2022年声光控路灯照明系统设计.docx

精品学习资源摘要在公共场所（例如学校、机关、居民区、厂矿企业等）地楼道中和车流量较小地偏远地区，长明灯现象特别普遍，从而造成了极大地能源铺张.在今日电力能源供应比较紧急地情形下，在没有人员活动地深夜让这些灯关掉一些，不仅可以节约能源，也能够节约一些开支 .本设计采纳 MCS-51 单片机作为主控端与各路灯地掌握核心.声音传感器、键盘模块、光敏电阻等作为系统地帮助电路.分别实现了对开关灯时间地掌握，不同环境明暗与不同交通情形下地路灯智能掌握.该系统可以设定每只路灯地开关灯时间，仍可以通过传感器来识别外部环境地明暗变化和有无车辆与人员通过，是一种有用地路灯掌握系统.该掌握系统有特别明显地节电效 果，同时修理量也大大削减了，从而节约了资金，有良好地使用成效.白天光照强度高，不管过路者发出声音多大，灯泡都不会发亮.夜晚光线变暗，光敏电阻检测到信号，传达至声 音检测电路，使其开头工作.当检测到声响时，它就将声音信号传送给单片机，掌握路灯打开.几秒钟后，假如没有声响，就再通过单片机来掌握路灯熄灭，达到节能节电地目地.讨论该系统地重要性在于利用单片机来掌握路灯地亮灭，不仅实现了节能节电地目地，同时提高了对外界环境变化检测地灵敏度，使整个路灯掌握系统变得更加智能化.【关键词】 MCS-51 单片机；智能掌握；键盘模块；声音传感器；光敏电阻欢迎下载精品学习资源AbstractIn schools, residentials, organs, mines and other public places of public corridor and few carsin a remote area, the ever-burning lamps phenomena are very common, caused a tremendous waste of energy. Today, electric energy supply becomes more nervous. However, no personnel activities turn some lights off in the late night, which can not only save energy, but also can save some spending.This design uses the MCS-51 as the master and as the core control of the street lamp. We use the keyboard module, sound sensors, and photoconductive resistance as the auxiliary circuit of this system.They respectively realized the control of the time to turn off the lights , the intelligent control of the street lamp in different environment and different traffic conditions .The system can not only set the open time and turn-off time of each street lamp , but also can identify the brightness changes of external environment and sense if there are objects or people passed by . It is a kind of practical control system of the street lamps. Its power saving effect is obvious. At the same time,it helps reduce the maintenance quantity greatly, and save the money.The use effect is good. During the day, no matter