【正文】 e slice the machine AT89C51 and the calendar chip DS1302 for control core, after having a power fail inside have already refreshed battery maintenance clock to continue to carry on recording few works. This controller can used for street lamp, neon light, advertisement light, sail beacon, work mineral business enterprise, the small area is illuminated after lighting the automatic controlled lamps. This controller adaptability is strong, economical manpower the street lamp, which raises municipal services manages level. Key words: AT89C51。 關(guān)鍵詞： AT89C51。本控制器可用于路燈，霓虹燈，廣告燈，航標(biāo)燈，工礦企業(yè)，小區(qū)照明等室外照明燈具的自動控制。 智能路燈控制器是根據(jù)世界上任意一 城市的經(jīng)緯度，精確計算出一年每一天的日出日落時 間，實現(xiàn)全年無人職守市外照明的自動時間控制。隨著我國社會主義現(xiàn)代化建設(shè)的不斷發(fā)展，市政建設(shè)取得了極大進步。 0 （ 二 ○ ○ 七 年 六 月 本科畢業(yè)設(shè)計說明書 題 目： 智能路燈控制器 設(shè)計 學(xué) 生 姓 名 ： xx 學(xué) 院 ： xx 系 別： xx 專 業(yè)： xx 班 級： xx 指 導(dǎo) 教 師 ： xx II 摘 要 路燈是城市建設(shè)中不可缺少的公用設(shè)施，是城市形象的重要標(biāo)志之一。城市路燈照明的維護管理水平不僅反映城市的建設(shè)水平，而且體現(xiàn)城市的現(xiàn)代化程度。傳統(tǒng)的路燈控制手段已不再適應(yīng)現(xiàn)代化的要求，設(shè)計和實現(xiàn)自動化程度高的路燈控制器是十分必要的。本產(chǎn)品以單片機AT89C51 和日歷芯片 DS1302 為控制核心，停電后內(nèi)有充電電池維持時鐘繼續(xù)進行記數(shù)工作。 此控制器適應(yīng)性強，節(jié)省人力，提高了市政的路燈管理水平。日歷時鐘 DS1302。Calendar clock DS1302。城市照明、夜景照明作為城市建設(shè)的重要組成部分，不僅直接關(guān)系人民群眾的生產(chǎn)生活，而且直接關(guān)系到城市的形象。近年來，隨著城市規(guī)模的不斷擴展，城市路燈的數(shù)量不斷增加，城市路燈管理水平也在不斷提高，路燈控制水平的高低，直接反映了一個城市的現(xiàn)代化程度。智能路燈控制器目前已成 為各城市路燈建設(shè)的必要內(nèi)容。傳統(tǒng)的路燈控制方法如手動控制、光敏控制器控制等，控制方式單一，無法滿足準(zhǔn)確開關(guān)自動控制的要求，已不能適應(yīng)現(xiàn)代城市對路燈控制的需要。因此，提供一種有效而合理 的控制方法，顯得極為重要。因此，讓路燈保持良好的運行和工作狀態(tài)，對城市的美化和建設(shè)都是十分重要的。在現(xiàn)代化的大中城市，政府管理部門以及富裕起來的市民對城市亮麗風(fēng)景線的道路照明及發(fā)展水平，提出了越來越高的要求。 時控方式：以時間為唯一的開關(guān)燈依據(jù)，只能在規(guī)定時刻開關(guān)燈，僅隨季節(jié)變化人工干預(yù)調(diào)整開關(guān)時間。 存在的問題 傳統(tǒng)的控制方式由于不能嚴(yán)格按照室外自然光照度進行控制，不僅實時性差，故障率高，而且浪費嚴(yán)重。采用定時器控制方式時，由于一年四季的時差，要經(jīng)常對定時器進行人工調(diào)整，從夏至到冬至，日出時間推遲、日落時間提前從冬至到夏至，日出時間提前、日落時間推遲，這就要求開關(guān)燈時間作出相應(yīng)調(diào)整。 3 智能路燈控制器的必要性與可行性 必要性 : 路燈是城市建設(shè)當(dāng)中不可缺少的公用設(shè)施，設(shè)計自動化程度高、運行可靠、使用方便，是路燈控制的必然要求。 