖21 工作原理圖本系統(tǒng)需要如下電路元器件，其中電路元器件及相關參數(shù)的需求：（1）AT89C51實驗板一塊。（3）路燈控制電路部分所需的LED燈八個，100歐姆電阻八個。（5）+5V直流電壓源一個。最小系統(tǒng)是51單片機的最基本的組成部分，51單片機的引腳雖然只有四十，但它有很多的擴展功能，根據相應的課題設計要求可以設計相應的外圍電路。 方案論證工作原理確定以后便需要制定實行的方案。論證如下： 傳感電路部分 方案一：使用光敏電阻與電源相連，通過上拉電阻給51單片機輸入信號，并進行相應的后續(xù)程序操作。由于方案二提供的輸入信號相對來說對環(huán)境的要求較高，難以實現(xiàn)且不符合系統(tǒng)在現(xiàn)實生活中的實用性等原則，故選取方案一。方案三：使用LM324芯片，含有四個運算放大器，電源電壓范圍寬，靜態(tài)功耗小，可單電源使用。3 單片機介紹 單片機概述單片機是一種集成電路芯片，采用超大規(guī)模技術把具有數(shù)據處理能力（如算術運算、邏輯運算、數(shù)據傳送、中斷處理）的微處理器（CPU）、隨機數(shù)據存儲器（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，構成一個最小而完善的計算機系統(tǒng)。這些電路能在軟件控制之下，準確、迅速、高效地完成程序設計者事先規(guī)定的任務。單片機不同于單板機，芯片在沒有開發(fā)出來以前，只具有功能極其強大的超大規(guī)模集成電路，如果再賦予它特定的程序，它便是一個最小的、完整的微型計算機控制系統(tǒng)。在特定的程序控制下，就能使該芯片實現(xiàn)特定的功能。指令特性則指我們熟悉的單片機尋址方式、數(shù)據處理和邏輯處理方法、輸入/輸出特性等。要利用單片機開發(fā)實際的應用系統(tǒng)，就必須掌握其硬件結構特征、指令系統(tǒng)和開發(fā)環(huán)境。現(xiàn)在，單片機的控制范疇無所不在，其應用領域也越來越廣泛。隨著嵌入式系統(tǒng)的快速發(fā)展和在各行各業(yè)的深入應用，人們的電子設備的小型化、智能化的要求也越來越高。單片機應用技術業(yè)已成為現(xiàn)代電子技術應用領域十分重要的高新技術之一，是電子工程技術人員必備的知識技能，它能使你設計出更具智能化和方便的產品。（2）單片機具有獨立的指令系統(tǒng)，可以將我們的設計思想充分表達出來，使產品智能化。（4）應用系統(tǒng)通常將程序駐留在片內（外）ROM中，抗干擾能力強，可靠性高，使用方便。（6）單片機應用系統(tǒng)所使用的存儲芯片可選用EPROM、EEPROM、OTP芯片或利用掩膜形式生產，便于批量生產和應用。（7）由于系統(tǒng)小巧玲瓏，控制功能強、體積小，便于嵌入被控設備內，大大推動了產品的智能化。單片機微型計算機簡稱單片機，特別適用于控制領域，故又稱為微控制器。因此，單片機只需要和適當?shù)能浖巴獠吭O備相結合，便可成為一個單片機控制系統(tǒng)。隨著微電子技術和集成電子技術的不斷發(fā)展，單片機正朝著高集成度、低功耗、低電壓、多功能方向發(fā)展。 單片機的主要功能及應用領域現(xiàn)在的單片機功能越來越強大，集成度越來越高，有很多曾經的外圍器件都已經在內部集成。同時它也是計算機—單片微型計算機。甚至也有類似雙核CPU的設計出現(xiàn)。幾乎您上網用的計算機能做的事情，它都同樣能做。比如：可以讀寫硬盤、可以接受按鍵輸入、可以顯示輸出、可以驅動打印、您甚至可以給它接個鼠標。它的輸入輸出，如前面所說，也是多種多樣的。此外，單片機的體積小、價格低、可靠性高、適用面寬、有著其本身的指令系統(tǒng)等諸多優(yōu)勢，在各行各業(yè)都得到廣泛應用。