基于单片机的路灯节能设计说明

1、0 / 29摘摘 要要本文介绍了一个模拟路灯控制系统的应用方案，用以实现模拟路灯的智能控制。本方案以 AT89S52 为核心，加以简单的外围电路，实现了模拟路灯控制系统所要求的全部技术容。单片机在最近几年应用越来越广泛，因其抗干扰能力强、稳定性好，性价比高，因此是低成本路灯控制解决方案的首选。该控制系统除了选用廉价的单片机芯片，还采用了廉价的红外对射传感器，大大降低了系统成本。整个系统的电路简单，结构紧凑,电源驱动仅采用变压器与三端稳压器相结合，附加少许滤波电容便实现了稳定的电源输出。经过多次测试，证实该系统能长时间稳定工作，完全满足设计要求指标。关关键键词词： 模拟控制； LED 照明；单片

2、机1 / 29ABSTRACTABSTRACTThis paper introduces a simulation control system application scheme street, to simulate the street lamp of intelligent control. This plan to macro crystal company AT89S52 as the core, to chip the periphery of the simple circuit, realize the simulation street lamp control syst

3、em all of the requested technology content. STC SCM in recent years more and more wide application, because of its strong anti-interference ability, good stability, high performance/price ratio, and so is the low cost street lamp control solutions of choice. The control system in addition to choose

4、cheap single-chip microcomputer chip, also adopted the cheap infrared mutual illuminate sensor, and greatly reduce the cost of system. The whole system of the circuit is simple, compact structure, power drive only used three transformer and the regulators, and the combination of a few additional fil

5、ter capacitance will realize the stable power output. After many test, and confirm that the system can work stably for a long time, fully meet the design requirements index.K Ke ey yw wo or rd ds s: : Simulate controlling; LED lighting; Single-chip microcomputer 2 / 29目录目录第一章绪论 51.10 概述 51.1.1 论文的题目

6、 51.1.2 研究的背景 51.1.3 研究的目的与意义 51.2.0 国发展现状与趋势 61.3.0 研究容 6第二章系统总体设计方案 92.1.0 系统设计思路与方案比较论证 92.1.1 系统设计思路 92.1.2 方案论证与确立 9第三章系统硬件设计 132.2.0 各个模块的硬件电路设计 132.2.1 时钟模块设计 132.2.3 主控制模块设计 142.2.4 单片机 AT89S52 芯片介绍 142.2.4 显示模块设计 172.3.0 系统各模块的最终方案 192.4.0 系统功能说明书 202.4.1 路灯的工作模式 203 / 29第四章软件设计 243.1.0 系统主

7、程序流程图 243.1.1 系统流程图 243.2.0 定时器溢出中断处理函数流程图 253.3.0 按键扫描流程图 26总结 27致 28参考文献 29附录 304 / 29第一章绪论第一章绪论1.11.1 概述概述1.1.11.1.1 论文的题目论文的题目论文的题目 :基于单片机的节能路灯控制系统设计研究1.1.21.1.2 研究的背景研究的背景随着社会的发展，能源问题己经成为全球最为关注的问题之一，能源危机已经成为全人类所面临的主要危机，特别是我国的电力能源近年来显得十分吃紧，电力紧阻碍着我们的日常生产、生活，甚至严重影响到我国经济的发展与社会文明的进步。在城市亮化、美化大潮的趋势下，城

8、市景观照明耗电也吞噬着我们的电力资源。而发电企业投资和建设需要一个较长的周期，快速的经济发展需要更多更充足的电力供应和消耗，电力的供求之间矛盾重重。电力供应缺口很难在短期得以缓解，发展与节约并重，已经成为经济建设的必然选择。此时，灯光照明行业节电也成为了我们的必然选择 !1.1.31.1.3 研究的目的与意研究的目的与意义义(1)研究的目的设计模拟路灯控制系统主要以AT89C52 单片机作为模拟路灯控制系统的控制核心，用来实现物体感应模块，时钟模块，主控制模块，按键控制模块，显示模块。（2）研究的意义由于单片机具有集成度高，处理能力强，可靠性高，系统结构简单，价格低廉的优点，因此在路灯照明工程

