隧道照明控制新版专业系统设计

隧道照明控制系统设计Designoflightingcontrolsystemfortunnel毕业设计任务书题目隧道照明控制系统设计一、关键内容隧道照明控制系统设计二、基础要求1.能对周围光线强弱做出反应，即当周围光强较弱时，能自动打开照明装置并依据周围光线强度自动分级调整照明亮度；2.可行性方案论证及设计方案叙述；3.画出完整硬件电路图（包含电源部分）。三、关键技术指标(或研究方法)1.确定整个系统设计方案；2.选择元器件，完成系统硬件电路图；3.完成各功效模块软件编写；4.制作出对应实物，并实现对应调光控制功效。5.编写设计、使用说明书。四、应搜集资料及参考文件[1]杜伟略，周志德，80C51单片机及接口技术.化学工业出版社[2]杜伟略，刘雨棣，单片机接口技术.西安电子科技大学出版社[3]缪晓中，电子CADProtel99se.化学工业出版社[4]胡宴如，高频电子线路（第4版).高等教育出版社五、进度计划第1-2周：调研、搜集材料、完成开题汇报；第3-4周：分析、确定方案；第5-7周：设计、计算、绘图；第8周：中期检验；第9-11周：撰写论文；第12-14周：论文审核定稿；第15-16周：答辩。1月8日毕业设计开题汇报题目隧道照明控制系统设计一、课题研究背景伴随中国经济高速发展，现有交通远远不能满足城市交通发展需求，中国各关键城市常常出现交通拥挤现象，同时过长通行时间严重阻碍各经济发达地域之间交流和经济发展，所以发展高等级公路网是一个处理交通问题关键手段，而公路隧道在其中发挥了突出作用，它不仅能够承受具大交通量，还能够缩短各城市距离大大提升运行效率，为用户提供了安全、方便、快捷、经济交通运输条件，全方面促进城市经济繁荣。中国提出了大力发展西部地域经济战略计划，所谓要致富先修路，处理路问题就处理了经济发展大部分问题。而中国西部基础上是山区，在修铁路和高速公路时候必需穿越很多山地，所以必需修建大量隧道。在这种形势下，对隧道工程需求将会越来越大，隧道工程数量将大幅度增加，隧道长度也将显著增加。所以隧道照明含有很大研究意义和应用前景。二、中国外研究现实状况国外公路隧道照明技术研究开始早，经过多年研究和实践，技术相对成熟。比如，早在20世纪60年代，意、法两国之间MontBlanc隧道就已经根据交通量改变进行照明调光[1]。80年代后，世界各国相继出台了隧道照明规范，以规范隧道照明设计和施工，降低交通事故。其中，当初被广泛接收标按时CIE（国际照明委员会）1982年制订（CIENO.30.2,1998）。随即，这个标准分别在1990年、1995年进行修订。在此同时，各国也相继实施了各自标准，这些发达国家因为照明理论和技术相对比较完善，所以已经形成规范性标准。在历史发展今天，大部分国外发达国家隧道照明系统已经逐步由高科技智能化转为可连续人性化。在东欧各国，已普遍实现“逆光照明”和“二次配光技术”，不仅可节省能源和灯具，而且使光源得到了充足利用；欧美发达国家已淘汰了高压钠灯，使用新型电磁感应无极灯、光纤维隧道灯、欧司朗Kz系列光源和飞利浦Cosmo照明系统。经过几十年发展，中国在公路隧道照明领域取得了瞩目结果和创新，不过仍存在很多问题，关键表现在：隧道照明理论研究要较为微弱，还未有中国隧道照明理论流派在国际隧道照明学界能有一席之地，对于隧道照明理论原始创新还需要有更大突破，对于中间视觉理论、洞外亮度参数、入口段亮度折减系数等问题均需深入深入研究。对隧道照明专业人才培养不够重视，致使隧道照明专业人才相当短缺，制约着隧道照明设计技术提升和技术理论创新。中国隧道照明现代化和自动化水平还有待深入提升，洞外亮度检测仪，等国产设备可靠性和正确性和国外产品还有一定差距。即使现在中国公路隧道正处于迅猛发展时期，但和国外成熟技术相比，中国公路隧道照明技术研究起步较晚，技术也相对基础，实施经验和基础性工作仍然存在很大不足。年1月，中国在现有经验基础上，借鉴国外公路隧道成功经验和优异技术，颁布了《公路隧道通风照明设计规范》(JTJ026—1999)，规范中对照明系统组成、隧道各照明段亮度和长度、洞外亮度和减光方法、照明纵向和总均匀度、光源分级、调光分级、照度和亮度计算推荐方法、灯具及部署等全部做了具体规范说明。另外，因为多年来电能浪费尤为严重，受到相关部门广泛重视，现在关键研究方向已不再是讨论怎样设计照明系统，而是转向怎样能够在满足规范要求前提下行之有效对照明系统进行优化控制，才能实现照明系统智能化和节能降耗[3]。多年来，在半导体电子产品迅猛发展推进作用下，很多可调光、智能化隧道照明控制方法应运而生，中国高速公路隧道照明节能技术研究所以取得了一定结果。年重庆交通科研院韩直研究员编著了《公路隧道节能》一书，从隧道照明光源、照明方法及控制方法等不一样角度分析了公路隧道照明节能技术研究方向[7]；长安大学郭兰英经过缩小手动、分段时序和自动控制中每级亮度改变，在视觉上实现隧道照明系统连续调光，既提升了系统安全性，又节省了电能。三、研究方案单片机最小系统经过对隧道照明控制系统单片机最小系统光强度采集电路光强度采集电路隧道照明驱动电路图1隧道照明控制系统结构框图由隧道照明控制系统结构框图可知，系统配套软件程序有：主程序、A/D转换子程序、光强度采集子程序、隧道照明驱动子程序等组成。依据以上研究方案，最终完成隧道照明控制硬件电路和软件设计及实现。该系统能够检测天天每时每刻天气情况，依据不一样天气情况，自动调整隧道内灯光照明亮度。四、预期达成目标本设计最终设计并制作出隧道照明控制系统硬件电路，关键有光强度采集电路、单片机最小系统、隧道照明驱动电路，并编写出对应软件程序，具体有主程序、A/D转换子程序、光强度采集子程序、隧道照明驱动子程序等。确保在隧道内各段采取不一样强度照明来改善隧道内光照及其分布，发明洞内良好工作视觉环境，确保在白天和夜间行驶车辆以设计速度能够安全地靠近、穿越和经过隧道，预防隧道内交通事故发生，确保隧道正常运行，就是隧道照明控制系统要处理问题。同时隧道照明也是隧道运行费用中最大日常开支项目之一，安全、舒适又经济节能照明技术也是研究目标。3月18日

摘要伴随中国山区高速公路快速建设和发展，隧道工程在公路工程建设中所占百分比越来越大，和此同时，隧道照明系统设计和维护也变得越来越关键。隧道照明和一般道路照明不一样，最大表现在白天也要照明，白天照明强度比夜间反而更强，加上隧道照明不一样于通常道路照明，有其显著特殊性，白天照明比夜间照明愈加复杂，包含人对明暗适应能力、明暗过渡视觉问题。本文关键对隧道照明控制系统分析，给出控制系统设计方案，设计出系统以AT89C51单片机为关键硬件电路，并完成数模转换、光强度采集、隧道照明驱动控制程序软件程序编写，最终进行实物制作，实现对应隧道照明控制功效。本设计提升了照明效率和电能使用率，其工作方法是经过安装在照明控制系统配电回路中照明供电调整控制系统，实现对电压、电流和频率智能调控。其次，利用安装在照明控制系统中配电回路通断实现有规律智能调控，达成降低事故发生率,也对应降低了维修量、节省了资金，使用效果良好。关键词：单片机；灯光控制；采集光照

