基于单片机80C51的路灯控制器设计(共9页).doc

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1、精选优质文档-倾情为你奉上本科毕业设计(论文)开题报告题目： 基于单片机的路灯控制系统设计 课 题 类 型： 设计 实验研究 论文 学 生 姓 经纬度学 号： 专 业 班 级： 自动化2班开 题 时 间： 2012 年 3月 13 日2012 年 3月 13 日开题报告内容与要求一、本课题的内容及研究意义1、论文研究的目的和意义如今，照明电路的数量越来越多，使得路灯的用电量占城市用电量的比重越来越大，在用电高峰期时，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

2、路灯的设计已经成为了当务之急，特别是午夜之后车流量急剧减少时，应该适当的关闭路灯，节约用电。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，因此路灯控制系统的设计对于城市的发展至关重要。本论文旨在设计一套对外界光线和电压信号的采集来控制路灯的自动启停以及智能调压的控制系统，它能对路灯进行稳压、调压、自启动并延长路灯寿命的作用。2、论文研究内容本设计可以通过对外界光线和电压信号的采集来控制路灯的自动启停以及智能调压从而减少城市路灯照明耗电量，又对输入电压进行稳压调节来提高用电效率。要求学生独立选择芯片、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) 根据控制技术的特点

3、，进行路灯系统设计的整体研究与设计。(2) 针对光线和电压信号的采集，采用数据采集技术。(3) 通过按键可对相关的参数值进行设置，从而实现对不同时间进行不同的开灯模式。(4) 当电压符合额定电压时，系统自动进行稳压。(5) 在午夜之后降低电压以调节路灯亮度，实现调压。二、本课题的研究现状和发展趋势目前，路灯系统一般采用钠灯、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。我国目前大部分城市都采用全夜灯的方式进行照明，普遍存在的问题有两点：一方面因为后半夜行人稀少，采用全夜灯的方式浪费太大，因此，有的

4、地方采取前半夜全亮，后半夜全灭的照明方式；有的地方在后半夜采用亮一隔一或亮一隔二的节能措施，此种方式虽然节约了电费支出，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，在后半夜因行人稀少，而应该降低路灯的亮度，以避免光源污染，影响居民休息。但由于后半夜是用电低谷期，电力系统电压升高，路灯反而比白天更亮 了。这不仅造成了能源浪费，还大大影响了设备和灯具的使用寿命。目前，路灯照明广泛 采用高压钠灯，其设计寿命在12000小时以上，在正常情况下至少可用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 材料的极大浪费。较高的电压不仅不能让负载设

5、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用人工控制或者定时控制，这样也有许多不利之处：若采用人 工 控制，则路灯开关存在着一定的不确定性，同时也占用了一定的人力资源；定时控 制则 存在着夏冬季白黑昼时间不同的情况，使得天还没黑路灯就开，天还没亮路灯就 灭的情 况，大大影响了人们的日常出生活。本设计通过使用AT89C51单片机对系统进 行智能 控制，使系统达到自动启停及智能调压。近年来，随着科技的不断 发展， 各种路灯控制器也被不断的研究出来。其中，美国和日本主要集中在研究紧凑 型荧光灯和镇流器荧光灯两个方面。而我国目前的市场

6、上有多种路灯节能控制产品， 能达到一定 的节能效果，但就功能和效果上还不能尽如人意，主要有以下几种情况：第一种，采用 自耦变压器及磁饱和电抗器的降压技术。其不足是由于反应速度较慢，用电高峰时电压 降到非稳定区容易造成灯光闪灭，不能自动调节，同时如果电压突然软方法方法升高，则会对灯具 造成损坏，相对来说稳压效果较差；第二种是采用电子器件构成的可控硅式设备。该设 备主要采取简单的相控技术，不足之处是元器件较容易发热损坏。而为了更好的达到控 制的目的，现在国内外都开始采用智能控制方式，如光控、声反反复复控、时控等，国外甚至开 始采用太阳能供能光控方式来控制路灯，基本可以达到完全自给自足的效果。 综上

7、所述，未来的智能路灯控制必将向着更安全、更环保、更节能、更高效率的方向发展。 三、 本课 题的研究方案及工作计划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，再由单片机控制实现路灯的 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。整反复反复反复个控制系统主要包括四个模块：信号采集模块、数 据处理模块、稳压模块和控制模块。2、技术路线 设计要求采 集输入电压信号，通过A/D转换后输入控制器，当外界光信号的强度低于一定数值时 ，通过软启动开启路灯。当光信号强度高于一定数值时，通过软启动关闭路灯，并将采 集