9、中被广泛应用，照明管理的高低又将直接影响5 / 29到城市的市容、投资环境、交通安全和社会治安等，是构建良好的城市环境的重要组成部份，对城市的建设和发展有着重要的意义。1.21.2.0.0 国发展国发展现状与趋势现状与趋势在我国,大部分城市管理部门所采用的控制方式已很难保证城市照明系统的正常运行，特别是当控制箱或线路出现问题时，就有可能造成大面积灭灯，产生较坏的影响。同时由于缺少实时监测手段，无法实现故障的与时发现和维修。随着政府和市民照明管理要求越来越高，照明管理部门的管辖围也越来越大，为了与时发现故障并修复，仍然采用检修车上街巡灯的方法难以胜任。采用城市照明自动化监控系统以后，全市围的全夜

10、灯、半夜灯和景观灯的开/关均可实现自动控制。同时，由于照明自动化监控系统具有自动报警和巡测、选测功能，调度人员可以在故障发生后的数秒钟与时了解故障的地点和状态，为与时进行修复提供了有力的保障。路灯维护与时，可以极减少对照明管理部门的投诉、减少路交通事故的发生，有利于城市的治安，从而进一步提高城市的形象。1.31.3.0.0 研究容研究容设计一套模拟路灯控制系统。控制系统结构如图1 所示，路灯布置如图2 所示。6 / 29输入、显示装置支路控制器单元控制器1单元控制器2LED灯1LED灯2图 1 路灯控制系统示意图LED灯1LED灯2402040SABCS404040M定位点图 2 路灯布置示意

11、图（单位： cm）（1）支路控制器有时钟功能，能设定、显示开关灯时间，并控制整条支路按时开灯和关灯。（2）支路控制器应能根据环境明暗变化，自动开灯和关灯。（3）支路控制器应能根据交通情况自动调节亮灯状态：当可移动物体M（在物体前端标出定位点，由定位点确定物体位置）由左至右到达S 点时（见图2） ，灯 1 亮；当物体 M 到达 B 点时，灯 1 灭，灯 2 亮；若物体 M 由右至左移动时，则亮灯次序与上相反。（4）支路控制器能分别独立控制每只路灯的开灯和关灯时间。（5）当路灯出现故障时（灯不亮），支路控制器应发出声光报警信号，并显示有故障路灯的地址编号。 7 / 291.2 发挥部分（1）自制单

12、元控制器中的 LED 灯恒流驱动电源。（2）单元控制器具有调光功能，路灯驱动电源输出功率能在规定时间按设定要求自动减小，该功率应能在 20%100%围设定并调节，调节误差2%。（3）性价比高，工作稳定，符合电磁兼容（EMC）方面的要求，无对外干扰或干扰小。8 / 29第二章第二章 系统总体系统总体设计方案设计方案2.1.02.1.0 系统设计思路与方案比较论证系统设计思路与方案比较论证2.1.12.1.1 系统设计思路系统设计思路本模拟路灯控制系统的设计方案要实现的主要功能主要分解为以下五个方面：（1）是时钟功能与定时开关灯。（2）是根据环境明暗变化，自动开灯和关灯。（3）是根据交通情况自动调

13、节亮灯状态：当汽车靠近路灯时，路灯能自动点亮；当汽车远离时，路灯自动熄灭。（4）声光报警功能，当路灯出现故障时而不亮时，控制器发出信号，并显示有故障路灯的地址编号。（5）是根据绿色节能照明要求，采用恒流源驱动LED 路灯发亮且能调光，路灯驱动电源输出功率能在 20%100%围设定并调节，调节误差 2%。以上功能的实现，都是以单片机为核心，在单片机系统实现的输入输出和显示功能的基础上，由单片机的置逻辑和运算功能，加上一定的外围电路得以实现。针对以上的五个功能，采用模块化的设计思想，以下分别叙述之。2.1.22.1.2 方案论证与确立方案论证与确立（1）时钟功能与定时开关机方案一采用专用时钟芯片现

14、在流行的串行时钟电路很多，如DS1302、 DS1307、PCF8485 等。其优势是可以单独使用，直接连接到单片机外围，有自己独立的时钟晶振，精度较高。单片机通过串行接口读取和写入当前的时钟值，时钟芯片的运行受单片机死机的影响少。其缺点一是消耗了单片机IO 口资源。二是在编程时需要增加9 / 29读写串行口的容，消耗了单片机的运行时间。三是增加了成本。增加了时钟芯片与其外围电路的开支。方案二采用单片机置时钟本方案直接利用单片机的置定时器，通过定时器的中断和简单运算实现时钟功能。例如： 单片机，在 4M 时钟时，单个指令的运行时间是1 微秒，设置定时器 1每 125 个指令周期产生一个中断，即

