基于51单片机的路灯控制系统设计开题报告

基于51单片机的路灯控制系统设计开题报告

一、本课题的内容及讨论意义

1、论文讨论的目的和意义

如今，照明电路的数量越来越多，使得城市街道、小区内的路灯的用电量占城市用电量的比重越来越大，在用电顶峰期时，电网超负荷运行，电网电压都低于额定值，在用电低谷期供电电压又高于额定值，当电压高时不但影响照明设备的使用寿命，而且耗电量也大幅增加，当低谷时，照明设备有不能正常工作。

所以，对城市的路灯的设计已经成为了当务之急，特殊是午夜之后车流量急剧削减时，应当适当的关闭路灯，节省用电。但是我国的既节能又能延长路灯寿命的技术相比国外却是落后了，因此智能节能路灯掌握系统的设计对于城市的进展至关重要。本论文旨在设计一套对外界光线和电压信号的采集来掌握路灯的自动启停以及智能调压的掌握系统，它能对路灯进展稳压、调压、自启动并延长路灯寿命的作用。

2、论文讨论内容

本设计可以通过对外界光线和电压信号的采集来掌握路灯的自动启停以及智能调压从而削减城市路灯照明耗电量，又对输入电压进展稳压调整来提高用电效率。要求独立选择芯片、设计电路、编制程序、调试、完成整个系统功能。主要内容如下：

(1)依据掌握技术的特点，进展路灯系统设计的整体讨论与设计。(2)针对光线和电压信号的采集，采纳数据采集技术。

(3)通过按键可对相关的参数值进展设置，从而实现对不同时间进展不同的开灯模式。

(4)当电压符合额定电压时，系统自动进展稳压。(5)在午夜之后降低电压以调整路灯亮度，实现调压。

二、本课题的讨论现状和进展趋势

目前，路灯系统一般采纳钠灯、水银灯、金卤灯等灯具。这类灯具有发光效率高、光色好、安装简易等优点，被广泛使用，但同时也存在着诸如：功率因子低、对电压要求严格、耗电量大等缺点。

我国目前大局部城市都采纳全夜灯的方式进展照明，普遍存在的问题有两点：一方面由于后半夜行人稀有，采纳全夜灯的方式铺张太大，因此，有的地方实行前半夜全亮，后半夜全灭的照明方式；有的地方在后半夜采纳亮一隔一或亮一隔二的节能措施，此种方式虽然节省了电费支出，却带来了社会治安和交通安全问题，不利于城市安全问题。

另一方面，在后半夜因行人稀有，而应当降低路灯的亮度，以避开光源污染，影响居民的晚间的休息。但由于后半夜是用电低谷期，电力系统电压上升，路灯反而比白天更亮了。这不仅造成了能源铺张，还大大影响了设备和灯具的`使用寿命。目前，路灯照明广泛采纳高压钠灯，其设计寿命在12023小时以上，在正常状况下至少可用3年，但是由于超压使用，现在路灯的使用寿命仅仅只有1年左右，有的甚至只有几个月，造成维护和材料的极大铺张。较高的电压不仅不能让负载设备更好的工作，而且还会造成发热及过早损坏，还会造成不必要的电费开支。

而且，我国绝大多数地区的路灯关开灯都是采纳人工掌握或者定时掌握，这样也有很多不利之处：若采纳人工掌握，则路灯开关存在着肯定的不确定性，同时也占用了肯定的人力资源；定时掌握则存在着夏冬季白黑昼时间不同的状况，使得天还没黑路灯就开，天还没亮路灯就灭的状况，大大影响了人们的日常诞生活。本设计通过使用AT89c51单片机对系统进展智能掌握，使系统到达自动启停及智能调压。

近年来，随着科技的不断进展，各种路灯掌握器也被不断的讨论出来。其中，美国和日本主要集中在讨论紧凑型荧光灯和镇流器荧光灯两个方面。而我国目前的市场上有多种路灯节能掌握产品，能到达肯定的节能效果，但就功能和效果上还不能尽如人意，主要有以下几种状况：第一种，采纳自耦变压器及磁饱和电抗器的降压技术。其缺乏是由于反响速度较慢，用电顶峰时电压降到非稳定区简单造成灯光闪灭，不能自动调整，同时假如电压突然上升，则会对灯具造成损坏，相对来说稳压效果较差；其次种是采纳电子器件构成的可控硅式设备。该设备主要实行简洁的相控技术，缺乏之处是元器件较简单发热损坏。而为了更好的到达掌握的目的，现在国内外都开头采纳智能掌握方式，如光控、声控、时控等，国外甚至开头采纳太阳能供能光控方式来掌握路灯，根本可以到达完全自给自足的效果。

综上所述，将来的智能路灯掌握必将向着更安全、更环保、更节能、更高效率的方向进展。

三、本课题的讨论方案及工作规划

1、设计方案

本次课程设计是由传感器通过外界光信号的强弱来产生电压信号，再由单片机掌握实现路灯的自动启停及智能稳压。本设计通过使用AT89c51单片机芯片来设计电路，编制程序，仿真，调试，完成整个系统的功能。整个掌握系统主要包括四个模块：信号采集模块、数据处理模块、稳压模块和掌握模块。

2、技术路线

设计要求采集输入电压信号，通过A/D转换后输入掌握器，当外界光信号的强度低于肯定数值时，通过软启动开启路灯。当光信号强度高于肯定数值时，通过软启动关闭路灯，并将采集输入电压信号，与已设定的标准电压值进展比拟，并对输入电压进展稳压，再通过时钟电路对路灯亮度进展调整，在午夜之后对路灯亮度进展降低，最终到达节电稳压。技术方案如下列图：

外部光线强度光敏电阻AT89c51单片机A/D转换器继电器驱动

键盘掌握LED显示报警电压放大三端稳压器路灯

3、关键问题

(1)信号采集电路设计

该模块需要检测环境光的变化，依据环境光的明暗进展路灯开关的自动掌握。基于此要求采纳由光敏电阻组成的分压电路进展检测。光敏电阻器又称光导管，特性是在特定光的照耀下，其阻值快速减小，可用于检测可见光。在不同的光强下，光敏电阻的电阻值会发生明显变化，光敏电阻器是利用半导体的光电效应制成的一种电阻值随入射光的强弱而转变的电阻器；入射光强，电阻减小，入射光通过检测不同光强下电阻值的变化量来掌握路灯的开和关。

(2)稳压模块设计

通过采集三端稳压器输出的电压并将该电压与设定电压进展比拟，进而调整输出电压的大小，到达稳压的目的。本设计使用美国国家半导体公司的三端可调正稳压器集成电路LM317。

(3)时钟电路设计

为实现路灯对电压进展智能补偿，从而到达智能调压，本设计采纳美国DALLAS公司的实时时钟电路DS1302，该芯片一种高性能、低功耗、带RAM的实时时钟电路，它可以对年、月、日、周日、时、分、秒进展计时，具有闰年补偿功能，工作电压为2.5V～5.5V。采纳三线接口与cPU进展同步通信，并可采纳突发方式一次传送多个字节的时钟信号或RAM数据。DS1302内部有一个31×8的用于临时性存放数据的RAM存放器。另外该芯片有备份电源引脚，可以在断电后仍能工作，以保证时钟的精确性。

3、时间安排

(1)20xx.2.20—20xx.2.29查阅相关资料，理解设计任务书。

(2)20xx.3.1—20xx.4.1搜寻资料，完成开题报告。

(3)20xx.4.1—20xx.4.20硬件调试，排解故