HighwaytunnellightingcontrollerdesignDesignGeneralInformationWiththerapiddevelopmentofChina'sconstructionandmountainoushighways,tunnelsandhighwayconstructionprojectsintheproportionisgrowing,atthesametime,tunnellightingsystemdesignandmaintenancearebecomingincreasinglyimportant.Roadtunnellightingandgenerallightingisdifferent,thelargestlightingalsoreflectedintheday,thedaythanatnightthelightingintensitybutstronger,plustunnellightingfromageneralroadlighting,hasitsobviousparticularitylightingduringthedaythanatnightlightingmorecomplex,includingpeople'sabilitytoadapttolightanddark,lightanddarktransitionvisualproblems.

Thedesignisbasedonlight-sensitivesensortocollectlightsignalsgivenSTC89C52canidentifydigitalsignalbytheADconverter,inordertocontrolthelamplightoffeightcases.Andwitheightlamplightoffsituationtosimulatehowlightordarkhighwaytunnellightingwhencollectinglightsignalstrengthwheneightlightsalllit;Whenthelightintensityreached,theintervalfourlampslit;whenthelightintensityisweak,themiddletwolampslit.Inthiswaytoavoidthe"blackholeeffect"and"whiteholeeffect"arisingoutofthetunnel.Keywords:SCM，lightingcontrol，Collectinglight目录TOC\o"1-3"\h\u4283第1章绪论 1118081.1课题研究背景及意义 1213711.2隧道照明控制技术中国外研究现实状况 1106461.2.1国外研究现实状况 112031.2.2中国研究现实状况 228811.3本文研究关键内容 224408第2章隧道照明控制分析和总体设计方案 4239362.1隧道照明视觉问题分析 478552.2隧道照明控制模式介绍 4264642.2.1分级调光控制模式 4273952.2.2无级调光控制模式 4326792.3公路隧道照明控制系统设计方案 5309792.3.1方案一 5259232.3.2方案二 5238022.3.3总体方案设计 612318第3章隧道照明控制系统硬件电路设计 7309243.1单片机最小系统设计 73.1.117828单片机选型 7253133.1.2单片机最小系统设计 9221543.2光强度采集电路设计 10218603.2.1光强度采集传感器选型 10288023.2.2光强度采集电路设计 103.325636数模转换电路设计 103.3.125636数目转换电路元件选型 103.3.225636数模转换电路设计 12135983.4隧道照明驱动电路设计 12101853.5电源电路设计 1325636第4章隧道照明控制系统软件设计 16280144.1主程序设计 16102704.2数模转换子程序设计 17102704.3光强度采集子程序设计 18102704.4隧道照明系统驱动子程序设计 1918246第5章实物制作和系统调试 20159395.1实物制作 20139195.2系统调试 2026494第6章结论 2213753致谢 2323666参考文件 2420862附录A外文资料 257782附录B电路原理图 3215476附录C源程序 32第1章绪论1.1课题研究背景及意义伴随中国经济高速发展，现有交通远远不能满足城市交通发展需求，中国各关键城市常常出现交通拥挤现象，同时过长通行时间严重阻碍各经济发达地域之间交流和经济发展，所以发展高等级公路网是一个处理交通问题关键手段，而公路隧道在其中发挥了突出作用，它不仅能够承受具大交通量，还能够缩短各城市距离大大提升运行效率，为用户提供了安全、方便、快捷、经济交通运输条件，全方面促进城市经济繁荣。中国提出了大力发展西部地域经济战略计划，所谓要致富先修路，处理路问题就处理了经济发展大部分问题。而中国西部基础上是山区，在修铁路和高速公路时候必需穿越很多山地，所以必需修建大量隧道。在这种形势下，对隧道工程需求将会越来越大，隧道工程数量将大幅度增加，隧道长度也将显著增加。所以隧道照明含有很大研究意义和应用前景。（不能完全跟开题一样，应该内容更多部分）1.2隧道照明控制技术中国外研究现实状况1.2.1国外研究现实状况早在20世纪50年代，国外就开展了公路隧道照明技术研究，至今已经有六十余年。很多国家经过不停探索和创新，其高速公路隧道照明技术已经相当成熟。当初间发展至现代，国外发达国家隧道照明系统逐步从高科技智能向可连续人性化方面发展。仅东欧各国，高速公路隧道已经普遍开始使用“二次配光”和“逆光照明”技术。在充足利用光源同时，节省了电力能源和照明工具等资源。在照明工具选择上，欧美等发达国家摒弃了高压钠灯，转而使用光纤维隧道灯、电子感应无极灯等新型设备。国外公路隧道照明技术研究开始早，经过多年研究和实践，技术相对成熟。比如，早在20世纪60年代，意、法两国之间MontBlanc隧道就已经根据交通量改变进行照明调光[1]。80年代后，世界各国相继出台了隧道照明规范，以规范隧道照明设计和施工，降低交通事故。其中，当初被广泛接收标按时CIE（国际照明委员会）1982年制订（CIENO.30.2,1998）。随即，这个标准分别在1990年、1995年进行修订。在此同时，各国也相继实施了各自标准，这些发达国家因为照明理论和技术相对比较完善，所以已经形成规范性标准。在历史发展今天，大部分国外发达国家隧道照明系统已经逐步由高科技智能化转为可连续人性化。在东欧各国，已普遍实现“逆光照明”和“二次配光技术”，不仅可节省能源和灯具，而且使光源得到了充足利用；欧美发达国家已淘汰了高压钠灯，使用新型电磁感应无极灯、光纤维隧道灯、欧司朗Kz系列光源和飞利浦Cosmo照明系统。1.2.2中国研究现实状况中国隧道照明系统发展起步较晚，即使目前时代下，中国公路隧道发展势头十分迅猛，但依旧比不上国外成熟技术和理念。