基于单片机的路灯控制系统设计-精品
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基于单片机控制的智能路灯控制系统设计一、本文概述随着科技的不断进步和城市化进程的加速,城市照明系统作为城市基础设施的重要组成部分,其智能化改造已成为提升城市管理水平和节能减排的重要措施。
智能路灯控制系统作为城市照明系统的核心,其设计和实现对于提高路灯的运行效率、降低能耗、增强城市照明的智能化水平具有重要意义。
本文旨在探讨基于单片机控制的智能路灯控制系统的设计方法和实现策略。
本文将介绍智能路灯控制系统的基本概念和功能需求,阐述其在城市照明中的作用和意义。
将详细分析单片机控制系统的工作原理及其在智能路灯控制中的应用,包括单片机的选型、外围设备的选择、控制算法的设计等关键技术问题。
接着,本文将重点介绍智能路灯控制系统的设计流程,包括硬件设计、软件编程、系统测试等环节,并结合实际案例,展示该系统在实际应用中的效果和优势。
本文将对智能路灯控制系统的发展趋势进行展望,探讨未来可能的技术革新和应用拓展。
通过本文的研究和分析,期望能够为相关领域的工程技术人员和研究人员提供有益的参考和启示,推动智能路灯控制系统的发展,为建设更加智能、节能、环保的城市照明系统贡献力量。
二、智能路灯控制系统总体设计本节将详细介绍基于单片机控制的智能路灯控制系统的总体设计。
该系统设计旨在实现路灯的智能化管理,提高能源利用效率,同时确保道路照明质量。
能效优化:通过精确控制路灯的开关和亮度,减少能源浪费,实现节能减排。
单片机控制单元:作为系统的核心,负责处理传感器数据,控制路灯的开关和亮度。
传感器单元:包括光强传感器和运动传感器,用于检测环境光线强度和行人车辆流动情况。
单片机根据传感器数据,通过预设的控制算法,决定路灯的开关和亮度。
通信协议:采用稳定可靠的通信协议,确保数据传输的实时性和安全性。
三、单片机控制模块设计单片机控制模块是整个智能路灯控制系统的核心部分,负责接收传感器信号、执行控制逻辑、以及驱动路灯的开关。
在本设计中,我们采用了广泛应用的STC89C52单片机作为核心控制器。
基于单片机的智能光控路灯的设计智能光控路灯是一种根据光线的变化来自动调节亮度的路灯系统。
它通过使用单片机进行控制,能够实现对路灯的集中管理和智能控制。
下面将介绍一款基于单片机的智能光控路灯的设计。
首先,我们需要明确设计目标和需求。
智能光控路灯的设计目标是在保证交通安全的前提下,有效节约能源并提高路灯的寿命。
基于此,我们需要设计一个能够自动调节亮度的路灯系统,并在光线充足时降低亮度,从而达到节约能源的目的。
接下来,我们选择合适的硬件和软件平台进行开发。
我们选择使用单片机作为主要控制器,搭配光敏传感器和调光装置。
为了实现智能控制功能,我们需要编写相应的程序并将其烧录到单片机中。
在硬件方面,我们可以选择一款性能良好的单片机芯片作为主控制器。
光敏传感器可以选择光敏电阻或光敏二极管,用于感知环境光线的强弱。
调光装置可以选择斩波调光或PWM调光,用于调节路灯的亮度。
此外,还需要选择适当的电源和保护电路,确保整个系统的稳定性和安全性。
在软件方面,我们需要编写程序以实现智能控制功能。
程序首先需要读取光敏传感器的数据,根据环境光线的强弱调整亮度。
在强光照射下,路灯亮度降低;在弱光照射下,路灯亮度增加。
为了实现平滑的调光效果,可以使用滑动平均等算法对光敏传感器的数据进行处理。
为了提高智能控制的效果,可以结合时间控制进行更精细的调节。
例如,在夜间和清晨时段,路灯亮度可以设置为最低,以节约能源。
在交通繁忙时段,如晚间高峰期,路灯亮度可以设置为最高,以保障交通安全。
此外,为了实现集中管理功能,可以在每个路灯上安装一个无线通信模块,通过无线网络与控制中心进行通信。
这样控制中心可以实时了解每个路灯的状态,并根据实时数据进行智能控制。