8、输入电压信号，与已设定的标准电压值进行比较，并对输入电压进行稳压，再通过时 钟电路对路灯亮度进行调节，在午夜之后对路灯亮度进行降低，最后达到节电稳压。 技术方案如下图：光敏电阻A/D转换器外部光线强度 继电器驱动AT89C51单片机 电压放大报警LED显示键盘控制 三端稳压器 路灯 发反复反复反复反复反复反复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，根据环境光的明暗进行路灯开关的自动控制。基于此 要求采用由光敏电阻组成的分压电路进行检测。光敏电阻器又称光导管，特性是在特 定光的照射下，其阻值迅速减小，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

9、电阻器是利用半导体的光电效应制成的一种电阻值随 入射光的强弱而改变的电阻器；入射光强，电阻减小，入射光通过检测不同光强下 电阻值的变化量来控制路灯的开和关。(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行比较，进而调整输出电压的大小， 达到稳压的目的。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LM31 7。(3)时钟电路设 计为实现路灯 对电压进行智能补偿，从而达到智能调压，本设计采用美国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、秒进行计时，具有闰年补偿功能，工作电压为

10、2.5V5.5V。采用三线接口与CPU进行同步通信，并可采用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318的用于临时性存放数据的RAM 寄存器。另外该芯片有备份电源引脚，可以在断电后仍能工作，以保证时钟的准确性。 发反复反复反复反复反复反复方法3、时间安排 (1) 2012.2.202012.2.29 查阅相关资料，理解设计任务书。(2) 2012.3.1 2012.4.1 搜索资料，完成开题报告。(3) 2012.4.1 2012.4.20 硬件调试，排除故障直至满足设计要求。(4) 2012.4.20 2012.5.10 软件调试，排除故障直至满足设计要求。

11、(5) 2012.5.10 2012.5.30 整理资料，按要求撰写论文，完成初稿。(6) 2012.6.12012.6.20 论文整定，最终定稿，准备答辩。 四、主要参考文献1 查兵，崔浩.单片机原理J.中国高新技术,2011年1期 2 李健，蒋全胜，任灵芝.智能路灯控制系统设计J.工业控制计算机,2010年6期 3 金仁贵.单片机应用系统的开发方法J.电脑知识与技术：学术交流,2006年12期 4 严怀龙.基于单片机的数据采集系统J.广西轻工业,2006年6期5 王虎城，周晋军，皮依标，叶振华. 基于光传感器和单片机的校园路灯控制系统设计J.科技广场,2011年1期6 王立红. 基于单片机

12、的智能路灯控制系统J. 网络财富,2010年6期7 王皑，佘丹妮. 基于单片机的模拟路灯控制系统设计J. 仪表技术,2011年11期8 张毅刚.单片机原理及应用M.高等教育出版社,20而深色鹅鹅鹅鹅鹅鹅鹅鹅鹅鹅鹅鹅鹅039 阎石.数字电子技术基础M.高等教育出版社,200610 童诗白，华成英.模拟电子技术基础M.高等教育出版社,200611 程德福，林君.智能仪器M.机械工业出版社,200912 刁鸣.常用电路模块分析与设计指导M.清华大学出版社,200813 X u Jun, Peng Yonglong, Li Yabi. Study of Energy-saving Solar Stre

13、et Light Usin g LED Based on MCU-controlled (J). Test & measurement technology. 2008, (10):29-3114 LIU Lianhao, A new street lamp controller design (J). Computing Technology an d Automation, 1997, (4):61-6315 ZHAN G Liqun, Single-chip single board controller from time to time in the street lam p fac

14、tory control (J). Application of Energy Technologies, 19 98, (4):33-3416 The Introduction of AT89C51EA/VPP 外部 访问允许。欲使中央处理器仅访问外部程序存储器，EA端必须保持低电平。需要注意的是：如果加密位LBI被编程，复位时内部会锁存EA端状态。如EA端为高电平，CP U则执行内部程序存储器中的指令。闪烁存储器编程时，该引脚加上+12V的编程允许 电压VPP，当然这必须是该器件是使用12V编程电压VPP。XTAL1： 震荡器反相放大器及内部时钟发生器的输入端。XTAL2： 震荡器反相放大

