基于單片機(jī)的路燈節(jié)能設(shè)計(jì).doc

摘摘 要要 本文介紹了一個模擬路燈控制系統(tǒng)的應(yīng)用方案 用以實(shí)現(xiàn)模擬路燈的智能 控制 本方案以 AT89S52 為核心 加以簡單的外圍電路 實(shí)現(xiàn)了模擬路燈控制 系統(tǒng)所要求的全部技術(shù)內(nèi)容 單片機(jī)在最近幾年應(yīng)用越來越廣泛 因其抗干擾 能力強(qiáng) 穩(wěn)定性好 性價比高 因此是低成本路燈控制解決方案的首選 該控 制系統(tǒng)除了選用廉價的單片機(jī)芯片 還采用了廉價的紅外對射傳感器 大大降 低了系統(tǒng)成本 整個系統(tǒng)的電路簡單 結(jié)構(gòu)緊湊 電源驅(qū)動僅采用變壓器與三 端穩(wěn)壓器相結(jié)合 附加少許濾波電容便實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定的電源輸出 經(jīng)過多次測試 證實(shí)該系統(tǒng)能長時間穩(wěn)定工作 完全滿足設(shè)計(jì)要求指標(biāo) 關(guān)關(guān)鍵鍵詞詞 模擬控制 LED 照明 單片機(jī) ABSTRACT This paper introduces a simulation control system application scheme street to simulate the street lamp of intelligent control This plan to macro crystal company AT89S52 as the core to chip the periphery of the simple circuit realize the simulation street lamp control system all of the requested technology content STC SCM in recent years more and more wide application because of its strong anti interference ability good stability high performance price ratio and so is the low cost street lamp control solutions of choice The control system in addition to choose cheap single chip microcomputer chip also adopted the cheap infrared mutual illuminate sensor and greatly reduce the cost of system The whole system of the circuit is simple compact structure power drive only used three transformer and the regulators and the combination of a few additional filter capacitance will realize the stable power output After many test and confirm that the system can work stably for a long time fully meet the design requirements index Keywords Simulate controlling LED lighting Single chip microcomputer 目錄目錄 第一章緒論 5 1 1 0 概述 5 1 1 1 論文的題目 5 1 1 2 研究的背景 5 1 1 3 研究的目的及意義 5 1 2 0 國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢 6 1 3 0 研究內(nèi)容 6 第二章 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案 9 2 1 0 系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路與方案比較論證 9 2 1 