how loud a pedestrian voice is, it will still not make the light bulb shine. When the night light is dimmed, the sound detection circuit will work. As long as there is a voice detected, the detected sound will be transmitted to the microprocessor, then control the lights to open. A few seconds later, the microprocessor will control the lights off, to achieve the purpose of energy saving and electricity saving.The importance of studying the system is to use microprocessor to control the lights, not onlyto achieve the purpose of energy saving, but also to improve the sensitivity of the detection of changes in the external environment. It will help the entire street lighting system to be more intelligent.【 Key words 】 MCS-51 microprocessor ； Intelligent control ； Keyboard module ； Voice sensor； Photoconductive resistance欢迎下载精品学习资源目 录第 1 章 绪论.1.1.1前言.1.1.2选题背景 .1.1.3课题讨论地目地和意义 1.第 2 章 方案设计与论证 .2.2.1主控系统地挑选 .2.2.2电源模块地挑选 .3.2.3键盘输入掌握模块地挑选 .3.2.4环境明暗 -路灯掌握模块挑选 .3.第 3 章 系统设计 .4.3.1硬件设计 .4.3.1.1AT89C51 简介 .4.3.1.2光敏电阻介绍 .4.3.1.3声控电路原理 .5.3.1.4延时电路 .6.3.1.5继电器介绍 .6.3.2部分单元电路 .7.3.2.1键盘模块 .7.3.2.2自制可调稳压电源模块 .7.3.3软件设计 .8.第 4 章 结论与展望 .9.4.1结 论.9.4.2展 望.1 0.参考文献 10附 录.1.1.主要 C 程序 .1 1.致 谢.1.5.欢迎下载精品学习资源1.1 前言第1章绪论欢迎下载精品学习资源整个路灯掌握系统由电源转换电路、光控电路、声音传感器及单片机掌握系统等几个1部分组成 .电源转换电路用于为后面地电路系统供应稳固地电压，光控电路 用于对外界地2光照强度进行检测，继而输出与光照强度对应地电压，从而掌握灯泡在白天不能被点亮， 而到了晚上，光控电路掌握后继电路，使其在遇到声响时，声控电路就掌握路灯使其自动点亮 .声控电路主要负责将声音信号转变为相应地电信号而输出以实现其自动掌握功能，延时电路就帮忙该掌握系统在声音消逝后自动延长一段光照时间，达到既能起到照明作用又节能环保 .如有必要，可另加一个手动开关来增强电路地有用性 .欢迎下载精品学习资源声光控路灯照明系统具有很多实际意义3 ：一是省电，灯泡不会很长时间亮着，所以欢迎下载精品学习资源4节电效率较高；二是便利，不需要接触，全自动智能掌握 ；另外，线路简洁，安装便利，是公共场所照明地首选.1.2 选题背景随着全国经济进展地快速增长，城市化进程地不断加快，照明数量和质量都有了很大5地提高 .但我国地照明掌握和治理仍采纳比较传统地模式 ，照明地开关由每台箱变或配电柜独立掌握 .单个时钟掌握，开、关灯时间无法做到随季节变化而变化，无法对特殊情形进行开、关灯掌握，不能精确开、关灯，从而造成“东方不亮西方亮”地现象以及电力铺张 .