智能路燈控制器，通過單片機與時鐘的精確控制，實現(xiàn)無人職守的自動控制，并隨著一年四季日出日落時間的改變自動調(diào)整開關(guān)燈的時間，保證路燈處于良性狀態(tài)，方便人民生活，減少交通事故，扼制夜間作案，改善投資環(huán)境，促進經(jīng)濟騰飛，提高城市道路照明的現(xiàn)代化控制水平，社會效益也非同一般?，F(xiàn)代化單片機技 術(shù)飛速的發(fā)展，其硬件、軟件性能和可靠性都大大提高，能夠滿足路燈控制器長期穩(wěn)定可靠運行的要求；各類電路及驅(qū)動器件正在向小型化、智能化方向發(fā)展，可靠性逐漸提高，完全可以適應(yīng)路燈控制器長期正常高效運行的要求。如圖 11所示。 精確的日出關(guān)燈日落開燈控制。 4 圖 11 智能路燈控制器的組成 單片機 繼電器 被控開關(guān)燈電路 驅(qū)動電路 日歷時鐘 通信模塊 看門狗 鍵盤 顯示 5 第二章 智能路燈控制器的設(shè)計方案及原則 智能路燈控制器的設(shè)計方案 城市路燈照明系統(tǒng)由電力變壓器將高壓供電電源降至三相 380伏或單相 220伏照明用電，經(jīng)低壓架空線或地下電纜送至各路燈供電。路燈開關(guān)控制則可由變壓器一次或二次側(cè)的開關(guān)設(shè)備實現(xiàn)。由自動控制裝置實現(xiàn)對接觸 器的開關(guān)控制，從而實現(xiàn)對路燈的開關(guān)控制。 圖 21 路燈系統(tǒng)電器接線圖 控制器通過單片機和時鐘的精確控制，準(zhǔn)確的得出每天的日出日落開關(guān)燈時間，輸出開關(guān)電平，通過繼電器控制接觸器，實現(xiàn)路燈的開關(guān)控制。 智能路燈控制器的設(shè)計原則 分控點設(shè)計時主要考慮以下原 則 [1]: (1)高可靠性。控制器工作在戶外，工作環(huán)境條件較差，設(shè)計當(dāng)中選用可靠性高的微控制器和元器件，以保證系統(tǒng)在惡劣環(huán)境下仍然能夠按照預(yù)設(shè)目標(biāo)進行工作，設(shè)計方案盡量可靠?？刂破鞑僮骱唵?，便于掌握?？刂破鲿r間應(yīng)準(zhǔn)確，以對各控制命令及時響應(yīng)，不延誤操作。 (4)通用性強，經(jīng)濟效益好。 智能路燈控制器 的特點 智能路燈控制器是根據(jù)世界上任意一城市的經(jīng)緯度，精確計算出一年每一天的日出日落時間，在此基礎(chǔ)上，通過可調(diào)的提前或推后的修正時間，實現(xiàn)全年無人職守市外照明的自動時間控制，其以微電腦芯片為控制核心，停電后內(nèi)有充電電池維持時鐘繼續(xù)進行記數(shù)工作，實現(xiàn)真正的智能控制。 主要性能參數(shù)： 4k字節(jié)可重擦寫 Flash閃速存儲器 全靜態(tài)操作： 0Hz－ 24MHz 128 8字節(jié)內(nèi)部 RAM 2個 16位定時／計數(shù)器 可編程串行 UART通道 AT89C51 提供 以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 圖 31 AT89C51引腳圖 4k 字節(jié) Flash 閃速存儲器， 128字節(jié)內(nèi)部 RAM， 32 個 I／ O 口線，兩個 16位定時／計數(shù)器，一個 5向量兩級中斷結(jié)構(gòu)，一個全雙工串行通信口，片內(nèi)振蕩器及時鐘電路?？臻e方式停止 CPU的工作，但允許 RAM，定時／計數(shù)器，串行通信口及中斷系統(tǒng)繼 續(xù)工作。 引腳功能說明： GND：地 作為輸出口用時，每位能吸收電流的方式驅(qū)動 8個 TTL邏輯門電路，對端口寫“ 1”可作為高阻抗輸入端用。 對端口寫“ 1”，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時可作輸入口。 對端口寫“ 1”，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時可作輸入口，作輸入口使用時，因為內(nèi)部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流（ ILI ）。在訪問 8 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器（如執(zhí)行 MOVXRI 指令）時， P2 口線上的內(nèi)容（也即特殊功能寄存器（ SFR）區(qū)中 R2寄存器的內(nèi)容），在整個訪問期間不改變。 P3口： P3口是一組帶有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I／ O 口。對 P3 口寫入“ 1”時，它們被內(nèi)部上拉電阻拉高并可作 為輸入端口。 