1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路 9 2 1 2 方案論證與確立 9 第三章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 13 2 2 0 各個模塊的硬件電路設(shè)計(jì) 13 2 2 1 時鐘模塊設(shè)計(jì) 13 2 2 3 主控制模塊設(shè)計(jì) 14 2 2 4 單片機(jī) AT89S52 芯片介紹 14 2 2 4 顯示模塊設(shè)計(jì) 17 2 3 0 系統(tǒng)各模塊的最終方案 19 2 4 0 系統(tǒng)功能說明書 20 2 4 1 路燈的工作模式 20 第四章 軟件設(shè)計(jì) 24 3 1 0 系統(tǒng)主程序流程圖 24 3 1 1 系統(tǒng)流程圖 24 3 2 0 定時器溢出中斷處理函數(shù)流程圖 25 3 3 0 按鍵掃描流程圖 26 總結(jié) 27 致謝 28 參考文獻(xiàn) 29 附錄 30 第一章緒論第一章緒論 1 11 1 概述概述 1 1 1 論文的題目論文的題目 論文的題目 基于單片機(jī)的節(jié)能路燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究 1 1 2 研究的背景研究的背景 隨著社會的發(fā)展 能源問題己經(jīng)成為全球最為關(guān)注的問題之一 能源危機(jī)已 經(jīng)成為全人類所面臨的主要危機(jī) 特別是我國的電力能源近年來顯得十分吃緊 電力緊張阻礙著我們的日常生產(chǎn) 生活 甚至嚴(yán)重影響到我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展與社 會文明的進(jìn)步 在城市亮化 美化大潮的趨勢下 城市景觀照明耗電也吞噬著我們的電力資 源 而發(fā)電企業(yè)投資和建設(shè)需要一個較長的周期 快速的經(jīng)濟(jì)發(fā)展需要更多更 充足的電力供應(yīng)和消耗 電力的供求之間矛盾重重 電力供應(yīng)缺口很難在短期 內(nèi)得以緩解 發(fā)展與節(jié)約并重 已經(jīng)成為經(jīng)濟(jì)建設(shè)的必然選擇 此時 燈光照 明行業(yè)節(jié)電也成為了我們的必然選擇 1 1 3 研究的目的及意研究的目的及意義義 1 研究的目的 設(shè)計(jì)模擬路燈控制系統(tǒng)主要以AT89C52 單片機(jī)作為模擬路燈控制系統(tǒng)的控 制核心 用來實(shí)現(xiàn)物體感應(yīng)模塊 時鐘模塊 主控制模塊 按鍵控制模塊 顯 示模塊 2 研究的意義 由于單片機(jī)具有集成度高 處理能力強(qiáng) 可靠性高 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單 價格低 廉的優(yōu)點(diǎn) 因此在路燈照明工程中被廣泛應(yīng)用 照明管理的高低又將直接影響 到城市的市容 投資環(huán)境 交通安全和社會治安等 是構(gòu)建良好的城市環(huán)境的 重要組成部份 對城市的建設(shè)和發(fā)展有著重要的意義 1 2 0 國內(nèi)發(fā)展國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢現(xiàn)狀與趨勢 在我國 大部分城市管理部門所采用的控制方式已很難保證城市照明系統(tǒng) 的正常運(yùn)行 特別是當(dāng)控制箱或線路出現(xiàn)問題時 就有可能造成大面積滅燈 產(chǎn)生較壞的影響 同時由于缺少實(shí)時監(jiān)測手段 無法實(shí)現(xiàn)故障的及時發(fā)現(xiàn)和維 修 隨著政府和市民 照明管理要求越來越高 照明管理部門的管轄范圍也越來 越大 為了及時發(fā)現(xiàn)故障并修復(fù) 仍然采用檢修車上街巡燈的方法難以勝任 采用城市照明自動化監(jiān)控系統(tǒng)以后 全市范圍的全夜燈 半夜燈和景觀燈的開 關(guān)均可實(shí)現(xiàn)自動控制 同時 由于照明自動化監(jiān)控系統(tǒng)具有自動報(bào)警和巡測 選測功能 調(diào)度人員可以在故障發(fā)生后的數(shù)秒鐘內(nèi)及時了解故障的地點(diǎn)和狀態(tài) 