15、器的输出端。时钟震荡色鹅鹅鹅鹅鹅鹅鹅鹅鹅鹅鹅鹅鹅鹅鹅器 AT89C51中有一个用于构成内部震荡器的高增益反相放大器，引脚XTAL1和XTAL2分别 是该放大器的输入端和输出端。这个放大器与作为反馈元件的片外石英晶体或陶瓷谐振 器一起构成自然震荡器。 外接石英晶体及电容C1，C2接在放大器的反馈回路中构成 并联震荡电路。对外接电容C1，C2虽然没有十分严格的要求，但电容容量的大小会 轻微影响震荡频率的高低、震荡器工作的稳定性、起振的难易程序及温度稳定性。如果 使用石英晶体，我们推荐电容使用30PF10PF，而如果使用陶瓷振荡器建议选择40PF 10PF。用户也可以采用外部时钟。采用外部时钟的电路

16、如图示。这种情况下，外部时钟 脉冲接到XTAL1端，即内部时钟发生器的输入端，XTAL2则悬空。由于外部时钟信号 是通过一个2分频触发器后作为内部时钟信号的，所以对外部时钟信号的占空比没有 特殊要求，但最小高电平持续时间和最大的低电平持续时间应符合产品技术条件的要 求。 内部振荡电路 外部振荡电路 闲散节电模式 AT89C51 有两种可用软件编程的省电模饿死哥哥哥哥哥哥哥哥哥哥哥哥式，它们是闲散模式和掉电工作模式。这两种方式是控 制专用寄存器PCON中的PD和IDL位来实现的。PD是掉电模式，当PD=1时，激活 掉电工作模式，单片机进入掉电工作状态。IDL是闲散等待方式，当IDL=1，激活闲散

17、 工作状态，单片机进入睡眠状态。如需要同时进入两种工作模式，即PD和IDL同时为 1，则先激活掉电模式。在闲散工作模式状态，中央处理器CPU保持睡眠状态，而所有 片内的外设仍保持激活状态，这种方式由软件产生。此时，片内随机存取数据存储器和所有特殊功能寄存器的内容保持不变。闲散模式可由任何允许的中断请求或硬件复位 终止。终止闲散工作模式的方法有两种，一是任何一条被允许中断的事件被激活，IDL 被硬件清除，即刻终止闲散工作模式。程序会首先影响中断，进入中断服务程序，执行 完中断服务程序，并紧随RETI指令后，下一条要执行的指令就是使单片机进入闲散工作模式，那条指令后面的一条指令。二是通过硬件复位也

18、可将闲散工作模式终止。需要注意的是：当由硬件复位来终止闲散工作模式时，中央处理器CPU通常是从激活空闲模式那条指令的下一条开始继续执行程序的，要完成内部复位操作，硬件复位脉冲要保持两个机器周期有效，在这种情况下，内部禁止中央处理器CPU访问片内RAM，而允许访问其他端口，为了避免可能对端口产生的意外写入：激活闲散模式的那条指令后面的一条指令不应是一条对端口或外部存储器的写入指令。掉电模式士大夫各色他问她给我在掉电模式下，振荡器停止工作，进入掉电模式的指令是最后一条被执行的指令，片内RAM和特殊功能寄存器的内容在中指掉电模式前被冻结。退出掉电模式的唯一方法是硬件复位，复位后将从新定义全部特殊功能

19、寄存器但不改变RAM中的内容，在VCC恢复到正常工作电平前，复位应无效切必须保持一定时间以使振荡器从新启动并稳定工作。闲散和掉电模式外部引脚状态。模式程序存储器ALEP0P1P2P3闲散模式内部11数据数据数据数据闲散模式内部11浮空数据地址数据掉电模式外部00数据数据数据数据掉电模式外部如果五色土噶问题为00数据数据数据数据程序存储器的加密AT89C51可使用对芯片上的三个加密位LB1，LB2，LB3进行编程（P）或不编程（U）得到如下表所示的功能：当LB1被编程时，在复位期间，EA端的电平被锁存，如果单片机上电后一直没有复位，锁存起来的初始值是一个不确定数，这个不确定数会一直保存到真正复位位置。为了使单片机正常工作，被锁存的EA电平与这个引脚当前辑电平一致。机密位只能通过整片擦除的方法清除。染色供应问题 专心-专注-专业