控制中心还可以收集路灯的运行数据,进行故障诊断和预测,提高路灯的维护效率和可靠性。
综上所述,基于单片机的智能光控路灯的设计涉及到硬件选型和软件编程两个方面。
通过合理的设计和调试,可以实现智能控制功能,提高路灯的能效和寿命,为城市的照明工作做出贡献。
基于51单片机的模拟路灯控制系统1. 系统设计1.1 设计要求一、任务<来自原题)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。
图1 路灯控制系统示意图图2 路灯布置示意图<单位:cm)二、设计要求+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)性价比高,工作稳定,符合电磁兼容<EMC)方面的要求,无对外干扰或干扰小。
1.2 总体设计方案1.2.1 功能分解及设计思路本模拟路灯控制系统的设计方案要实现的主要功能主要分解为以下五个方面:一是时钟功能及定时开关灯。
二是根据环境明暗变化,自动开灯和关灯。
三是根据交通情况自动调节亮灯状态:当汽车靠近路灯时,路灯能自动点亮;当汽车远离时,路灯自动熄灭。
四声光报警功能,当路灯出现故障时而不亮时,控制器发出信号,并显示有故障路灯的地址编号。
五是根据绿色节能照明要求,采用恒流源驱动LED路灯发亮且能调光,路灯驱动电源输出功率能在20%~100%范围内设定并调节,调节误差≤2%。
基于单片机的路灯控制系统的设计路灯作为城市道路的重要设施,对于人们的日常出行和夜间安全起着至关重要的作用。
传统的路灯控制系统主要依赖于定时器和光敏电阻进行操作,无法满足实际需求。
基于单片机的路灯控制系统克服了传统系统的不足,具有灵活性和智能化的特点,能够自动感应环境亮度并根据需要进行控制。
本文将介绍基于单片机的路灯控制系统的设计。
硬件设计方面,系统主要由以下几个部分组成:单片机控制器、光敏电阻、继电器、LED灯等。
其中,单片机控制器是整个系统的核心,负责接收光敏电阻的信号并根据需求控制继电器的开关。
光敏电阻用于感应环境亮度,当周围光线不足时,光敏电阻的阻值增大,单片机控制器将通过GPIO口读取到的电压信号转换成数字信号进行处理。
继电器用于控制LED 灯的开关,当光线不足时,单片机控制器将发送控制信号给继电器,使其闭合,从而点亮LED灯。
软件设计方面,主要包括单片机控制程序的编写。
首先,需要进行初始化,设置单片机的时钟、IO口状态等。
随后,进入主循环,在主循环中,程序将不断地读取光敏电阻的电压值,并转换成数字信号进行处理。
根据环境亮度,程序将判断当前是否需要点亮LED灯,如果需要,则发送开启继电器的信号;反之,则发送关闭继电器的信号。
在程序的末尾,需要延时一段时间,以降低系统的功耗。
此外,为了提高系统的可靠性和稳定性,还可以考虑添加一些附加功能。
例如,可设置定时功能,让路灯在固定的时间段内工作;还可以添加过载保护功能,当灯泡功率过大时,系统自动进行断电保护。
综上所述,基于单片机的路灯控制系统是一种灵活性高、智能化的控制方式,能够根据环境亮度进行自动控制。
通过合理的硬件设计和软件设计,可以实现路灯的自动开关,提高能源利用效率,降低运行成本。
同时,可根据需求添加附加功能,进一步提升系统的可靠性和稳定性。
基于单片机的路灯控制系统未来有着广阔的应用前景,将会为城市的照明工程带来更加智能化的变革。
单片机控制的模拟路灯控制系统设计模拟路灯控制系统是一种基于单片机控制的系统,用于智能地控制路灯的亮灭。
通过使用单片机作为主控制器,可以实现对路灯的自动亮灭、亮度调节、时间设置等功能,提高路灯的节能性和智能化程度。
一、系统设计方案1.硬件设计(1)单片机选择:选择一款功能强大、易于编程的单片机作为主控制器,如STC89C52(2)光敏电阻:用于感知光线强度,控制路灯的亮灭。
(3)三色LED灯:用于模拟路灯的亮灭状态,分别表示红、黄、绿三种不同的亮度。