P3口除了作為一般的 I／ O口線外，更重要的用途是它的第二功能，如表31所示： 表 31 P3口的第二功能 9 當(dāng)振蕩器工作時， RST引腳出現(xiàn)兩個機器周期以上高電平將使單片機復(fù)位。 ALE／ PROG ： 當(dāng)訪問外部程序存儲器或數(shù)據(jù)存儲器 時， ALE（地址鎖存允許）輸出脈沖用于鎖存地址的低 8位字節(jié)。 在此期間，當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲 器，這兩次有效的 PSEN 信號不出現(xiàn)。 EA／ VPP： 外部訪問允許。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)。 這個放大器與作為反饋元件的片外石英晶體或陶瓷諧振器一起構(gòu)成自激振蕩器，外接石英晶體，電容 C C2接在放大器的反饋回路中構(gòu)成并聯(lián)振蕩電路。 10pF，而如使用陶瓷諧振器一般選擇 40pF177。 時鐘芯片 DS1302 DS1302 概述與功能 概述： DS1302 是 DALLAS 公司推出的涓流充電時鐘芯片，內(nèi)含有一個實時時鐘 /日歷和31 字節(jié)靜態(tài) RAM， 通過簡單的串行接口與單片機進行通信。時鐘操作可通過 AM/PM 指示決定采用 24 或 12 小時格式。時鐘 /RAM 的讀 /寫數(shù)據(jù)以一個字節(jié)或多達 31個字節(jié)的字 符組方式通信。 DS1302有雙電源管腳，用于主電源和備份電源供應(yīng)，能實現(xiàn)斷電后時鐘的繼續(xù)工作，正好滿足時鐘不間斷又準(zhǔn)確的設(shè)計要求。 2： 31X8 位暫存數(shù)據(jù)存儲 RAM。 4： 寬范圍工作電壓： — 5： 工作電流： 時 ,小于 300nA 6： 讀 /寫時鐘或 RAM 數(shù)據(jù)時，有兩種 傳送方式：單字節(jié)傳送和多字節(jié)傳送（字符組方式）。 8： 簡單 3線接口。（ Vcc=5V） 10： 可選工業(yè)級溫度范圍 ： 40度 +85度。 12： 在 DS1202 基礎(chǔ)上增加的特性： 對 Vcc1 有可選的涓流充電能力； 雙電源管用于主電源和備份電源供應(yīng)； 備份電源管腳可由電池或大容量電容輸入； 附加的 7字節(jié)暫存存儲器。在斷電時 ,DS1302由電池通過 Vcc2引腳供電 ,以保證時鐘芯片的正常工作和內(nèi)部 RAM中的數(shù)據(jù)不丟失。當(dāng) RST 為高電平時 ,啟動數(shù)據(jù)傳輸 。 I/O： 數(shù)據(jù)輸入 /輸出引腳 SCLK： 串行時鐘引腳 Vcc1,Vcc2：工作電源引腳。 工作原理： 控制字： 表 32 DS1302的控制字 控制字節(jié)的最高有效位 (位 7)必須是邏輯 1，如果它為零，則不會寫入到 DS1302。位 5至位 1指示出要操作單元的地址。 復(fù)位： 12 當(dāng) RST 為高電平時，允許對 DS1302進行操作。要注意，在 Vcc RST 必須為低電平，并且只有在 SCLK為低電平時，才可以將 RST 置為高 電平。同樣，在緊跟 8位的控制指令字后的下一個 SCLK脈沖的下降沿讀出 DS1302的數(shù)據(jù)，讀出數(shù)據(jù)時從低位 0位至高位 7。在此方式下，日歷時鐘寄存器可以寫 8個，而涓細(xì)充電器寄存器不可訪問，在傳送數(shù)據(jù)到 RAM中時，如果只寫前一部分，可以不必傳送全部的 31個字節(jié)。 ①秒寄存器： 命令控制字為： 80H(寫 )、 81H(讀 )， 寄存器取值范圍 0059。 ②分鐘寄存器： 命令控制字為： 82H(寫 )、 83H(讀 )， 寄存器取值范圍 0059。當(dāng)為 1時，選擇 12小時方式。 ④日期寄存器： 命令控制字為： 86H(寫 )、 87H(讀 )， 寄存器取值范圍 0128或 29或 30或 31。 ⑥周日寄存器： 命令控制字為： 8AH(寫 )、 8BH(讀 )， 寄存器取值范圍 0107。 ⑧控制寄存器： 本寄存器只有第 7位被定義成寫保護位。本寄存器在讀出時恒為零 ,命令控制字為： 8EH(寫 )、 8FH(讀 ). 表 33 DS1302的時間寄存器 ⑨充電寄存器：（如圖 33） 圖 33 DS1302涓細(xì)流可編程充電器 14 本寄存器用于控制涓細(xì)電流充電器的工作。二極管選擇 (位 32)選擇在 Vcc2與 Vcc1之間接一個二極管，還是兩個，若為 01選一個二極管，為 10選兩個二極管 ，其它值則禁止充電器工作，電阻選擇 (位 1— 0)置 01，則限流電阻為 2K；置 10，則為 4K；置 11，則為 8K；置 00，則禁止充電器。命令控制字為： DEH(寫 )、 DFH(讀 )。 命令控制字為： C0H— FDH(其中奇數(shù)為讀操作，偶數(shù)為寫操