15、125 微秒，8 个中断后，时间平台是 1毫秒，设置以下时间计数变量分别为：uchar To1mS = 0 x00; /当该变量增加到某个数值时 ,表示经过了 1 毫秒uchar To2mS = 0 x00; /当该变量增加到某个数值时 ,表示经过了 2 毫秒uchar Is2mS = 0; /到达 2 毫秒时刻uchar To20mS = 0 x00; /当该变量增加到某个数值时 ,表示经过了 20 毫秒uchar Is20mS = 0; /到达 20 毫秒时刻uchar To1S = 0 x00; /当该变量增加到某个数值时 ,表示经过了 1 秒uchar Is1S = 0; /到达 1

16、秒时刻在秒时间平台，用 ToMIN 变量，计数 60 秒后进入分钟平台，计数 60 分钟后，进入小时平台。方案二没有增加外置电路，充分利用了单片机的定时器功能，实施简洁方便，主要的缺点是当控制系统断电或死机以后，需要人工重新定时。本系统的时钟功能实现采用方案二。（2）根据环境明暗变化，自动开灯和关灯功能。方案一采用比较器的解决方案。光敏电阻与固定电阻串联，加一级电压跟随器后输入比较器，与比较器负输入端的电压值进行比较，得到一个高电平或低电平输出，进入单片机的IO 口。优点是电路比较直观，操作比较方便，可直接通过电位器调节路灯的开启亮度。对维护人员的要求不高。10 / 29缺点是不方便进行数码控

17、制。方案二采用 AD 变换。光敏电阻与固定电阻串联，由单片机置的AD 变换接口读入当前的电压值，然后根据读取的电压值判断当前的环境亮度。路灯的开启电平由部的变量控制。方案二的优点在于可以方便以实现对路灯开启电平的数码控制和远程控制。本系统采用方案二。（3）根据交通情况自动调节亮灯状态。当汽车靠近路灯时，路灯能自动点亮；当汽车远离时，路灯自动熄灭。方案一采用工业级的光电传感器。这种光电传感器普遍运用于电梯、生产线等工业场所。优点是使用方便，型号很多，输出量是开关量，不需调理电路。缺点是价格较贵。方案二采用廉价的红外对射传感器。红外对射的特点是传输距离较远，能量集中。当没有物体遮挡时，红外光直射到

18、红外探头上，红外接收管连续输出低电平到单片机，当有物体经过时，红外光被遮住，此时红外探头输出高电平到单片机。由于红外光的发射有一定的偏角，本设计利用了黑色套管遮挡红外发射灯头，以减少红外光的散失。本系统采用方案二。（4）故障报警功能采用光敏电阻检测路灯的亮度，同时排除环境光的干扰。利用单片机的 AD 口，读入光敏电阻上检测到的路灯亮度值。（5） 恒流源驱动 LED 与 20到 100围可调亮度。方案一采用恒流源驱动芯片，目前市场上成品的恒流源驱动芯片比较多，一般采用使用取样电阻调节输出电流的方式。这些芯片使用方便，性能较好，但价格较贵。方案二采用 PWM 方式驱动功率三极管输出驱动电流，用电流

19、取样电阻串入LED 供电回路，用 AD 口读取当前的电流值，实现闭环控制。方案二利用了单片机的 AD 变换资源，同时采用 PWM 方式，可以使 LED 工作在断断续续的状态，11 / 29可以延长 LED 的使用寿命。本系统采用方案二。3、显示模块方案一：数码管显示，由于本题要时显示系统时间、状态、和故障LED 灯编号等，而数码管不能显示字符。方案二： LED 点阵显示， LED 点阵显示虽然能显示字符和数字，但显示效果不好，且不易编程。方案三： LCD 液晶显示， LCD 液晶不但能显示字符和数字，而且显示效果较好，容易编程实现。因此采用方案三。 5、按键控制模块方案：均采用轻触按键。12