差距不仅表现在技术和经验上，基础性工程建设也存在一定不足。中国于1月颁布了《公路隧道通风照明设计规范》，具体要求了隧道调光分级、光源分级、总均匀度和灯具部署等。不过因为最近几年电能资源浪费极为严重，相关部门已经开始广泛关注隧道照明系统节能设计问题。中国在深入研究理论同时，在高速公路隧道建设中也利用了对应节能设计，比如广东龙头山隧道、河北司马台隧道、安徽前家山隧道等已前后将LED灯和无极调光技术应用于公路隧道照明中。经过几十年发展，中国在公路隧道照明领域取得了瞩目结果和创新，不过仍存在很多问题，关键表现在：隧道照明理论研究要较为微弱，还未有中国隧道照明理论流派在国际隧道照明学界能有一席之地，对于隧道照明理论原始创新还需要有更大突破，对于中间视觉理论、洞外亮度参数、入口段亮度折减系数等问题均需深入深入研究。对隧道照明专业人才培养不够重视，致使隧道照明专业人才相当短缺，制约着隧道照明设计技术提升和技术理论创新。（3）中国隧道照明现代化和自动化水平还有待深入提升，洞外亮度检测仪，等国产设备可靠性和正确性和国外产品还有一定差距。即使现在中国公路隧道正处于迅猛发展时期，但和国外成熟技术相比，中国公路隧道照明技术研究起步较晚，技术也相对基础，实施经验和基础性工作仍然存在很大不足。年1月，中国在现有经验基础上，借鉴国外公路隧道成功经验和优异技术，颁布了《公路隧道通风照明设计规范》(JTJ026—1999)，规范中对照明系统组成、隧道各照明段亮度和长度、洞外亮度和减光方法、照明纵向和总均匀度、光源分级、调光分级、照度和亮度计算推荐方法、灯具及部署等全部做了具体规范说明。另外，因为多年来电能浪费尤为严重，受到相关部门广泛重视，现在关键研究方向已不再是讨论怎样设计照明系统，而是转向怎样能够在满足规范要求前提下行之有效对照明系统进行优化控制，才能实现照明系统智能化和节能降耗[3]。多年来，在半导体电子产品迅猛发展推进作用下，很多可调光、智能化隧道照明控制方法应运而生，中国高速公路隧道照明节能技术研究所以取得了一定结果。年重庆交通科研院韩直研究员编著了《公路隧道节能》一书，从隧道照明光源、照明方法及控制方法等不一样角度分析了公路隧道照明节能技术研究方向[7]；长安大学郭兰英经过缩小手动、分段时序和自动控制中每级亮度改变，在视觉上实现隧道照明系统连续调光，既提升了系统安全性，又节省了电能。高速公路隧道照明质量影响着行车安全，多年以来，高速公路隧道建设者们一直将照明质量作为工程设计关键内容和研究关键，却忽略了能源浪费问题。所以，中国现阶段高速公路隧道照明系统在确保行车安全前提下，进行节能降耗设计是公路隧道照明系统发展肯定要求，人性化、经济化、科学化是照明技术发展和社会发展肯定趋势。1.3本文研究关键内容设计一个公路隧道照明控制系统。该系统能对周围光线强弱做出反应，即当周围光强较弱时，能自动打开照明装置并依据周围光线强度自动分级调整照明亮度，自动调整隧道内灯光照明亮度。本文研究关键内容有：1.确定整个系统设计方案；2.完成各功效电路设计，并选择元器件，最终完成系统硬件电路设计；3.完成各功效模块软件编写；4.进行实物制作，并完成系统功效调试。此次设计以单片机为关键，利用光敏传感器采集光照强度，并经过A/D转换电路后传送给单片机，并以此来控制灯亮灭情况，模拟公路隧道灯光照明控制。

第2章隧道照明控制分析2.1隧道照明视觉问题分析公路隧道作为公路一个特殊路段，其管状结构决定了洞内外亮度相差悬殊，降低了道路通行能力，威胁到车辆行车安全。为了提升这一瓶颈路段通行能力，确保行车安全，需要科学设置灯光照明系统。隧道照明和一般道路照明不一样，最大表现在白天也要照明，白天照明强度比夜间反而更强，加上隧道照明不一样于通常道路照明，有其显著特殊性，白天照明比夜间照明愈加复杂，包含人对明暗适应能力。如汽车驾驶员在白天从明亮环境靠近、进入和经过隧道过程中，将发生种种特殊视觉问题：进入隧道前因为隧道内外亮度差异极大，从隧道外部去看照明很不充足隧道，入口处会看到一个“黑洞”；汽车由明亮外部进入隧道后，因为亮度急剧改变，会出现视觉“适应滞后现象”；在隧道出口处，出现极强眩光，产生一个很亮洞口，这么才能提升行车安全，避免发生安全事故[4]。2.2隧道照明控制模式介绍2.2.1分级调光控制模式分级调光控制是指隧道照明系统分为晴天、阴天、夜间三级照明控制模式，每级照明模式对应对应照明回路控制，系统依据不一样天气情况对隧道照明灯具进行开关量调整。在公路隧道照明控制系统中，关键使用分级调光控制模式，经过控制照明回路开关，调整隧道照明亮度。不过这种控制模式对隧道灯具布设要求较高，调整范围较大，控制效果过于粗放，轻易在隧道内形成“斑马线”，使得行车舒适性差，给行车安全造成隐患，同时还存在过分照明，隧道照明系统内有70%左右能耗被过分照明消耗[9]。2.2.2无级调光控制模式无级调光控制是指依据照明参数改变而连续调整照明灯具使用功率，从而实现不一样亮度等级转变，实现隧道照明较为平滑调控。无级调光控制模式较分级调光模式更为正确，能够根据要求调整隧道照明灯具功率，不需要灯具满负荷工作，改变了传统公路隧道照明系统亮度需求和灯具能耗不可控制性，有效地避免了过分照明，不仅能使隧道内照度愈加均匀改变，而且节省电能[10]。2.3公路隧道照明控制系统总体设计方案2.3.1方案一本方案设计关键由光控电路，开关控制电路组成。工作时，利用光敏电阻对光敏感特征和开关管开关特征来实现，而电路电源由电源经过桥式整流以后，再经过降压电路降压以以后提供，电路中其它需要供电电路由降压以后再进行稳压来供电，负载供电直接由交流电源来提供。总体结构框图以下图2-1所表示，工作步骤如箭头所表示：交流电源电路照明电路交流电源电路照明电路光控电路光控电路直流电源电路直流电源电路图2-1电路总体框图利用光照强度为传感器，现在最为常见且性价比较高就是光敏电阻，利用光敏电阻对光敏感特征和开关管开关特征实现，即在白天或光线较亮时候，灯不亮，而在晚上或光线较暗时灯亮，再利用电桥，可将光线信号转换成电信号。这类设计只要能将光信号取出，整个设计也便完成了大半，至于控制部分，可采取继电器或晶闸管控制输出。2.3.2方案二本方案设计关键以单片机为关键组成，组成一个智能光控电路。本系统经过对隧道照明控制系统需求分析和架构研究，可知系统需要采集光强度信号，并进行硬件电路处理后，发送给单片机最小系统，经单片机进行数据处理后，控制隧道照明驱动电路，经过采取相关光电检测设备来设计智能光控路灯控制器，实现了能依据实际光线条件通单片机实现控制路灯开关功效。本设计方案结构框图图2-2所表示。由隧道照明控制系统结构框图可知，系统配套软件程序有：主程序、A/D转换子程序、光强度采集子程序、隧道照明驱动子程序等组成。依据以上研究方案，最终完成隧道照明控制硬件电路和软件设计及实现。该系统能够检测天天每时每刻天气情况，依据不一样天气情况，自动调整隧道内灯光照明亮度。单片机单片机最小系统光强度采集电路光强度采集电路隧道照明驱动电路图2-2隧道照明控制系统结构框图2.3.3隧道照明控制系统总体设计方案基于两种方案分析研究，可知方案一采取纯硬件电路设计完成，实现简单，不过控制效果不佳，不能依据实际视觉效果智能调整光照强度；而方案二智能性较强，能够达成自动控制目标，使路灯控制更方便实用性强，扩展功效强。所以本设计采取方案二设计方案。

