模拟路灯控制系统设计报告_模拟路灯控制报告

模拟路灯控制系统设计报告由刀豆文库小编整理，希望给你工作、学习、生活带来方便，猜你可能喜欢“模拟路灯控制报告”。

基于51单片机电子设计报告 模拟路灯控制系统

院 系：

电子通信工程

团 组：

姓 名：

指导老师：

目录

一、设计任务求„„„„„„„„„„„ 3

二、系统方案论证与选择„„„„„„„ 5

三、系统硬件的设计„„„„„„„„„ 8

四、系统软件的设计„„„„„„„„„10

五、参考文献„„„„„„„„„„„„12

六、结论„„„„„„„„„„„„„„13

附录„„„„„„„„„„„„„„„14

附录 1 程序代码„„„„„„„„„„„„14 附录 2 硬件原理图„„„„„„„„„„„20 附录 3 PCB图（部分）„„„„„„„„„„23

一、设计任务求

1）、任务

设计并制作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。

LED灯1输入、显示装置LED灯2单元控制器1单元控制器2支路控制器

图1 路灯控制系统示意图

LED灯240定位点404020MLED灯1S’4040ACBS

图2 路灯布置示意图（单位：cm）

2、要求

1．基本要求

（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。2．发挥部分

（1）自制单元控制器中的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%范围内设定并调节，调节误差≤2%。（3）其它（性价比等）。

3、说明

1．光源采用1 W的LED灯，LED的类型不作限定。2．自制的LED驱动电源不得使用产品模块。

3．自制的LED驱动电源输出端需留有电流、电压测量点。4．系统中不得采用接触式传感器。

5．基本要求（3）需测定可移动物体M上定位点与过“亮灯状态变换点”（S、B、S’等点）垂线间的距离，要求该距离≤2cm。

二、系统方案论证与选择

根据题目要求，系统主要应包含电源模块、主控模块、实时时钟DS1302模块、1602显示模块、按键123模块、路灯LED 灯1和2模块、环境明暗变化检测光敏模块0、交通路况检测光敏模块1和

2、路灯故障检测激光位置检测传感器及光敏模块1和

2、出现故障蜂鸣器报警等组成，如图2 所示。

图2 1.系统控制模块方案的选择

方案一：采用SPCE061A 单片机进行控制。虽然SPCE061A 凌阳单片机具有强大功能的16 位微控制器，I/O 口资源丰富，存储空间大，能配合LCD液晶显示的字模数据存储。但是，它不是最常用的单片机，从而加大了使用和功能实现的难度，成本也较高。

方案二：采用STC89C52 单片机进行控制。该单片机具有IAP 功能，支持在线下载，内部集成了EEPROM，STC89C52 是我们比较熟悉的一种常用单片机，指令系统和AT89C51 兼容，价格便宜，容易购买。鉴于以上优劣分析，本设计采用方案二。2.时钟模块方案的选择

方案一：采用软件设计时钟，程序复杂，精度低，调试困难，占资源多，断电后时钟也停止运行。

方案二：采用时钟芯片DS1302，电路简单，时钟精度高，只要将时钟数据读取送显示即可，占资源少，具有后备电源接口，主电源断电后时钟依然在低功耗状态下运行。鉴于以上分析，本设计采用方案二 3.显示模块方案的选择

方案一：采用数码管显示。由于本系统需要显示的数据比较多，采用LED 数码管需要用动态扫描，占用资源比较多，闪烁感强。方案二：采用1602LCD 液晶显示，显示内容丰富，画面稳定不闪烁，抗干扰能力强，且功耗很低，符合环保节能要求。

鉴于以上分析，本设计采用方案二。4.按键模块方案的选择

方案一：采用矩阵键盘，程序复杂，电路复杂，调试困难，占资源多。方案二：采用独立按键，电路简单，编程方便，占资源少；且独立按键能够满足本系统设计要求。鉴于以上分析，本设计采用方案二。5.判物模块方案的选择方案一：采用红外对射的方式红外对射又叫“光束遮断式感应器”当光线被遮断时通过电路发出警报。红外线是一种不可见光，为非触性传感器，红外检测的优点是便宜，易制，安全，安装方便，隐蔽性好，缺点是精度低，距离近，方向性差，是工业中比较常用的一种判物传感器。

方案二：快超声波测距的优点是比较耐脏污，即使传感器上有尘土，只要没有堵死就可以测量，可以在较差的环境中使用，所以倒车雷达多半使用超声波，缺点是精度较低，检测物体位置需要设定阈值，测得数据不稳定，且成本较高。

方案三：激光传感器为非触性传感器，激光检测物体有没有通过某一位置时非常精确而且稳定，硬件电路简单方便，成本低廉适于本方案设计。

鉴于上面分析，本设计采用方案三。6.测光及故障检测模块方案的选择

系统采用廉价的光敏电阻模块可以检测周围环境的亮度和光强，灵敏度可调（图中蓝色数字电位器调节），数字开关量输出（0和1），设有固定螺栓孔，方便安装，作为测光及故障检测的传感器，效果很好。