20、/ 29第三章第三章 系统硬件设计系统硬件设计2.2.02.2.0 各个模块的硬件电路设计各个模块的硬件电路设计2.2.12.2.1 时钟模块设计时钟模块设计时钟模块主要功能是时间设置，主要由DS1302 芯片实现， 它通过串行方式与单片机进行数据传送，能够向单片机提供包括秒、分、时、日、月、年等在的实时时间信息，并可对月末日期、闰年天数自动进行调整；它还拥有用于主电源和备份电源的双电源引脚，在主电源关闭的情况下，也能保持时钟的连续运行。另外，它还能提供31 字节的用于高速数据暂存的RAM。鉴于上述特点，DS1302 已在许多单片机系统中得到应用，为系统提供所需的实时时钟信息。 1. DS13

21、02 芯片概述DS1302 慢速充电时钟芯片包括实时时钟 /日历和 31 字节的静态 RAM，它经过一个简单的串行接口与微处理器通信，实时时钟/日历提供秒、分、时、日、周、月和年等信息，对于小于31 天的月，月末的日期自动进行调整，还包括了闰年校正的功能。时钟的运行可以采用24 小时或带 AM（上午）/PM（下午）的 12 小时格式。使用同步串行通信，简化了DS1302 与微处理器的通信。与时钟 /RAM 通信仅需三根线：（ 1）(复位)、 （2）I/O（数据线）RST、和（3）SCLK（串行时钟） 。数据可以以每次一个字节或多达31 字节的多字节形式传送至时钟 /RAM 或从其中送出。 DS

22、1302 设计成为能在非常低的功耗下工作，消耗小于 1 微瓦的功率便能保存数据和时钟信息。 DS1302 是 DS1202 的升级产品，除了 DS1202 基本的慢速充电功能外，DS1302 具有的其它特点包括：用于主电源和备份电源的双电源的双电源引脚，可编程的 VCC1 慢速充电器以与 7 个附加字节的高速暂存存储器。13 / 292. DS1302 工作原理串行时钟芯片的主要组成部分：移位寄存器、控制逻辑、振荡器、实时时钟以与 RAM。为了初始化任何的数据传送，把置为高电平且把提供地址和命RST令的 8 位装入到移位寄存器，数据在SCLK 的上升沿串行输入，无论是读周期还是写周期发生，也无

23、论传送方式是单字节传送还是多字节传送，开始8 位指定 40 个字节中的哪个将被访问。在开始8 个时钟周期把命令字装入移位寄存器之后，另外的时钟在读操作时输出数据，在写操作时输入数据。时钟脉冲的个数在单字节方式下为 8 加 8，在多字节方式下为 8 加最大可达 248 的数。如图 2-2，引脚排列：图 2-2 DS1302 引脚排列引脚说明：X1,X2：32，768kHz 晶振引脚； GND:接地；：复位； I/O 数据输入输RST出；SCLK:串行时钟； VCC1,VCC2:电源引脚。2.2.32.2.3 主控制模块设计主控制模块设计2.2.4 单片机 AT89S52 芯片介绍AT89S52

24、为 ATMEL 所生产的一种低功耗，高性能 CMOS 8 位微控制器，具有 8K在系统可编程 Flsah 存储器。 AT89S52 主要功能列举如下：1拥有灵巧的 8 位 CPU 和在系统可编程 Flash；2芯片部具时钟振荡器（传统最高工作频率可至 12MHz） ；3部程序存储器（ROM）为 8KB；4部数据存储器（RAM）为 256 字节；532 个可编程 I/O 口线；65 个中断向量源；7两个 16 位定时器/计数器；14 / 298三级加密程序存储器；9全双工 UART 串行通道；AT89S52 各引脚功能介绍：VCC：AT89S52 电源正端输入，接+5V；VSS：电源地端；XTA

25、L1：单芯片系统时钟的反相放大器输入端；XTAL2：系统时钟的反相放大器输出端，一般在设计上只要在 XTAL1 和 XTAL2 上接上一只石英振荡晶体系统就可以动作了，此外可以在两引脚与地之间加入一 20PF 的小电容，可以使系统更稳定，避免噪声干扰而死机。RESET：AT89S52 的重置引脚，高电平动作，当要对芯片重置时，只要对此引脚电平提升至高电平并保持两个机器周期以上的时间，AT89S52 便能完成系统重置的各项动作，使得部特殊功能寄存器之容均被设成已知状态，并且至地址 0000H 处开始读入程序代码而执行程序。EA/Vpp：EA（External Access Enable）为该引脚