我国目前大部分城市都采纳全夜灯地照明方式，普遍存在以下问题：因后半夜行人稀有，采用全夜灯地方式铺张太大，因此，有地地方在后半夜采纳隔一亮一或隔二亮一地节能措 施；有地地方采纳前半夜全亮，后半夜全灭地照明方式，此种方式虽然节约了电费支出，却带来了社会治安以及交通安全问题.很难达到建设部、国家发改委对比光明灯率地要求.为了实现白天自动熄灭夜间自动打开节约了人为掌握，我挑选了这个课题，期望从课题讨论中找到答案 .1.3 课题讨论地目地和意义6讨论目地：通过这次课题讨论我更深层次地熟识单片机地编程以及传感器 地使用， 将平常所学习地学问运用到试验探究上，这对提高创新意识和动手才能，以及及锤炼思维活动是一种莫大地帮忙.同时也期望通过这次地讨论能让人们进一步地明白声光控路灯地应用前景 .由浅入深，由路灯照明系统这一实际情形来把握科技学问，实现理论与实践地结合,欢迎下载精品学习资源进而为现代科学事业尽一份力气！欢迎下载精品学习资源讨论意义：用声光控智能开关7 来掌握路灯地亮灭，只有在天黑以后，当有人或车路欢迎下载精品学习资源过公路，发出脚步声或其它声音时，路灯会自动点亮，供应照明，当行人或者过路车经过以后，路灯延时几分钟后会自动熄灭.在白天，无论声音多大，路灯都不会亮，从而达到节8能目地 .随着人们能源危机意识地提高，使用智能照明掌握系统，已成为人们地首选 .依据我们国情，可以估量在相当长地一段时间内，声光控路灯 将是首选地产品 .但是以 “人来灯亮, 人离灯熄 ”为特色地声光控照明开关 , 由于其在工作稳固性和寿命方面存在缺陷 , 严峻影响了其推广使用 .所以，对这一课题地讨论是必要地 .第2章方案设计与论证9本声光控路灯照明系统是一种新型地电子智能掌握系统 ，该系统地设计是将声音控10制 、光线掌握和时间掌握三者结合在一起实现对路灯亮灭地掌握，从而形成一个节能、11高效地路灯掌握系统 .系统总体由声音传感器、光控电路、键盘模块、继电器等组成，系统组成如图 21 所示 .4* 4键盘光敏掌握部分单片机继电器路灯部分声音掌握关开图 21 系统框图为了较好地实现系统各个模块地功能和彼此之间地协作连接，并且考虑到性价比，我们对系统各部分做了几个方案并对其进行了设计对比论证，详细论证如下：2.1 主控系统地挑选12方案一：采纳凌阳公司地SPCE061A 单片机 . 凌阳 61 单片机 RAM ， ROM 空间大、指令周期短、运算速度快、低功耗、低电压、且具有DSP 功能，具有10 位 A/D 转换和两欢迎下载精品学习资源路 D/A 转换器 13，有强大地数模转换功能.欢迎下载精品学习资源方案二：可编程规律器件CPLD 14,它具有编程敏捷、集成度高、设计开发周期短、适用范畴宽、开发工具先进、设计制造成本低、标准产品无需测试等特点，可实现较大规模欢迎下载精品学习资源地电路设计 .但是，该器件主要依靠于软件设计，缺少硬件地协作，致使程序设计复杂，难以使用，运算速度太快.CPLD 同样难以满意本设计地需要.方案三：采纳通用地51 单片机作为主掌握器 .51 单片机通用敏捷、价格低廉、使用方便，程序易于编写和调试，支持在线仿真.开发更加简洁，使整个系统变得更加简洁，性价欢迎下载精品学习资源比较高， C 语言 15 与汇编语言 16 可以相互调用 .欢迎下载精品学习资源通过分析比较之后，为了是系统结构简洁，基于51 单片机简洁易学且性价比高等特点，我们采纳方案三 .2.2 电源模块地挑选方案一：采纳1.5 伏干电池 .体积小，重量轻，使用敏捷便利.但是不满意长时间地连续供电 .方案二：采纳直流稳压电源.输出精度高， 0 到 32V 可调，调剂范畴大，使用简洁，但是体积重量较大，不便利携带.方案三：自制0 到 24V 直流稳压电源 .体积小，重量轻，携带便利，输出电压可调.为防止单片机与外围模块电源之间地干扰、本着轻巧节约地思路，单片机供电我们采纳方案一，其外围模块供电我们采纳方案三.2.3 键盘输入掌握模块地挑选方案一：采纳触摸屏液晶显示按键输入掌握.采纳触摸屏液晶，精度可调，美观大方， 时尚前卫 .但其价格昂贵，易损坏，爱护量工作大.方案二：采纳特地地键盘芯片CH452.CH452 内置时钟振荡电路，可驱动8 位数码管或64 只 LED ，具有 BCD 译码、闪耀、移位段们寻址等功能.但连接线路麻烦，占用单片机空间太大 .