為及時進(jìn)行修復(fù)提供了有力的保障 路燈維護(hù)及時 可以極大地減少對照明管 理部門的投訴 減少路交通事故的發(fā)生 有利于城市的治安 從而進(jìn)一步提高 城市的形象 1 3 0 研究內(nèi)容研究內(nèi)容 設(shè)計(jì)一套模擬路燈控制系統(tǒng) 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1 所示 路燈布置如圖 2 所示 輸入 顯示 裝置 支路控制器 單元控制器1單元控制器2 LED燈1LED燈2 圖 1 路燈控制系統(tǒng)示意圖 LED燈1 LED燈2 40 20 40 S A B C S 40 40 40 M 定位點(diǎn) 圖 2 路燈布置示意圖 單位 cm 1 支路控制器有時鐘功能 能設(shè)定 顯示開關(guān)燈時間 并控制整條支路按時 開燈和關(guān)燈 2 支路控制器應(yīng)能根據(jù)環(huán)境明暗變化 自動開燈和關(guān)燈 3 支路控制器應(yīng)能根據(jù)交通情況自動調(diào)節(jié)亮燈狀態(tài) 當(dāng)可移動物體M 在 物體前端標(biāo)出定位點(diǎn) 由定位點(diǎn)確定物體位置 由左至右到達(dá)S 點(diǎn)時 見圖 2 燈 1 亮 當(dāng)物體 M 到達(dá) B 點(diǎn)時 燈 1 滅 燈 2 亮 若物體 M 由右至左移 動時 則亮燈次序與上相反 4 支路控制器能分別獨(dú)立控制每只路燈的開燈和關(guān)燈時間 5 當(dāng)路燈出現(xiàn)故障時 燈不亮 支路控制器應(yīng)發(fā)出聲光報(bào)警信號 并顯示 有故障路燈的地址編號 1 2 發(fā)揮部分 1 自制單元控制器中的 LED 燈恒流驅(qū)動電源 2 單元控制器具有調(diào)光功能 路燈驅(qū)動電源輸出功率能在規(guī)定時間按設(shè)定要求 自動減小 該功率應(yīng)能在 20 100 范圍內(nèi)設(shè)定并調(diào)節(jié) 調(diào)節(jié)誤差 2 3 性價比高 工作穩(wěn)定 符合電磁兼容 EMC 方面的要求 無對外干擾或干擾 小 第二章第二章 系統(tǒng)總體系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案設(shè)計(jì)方案 2 1 0 系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路與方案比較論證系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路與方案比較論證 2 1 1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路 本模擬路燈控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案要實(shí)現(xiàn)的主要功能主要分解為以下五個方面 1 是時鐘功能及定時開關(guān)燈 2 是根據(jù)環(huán)境明暗變化 自動開燈和關(guān)燈 3 是根據(jù)交通情況自動調(diào)節(jié)亮燈狀態(tài) 當(dāng)汽車靠近路燈時 路燈能自動點(diǎn)亮 當(dāng)汽車遠(yuǎn)離時 路燈自動熄滅 4 聲光報(bào)警功能 當(dāng)路燈出現(xiàn)故障時而不亮?xí)r 控制器發(fā)出信號 并顯示有 故障路燈的地址編號 5 是根據(jù)綠色節(jié)能照明要求 采用恒流源驅(qū)動LED 路燈發(fā)亮且能調(diào)光 路 燈驅(qū)動電源輸出功率能在 20 100 范圍內(nèi)設(shè)定并調(diào)節(jié) 調(diào)節(jié)誤差 2 以上功能的實(shí)現(xiàn) 都是以單片機(jī)為核心 在單片機(jī)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的輸入輸出和顯示 功能的基礎(chǔ)上 由單片機(jī)的內(nèi)置邏輯和運(yùn)算功能 加上一定的外圍電路得以實(shí) 現(xiàn) 針對以上的五個功能 采用模塊化的設(shè)計(jì)思想 以下分別敘述之 2 1 2 方案論證與確立方案論證與確立 1 時鐘功能及定時開關(guān)機(jī) 