(4)显示屏:用于显示系统的运行状态和参数设置。
(5)时钟模块:用于系统的时间设置和计时功能。
2.软件设计(1)系统初始化:在系统启动时,进行各个模块的初始化操作,包括IO口设置、定时器设置、中断设置等。
(2)光敏电阻检测:通过ADC模块读取光敏电阻的电压值,转换成灯光亮度等级。
(3)路灯控制:根据光敏电阻的电压值,控制三色LED灯的亮灭状态。
根据亮灯等级的不同,选择相应的亮灯模式,如红灯、黄灯、绿灯。
(4)时间设置:通过时钟模块设置系统的时间,并可以设定定时开关灯功能。
(5)显示屏交互:通过显示屏显示系统的运行状态和参数设置,实现与用户的交互功能。
二、系统功能详解1.自动亮灭功能系统通过光敏电阻感知光线的强度,根据设置的亮灯等级,自动控制路灯的亮灭状态。
当光线强度低于一定阈值时,系统自动点亮路灯;当光线强度高于阈值时,系统自动熄灭路灯。
这样可以根据实际的光照情况,智能地控制路灯的亮度,节约能源。
2.亮度调节功能系统可以根据用户的需求,通过显示屏进行亮度调节的设置。
用户可以根据实际需求设定不同的亮度等级,系统将根据用户设置的亮度等级来控制路灯的亮度。
这样可以根据不同的环境要求,调节路灯的亮度,提高路灯的灯光利用率。
3.时间设置功能系统通过时钟模块提供时间设置功能,用户可以根据实际需求设置系统的时间,并可以设定定时开关灯功能。
用户可以设定指定时间点的开灯和关灯时间,系统将根据用户设定的时间进行控制。
基于单片机的LED路灯控制系统设计引言:随着科技的飞速发展,节能环保成为了世界各国的共同目标。
而在城市照明领域,传统的荧光灯和高压钠灯逐渐被LED灯取代,以其高效节能、寿命长等优势成为了照明行业的主流。
本文将介绍一种基于单片机的LED路灯控制系统设计,旨在提高LED路灯的节能效果和照明质量。
一、系统设计概述本系统采用单片机作为控制核心,通过检测周围环境的亮度和路况,智能地控制LED路灯的亮度和开关状态,以达到最佳的节能效果和照明质量。
主要包括以下几个方面的设计内容:传感器模块、单片机控制模块、LED驱动模块、通信模块。
二、传感器模块设计1.光敏传感器:采用光敏电阻或光敏二极管作为感光元件,通过模拟电路将光信号转换为电信号,然后通过单片机的模拟输入引脚读取光强度数据。
2.路况传感器:采用压电材料或振动传感器,通过检测路面的振动和压力变化,判断是否有车辆经过。
同样通过模拟电路将信号转换为电信号,然后通过单片机的模拟输入引脚读取路况数据。
三、单片机控制模块设计1.单片机选型:选择一款适合的低功耗、高性能单片机,如STM32系列。
单片机通过模拟输入引脚读取传感器数据,并通过数字输出引脚控制LED的亮度和开关状态。
2.控制算法:利用单片机的计算能力,结合光强度和路况数据,设计合理的控制算法。
例如,当检测到光强度较低且无车辆经过时,路灯亮度调整到较低水平;当检测到光强度较低且有车辆经过时,路灯亮度调整到适中水平;当检测到光强度较高时,路灯关闭或亮度调整到最低水平。
3.系统界面设计:通过LCD显示屏和按键等外设,设计用户友好的系统界面,方便用户查看和设置LED路灯的工作状态和参数。
四、LED驱动模块设计将单片机的数字输出引脚连接到合适的LED驱动电路,以控制LED的亮度和开关状态。
可采用PWM调光技术控制LED的亮度,通过单片机输出不同的脉宽信号,控制LED的亮度级别。
同时,为了确保LED的正常工作,还需要设计合适的电源管理模块,提供稳定的电压和电流给LED。
基于单片机的智能路灯控制系统的设计摘要:随着社会进步,需求和单片机应用领域的不断扩展,各类智能产品、控制系统都是以单片机技术为核心来进行开发设计。
本系统采用MSC-51系列单片机AT89C51和相关的光电检测设备设计路灯控制器,关键词:路灯;单片机技术;控制如今,路灯已经是城市道路景观的一个重要部分,已经成为城市照明系统中不可缺少和不可分割的一部分,成为了市民出行和城市美化、亮化的一个基本要求。