26、的第一功能，即外部程序存储器访问允许控制端。当 EA 接高电平时，在 PC 值不超出 0FFFH 时，单片机读片程序存储器中的程序；当 PC 值超出 0FFFH 时，当自动转向读取片外 60KB 程序存储器空间中的程序。当 EA 接低电平时只读取外部程序存储器中的容，片程序存储器不起作用。Vpp 为该引脚的第二功能，即在对片 Flash 进行编程时，接入编程电压。ALE/PROG：ALE 是英文Address Latch Enable的缩写，表示地址锁存器启用信号。AT89S52 可以利用这支引脚来触发外部的 8 位锁存器（如 74LS373） ，将端口0 的地址总线（A0A7）锁进锁存器中，

27、因为 AT89S52 是以多工的方式送出地址与数据。平时在程序执行时 ALE 引脚的输出频率约是系统工作频率的 1/6，因此可以用来驱动其他周边晶片的时基输入。此外在烧录 8751 程序代码时，此引脚会被当成程序规划的特殊功能来使用。当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。在 FLASH 编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE 端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的 1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个 ALE 脉冲。如想禁止 ALE 的输出可在 SFR8EH 地址上置 0。

28、此时， 15 / 29ALE 只有在执行 MOVX，MOVC 指令是 ALE 才起作用。另外，该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态 ALE 禁止，置位无效。PSEN：此为Program Store Enable的缩写，其意为程序储存启用，当AT89S52 设成为读取外部程序代码工作模式时（EA=0） ，会送出此信号以便取得程序代码，通常这支脚是接到 EPROM 的 OE 脚。AT89S52 可以利用 PSEN 与 RD 引脚分别启用存在外部的 RAM 与 EPROM，使得数据存储器与程序存储器可以合并在一起而共用64K 的定址围。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN

29、有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN 信号将不出现。PORT0（P0.0P0.7）：端口 0 是一个 8 位宽的开路汲极（Open Drain）双向输出入端口，共有 8 个位，P0.0 表示位 0，P0.1 表示位 1，依此类推。其他三个I/O 端口（P1、P2、P3）则不具有此电路组态，而是部有一提升电路，P0 在当做I/O 用时可以推动 8 个 LS 的 TTL 负载。如果当 EA 引脚为低电平时（即取用外部程序代码或数据存储器） ，P0 就以多工方式提供地址总线（A0A7）与数据总线（D0D7） 。设计者必须外加一锁存器将端口 0 送出的地址栓锁住成为 A0A7，再配合

30、端口 2 所送出的 A8A15 合成一完整的 16 位地址总线，而定址到 64K 的外部存储器空间。PORT1（P1.0P1.7）：端口 1 也是具有部提升电路的双向 I/O 端口，其输出缓冲器可以推动 4 个 LS TTL 负载，同样地若将端口 1 的输出设为高电平，便是由此端口来输入数据。如果是使用 8052 或是 8032 的话，P1.0 又当做定时器 2 的外部脉冲输入脚，而 P1.1 可以有 T2EX 功能，可以做外部中断输入的触发脚位。PORT2（P2.0P2.7）：端口 2 是具有部提升电路的双向 I/O 端口，每一个引脚可以推动 4 个 LS 的 TTL 负载，若将端口 2 的

31、输出设为高电平时，此端口便能当成输入端口来使用。P2 除了当做一般 I/O 端口使用外，若是在 AT89S52 扩充外接程序存储器或数据存储器时，也提供地址总线的高字节 A8A15，这个时候 P2 便不能当做 I/O 来使用了。PORT3（P3.0P3.7）：端口 3 也具有部提升电路的双向 I/O 端口，其输出缓冲器可以推动 4 个 TTL 负载，同时还多工具有其他的额外特殊功能，包括串行通信、外部中断控制、计时计数控制与外部数据存储器容的读取或写入控制等功能。16 / 29其引脚分配如下：P3.0：RXD，串行通信输入。P3.1：TXD，串行通信输出。P3.2：INT0，外部中断 0 输入