方案一 采用專用時鐘芯片 現(xiàn)在流行的串行時鐘電路很多 如DS1302 DS1307 PCF8485 等 其優(yōu) 勢是可以單獨(dú)使用 直接連接到單片機(jī)外圍 有自己獨(dú)立的時鐘晶振 精度較 高 單片機(jī)通過串行接口讀取和寫入當(dāng)前的時鐘值 時鐘芯片的運(yùn)行受單片機(jī) 死機(jī)的影響少 其缺點(diǎn)一是消耗了單片機(jī)IO 口資源 二是在編程時需要增加 讀寫串行口的內(nèi)容 消耗了單片機(jī)的運(yùn)行時間 三是增加了成本 增加了時鐘 芯片及其外圍電路的開支 方案二 采用單片機(jī)內(nèi)置時鐘 本方案直接利用單片機(jī)的內(nèi)置定時器 通過定時器的中斷和簡單運(yùn)算實(shí)現(xiàn)時鐘 功能 例如 單片機(jī) 在 4M 時鐘時 單個指令的運(yùn)行時間是1 微秒 設(shè)置定時器 1 每 125 個指令周期產(chǎn)生一個中斷 即125 微秒 8 個中斷后 時間平臺是 1 毫秒 設(shè)置以下時間計(jì)數(shù)變量分別為 uchar To1mS 0 x00 當(dāng)該變量增加到某個數(shù)值時 表示經(jīng)過了 1 毫秒 uchar To2mS 0 x00 當(dāng)該變量增加到某個數(shù)值時 表示經(jīng)過了 2 毫秒 uchar Is2mS 0 到達(dá) 2 毫秒時刻 uchar To20mS 0 x00 當(dāng)該變量增加到某個數(shù)值時 表示經(jīng)過了 20 毫秒 uchar Is20mS 0 到達(dá) 20 毫秒時刻 uchar To1S 0 x00 當(dāng)該變量增加到某個數(shù)值時 表示經(jīng)過了 1 秒 uchar Is1S 0 到達(dá) 1 秒時刻 在秒時間平臺 用 ToMIN 變量 計(jì)數(shù) 60 秒后進(jìn)入分鐘平臺 計(jì)數(shù) 60 分 鐘后 進(jìn)入小時平臺 方案二沒有增加外置電路 充分利用了單片機(jī)的定時器 功能 實(shí)施簡潔方便 主要的缺點(diǎn)是當(dāng)控制系統(tǒng)斷電或死機(jī)以后 需要人工重 新定時 本系統(tǒng)的時鐘功能實(shí)現(xiàn)采用方案二 2 根據(jù)環(huán)境明暗變化 自動開燈和關(guān)燈功能 方案一 采用比較器的解決方案 光敏電阻與固定電阻串聯(lián) 加一級電壓跟隨器后輸入比較器 與比較器負(fù)輸入 端的電壓值進(jìn)行比較 得到一個高電平或低電平輸出 進(jìn)入單片機(jī)的IO 口 優(yōu)點(diǎn)是電路比較直觀 操作比較方便 可直接通過電位器調(diào)節(jié)路燈的開啟亮度 對維護(hù)人員的要求不高 缺點(diǎn)是不方便進(jìn)行數(shù)碼控制 方案二 采用 AD 變換 光敏電阻與固定電阻串聯(lián) 由單片機(jī)內(nèi)置的AD 變換接口讀入當(dāng)前的電壓值 然后根據(jù)讀取的電壓值判斷當(dāng)前的環(huán)境亮度 路燈的開啟電平由內(nèi)部的變量控 制 方案二的優(yōu)點(diǎn)在于可以方便以實(shí)現(xiàn)對路燈開啟電平的數(shù)碼控制和遠(yuǎn)程控制 本系統(tǒng)采用方案二 3 根據(jù)交通情況自動調(diào)節(jié)亮燈狀態(tài) 當(dāng)汽車靠近路燈時 路燈能自動點(diǎn)亮 當(dāng)汽車遠(yuǎn)離時 路燈自動熄滅 方案一 采用工業(yè)級的光電傳感器 這種光電傳感器普遍運(yùn)用于電梯 生產(chǎn) 線等工業(yè)場所 優(yōu)點(diǎn)是使用方便 型號很多 輸出量是開關(guān)量 不需調(diào)理電路 缺點(diǎn)是價格較貴 方案二 采用廉價的紅外對射傳感器 紅外對射的特點(diǎn)是傳輸距離較遠(yuǎn) 能量集中 當(dāng)沒有物體遮擋時 紅外光直射 到紅外探頭上 紅外接收管連續(xù)輸出低電平到單片機(jī) 當(dāng)有物體經(jīng)過時 紅外 光被遮住 此時紅外探頭輸出高電平到單片機(jī) 由于紅外光的發(fā)射有一定的偏 角 本設(shè)計(jì)利用了黑色套管遮擋紅外發(fā)射燈頭 以減少紅外光的散失 本系統(tǒng)采用方案二 4 故障報(bào)警功能 采用光敏電阻檢測路燈的亮度 同時排除環(huán)境光的干擾 