随着社会文明的不断发展,城市照明已不仅局限于街道的照明,而且发展成了了城市景观等装饰性照明的综合市政工程。
社会对亮灯率、开关灯的准确率、故障检测的实时性和维修的及时性要求不断提高。
随着社会经济的不断发展,能源短缺已经日益制约着经济发展的严重障碍,其中电力短缺已成为制约国民经济的突出矛盾。
我国目前的市场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。
而本文中研究的就是光控路灯的控制器设计。
1.设计题目智能路灯亮灭控制系统设计2.设计内容设计一套路灯亮灭控制系统,以MCS-51系列单片机为核心完成测控任务,当日照亮度超过阈值,控制灯灭;反之,则控制灯亮。
并且要求阈值可调。
3.方案总体设计和论证本次课程设计课题是《智能路灯亮灭控制系统设计》。
此课题要求以路灯控制器为对象,完成硬件系统和软件程序的设计,实现以光线强弱方式来控制路灯的亮灭功能,属于软硬件相结合的题目。
基于单片机的智能路灯控制系统设计学士学位论文一、概述随着科技的不断发展,智能化已经成为当今社会的关键发展方向之一。
智能路灯作为智慧城市的重要组成部分,其控制和管理方式也正在逐步实现智能化。
本文将探讨基于单片机的智能路灯控制系统设计,以解决传统路灯控制系统存在的一些问题,如能耗高、管理不便等。
在此背景下,设计一种高效、智能的路灯控制系统显得尤为重要。
本文设计的智能路灯控制系统旨在通过单片机技术实现对路灯的智能化控制,以提高路灯管理的效率和节能性。
该系统能够根据实际情况自动调整路灯的亮度和开关状态,既保证了道路照明需求,又能有效降低能源消耗。
该系统还具有远程监控和管理功能,方便管理人员对路灯系统进行实时监控和操作。
本研究的设计方案将围绕单片机为核心控制单元,结合传感器、通信模块等外围设备,构建智能路灯控制系统的硬件和软件平台。
通过对系统的设计和实现,将有效解决传统路灯控制系统的不足,提高路灯系统的智能化水平和管理效率。
本研究的成果将具有一定的推广价值,为其他领域的智能化控制提供有益的参考和借鉴。
1. 研究背景和意义随着城市化进程的加快和智能化技术的普及,城市照明作为城市基础设施的重要组成部分,其智能化控制的需求也日益凸显。
传统的路灯控制系统主要依赖于固定的时间或手动控制,无法实现实时调节和灵活管理,这不仅导致了能源浪费,也不利于城市的美观和安全性。
基于单片机的智能路灯控制系统设计应运而生,具有重要的研究背景和意义。
研究背景方面,随着科技的进步和社会的发展,单片机技术在智能控制领域的应用日益广泛。
单片机具有体积小、功耗低、可靠性高等优点,可以实现对各种设备的智能化控制。
在路灯控制系统中引入单片机技术,不仅可以实现对路灯的智能化控制,还可以提高系统的可靠性和稳定性。
随着物联网、大数据等技术的快速发展,智能路灯控制系统的设计也具备了更多的可能性。
研究意义方面,基于单片机的智能路灯控制系统设计不仅可以实现对路灯的智能化管理,提高城市照明的安全性和美观性,还可以实现能源的节约和优化配置。
基于单片机控制的太阳能路灯系统设计太阳能路灯是一种利用太阳能发电来驱动灯具实现照明的系统。
它具有节能环保、无需电网供电、安装灵活等优点,被广泛应用于城市道路、公园、广场等场所。
本文将详细介绍基于单片机控制的太阳能路灯系统设计。
一、系统设计目标和功能1.照明功能:路灯在夜晚自动点亮,提供照明功能,为行人和车辆提供安全的照明环境。
2.节能环保:利用太阳能发电,减少对传统电力资源的依赖,实现节能环保的目的。
3.智能控制:通过单片机控制系统,实现夜间自动点亮、白天自动充电的功能,提高系统的智能化程度。
4.超时保护:设置定时功能和光敏传感器,在达到设定的亮度或时间后自动关闭路灯,防止能源浪费和光污染。
