电子设计大赛报告设计书.docx
电子设计大赛报告设计书 设计项目：模拟路灯控制系统 学校：辽宁工程技术大学电气与控制工程学院参赛人员：高庆 吴琨 王立强 目录 第一章前言 1 第二章方案论证与论证 2 一系统结构综述 4 二系统结构示意图 5 第三章硬件设计 5 一89C52单片机简述 6 二电源模块设计7 三恒流源电路设计7 四案件及显示模块7 五时钟电路设计8 六光电对射传感器模块设计 8 七比较电路模块设计9 八DA转换模块设计10 九交通状况检测模块设计10 十路灯故障检测及报警模块设计 10 第四章系统软件设计 一系统软件设计综述11 二各模块软件部分分述 12 14 15 第七章参考文献16 模拟路灯控制系统(I题) 摘要： 本文介绍了基于STC89C52单片机的模拟路灯控制系统的设计和实现过程，通过交通情况自动调节检测，路灯故障检测及报警检测，环境明暗变化检测，定时开关模块的设计控制以实现题目要求。整个系统的电路结构简单，可靠性能高。实验测试结果满足要求，本文着重介绍系统的硬件及软件设计部分。 采用的技术主要有： （1）通过软件编程控制定时开关灯时间，报警检测; （2）光电传感器的有效应用; （3）LM311比较器的有效应用； （4）新型时钟芯片DS12C877的有效应用。 关键词： 80C52单片机，光电传感器，路灯控制，亮度调节 Abstract: This paper introduces the STC89C52 based on single-chip microcomputer simulation street lamp control system design and realization process, through the traffic situation automatic adjustment test, street lamp fault detection and alarm test, light and shade environment change detection, timer switch module design in order to achieve the topic request. The whole system of the circuit structure simple, reliable performance is high. The test results meet the requirement, the paper introduces the hardware and software of the system design part. The technique to be used mainly has: 1. Through software programming control timing open to turn off the lights time, alarm detection; 2. Effective application of the photoelectric sensor; 3. LM393 comparator effective application; 4. New clock chip DS12C877 effective application. Key words: 80 C52, photoelectric sensor, street lamp control, brightness to adjust 方案论证与比较 根据题目要求，系统应主要包括电源模块，键盘模块，显示模块，DA转换模块，恒流源模块，判物模块，测光模块，故障检测，时钟模块，LED灯模块等，如下图所示。 系统结构示意图 系统硬件设计 1.核心单片机STC89C52 该单片机由Intel公司推出且集成 8位CPU、4K字节ROM、128字节RAM、4个8位并口、1个全双工串行口、2个16位定时/计数器。寻址范围64K，并有控制功能较强的布尔处理器。这是我比较熟悉的一种单片机，指令系统和AT89C51兼容，价格便宜，容易购买。 2.电源模块设计 如下图所示，220V交流电源经变压器降压，桥式整流，滤波，三端稳压后，输出+12V，-12V，和+5V稳压供给系统电路。 电源电路图 3恒流源电路设计 电路由三个部分组成：集成运算放大器，缓冲电路和取样电路。如下图所示，此恒流电路负载能力非常好，且线性很好。有的DA转换器输出的电压信号经过R1,R2分压后在输入到集成运算放大器的3号脚，由集成运算放大特性可知，V1=V0，流过R3的电流I=V0/R3，即流过LED的电流I=V1/R3。此恒流电源电路结构简单，但性能优秀。 恒流源电路 4.按键及显示模块 采用五个独立按键（如下图所示）和一块1602液晶显示器。显示器分为三个显示模式，显示模式一显示系统时间，显示模式二显示控制开关灯时间信息，显示模式三显示路灯故障信息及位置，在模式二下又分为三个子模式，分别为总控制开关灯时间模式，单独控制LED1 开关灯时间模式，和单独控制LED2开关灯时间模式，三种显示模式及模式二下的三种子模式可通过按键依次切换，按键控制如下图所示，按键一可用于控制三种显示模式依次切换，按键二用于控制在显示模式二下三种子模式的依次切换，按键三用于时间的设置，按键四用于时间设置中数字的增加，按键五用于时间设置中数字的减少。 按键示意图 5.时钟电路设计 时钟电路采用内部包含始终有效的涓流充电器DALLAS 公司的时钟芯片DS12C887，内含有实时时钟/日历和128BRAM，用户可对DS12C887进行编程以实现多种方波输出，并可对其内部的三路中断进行屏蔽，DS12C887将自己与石英晶体和电池集成在一起，可选择Intel和Motorola模式，本方案中选择Intel模式。 6.光电对射传感器模块设计 光电开关是通过把光强度的变化转换成电信号的变化来实现控制的。光电传感器在一般情况下，有三部分构成，它们分为：发送器，接收器和检测电路。发送器对准目标发射光束，发射的光束一般来源于半导体光源，发光二极管（LED ）和激光二极管。光束不间断地发射，或者改变脉冲宽度。接收器为光电二极管。在接收器接收到信号后。在其后面是检测电路，它能滤出有效信号并将该信号传给单片机。从而达到对路况信息的监测。电路图如下所示。 7.比较电路模块设计 单片机 本方案中采用LM311作为比较器，LM393 系列由两个偏移电压指标低达 2.0 的独立精密电压比较器构成，该产品采用单电源操作设计，且适用电压范围广。该产品也可采用分离式电源，低电耗不受电源电压值影响。本品还有一个特点是，即使是在单电源操作时，其输入共模电压范围也包括接地。LM393 系列可直接与 TTL 及 CMOS 逻辑电路接口。，本方案中通过AD 转换器实现在环境明暗检测与声光报警检测中，将变化的光敏电阻的模拟信号转换为数字信号，同时传送给单片机，从而使单片机完成下一步操作。 2 3 184756U1 LM311 R110k R2 100k +12V VCC R310k +5v LM311电路图 8. DA 转换模块设计 本方案中采用TLC5615是具有串行接口的数模转换器，其输出为电压型，最大输出电压是基准电压值的两倍。带有上电复位功能，即把 DAC 寄存器复位至全零。性能比早期电流型输出的 DAC 要好。只需要通过 3 根串行总线就可以完成 10 位数据的串行输入， 易于和工业标准的微处理器或微控制器(单片机) 接 口。本方案中通过将其与单片机和恒流源连接以达到对LED灯的控制。下图中1，2，3，4分别于单片机相连，6，7与恒流源连接。 TLC电路连接图交通状况检测模块设计 本模块设计功能是通过安放在S点，B点，S'点的光电对射传感器，将检测到的电信号传送给单片机，单片机将信号处理后，通过DA模块转化与恒流源模块后，输送给LED灯，从而达到对路况信息的监测。 10.路灯故障检测及报警模块设计 本模块通过安放在路灯下的光敏电阻的阻值变化，从而产生变化的电压，电压信号经过LM311比较器的作用将数字信号传递到单片机，以使单片机控制蜂鸣器报警及液晶显示故障信息。 23 1 8475 6 U1 LM311R110k R2 100k +12V VCC +5V R310k D1 LED-BIBY BUZ1 BUZZER R1 0.1k +12V C1 10uF R210k D2LED-BIBY 故障检测模块电路图 软件设计的框图如图1所示，系统初始化后进入时间设 置模式，设置时间后，就有以下几种模式：交通情况自动调节模式，路灯故障检测及报警模式，环境明暗变化模式，定时开关模式。 单片机 灯