利用單片機(jī)的 AD 口 讀入光敏電阻上檢測到的路燈亮度值 5 恒流源驅(qū)動 LED 及 20 到 100 范圍內(nèi)可調(diào)亮度 方案一 采用恒流源驅(qū)動芯片 目前市場上成品的恒流源驅(qū)動芯片比較多 一般采用使用取樣電阻調(diào)節(jié)輸出電流的方式 這些芯片使用方便 性能較好 但價格較貴 方案二 采用 PWM 方式驅(qū)動功率三極管輸出驅(qū)動電流 用電流取樣電阻串入 LED 供電回路 用 AD 口讀取當(dāng)前的電流值 實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制 方案二利用了單片 機(jī)的 AD 變換資源 同時采用 PWM 方式 可以使 LED 工作在斷斷續(xù)續(xù)的狀態(tài) 可以延長 LED 的使用壽命 本系統(tǒng)采用方案二 3 顯示模塊 方案一 數(shù)碼管顯示 由于本題要求實(shí)時顯示系統(tǒng)時間 狀態(tài) 和故障 LED 燈編號等 而數(shù)碼管不能顯示字符 方案二 LED 點(diǎn)陣顯示 LED 點(diǎn)陣顯示雖然能顯示字符和數(shù)字 但顯示 效果不好 且不易編程 方案三 LCD 液晶顯示 LCD 液晶不但能顯示字符和數(shù)字 而且顯示效 果較好 容易編程實(shí)現(xiàn) 因此采用方案三 5 按鍵控制模塊 方案 均采用輕觸按鍵 第三章第三章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 2 2 02 2 0 各個模塊的硬件電路設(shè)計(jì)各個模塊的硬件電路設(shè)計(jì) 2 2 12 2 1 時鐘模塊設(shè)計(jì)時鐘模塊設(shè)計(jì) 時鐘模塊主要功能是時間設(shè)置 主要由DS1302 芯片實(shí)現(xiàn) 它通過串行方 式與單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送 能夠向單片機(jī)提供包括秒 分 時 日 月 年等 在內(nèi)的實(shí)時時間信息 并可對月末日期 閏年天數(shù)自動進(jìn)行調(diào)整 它還擁有用 于主電源和備份電源的雙電源引腳 在主電源關(guān)閉的情況下 也能保持時鐘的 連續(xù)運(yùn)行 另外 它還能提供31 字節(jié)的用于高速數(shù)據(jù)暫存的RAM 鑒于上述 特點(diǎn) DS1302 已在許多單片機(jī)系統(tǒng)中得到應(yīng)用 為系統(tǒng)提供所需的實(shí)時時鐘信 息 1 DS1302 芯片概述 DS1302 慢速充電時鐘芯片包括實(shí)時時鐘 日歷和 31 字節(jié)的靜態(tài) RAM 它 經(jīng)過一個簡單的串行接口與微處理器通信 實(shí)時時鐘 日歷提供秒 分 時 日 周 月和年等信息 對于小于31 天的月 月末的日期自動進(jìn)行調(diào)整 還 包括了閏年校正的功能 時鐘的運(yùn)行可以采用24 小時或帶 AM 上午 PM 下午 的 12 小時格式 使用同步串行通信 簡化了DS1302 與微處理器 的通信 與時鐘 RAM 通信僅需三根線 1 復(fù)位 2 I O 數(shù)據(jù)線 RST 和 3 SCLK 串行時鐘 數(shù)據(jù)可以以每次一個字節(jié)或多達(dá)31 字節(jié)的多字 節(jié)形式傳送至?xí)r鐘 RAM 或從其中送出 DS1302 設(shè)計(jì)成為能在非常低的功耗下 工作 消耗小于 1 微瓦的功率便能保存數(shù)據(jù)和時鐘信息 DS1302 是 DS1202 的升級產(chǎn)品 除了 DS1202 基本的慢速充電功能外 DS1302 具有的其它特點(diǎn)包括 用于主電源和備份電源的雙電源的雙電源引腳 可編程的 VCC1 慢速充電器以及 7 個附加字節(jié)的高速暫存存儲器 2 DS1302 工作原理 串行時鐘芯片的主要組成部分 移位寄存器 控制邏輯 振蕩器 實(shí)時時鐘 以及 RAM 為了初始化任何的數(shù)據(jù)傳送 把置為高電平且把提供地址和命RST 令的 8 位裝入到移位寄存器 數(shù)據(jù)在SCLK 的上升沿串行輸入 無論是讀周期 還是寫周期發(fā)生 也無論傳送方式是單字節(jié)傳送還是多字節(jié)傳送 開始8 位 指定 40 