32、。P3.3：INT1，外部中断 1 输入。P3.4：T0，计时计数器 0 输入。P3.5：T1，计时计数器 1 输入。P3.6：WR：外部数据存储器的写入信号。P3.7：RD，外部数据存储器的读取信号。2.2.42.2.4 显示模块设计显示模块设计11602 液晶概述液晶是一种高分子材料，因为其特殊的物理、化学、光学特性，被广泛应用于轻薄显示器上。本系统显示模块采用了LCD1602 液晶显示器每行能够显示16 个字符，可以显示两行。主要实现系统时间设定，灯的开关时间的功能，系统状态显示。2.1602 各引脚简介：1062 采用标准的 16 脚接口，其中：第 1 脚：VSS 为电源地第 2 脚：

33、VCC 接 5V 电源正极第 3 脚：V0 为液晶显示器对比度调整端，接地正电源时对比度最弱，接地电源是对比度最高（对比度过高时会产生 “鬼影” ，使用时可以通过一个 10K的电位器调整对比度）。第 4 脚：RS 为寄存器选择，高电平 1 时选择数据寄存器、低电平0 时17 / 29选择指令寄存器。第 5 脚：RW 为读写信号线，高电平（ 1）时进行读操作，低电平（ 0）时进行写操作。第 6 脚：E（或 EN）端为使能（ enable）端。第 714 脚：D0D7 为 8 位双向数据端。第 1516 脚：空 脚或 背灯源。 15 脚背光正极， 16 脚背光负极3.1602LCD 的特性3V 或

34、 5V 工作电压，对比度可调 含复位电路 提供各种控制命令 ,如：清屏、字符闪烁、光标闪烁、显示移位等多种功能 有 80 字节显示数据存储器 DDRAM 建有 192 个 5X7 点阵的字型的字符发生器 CGROM. 8 个可由用户自定义的 5X7 的字符发生器 CGRAM。4.1602LCD 特征微功耗、体积小、显示容丰富、超薄轻巧，常用在袖珍式仪表和低功耗应用系统中。5.与单片机连接见图 2-5 所示：18 / 29图 2-5 2.3.02.3.0 系统各模块的最终方案系统各模块的最终方案19 / 29键盘单片机时间显示明暗环境交通环境节能控制LED 灯报警2.4.02.4.0 系统功能说

35、明书系统功能说明书2.4.12.4.1 路灯的工作模式路灯的工作模式本模拟路灯控制系统具备 5 种工作模式，分别是自动群控模式、自动分控模式、根据照度自动控制模式、根据交通情况自动控制模式、手动控制模式，下面对每种工作模式简单介绍如下：（1）自动群控模式在该模式下，支路控制器根据设定好的定时信息，自动地同时打开或者关闭两盏路灯。系统启动后默认进入该模式。（2）自动分控模式在该模式下，支路控制器根据设定好的定时信息，分别控制两盏路灯的开关，例如，当系统的时间和路灯1 开灯的时间相等时，开启路灯1；当系统的时间和路灯 2 关灯的时间相等时开启路灯2。（3）根据照度自动控制模式在该模式下，当环境照度

36、低于一定的值时开启两盏路灯，当环境照度高于一定的值时关闭两盏路灯。（4）根据交通情况自动控制模式在该模式下，当可移动物体M 由左到右到达 S 点时（见图 ） ，灯 1 亮；当物体 M 到达 B 点时，灯 1 灭，灯 2 亮；若物体 M 由右到左移动时，则亮灯的次序与上相反。（5）手动控制模式在手动模式时，两盏路灯只能由支路控制器用增加和减少键手动的调整亮度，路灯的亮度可以在 0100自由的上下调整，步进为10。20 / 29（1）（4）等四种工作模式是互斥的，即在某一时刻只能具有其中的一种功能，不过各种模式可以手动的切换，手动调整路灯亮度的功能在这四种模式中都是有效的。另外，该路灯控制系统还具