如洗衣機、空調、電視機、錄像機、微波爐、電冰箱、電飯煲以及各種視聽設備等。 （2）辦公自動化設備：現(xiàn)代辦公室使用的大量通信和辦公設備多數(shù)嵌入了單片機。如各種測控系統(tǒng)、過程控制、機電一體化、PLC等。如數(shù)據處理和存儲、故障診斷、聯(lián)網集控等。 （6）智能化通信產品：最突出的是手機，當然手機內的芯片屬專用型單片機。 （7）汽車電子產品：現(xiàn)代汽車的集中顯示系統(tǒng)、動力監(jiān)測控制系統(tǒng)、自動駕駛系統(tǒng)、通信系統(tǒng)和運行監(jiān)視器（黑匣子）等都離不開單片機。 （8）航空航天系統(tǒng)和國防軍事、尖端武器等領域：單片機的應用更是不言而喻。以前采用硬件電路實現(xiàn)的大部分控制功能，正在用單片機通過軟件方法來實現(xiàn)。這種以軟件取代硬件并能提高系統(tǒng)性能的控制技術稱為微控技術。 單片機的發(fā)展趨勢隨著微電子技術和集成電路技術的迅速發(fā)展，目前各個公司研制出了能夠適用于各種領域的單片機。單片機的改進和發(fā)展歸納起來有以下幾個方面：（1）CPU的改進：現(xiàn)在CPU開始采用雙CPU結構，提高了芯片的處理能力。（3）內部資源增多：片內資源越豐富，產品的體積就越小，可靠性就越高。（5）引腳的多功能化：單片機現(xiàn)在普遍采用管腳復用的設計方案。4 硬件電路設計 AT89c51簡介MCS51系列單片機是由美國的Intel公司開發(fā)研制，并于1980年推出的產品。因此，MCS51系列單片機結構先進，功能強大，增加了更多的電路單元和功能模塊，指令數(shù)達111條?，F(xiàn)簡要介紹如下： 1. 中斷系統(tǒng)8051具備較完善的中斷功能，有兩個外中斷、兩個定時/計數(shù)器中斷和一個串行中斷，可滿足不同的控制要求，并具有2級的優(yōu)先級別選擇。3. 8051的引腳說明8051系列單片機中的8038051及8751均采用40Pin封裝的雙列直接DIP結構，右圖是它們的引腳配置，40個引腳中，正電源和地線兩根，外置石英振蕩器的時鐘線兩根，4組8位共32個I/O口，中斷口線與P3口線復用。初始化后，程序計數(shù)器PC指向0000H，P0P3輸出口全部為高電平，堆棧指針寫入07H，其它專用寄存器被清“0”。然而，初始復位不改變RAM（包括工作寄存器R0R7）的狀態(tài)，8051的初始態(tài)[6]。此外，RESET/還是一復用腳，Vcc掉電其間，此腳可接上備用電源，以保證單片機內部RAM的數(shù)據不丟失。Pin30:ALE當訪問外部程序器時，ALE(地址鎖存)的輸出用于鎖存地址的低位字節(jié)。更有一個特點，當訪問外部程序存儲器，ALE會跳過一個脈沖。如EA為低電平，則不管地址大小，一律讀取外部程序存儲器指令。4. 存儲器系統(tǒng)8051單片機存儲器在的物理結構上分為程序存儲器空間和數(shù)據存儲器空間，程序存儲器ROM：我們?yōu)榱俗寙纹瑱C實現(xiàn)某一功能，需要利用利用匯編語言或其他語言編寫一些源程序，然后再燒錄到芯片中。數(shù)據存儲器RAM：我們編寫的源程序，在運行的過程中，會產生一些臨時的運算結果，這些結果需要臨時存放在一個地方，這個地方就是數(shù)據寄存器。地址也是從0000HFFFFH用16位地址。一、程序存儲器地址空間 8051程序存儲器用于存放編寫好的程序和表格常數(shù)。尋址能力為64K字節(jié)。地址為0000H0FFFH。地址為1000HFFFFH。當引腳EA接高電平時，8051程序計數(shù)器PC在0000H0FFFH范圍內，即前4K字節(jié)地址執(zhí)行片內ROM中的程序