二、系统设计方案1.太阳能发电系统:由太阳能电池板、充电控制电路和储能电池组成,通过太阳能电池板将太阳能转换为电能,充电控制电路管理电池的充电和放电过程,储能电池储存电能供给给灯具使用。
2.灯具控制系统:通过单片机控制灯具的开关,根据光敏传感器检测到的光线强度和设定的时间,控制灯具的亮度和开启时长。
3.时序控制电路:采用单片机作为主控芯片,编写程序实现夜间自动点亮、白天自动充电的控制逻辑。
4.光敏传感器:用于检测环境光线强度,控制灯具的亮度和开关。
三、系统硬件设计1.太阳能电池板:选用高效率的太阳能电池板,将太阳能转换为电能供给系统使用。
2.充电控制电路:使用电池管理芯片实现对储能电池的充放电管理,保证电池的安全性和稳定性。
3.储能电池:选择容量适中的储能电池,储存白天通过太阳能电池板充电获得的电能。
4.单片机控制电路:选用常用的单片机控制芯片,并设计合适的电路板布局和连接方式。
5.光敏传感器:选用高精度的光敏传感器,检测环境光线情况,控制灯具的亮度和开关。
四、系统软件设计1.程序设计:利用C语言编程,编写单片机控制程序,实现路灯的智能控制。
2.功能设计:设计程序逻辑,实现夜间自动点亮、白天自动充电、定时关灯等功能。
通信工程方向综合设计基于单片机的路灯控制系统设计学生学号学生姓名学院名称专业名称电子信息科学与技术指导教师2013年12月12日摘要随着社会需求和单片机应用领域的不断扩展,各类智能产品、控制系统都是以单片机技术为核心来进行开发设计的。
本系统采用MSC-51系列单片机AT89C51和相关的光电检测设备设计智能路灯控制器,实现了能根据实际光线条件通过8051芯片的P1口控制路灯开关的功能。
本设计是以光敏电阻对于外界光线强弱的感应能力为基础进行的路灯自动化控制系统设计。
当光线强度弱到一定程度的时候,路灯就会自动灭掉;当光线强到一定程度的时候,路灯就会自动开启。
关键词路灯自动化;光控;单片机目录1 绪论 (1)2本课程设计的方案 (2)2.1所需的软硬件 (2)2.2工作原理 (2)2.2.1主要模块 (2)2.2.2系统框图 (2)2.3 设计采取的方案 (3)3 主要电路模块的实现 (4)3.1光敏电阻感应模块与AD/DA转换模块 (4)3.2IIC总线模块 (4)3.3LED灯与数码管显示模块 (5)3.4单片机最小系统模块 (7)4 系统电路图 (8)5系统的软件设计 (10)6 设计过程中遇到的主要问题以及解决办法 (14)7 心得体会.............。
.. (15)结论 (16)参考文献 (17)附录 (18)1 绪论随着夜晚的来临,城市里华灯初上,人们消除了白天的繁忙,漫步穿行于城市的街道上。
在那霓虹漫彩的灯光下,一个个孩子欢快的玩耍着,一对对男女漫步于小道里、花园中,一辆辆汽车奔驰于公路上。
路灯已经成为一个城市的照明系统不可分割更无可替代的一部分,在城市照明中发挥着举足轻重的作用,而其所依靠的就是路灯自动控制系统。
本系统实用性强、操作简单,而且所用的路灯采用LED灯。
众所周知,LED是目前最为节能的发光元件,通过采用LED发光可以节省大量的电能,而且LED发光柔和,亮度适中,对环境无污染,已经广泛的应用于各种照明场合。
因此,智能光控节能路灯必将在未来得到广泛的应用。
但当前大多采用的是定时的路灯自动化控制系统。
其通常都是采用全夜式开启路灯的自动化控制系统。
但因为夏天跟冬天因为天亮与天黑的时差颇大,使得夏天晚上过早的路灯就开启,早上又过晚的关闭。
且世界奇观这么多,偶尔总会出现点极端的天气状况,会造成白天天过黑、夜晚又如白昼般亮的情况(如日全食等),而路灯又不会自动开启或者关闭,这就使得交通事故的发生概率增大,路灯在这种情况下失去了其应有的价值和意义也造成能源的白白浪费。
而且现在路灯已经全球基本普及,大到世界有名的大城市,小到小城镇、小乡村都已经有了路灯,可想而知世界能源在这块的浪费上是多么的巨大。
光控路灯不仅可以解决这类问题,还可以使路灯在有需要的时候自动开启或者关闭,避免了路灯在不需要的时候自动开启或者关闭。