三、系统硬件的设计

1.按键及显示模块

采用3 个独立按键和1 块1602 夜晶显示器，其中1个按键用于复位，1 个按键用于模式切换及确认，1 个按键用于设置调整开关灯时间，显示器用于显示年月日周几及系统实时时间、开关灯时间、路灯故障信息等。2.硬件设施搭建

LED灯240定位点404020MLED灯1S’4040ACBS

根据上图用泡沫板模拟道路、用led灯模拟路灯并且两路等间距为80cm、在灯杆顶部led灯旁安装光敏传感器模块——用以探测led灯的亮暗情况从而得知路况、定点S、B、S~等三处且在这三处路的正对两边安装激光收发器——用以探测有没有车辆通过、在定点S向A的反方向安装一个光敏传感器模块——用以检测周围环境的明暗变化。3.最小系统版设计

如下电路图所示，根据一下电路图设计出最小系统版及相关扩展电路。

四、系统软件的设计

软件设计的框图如下图所示：系统初始化后进入液晶LCD1602正常显示实时时间及年月日星期几、按按键0复位、按按键1进入相关设置。流程图如下所示 11

五、参考文献

[1] 康华光.电子技术基础模拟部分（第五版）.高等教育出版社，2005年.[2] 阎 石.数字电子技术基础（第五版）.高等教育出版社，2005年.[3] 刘爱华 满宝元.传感器原理与应用技术.人民邮电出版社，2011年.[4] 马 彪.单片机应用技术.同济大学出版社，2010年.[5] 郭天祥.51单片机C语言教程.北京: 电子工业出版社，2012年.[6] 刘建清.轻松玩转51单片机C语言.北京航空航天大学出版社，2011年.[7] 彭 伟.单片机C语言程序设计实例100例.北京: 电子工业出版社，2011年.六、结论

此方案的系统设计符合2009年全国大学生电子设计竞赛试题（I题）的要求，是一个低成本，高可靠性的解雇方案，经过功率扩大、电网通讯等方面的改良，可以用于实际路灯控制。附录„„„„„„„„„„„„„„„

附录 1 程序代码

*----------------名称：LCD1602.h 论坛：www.daodoc.com(unsigned char com);void LCD_Write_Data(unsigned char Data);void LCD_Clear(void);void LCD_Write_String(unsigned char x,unsigned char y,unsigned char *s);void LCD_Write_Char(unsigned char x,unsigned char y,unsigned char Data);void LCD_Init(void);#endif

*----------------名称：DS1302.h 论坛：www.doflye.net 编写： 日期：2012.8 修改：

内容：

-----------------*/ #ifndef __DS1302_H__ #define __DS1302_H__

#include #include

sbit SCK=P1^4;

sbit SDA=P1^5;

sbit RST=P1^6;//复位脚

#define RST_CLR RST=0//电平置低 #define RST_SET RST=1//电平置高

//双向数据

#define IO_CLR SDA=0//电平置低 #define IO_SET SDA=1//电平置高 #define IO_R SDA //电平读取

//时钟信号

#define SCK_CLR SCK=0//时钟信号 #define SCK_SET SCK=1//电平置高

#define ds1302_sec_add 0x80 #define ds1302_min_add

0x82 //秒数据地址

//分数据地址 #define ds1302_hr_add

0x84 //时数据地址 #define ds1302_date_add

0x86

//日数据地址

#define ds1302_month_add 0x88 //月数据地址 #define ds1302_day_add

0x8a //星期数据地址 #define ds1302_year_add

0x8c

//年数据地址

#define ds1302_control_add 0x8e //控制数据地址 #define ds1302_charger_add

0x90

#define ds1302_clkburst_add 0xbe

extern unsigned char time_buf1[8];//空年月日时分秒周 extern unsigned char time_buf[8];//空年月日时分秒周 /*-----------------

向DS1302写入一字节数据-----------------*/ void Ds1302_Write_Byte(unsigned char addr, unsigned char d);/*-----------------

从DS1302读出一字节数据-----------------*/ unsigned char Ds1302_Read_Byte(unsigned char addr);/*-----------------

向DS1302写入时钟数据-----------------*/ void Ds1302_Write_Time(void);/*-----------------

从DS1302读出时钟数据-----------------*/ void Ds1302_Read_Time(void);/*-----------------

DS1302初始化-----------------*/ void Ds1302_Init(void);#endif

*----------------名称：DELAY.h 论坛：www.doflye.net 编写： 日期：2012.8 修改：

内容：

-----------------*/ #ifndef __DELAY_H__ #define __DELAY_H__ /*-----------------uS延时函数，含有输入参数 unsigned char t，无返回值

unsigned char 是定义无符号字符变量，其值的范围是

0~255 这里使用晶振12M，精确延时请使用汇编,大致延时

长度如下 T=tx2+5 uS

-----------------*/ void DelayUs2x(unsigned char t);/*-----------------mS延时函数，含有输入参数 unsigned char t，无返回值

unsigned char 是定义无符号字符变量，其值的范围是

0~255 这里使用晶振12M，精确延时请使用汇编-----------------*/ void DelayMs(unsigned char t);#endif 附录 2 硬件原理图 如下图所示

附录 3 PCB图（部分）如下图所示