方案三：采纳自制地4*4 矩阵式键盘输入掌握，4*4 矩阵式键盘充分利用单片机地I/O端口，节约硬件地同时，扩增了按键数.同时，自己制作地矩阵式键盘，便利耐用，原理简洁，检修简洁 .基于削减开支和便利掌握地考虑，挑选方案三.2.4 环境明暗 -路灯掌握模块挑选方案一：在电子城购买光敏传感器.选购光敏传感器，使用便利，节约时间.但市面上地传感器质量参差不齐，质量好地传感器又价格不低，价格低地传感器测量精确度没有保证.方案二：采纳自己制作地光敏传感电路.该光敏电路以光敏电阻为主要元件，利用其在欢迎下载精品学习资源环境明暗不怜悯形下地分压不同，给单片机以不同反馈，实现开关灯掌握，本方案对路灯实时掌握，掌握敏捷，表达人性化设计.综上分析，我们选用方案二.第3章系统设计3.1 硬件设计整个系统由 AT89C51 单片机掌握，利用声音传感器与光敏掌握电路对外界信号进行采17集，将采集到地信号传给单片机，单片机对信号进行判定，将结果输出，通过继电器来掌握路灯地亮灭 .实现依据外界环境地变换来掌握路灯地亮灭.系统地整体电路原理图如图31.欢迎下载精品学习资源3.1.1 AT89C51 简介图 31 整体电路原理图欢迎下载精品学习资源AT89C51 是 MCS-51 地一种 .MCS-51 系列单片机是由美国地Intel 公司开发研制，并于1980 年推出地产品 .与 MCS-48 系列单片机相比，其以典型地体系结构和完善地专用寄存器集中治理方式以及便利地规律位操作功能和丰富地指令系统，为之后地其他单片机地进展奠定了基础 .因此， MCS-51 系列单片机以其强大地功能和先进地结构，增加了更多地功能模块和电路单元，指令数可高达111 条.具有特别好地中断功能，包括一个串行中断、两个定时 /计数器中断和两个外中断，可通过这些功能来实现不同地掌握要求，并有二级优先级别挑选 .内置时钟电路地频率最高可达12MHz.MCS-51单片机储备器在物理结构上分为两种，即数据储备器空间和程序储备器空间.3.1.2 光敏电阻介绍欢迎下载精品学习资源光敏电阻是一种特殊地电阻，光线强度发生变化，其阻值也会随之变化 .将电极引线装在光敏材料两端，然后用透亮窗地管壳将其封装起来，这样就构成了光敏电阻 .为增加其灵敏度可将两电极做成梳状 .某些金属地碲化物、硒化物、硫化物等均可作为半导体光敏电阻地材料 .如在光敏电阻两端地电极之间加上适当地电压，便会有电流从光敏电阻通过.通常都将光敏电阻器制成薄片结构，以使其吸取地光能更多，从而提高其灵敏度.当有光照耀到光敏电阻上时，光敏层就激发出电子 空穴对，激发出地电子参加导电，从而增强了电路中地电流 .光敏电阻仅仅是一个电阻器件，没有极性，因此直流电压和沟通电压均可使用.由半导体材料制成地光敏电阻，是一种利用其内光电效应进行工作地光电元件.其阻值随光照地18作用而变小，这种现象称为光导效应.因此，光敏电阻又称光导管.在光敏电阻两端地金属电极之间加上电压后，就会有电流通过光敏电阻，当有光线射到光敏电阻时，电流就会随光照强度地增加而增大，光电转换就是通过这一原理实现 .光控电路利用三极管地正向导通，反向截止地原理来设计.其电路原理如图 32.欢迎下载精品学习资源3.1.3 声控电路原理图 32 光控电路原理图欢迎下载精品学习资源它主要利用电子学和声学原理，即将声音信号通过声音传感器转换成电信号，电路导通工作是通过触发器地引发来实现地.要想使声控照明电路智能化，就其应具有以下特点： 1响应时间短 .2. 能通过声音掌握来实现对电路导通与截止地实时掌握.3. 声音传感器应当能检测到多方面地声响，如脚步声、车辆鸣笛等.为此，灵敏度较高地声音传感器是电路元器件地首选，将其作为声控路灯照明系统控制电路地前端，同时传感器地传感条件也要作相应设置，如响应时地最小声响须在20 DB以上 .由触发器构成中间端，利用触发器一触即发地特点来掌握照明电路工作，在挑选触发欢迎下载精品学习资源器时应具有灵敏度高、响应时间短等优点，常见地有JK 触发器、 D 触发器等 .声控电路原理如图 33.欢迎下载精品学习资源3.1.4 延时电路图 33 声控电路原理欢迎下载精品学习资源电子计数器地显现，使得功能多变地定时、计数器层出不穷，其形式也变得多种多样. 由于在电子电路中应用了定时、计数功能，智能化电路地设计也随之变得更加名副其实 .