大大的避免了能源不必要的浪费,对于地球环保和能源的节约,可以起到巨大的作用。
光控路灯如果可以普及化,不仅可以为城市省下了一大笔的开支,使其可以将节省下的资金投资到更有意义的地方去,使得城市可以更好、更快的发展。
对于世界来说,更是可以取得巨大的节约能源效果,对于绿色地球的实现做出巨大的贡献。
路灯自动化的控制方式有很多,本系统采用STC 89C51和七段数码管显示器、LED灯等相关的光电检测、控制、显示设备,来设计智能光控路灯自动化系统。
实现能根据外界光线条件通过IIC总线模块、AD/DA转换模块等的处理实现控制路灯的自动化开启或者关闭功能。
本设计是以光敏电阻对于外界光线强弱的感应能力为基础进行的路灯自动化控制系统设计。
当光线强度弱到一定程度的时候,路灯就会自动灭掉;当光线强到一定程度的时候,路灯就会自动开启。
本设计以当外界光线强度弱到使光敏电阻阻值大于等于200欧的时候,LED灯会自动开启;小于200欧的时候,自动关闭。
2 本课程设计的方案2.1 所需的软硬件Proteus软件、keil软件、Protel软件、CH341SER驱动软件、STC_ISP_V478烧写软件、单片机STC89C52、PCF8591元件、AT24C02元件、74HC573元件、光敏电阻、发光二极管、七段数码管、电阻、排阻、电容、极性电容、11.0592M 晶振、电源、学习用的AT89C52硬件板、开关等。
2.2 工作原理本设计是以光敏电阻可以根据外界光线的强度而改变自身阻值的特性(光线越强,阻值越小;光线越弱,阻值越大)为基础设计的光控路灯自动化控制系统。
其原理是利用光敏电阻感受外界光线强度并体现在自身阻值的变化上,然后根据这一阻值的大小来判断外界的光线亮度情况,然后根据所得数据判断LED是该亮起还是该灭掉。
2.2.1 主要模块构成1、光敏电阻感应模块2、AD/DA转换模块3、IIC总线模块4、LED灯模块5、数码管显示模块6、单片机最小化系统模块其流程为:光敏电阻读取外界光线的强度,通过ADC转换为数据编码传输给单片机,单片机接收、处理、输出数据使得七段数码管显示出数据(当前光敏电阻的阻值)。
执行中断,判断该光线的强度是否达到设定的要求(这里设定光敏电阻阻值大于、等于200时,LED灯亮;小于200时,LED灯灭),若达到则LED 灯亮起;若达不到则LED灯灭掉。
2.2.2 系统框图图2-1 系统框图 2.3 方案设计与论证路灯是城市照明工程的主要组成部分,在夜晚,路灯的照明起到非常重要的作用。
但是路灯在起着重要作用的同时,也在消耗着大量的能源。
为了节约能源,路灯控制系统需要采取一定的节能措施,比如说在没有人和车经过时自动关闭路灯,就可以收到明显的节能效果。
因而,方便和节能就是本设计的要点。
方案一:采用简单逻辑电路组合成控制系统。
可以就系统的各个部分在系统工作时的状态画出时序图,转化为真值表进行逻辑运算,设计出逻辑电路来控制系统的运行。
此方案由纯硬件实现,设计复杂,系统庞大,多级门电路的串联造成的时延对系统的稳定产生不利的影响,而且难以对数据进行复杂的处理。
方案二:以单片机控制系统为主,辅以少量的必要的逻辑电路。
可以利用有限的控制线和数据/地址总线,简化系统的硬件设计,并充分发挥数量不多的数字逻辑器件的作用,实现了整个题目的基本要求部分。
同时可以用软件实现系统的功能和对数据进行各种后期处理,改善人机界面。
综合考虑,本设计采用方案二,采用STC89C51单片机控制系统的运行。
晶振电路光敏输入 单 片 机 主 要 程 序数码管 显示输出 LED 灯 亮灭输出3 主要电路模块的实现3.1 光敏电阻感应模块与AD/DA转换模块所谓的AD/DA转换就是模数/数模转换,该设计中我们涉及到的是ADC(模数转换)。
PCF8591是具有IIC总线接口的8位A/D及D/A的转换器,具有4路A/D输入、1路A/D输出。