第3章隧道照明控制系统硬件电路设计引言3.1单片机最小系统设计引言3.1.1单片机选型本设计要实现隧道照明控制系统，在处理器上能够选择PC机，单片机等处理设备，PC机现在常见芯片已经达成64位含有很高处理速度，能同时处理64位数据在功效上十分强大，价格十分昂贵，对散热有较高要求。单片机有8位，16位等不一样型号能够依据现场情况选择不一样单片机，在应用上有广大前景，能够适应不一样场所，价格低廉。本设计需要检测数据量较小，对速度没有较高要求所以采取单片机作为处理器。在选择单片机时要参考多个原因，如引脚个数，引脚功效，工作电压情况等。本设计在功效上需要进行显示，通信，报警，A/D转换等。在选型时应按使用环境和实现功效综合考虑。单片机引脚接口图3-1所表示。图3-1单片机引脚接口图STC89C52是低功耗而且性能很高CMOS八位微型控制器，其内部拥有8K系统能编程FLASH存放器，跟80C51单片机实用指令相同而且和所用引脚兼容。3.1.2单片机最小系统设计STC12C5204AD单片机含有结构简单功率低引脚功效强大特点。是在8052单片机基础上发展而来，和8052相比性能有很大提升。P1管脚含有AD转换功效，在结构设计上能够直接使用单片机管脚进行A/D转换，单片机引脚电压能够达成5V，在数据传输时不需要接上拉电阻来提升管脚电压，单片机含有内部晶振，外部晶振能够不接。在功效上比较强大，结构上比较简单。综合以上原因本设计采取STC12C5204AD单片机作为系统控制器。STC12C5204AD单片机晶振电路内部振荡器关键由一个反相放大器为关键而组成，XTAL1，XTAL2是反相放大器输入端和输出端，振荡器是由外接晶振或陶瓷谐振器还有电容组成，晶振值f0为11.0592MHz。晶振频率决定了系统时钟频率。电容关键作用是，一是让振荡器起振，二是能够进行微调振荡器频率f，电容C3和电容C4假如全部变大话那么频率就会变小，微调电容大小按公式(3-1)，(3-2)，(3-3)计算。 (3-1) (3-2) (3-3)式中，fs--振荡器串联谐振频率；C0--振荡器静电电容；L--振荡器等效电感；C--振荡器等效电容。经计算微调电容大小应为33pF。单片机晶振电路图3-2所表示。图3-2单片机晶振电路复位电路功效是死机或上电时，能对单片机进行初始化操作电路。复位引脚有高电平时进行复位。高电平连续应大于两个机器周期即2us[5]。当单片机上电，电源向电容充电，电容向RST引脚提供一个短暂高电平，复位电路进入工作状态，单片机内部各寄存器回到初始化状态，电容充电时间长短决定高电平连续时间，电容越大充电时间越长。复位时间应满足公式(3-4)所表示。 (3-4)所以复位电阻选择1kΩ，复位电容选择22uF。单片机复位电路图3-3所表示。图3-3单片机复位电路单片机最小系统包含单片机，复位电路，晶振电路三部分。3.2光强度采集电路设计（引言）3.2.1光强度采集传感器选型传感器在测控系统输入端，通常由敏感元件、转换元件和信号调理电路等部分组成。光强度采集传感器我选择光敏电阻，原理是在光敏电阻两端金属电极之间加上电压，其中便有电流经过，收到合适波长光线照射时，电流就会随光强增加而变大，从而实现光电转换。3.2.2光强度采集电路设计采样电路由光敏电阻和放大电路两个模块组成。利用光敏电阻对光敏感特征，其特征是它内阻随光照强弱改变而改变，当外部光线改变时，光敏电阻阻值将改变，通常是光线强时电阻减小，光线弱时电阻增大，当电阻改变时电阻两端电压也会随之改变，此电压经过LM358放大后送入采样单元。采样电路图所表示：图3.2.2采样电路3.3数模转换电路设计3.3.1数模转换元件选型依据ADC0809功效和特征，故选择ADC0809用作数模转换元件。ADC0809是美国国家半导体企业生产CMOS工艺8通道，8位逐次迫近式A/D模数转换器。其内部有一个8通道多路开关，它能够依据地址码锁存译码后信号，只选通8路模拟输入信号中一个进行A/D转换。是现在中国应用最广泛8位通用A/D芯片关键特征1）8路输入通道，8位A/D转换器，即分辨率为8位。2）含有转换起停控制端。3）转换时间为100μs(时钟为640kHz时)，130μs（时钟为500kHz时）4）单个+5V电源供电5）模拟输入电压范围0～+5V，不需零点和满刻度校准。6）工作温度范围为-40～+85摄氏度7）低功耗，约15mW。内部结构ADC0809是CMOS单片型逐次迫近式A/D转换器，内部结构图所表示，它由8路模拟开关、地址锁存和译码器、比较器、8位开关树型A/D转换器、逐次迫近寄存器、逻辑控制和定时电路组成。毕业设计论文代做平台《580毕业设计网》是专业代做团体也有大量毕业设计成品提供参考580.comQQ外部特征ADC0809芯片有28条引脚，采取双列直插式封装。ADC0809工作过程首先输入3位地址，并使ALE=1，将地址存入地址锁存器中。此地址经译码选通8路模拟输入之一到比较器。START上升沿将逐次迫近寄存器复位。下降沿开启A/D转换，以后EOC输出信号变低，指示转换正在进行。直到A/D转换完成，EOC变为高电平，指示A/D转换结束，结果数据已存入锁存器，这个信号可用作中止申请。当OE输入高电平时，输出三态门打开，转换结果数字量输出到数据总线上。转换数据传送A/D转换后得到数据应立即传送给单片机进行处理。数据传送关键问题是怎样确定A/D转换完成，因为只有确定完成后，才能进行传送。为此可采取下述三种方法。（1）定时传送方法对于一个A/D转换器来说，转换时间作为一项技术指标是已知和固定。比如ADC0809转换时间为128μs，相当于6MHzMCS-51单片机共64个机器周期。可据此设计一个延时子程序，A/D转换开启后即调用此子程序，延迟时间一到，转换肯定已经完成了，接着就可进行数据传送。（2）查询方法A/D转换芯片由表明转换完成状态信号，比如ADC0809EOC端。所以能够用查询方法，测试EOC状态，即可确定转换是否完成，并接着进行数据传送。（3）中止方法把表明转换完成状态信号（EOC）作为中止请求信号，以中止方法进行数据传送。不管使用上述哪种方法，只要一旦确定转换完成，即可经过指令进行数据传送。首先送出口地址并以信号有效时，OE信号即有效，把转换数据送上数据总线，供单片机接收。3.3.2数模转换电路设计转换电路利用集成芯片ADC0809实现电路设计，ADC0809是采取频率为8位，以逐次迫近原理进行模数转化器件。转换电路图所表示：图3.3.2转换电路3.4隧道照明控制电路设计控制电路由开关管、光耦等元件组成。单片机将采样到数据和设定数据进行对比后控制P1口连接4个开关管。当外部环境光线变暗时单片机驱动其中一个开关管导通，照明灯发光；当外部光线亮度继续变暗时，剩下开关管将相继导通，流过照明灯中电流变大，照明灯亮度也逐步提升，实现了对光线分级调整。控制电路图所表示：图3.4控制电路3.5电源电路设计为了使电路稳定工作，必需有可靠电源。