现就延时电路作如下两方面地分析结果如下：(1) 电路原理：其定时功能通过电子计数器原理实现 .(2) 延时电路地构成方案有三种：软件构成；硬件构成； 软硬相结合构成 .对于由硬件构成地定时器来说，其定时作用一般是通过转变电阻、电容元件地阻值来19掌握，其效率较高，但其通用性、敏捷性都较差，如555 定时器 等；而由软件构成地定时器是用一段特定地程序来实现定时地，其敏捷性、通用性较高，但效率较差，且占用CPU. 故现在设计定时器一般都是采纳软硬相结合地方法集两者之长，通过编程设定不同地延经常数，再由硬件来掌握定时过程，其效率和敏捷性都得到了较大地提高.如可编程定时计数器 8253 或者 51 单片机通过编程构成地计数器等.在一个实际地电路当中延时并不是最 主要地目地，其主要目地是为了完善电路功能.因此作为一个延时电路，在整个电路中应能 实现在延时终止后发出一个终止信号，传送到掌握电路.3.1.5 继电器介绍电器是一种电掌握器件.它具有掌握系统（又称输入回路）和被掌握系统（又称输出回路）之间地互动关系.通常应用于自动化地掌握电路中，它实际上是用小电流去掌握大电流运作地一种 “自动开关 ”故.在电路中起着自动调剂、安全爱护、转换电路等作用.用很小地电欢迎下载精品学习资源力和电流，驱动一个设备（电动机或电磁铁）带动一个负载部件（比如电闸或接触片）让这个接触片去承载大电流.本设计利用继电器地小电流掌握大电流地特点，来实现将单片机输出地小电流来掌握路灯需要地大电流 .实现对路灯地掌握.3.2 部分单元电路3.2.1 键盘模块4*4 键盘通常采纳线选法.先送高电平扫描行线，另外四根线（列线）作为接收线，数据 keyfirst 即从接收线那里得到，然后把接收线当做扫描线，并都送高电平，把扫描线作为接收线，并从接收线那里取得另一个数据keylast，通过处理这两个数据即可得知是哪个键按下 .其电路原理图 34.欢迎下载精品学习资源3.2.2 自制可调稳压电源模块图 34 4*4 键盘原理图欢迎下载精品学习资源所需元器件：变压器（ 220/24V ）、二极管 IN4007 、稳压芯片 LM317 等.电路经过 220/24V 变压器将市电转换为可以利用地 24V 电压，再经过电桥地整流，电容滤波， LM317 稳压，最终达到基本稳固地电压将其输出 .转变输出电压可以通过调剂变阻器 R2 地阻值来实现，挑选需要地电压值 .稳压电源电路如图 35.欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源3.3 软件设计图 35 稳压电源电路欢迎下载精品学习资源程序主要包括各传感器将对外界环境检测得到地数据传送给单片机，单片机对外界传过来地数据进行处理，发出相应地掌握信号，实现对路灯地定时掌握，掌握路灯地开关灯时间 .欢迎下载精品学习资源整个程序 20 地流程包括对光敏电阻、声音传感器地检测结果地处理，对定时时间地路欢迎下载精品学习资源灯处理情形等功能 .流程图如图 36.欢迎下载精品学习资源开头程序数据初始化定时器 0,1 初始化独立按键感光模式判定是否有光？N定时模式判定时间范畴6:00-18:00 ？NYYN是否有声音？N是否有声音？YY路灯不亮路灯亮路灯不亮路灯亮终止图 36 整体流程图欢迎下载精品学习资源4.1 结 论第4章结论与展望欢迎下载精品学习资源利用声控电路与光控电路来检测外界环境地变换，将检测到地结果送给单片机，单片机对其进行处理，处理后依据实际情形发送出相应地信号通过继电器来掌握路灯地亮灭， 不仅可以实现对路况地实时、高精度掌握，实现路灯随外界环境变化而做出适当处理地结果.而且利用对单片机编程实现各种功能，易于批量生产，适合全国路灯地改进.可以在现有基础上增加一些功能，使路灯地掌握实现智能化.欢迎下载精品学习资源4.2 展 望随着全球性环保意识地增强.世界各国，特殊是发达同家和地区，对绿色照明地应用将更加普遍，现代化绿色照明系统，对于爱护环境、爱护生态平稳、爱护人类健康都具有重大意义 .随着绿色照明工程地推动和科学技术地进步具备高效节能和无污染为特性地新光源产品和节电设备，在国际绿色照明推广中将会颇受最视，前景可观.在实现声光控地基础上仍可以加上更多其它地检测电路，可以检测车辆是否超速，检测路灯地明暗状况等信息，再将检测到地信号传送到主控端，实现路灯地实时、智能掌握.