其引脚:1、ANI0~ANI3为模拟信号输入端,不用时接地。
2、SDA为IIC总线数据输入输出端3、SCL为IIC总线时钟输入端4、 VREF为基准电压输入端其原理为:光敏电阻通过感应外界的光线强度获得数据,通过PCF8591的ANI0端口(数据输入端口)输入数据,进行ADC(模数转换)将感应数据转换成数字数据。
AD/DA模块和光敏电阻感应模块仿真图如下:图3-1 AD/DA转换模块与光敏电阻感应模块3.2 IIC总线模块随着大规模集成电路技术的发展,一个系统所需要的组件越来越多,所以各组成部分之间便需要总线来实现组件之间数据的传输、控制。
而IIC总线具有简单、有效、高性能优点。
可以大大简化系统的硬件设计。
因此得到广泛应用。
因为AT24C02拥有存储芯片,且可重复擦除数百万次和重复读写的能力。
因此在这里我们便采用AT24C02来实现IIC总线的EEPROM功能。
用它来存储数据并控制数据的输出与接收,实现IIC总线的双向串口通信功能。
其引脚:1、SDA为串行数据输入输出端,是一个双向漏极开路结构的引脚,这里作为IIC 总线数据输入输出端。
2、SCL为串行移位时钟控制端,这里作为IIC总线时钟输入。
写入数据时,上升沿有效;读出数据时,下降沿有效。
IIC总线仿真图如下:图3-2 IIC总线模块3.3 LED灯与数码管显示模块这里我们应用了74HC573,它包含八路D型透明锁存器。
适用于面向总线的三态输出。
所有锁存器共用一个锁存使能(LE)端和一个输出使能(OE)端。
利用74HC573的锁存功能,使其LE端口接单片机。
利用单片机编程控制锁存数据的输入延迟时间,以此来达到控制LED灯亮与灭和七段数码管显示数值的稳定。
使得LED灯和七段数码管不会一直亮灭亮灭的闪。
其引脚:1、当LE为高电平时,数据从Dn输入到锁存器;2、当LE为低电平时,锁存器存储D输入上的信息一段就绪时间直到LE的下降沿来临。
3、当OE为低电平时,8个锁存器的内容可被正常输出;4、当OE为高电平时,输出进入高阻态。
LED灯模块和七段数码管模块仿真图如下:图3-3 七段数码管显示模块图3-4 LED灯显示模块3.4 单片机最小系统模块最小系统是51单片机的最基本的组成部分,51单片机的引脚虽然只有四十,但它有很多的扩展功能,根据相应的课题设计要求可以设计相应的外围电路。
编写出相应的控制程序便可以跟外围电路很好的组合成功能复杂的系统。
其引脚:1、18,19脚为单片机的晶振引脚;外接11.0592MHz的晶振,晶振外围还有2个22pF的起振电容,可以使单片机更好的起振。
2、9脚为单片机的复位引脚;当复位引脚出现连续两个机器周期的高点平时,单片机复位。
3、31引脚为/EA引脚;当/EA接高电平时读取内部储存数据,当内部存储器读取完成后,单片机自动读取外部存储器;当/EA接低电平是,单片机只读取外部存储器,单片机仿真图如下:图3-5 单片机最小系统模块4 系统电路图该设计是将上述的六个模块拼接一起组成一个系统体系,以实现设计所需要的功能及光控路灯自动化控制系统。
单个模块其功能相对会比较简单、单一,但将一些模块合理的串接起来就可以实现复杂的功能。
当然也可以实现该设计所需的功能。
其连接方式:1、光敏电阻通过感应外界的光线强度,将其转换成模拟信号,利用PCF8591的AIN0模拟信号输入端,将模拟数据输入到PCF8591。
2、PCF8591对数据进行ADC 转换(模数转化)将模拟信号转换成数据信号。
并根据单片机对SCL (IIC 总线时钟输入端)高低电平的控制,利用SDA (IIC 总线数据输入输出端)将数据传输至IIC 总线的缓存元件AT24C02使其行使EEPROM 功能。
3、根据单片机传输给AT24C02的SCL (串行移位时钟控制端)端口的高低电平信号来执行数据的写入或者读出。
写入数据时,上升沿有效;读出数据时,下降沿有效。