采取单片机控制模块提供电源（整流滤波电路）整流、滤波电路设计。采取220V交流市电经过半波整流、电容电阻降压、滤波、稳压管稳压后输出稳定支流电压。首先确定整流电路结构为桥式电路；滤波选择电容滤波。优点：系统简明扼要，节省成本。缺点：输出功率不高。电路图以下所表示：图3.1.2a整流滤波电路整流过程：四个二极管两两轮番导通，正半周时电流由D1RLD3回到U2负端，正半周时，电流由D2RLD4回到U2正端；不管是正半周还是负半周流过RL电流方向是一致，所以它电压：ul=0.9U2;电流IL=0.9*(U2/RL)电路输出电压UI应满足下式：U≥Uomax+（UI-UO）min+△UI式中，Uomax为稳压电源输出最大值；（UI-UO）min为集成稳压器输入输出最小电压差；URIP为滤波器输出电压纹波电压值（通常取UO、（UI-UO）min之和确实良10%）；△UI为电网波动引发输入电压改变（通常取UO、（UI-UO）min、URIP之和10%）。对于集成三端稳压器，当（UI-UO）min=2~10V时，含有很好稳压特征。故滤波器输出电压值：UI≥15+3+1.8+1.98≥22(V),取UI=22V.依据UI可确定变压器次级电压U2。U2=UI/1.1～1.2≈(20V)在桥式整流电路中，变压器，变压器次级电流和滤波器输出电流关系为：I2=(1.52)I1≈(1.5～2)IO=1.5×0.5=0.75(A).取变压器效率η＝0.8,则变压器容量为P=U2I2/η=20×0.75/0.8=18.75(W)选择容量为20W变压器。因为流过桥式电路中每只整流三极管电流为：ID=1∕2Imax=1/2IOmax=1/2×0.5=0.25(A)选择三极管IN4001，其参数为：ID=1A，URM=100V。可见能满足要求。通常滤波电容设计标准是，取其放电时间常数RLC是其充电周期确实2～5倍。对于桥式整流电路，滤波电容C充电周期等于交流周期二分之一，即RLC≥（2～5）T/2=2～5/2f,因为ω＝2πf,故ωRLC≥(2～5)π,取ωRLC＝3π则C=3π/ωRL其中RL=UI/II，所以滤波电容容量为：C＝3πII/2πfUI＝(3π×0.5)/2π×50×22＝0.681×103(μF)取C=1000μF。电容耐压值应考虑电网电压最高、负载电流最小时情况。UCmax=1.1×2U2max=1.1×2×20≈31.1(V)220V交流电经过整流滤波后再由集成三端稳压电路LM7809稳压，以得到恒定输出。本电路整体设计框图单片机转换单片机转换电路采样电路控制电路电源电路图3.1.2b电路整体设计框图全波整流电路。将交流220V电压变成约12V直流电压，为后面控制电路供电。比如桥式整流电路等。半波整流：变压器次级绕组和负载相接，中间串联一个整流二极管，就是半波整流。利用二极管单向导电性，只有半个周期内有电流流过负载，另半个周期被二管所阻，没有电流。这种电路，变压器中有直流分量流过，降低了变压器效率；整流电流脉动成份太大，对滤波电路要求高。只适适用于小电流整流电路。全波整流能够用：一是变压器和半流整流电路相同，但用四个二极管组成桥式电路，将次级线圈正、负半周全部用起来；二是变压器次级绕组圈数加倍，中间抽头，实际上由两个次级线圈组成。中间抽头接负载一端，另两个端子各串联一个二极管后接负载另一端。稳压原理：变压→整流→滤波→稳压。

第4章隧道照明软件设计4.1主程序设计控制和设定数据比较符合？开始设置定时器开启ADC0809控制和设定数据比较符合？开始设置定时器开启ADC0809采样采样三次结束？图4.1系统主程序步骤图4.2模数转换子程序设计LCALLLCALLD_BCDRETLCALLCompara_SetLCALLDISPLAYMOV52H,38HMOV53H,39HJB04H开始MOVR0,#40HMOVR1,#41HLCALLCOMCHINCR1LCALLCOMCHINCR0LCALLCOMCHMOVA,41HMOVB,#50MULABMOVR2,#0MOVR3,#0MOVR4,BMOVR5,AMOVR6,#1MOVR7,#0HLCALLNDIV1MOVA,R5MOV3BH,AMOVR0,#38H图4.2模数转换子程序步骤图MOVA,@R0XCHA,@R1MOV@R0,ARET开始CLRCMOVA,@R0SUBBA,@R1JNCRCON4.3光强度采集子程序步骤图图4.3光强度采集子程序步骤图4.4隧道照明驱动子程序步骤图SETBSETBP1.1A=3DSETBP1.2SETBP1.0SETBP1.1SETBP1.2SETBP1.3CLRP1.0A=3CHSETBP1.0A>3DA>3CH开始MOVA,3BH图4.4隧道照明驱动子程序步骤

第5章实物制作和系统调试此次设计我们所用软件是proteus、keiluvision4。5.1实物制作Proteus是英国Labcenter企业开发电路分析和仿真软件。该软件特点是：①集原理图设计、仿真和PCB设计于一体，真正实现从概念到产品完整电子设计工具。②含有模拟电路、数字电路、单片机应用系统、嵌入式系统（不高于ARM7）设计和仿真功效。③含有全速、单步、设置断点等多个形式调试功效。④含有多种信号源和电路分析所需虚拟仪表。⑤支持Keil

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uVision2、MPLAB等第三方软件编译和调试环境。⑥含有强大原理图到PCB板设计功效，能够输出多个格式电路设计报表。拥有PROTEUS电子设计工具，就相当于拥有了一个电子设计和分析平台。5.2系统调试在未做板子之前，我已经依据原理图做过模拟仿真，但做全部只是模块化仿真，板子做出来后，依据整体程序进行仿真。在进行仿真前，检验好电路，看看是否有虚焊或漏焊，电路是否有短路、断路问题出现。当一切全部正常后，调入一个简单测试程序，检验电路是否工作，开始时，并不是一试就出来，在经过电路检验，检验电压值，发觉硬件没问题，再去修改软件，改了两次，最终电路正常显示了，说明电路板是正确，接着进行模块性测试，模块全部出来后，进行整体调试。经过对proteus仿真软件学习，能够熟悉地使用该软件基础操作命令，最终设计出隧道无线照明控制系统仿真原理图。不过最终数码管显示光照强度出现一点问题，一开始数码管总是处于闪烁情况，最终竟没有了显示。估量是软件程序编程出了问题，图5-1。图5.1仿真图第六章结论此次毕业设计关键讲述了单片机相关知识、隧道无线照明控制系统设计软硬件系统及相关程序和总体电路调试和功效实现。在硬件部分设计中，关键介绍了多个本文用到STC89C52单片机、PCF8591和74HC373芯片，除此之外，还有四位数码管显示光照强度模块。此次设计关键是经过光敏传感器采集光照信号经过PCF8591AD模拟转换给STC89C52能识别数字信号，以此控制八盏二极管灯亮灭情况，来实现对隧道无线照明控制系统设计，达成此次设计要求说依据外侧环境来控制隧道灯光亮暗程度。最终展示了此次设计原理图、实物图。在相关软件及程序设计部分，关键介绍了proteus、keiluvision4关键功效。最终列出了此次设计所要实现功效程序。此次公路隧道无线照明控制系统设计经过光源采集模块能够很好控制八盏灯灯光亮灭情况，达成设计要求所说自动调整隧道内灯光照明亮度。不过因为分级控制模式等级少造成过分照明，造成能源浪费。在实物焊接时候可能是数码管那块出现出现了问题造成显示不出来光照强度，没有达成设计要求所说能够检测每时每刻天气情况。经过这次隧道无线照明控制系统设计，让我更熟练了对单片机应用和程序编程能力，加强了我动手、思索和处理问题能力，同时也加强了对板子调试能力，知道怎样一步一步去检验错误。开始调试时不成功，经过认真思索和检测，找到了问题所在。