参考文献欢迎下载精品学习资源附 录主要 C 程序#include<reg52.h> #define uint unsigned int#define uchar unsigned charsbit s1=P33 ；/功能挑选sbit s2=P32 ；/模拟时间小时加1sbit s3=P31 ；/ 模拟时间小时减1sbit s4=P30 ；/模拟时间分钟加1sbit gm=P34 ； /光敏开关 1 为无光， 0 为有光sbit dg=P00 ；sbit ss1=P01 ；sbit ss2=P02 ；sbit ss3=P03 ；sbit ss4=P04 ；void delayint del/1ms 延时函数int x,y ；forx=del ；x>0； x-fory=123 ；y>0 ；y- ；uchar code table = 0x3F,0x06,0x5B,0x4F,0x66,0x6D,0x7D,0x07,0x7F,0x6F,0x40；/0， 1， 2， 3， 4, 5， 6， 7， 8， 9uchar code table_wei = 0x01,0x02,0x04,0x08,0x10,0x20；void displayuchar i,uchar xx ；uchar aa,bb,cc,dd,ee,ff,tt,tt1,tt0 ；char s,min,h ；int sj ；bit flag ；void main欢迎下载精品学习资源P0=0xff ；TMOD=0X11 ；TH0=65535-50000/256 ；TL0=65535-50000%256 ；TH1=65535-20000/256 ；TL1=65535-20000%256 ；EA=1 ；ET0=1 ；TR0=1 ；ET1=1 ；TR1=1 ；while1ifs1=0whiles1=0delay1 ；flag=flag ；ifs2=0whiles2=0delay1 ；h+ ；ifh>=24欢迎下载精品学习资源h=0 ；ifs3=0whiles3=0delay1 ；h- ；ifh<0h=23；ifs4=0whiles4=0delay1 ；min+ ；ifmin>=60min=0 ；void dingshi50ms interrupt 1TH0=65535-50000/256 ；TL0=65535-50000%256 ；/ 定时 50ms.tt+ ；欢迎下载精品学习资源iftt=1tt=0 ；s+；ifs=60s=0；min+ ；ifmin=60h+ ；min=0 ；ifh=24h=0 ；ifflag=1/ 默认时间自动模式ifsj>=600&&sj<=1800dg=1；elsedg=0；ifflag=0ifgm=0dg=0；elsedg=1；欢迎下载精品学习资源gm=0 ；void dingshi20ms interrupt 3TH1=65535-20000/256 ；TL1=65535-20000%256 ；/ 定时 50ms.cc=min/10 ；dd=min%10 ；aa=h/10；bb=h%10 ；sj=h*100+min ；display0,aa ；display1,bb ；display2,10 ；display3,cc ；display4,dd ；bb=h%10 ；void displayuchar i,uchar xxP1=table_weii ；P2=tablexx ；delay3 ；P2=0 ；致 谢在整个设计过程中，我遇到了大量地问题.但是在老师与同学们地无私帮忙下，这些问欢迎下载精品学习资源题都得到了准时地解决.我要特殊感谢我地论文指导老师* 老师，她从论文选题到论文完成对我进行坚持不懈地指导.帮我剖析论文地结构与设计思路，赐予我大量地参考资料.同时不断检查我地论文进度，督促我更好更快地完成.当我遇到问题时，也会赐予我准时、到位地指导帮我排忧解难 .在此，向 * 老师表示最真诚地谢意.总而言之，本次毕业设计我收成颇多 .不仅明白了单片机地一些工作原理与常见用途， 仍学会了 KEIL C51 等软件地使用 .最重要地是，本次设计教会了我一种解决问题地方法， 这对我以后地学习与工作有很大地帮忙 .滴水之恩，当涌泉相报 .再次诚心感谢训练、指导我地老师与帮忙我地同学们 .1 任