37、备故障检测功能，当路灯出现无常工作的状况时，该控制系统能够判定是哪一环节出现问题，并将故障通过声音警报与数码管显示告知用户。2.5 按键操作说明支路控制器具备 5 个按键，分别为时间调整键、模式选择键、增加键、减少键、确认键。（1）时间调整键：按时间调整键时，可以循环地选择系统时间、路灯1 和 2共同的开关灯时间、路灯 1 的开关灯时间和路灯 2 的开关灯时间。（2）模式选择键：按模式选择键可以进行系统工作模式的切换，顺序为自动群控模式；自动分控模式；根据照度自动控制模式；根据交通情况自动控制模式；手动控制模式。（3）增加、减少键：按这两个键可以对时间或者亮度进行增减，长按时时间或者亮度可以连

38、续变换。（4）确认键：确认键只在时间调整时有效，分别确认小时、分钟、秒的输入。2.6 输入模块按键输出采用 AD 变换，节省了 IO 口资源。通过不同大小的电阻进行分压，按下不同的按键就会向单片机发送不同的电压值。如：按下s1 是 0V；按下s2，电压=2K/（2K+10K）*5V=0.83V。经过单片机 AD 变换之后，就可以判断是哪个按键按下去，从而执行相应的功能。按键输入如图下所示2.3。21 / 292.7 电流驱动源电流源驱动电路，是为驱动1W 大功率 LED 灯而设计的。 LED 灯属于电流源驱动，根据计算，每个 1W 的 LED 灯至少需要 200mA 的驱动电流才能点亮，而单片

39、机的 IO 输出电流实际只有 20mA 到 30mA，所以必须经过电流放大才能使其工作。因此在该电路中采用了一个9013 对电流进行放大。电流驱动源电路如图 2.722 / 29第四章第四章 软件设计软件设计3.13.1.0.0 系统主程序流程图系统主程序流程图3.1.13.1.1 系统流程图系统流程图开始单片机存储器及变量初始化显示初始化对几路模拟信号轮流进行采样，每2毫秒采样一个信号按键扫描及处理检测环境的明暗度并决定是否自动开关灯路灯的故障检测检测交通情况，并根据交通情况对路灯的开关进行管理定时管理图 3.1 系统流程图23 / 293.2.03.2.0 定时器溢出中断处理函数流程图定时

40、器溢出中断处理函数流程图开始1毫秒变量递增到达1毫秒时刻清零1毫秒变量，设置激光传感器扫描标志，2毫秒变量递增到达2毫秒时刻清零2毫秒变量，设置2毫秒标志，20毫秒变量递增到达20毫秒时刻清零20毫秒变量，设置20毫秒标志，1秒变量递增，管理蜂鸣器响的时间到达1秒时刻清零1秒变量，设置1秒标志，管理报警灯，如果需要响蜂鸣器，则驱动蜂鸣器清中断标志是是是是否否否否退出图 3.2 定时器溢出中断处理函数流程图24 / 293.3.03.3.0 按键扫描流程图按键扫描流程图开始对按键的扫描线进行AD采样判断AD值是否大于245按键消抖并根据AD值确定键值按键处理退出否复位按键扫描的相关变量是图 3.

41、3 按键扫描流程图25 / 29总结总结该系统调试最终结果，符合本次设计的全部要求。经过功率扩大、电网通讯等方面的改良，就能用于实际路灯控制。以其超低成本，高可靠性的特点，与其他现有成品相比，具有一定的竞争优势。该控制系统在调试过程中，遇到过一些与理论相差很大的实际问题。比如红外对射传感器的对焦问题，因为红外线是不可见光，对焦比较麻烦，但是借用其他辅助工具就会简单很多。最简便的方法是利用带摄像头的手机来获取红外光，从而能顺利完成对红外对射传感器的对焦。红外对射的接收部分，因受频率限制，只能接收频率在 38KHz 的红外信号，所以在调试过程中有一定的难度。经方案论证，采用 PWM 脉宽调制输出，是切实可行的最有效方案26 / 29致致本文的研究工作是在老师的精心指导和悉心关怀下完成的，在我的设计题目的选择、实物的调试 和论文的研究工作中无不倾注着指导老师辛勤的汗水和心血。同时也要感帮助过我们的同学，给我们提供了宝贵的建议。指导老师的严谨治学态度、无私的奉献精神使我深受的启迪。从尊敬的指导老师身上，我不仅学到了扎实、宽广的专业知识，也学到了做人的道理，在此我要向我的指导老师致以最衷心的感和深深的敬意。在多年的学习生活中，还得到了许多领导和老师的热情关心和帮助，在此，向所有关心和帮助过