致谢此次毕业论文已经顺利完成了，在论文写作整个过程中，有大家帮助过我，在这里我要感谢她们。首先我要感谢是我指导老师。在为期多个月毕业论文过程中，她一直认真帮助我，帮我分析课题，处理困难。在这段期间，我曾经有过成功喜悦，也曾经有过失败挫折。不管当我碰到什么困难，她总是给我激励，给我支持，激励我坚持下去，激励我战胜困难；当我有所成绩时，她总是给我继续做下去勇气和信心。她帮助和知道给了我极大鼓舞；她悉心教导给一个立即进入社会大学生带来了太多勇气和信心。在此，我致以最真挚谢意。在这次毕业论文时期，我还要感谢院、系各级领导对我们关心和支持。没有您们默默关心和支持我们也将难以取得预期效果。在此，我衷心表示谢谢。相互学习是学习最好方法和捷径，在此次毕业论文我深有体会。有部分同学从刚开始到现在一直全部给我很大帮助，在这里我想对她们说一声：谢谢，没有你们帮助我也就没有现在结果。大学四年学习有很多讲课老师为我们付出了辛勤汗水，能够说没有她们教育和指导，我们也将不会取得今天成绩。我想对她们说一声：感谢你们教导和关心，您们辛劳了。

参考文件[1]杜伟略，周志德，80C51单片机及接口技术.化学工业出版社[2]杜伟略，刘雨棣，单片机接口技术.西安电子科技大学出版社[3]缪晓中，电子CADProtel99se.化学工业出版社[4]胡宴如，高频电子线路（第4版).高等教育出版社[5]林春方，杨建平，模拟电子技术.高等教育出版社[6]杨志忠，数字电子技术.高等教育出版社[7]交通部部颁标准，公路隧道通风照明设计规范(CJJ45—)[S]，人民交通出版社，．[8]王学堂，赵展旗．隧道照明控制工程研究，西安公路交通大学学报，1998，(1)[9]合肥源辉光电子，无级调光控制技术在公路隧道中节能应用[J]，智能建筑和城市信息，（7）；5-6[10]周健，吕晓峰，杨洋，公路隧道LED灯照明系统无级调光控制研究[J]，公路隧道，（3）；40-43[11]DeviceNetCommunicationModuleandProtocol，Volume1，Release2.0，June30,1999[12]Deng.E,Cuk.s.NegativeIncrementalImpedanceandStabilityofFluorescentLamps[J].IEEE,1997

附录ALightEmittingDiodeLampisanimportantpartofurbanlighting,thetraditionalhighpressuresodiumlamp,streetlampsoftenUSESlighthighpressuresodiumlamp360degrees,thelightlossbigshortcomingcausedhugewasteofenergy.Atpresent,theglobalenvironmentworsening,allcountriesinthedevelopmentofcleanenergy.Andalongwiththerapidgrowthofthenationaleconomy,ourcountryincreasinglyprominentcontradictionbetweensupplyanddemandofenergy,andpowersupplybeganthereareseriousshortages,energyareurgentlyneededtosolveproblems.Therefore,thedevelopmentofnewtypeofhighefficiency,energysaving,longlife,highcolorrenderingindex,environmentallyfriendlyLEDlightsforcitylightingenergysavingisofgreatsignificance.Roadlightingiscloselyrelatedtopeopleproductionandliving,withthespeedingupofurbanizationinourcountry,theLEDstreetlightwithdirectionallight,lowpowerconsumption,gooddriveperformance,fastresponsespeed,highseismiccapacity,longservicelife,greenenvironmentalprotectionadvantagesofgraduallyintopeople'sfieldofvision,becomingtheworld'smostadvantagesinsteadoftraditionallightsourceofanewgenerationofenergy-savinglightsource,therefore,LEDlightswillbethebestchoiceoftheroadlightingenergysavingtransformation.LEDstreetlightandconventionalhighvoltagesodiumlamplights,high-powerLEDstreetlampslightsourceUSESlowvoltagedcpowersupply,byGaNpowertypeblueLEDwithayellowphosphorsynthesisefficiencywhitelightdiode,withhighefficiency,safety,energysaving,environmentalprotection,longservicelife,fastresponsespeed,highcolorrenderingindex,uniqueadvantages,canbewidelyusedinurbanroadlighting.HousingavailablePCcontrols,resistancetohightemperatureof135degrees,lowtemperatureresistantto45degreesCelsius.Light-emittingdiode(LightEmittingDiode,abbreviatedasLED)isbasedonthesemiconductorPNjunctionformationwithaweakpowercanlightefficientsolid-statelightsource,inthecertainpositivebiasvoltageandtheelectricflowinjection,injectionofPelectronsintheholeandintoNareaspreadtoactiveareaaftertheradiativerecombinationandemitphotons,convertelectricalenergydirectlyintolightenergy1,LEDstreetlampitselffeatures--theunidirectionallight,nolightdiffusing,guaranteetheefficiencyoflight.2,LEDstreetlighthasauniquesecondaryopticaldesign,totheLEDstreetlamplightirradiationtotherequiredlightingareas,furtherimprovethelightefficiency,inordertoachieveenergysavingpurpose.3,LEDlightsourceefficiencyhasreached110-130lm/W,alsohastheverybigdevelopmentspace,andthetheoreticalvalueis250lm/W.Andhighpressuresodiumlampluminousefficiencyisincreasedwiththeincreaseofpower,therefore,isbetterthanhighvoltagesodiumlampLEDstreetlamplightingingeneral;(thetotalphotosyntheticefficiencyintheory,infact,morethan250whighpressuresodiumlamp'slightefficiencyishigherthanLED).4,LEDstreetlightlightcolorishigherthanhighpressuresodiumlamp,high-pressuresodiumlamponlyaround23,colorrenderingindexandLEDstreetlightcolorrenderingindexabove75,thinkintermsofvisualpsychology,toachievethesamebrightness,theLEDstreetlightilluminationtheaveragecanbereducedbymorethan20%thanthehigh-pressuresodiumlamp,(withreferencetothereasonablelightingstandards).5,lightfailureissmall,lightfailureislessthan3%ayear,stillmeettherequirementsofroaduseilluminanceto10years,andhighpressuresodiumlightfailure,hasfallenbymorethan30%ayearorso,therefore,theLEDstreetlightonthedesignoftheservicepowercanbelowerthanthehigh-pressuresodiumlamp.6,energy-savingdevices,LEDstreetlightautomaticcontrolcanberealizedundertheconditionofmeettherequirementsoflightinginthedifferentperiodsofmaximumpossiblelowerpower,savestheelectricity.SparkintelligentLEDstreetlampwhichcanrealizecomputerdimming,timecontrol,lightcontrol,temperaturecontrol,remotecontrol,thehumanizedfunctionsuchasautomaticinspection.LED7,isthelowvoltagedevice,drivingvoltageofthesinglestarLEDforsafetyvoltage,seriesproductsofsinglepowerLEDfor1w,soitisasaferthanusinghighvoltagepowersupply,powersupply,especiallysuitableforpublicplaces(suchasstreetlighting,industriallighting,automotivelighting,commerciallighting,etc.).8,eachunitLEDsmallpiecesonlyasmallvolume,socanbepreparedintovariousshapesofcomponents,andissuitableforvariableenvironment.9,longlife,canusemorethan50000hours,providethreeyearswarranty.Deficiencyisthepoweroflifeisnotguaranteed.10,highlightefficiency:theacuityofmorethan100lmchips,comparedwithtraditionalhighpressuresodiumlampenergysavingmorethan75%.11,installationissimple:don'tneedtoaddburiedcablewithoutrectifier,suchasdirectinstalllampsocketinthelamppoleconnectedtolightsourceornestedoriginallampshell.12,thecoolingcontrolwell:summertemperaturecontrolat45degrees,andUSESthepassivecoolingway,inadequateprotectionoftheheatofsummer.13,qualityandreliable:circuitpowersupplyareallmadeofhighqualitycomponents,eachLEDhaveover-currentprotectionalone,withouthavingtoworryaboutdamage.14,uniformlightcolor:withoutlens,nosacrificeinordertoimprovethebrightnessanduniformlightcolor,toensurethatnoapertureuniformlightcolor.15andledsdonotcontainharmfulmetalsmercury,unlikehighpressuresodiumlampormetalhalidelampwhenscrappedcauseharmtotheenvironment.Comprehensivetheaboveprinciple,highpowerLEDstreetlamps,energy-savingeffectisremarkable,insteadofhighpressuresodiumlamptothesavingelectricitywasabove60%.(tobefastidious)Lowmaintenancecost:comparedwiththetraditionalstreetlight,LEDstreetlightsmaintenancecostslow,throughthecomparison,canrecoverallinputcostslessthan6years.1.ThesingleLEDlowpower.Inordertoobtainhighpower,requiremultipleparalleltouse.2.Colorrenderingindexislow.InthecoloroftheLEDlightdisplayincandescentlightbulbs,notreal,itwillcomeupfromspectraldistributionanalysis,belongstothetechnicalproblems.3.Thelightspot.DuetomanufacturingdefectsonthewhiteLEDitselfandcooperatewithreflectiveglassorlenserror,easyto"yellow"problem.4.LEDilluminationuniformityproblemsIfnotthesecondaryopticaldesign,theLEDlightismoreconcentrated,sobesuretothesecondaryopticaldesign,makeitslightintensitydistributionofbatform.5.TheLEDlightfailureproblemComparedwiththesmallpowerLED,highpowerLEDstreetlamplightfailurewillbemuchbetter.ButsmallpowerLEDheatdissipationisverysmall.TherearecoolingandhighpowerLEDisnowaytosolvetheproblem,andafterthefeverbrightnesswilldecrease,sothepowernottodo.NowmarketsalesSparkLEDstreetlampofthebiggestis360w.CostcomparisonlampsAcitythreesectionsofroadlengthof3km,5km,10km,thelayingofstreetlightstooneinevery30metersoneachsideofatotalnumberofstreetlightsrequiredforthesethreesectionsoftheroadwere202,334,668,traditionalstreetlightstopowerthe250Whighpressuresodiumlamp,LEDlightscomparedtothepowerof50Wprevail!1.LEDlightingtechnologymatures,luminousefficiencyofhighpowerLEDlightsourcehastherequiredluminousfluxcanmeetthegeneralstreetlamp.Generalhighpressuresodiumlampluminousfluxis100lm/W,commonlyusedis50to60lm/WhighpowerLED,withforeignthebestLEDchipscanreach80lm/W,thehigherluminousefficiency,energysavingeffectmeansthatthemoregood,thisisalsooneofthemostimportantindicatorinselectionofLEDstreetlight.Leds,however,doesnothaveexplicitlystipulatedinthestandard,somustbecarefullyconfirmedwhenpurchasingLEDlights.2.LEDstreetlamplightfailurenowsomebusinesses,inordertoreducecosts,withhundredsofsmallpowerLED0.5W.However,thiskindofsmallpowerLEDlightfailureisveryserious,thelightdecayto80%ofthelifeonly1000hours.Astheneedforlong-termuse,therefore,isabsolutelynotallowedtousethissmallpowerLEDstreetlamps,choosehighpowerLED(generallyreferstomorethan30w),thelightfailurewillbemuchbetter.3.TheproblemofLEDstreetlightweightoftheLEDstreetlampduetohightechnicalcontentandcomplexcomponent,somehighpowerlampholderwillweighfarmorethanordinaryhighpressuresodiumlamp,sothehigherrequirementtothecorrespondingsupportmaterials.Asmuchaspossible,however,havesomeLEDlightsmanufacturerinreducetheweightoftheLEDlampholder,fromtheoriginalsinglelampholderabout30kilograms,droppedmorethan10kilograms,weightlossandfurtherdownwardtrend.4.LEDlightsbecausetheheatdissipationoftheLEDisasemiconduc