個字節(jié)中的哪個將被訪問 在開始8 個時鐘周期把命令字裝入移位寄 存器之后 另外的時鐘在讀操作時輸出數(shù)據(jù) 在寫操作時輸入數(shù)據(jù) 時鐘脈沖 的個數(shù)在單字節(jié)方式下為 8 加 8 在多字節(jié)方式下為 8 加最大可達(dá) 248 的數(shù) 如圖 2 2 引腳排列 圖 2 2 DS1302 引腳排列 引腳說明 X1 X2 32 768kHz 晶振引腳 GND 接地 復(fù)位 I O 數(shù)據(jù)輸入輸RST 出 SCLK 串行時鐘 VCC1 VCC2 電源引腳 2 2 32 2 3 主控制模塊設(shè)計(jì)主控制模塊設(shè)計(jì) 2 2 4 單片機(jī) AT89S52 芯片介紹 AT89S52 為 ATMEL 所生產(chǎn)的一種低功耗 高性能 CMOS 8 位微控制器 具有 8K 在系統(tǒng)可編程 Flsah 存儲器 AT89S52 主要功能列舉如下 1 擁有靈巧的 8 位 CPU 和在系統(tǒng)可編程 Flash 2 芯片內(nèi)部具時鐘振蕩器 傳統(tǒng)最高工作頻率可至 12MHz 3 內(nèi)部程序存儲器 ROM 為 8KB 4 內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器 RAM 為 256 字節(jié) 5 32 個可編程 I O 口線 6 5 個中斷向量源 7 兩個 16 位定時器 計(jì)數(shù)器 8 三級加密程序存儲器 9 全雙工 UART 串行通道 AT89S52 各引腳功能介紹 VCC AT89S52 電源正端輸入 接 5V VSS 電源地端 XTAL1 單芯片系統(tǒng)時鐘的反相放大器輸入端 XTAL2 系統(tǒng)時鐘的反相放大器輸出端 一般在設(shè)計(jì)上只要在 XTAL1 和 XTAL2 上接上一只石英振蕩晶體系統(tǒng)就可以動作了 此外可以在兩引腳與地之間加入一 20PF 的小電容 可以使系統(tǒng)更穩(wěn)定 避免噪聲干擾而死機(jī) RESET AT89S52 的重置引腳 高電平動作 當(dāng)要對芯片重置時 只要對此引腳 電平提升至高電平并保持兩個機(jī)器周期以上的時間 AT89S52 便能完成系統(tǒng)重置的 各項(xiàng)動作 使得內(nèi)部特殊功能寄存器之內(nèi)容均被設(shè)成已知狀態(tài) 并且至地址 0000H 處開始讀入程序代碼而執(zhí)行程序 EA Vpp EA External Access Enable 為該引腳的第一功能 即外部程序存 儲器訪問允許控制端 當(dāng) EA 接高電平時 在 PC 值不超出 0FFFH 時 單片機(jī)讀片內(nèi) 程序存儲器中的程序 當(dāng) PC 值超出 0FFFH 時 當(dāng)自動轉(zhuǎn)向讀取片外 60KB 程序存儲 器空間中的程序 當(dāng) EA 接低電平時只讀取外部程序存儲器中的內(nèi)容 片內(nèi)程序存 儲器不起作用 Vpp 為該引腳的第二功能 即在對片內(nèi) Flash 進(jìn)行編程時 接入編 程電壓 ALE PROG ALE 是英文 Address Latch Enable 的縮寫 表示地址鎖存器啟用 信號 AT89S52 可以利用這支引腳來觸發(fā)外部的 8 位鎖存器 如 74LS373 將端口 0 的地址總線 A0 A7 鎖進(jìn)鎖存器中 因?yàn)?AT89S52 是以多工的方式送出地址及 數(shù)據(jù) 平時在程序執(zhí)行時 ALE 引腳的輸出頻率約是系統(tǒng)工作頻率的 1 6 因此可以 用來驅(qū)動其他周邊晶片的時基輸入 此外在燒錄 8751 程序代碼時 此引腳會被當(dāng) 成程序規(guī)劃的特殊功能來使用 當(dāng)訪問外部存儲器時 地址鎖存允許的輸出電平用 于鎖存地址的地位字節(jié) 在 FLASH 編程期間 此引腳用于輸入編程脈沖 在平時 ALE 端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號 此頻率為振蕩器頻率的 1 6 因此它可 用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的 然而要注意的是 每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲 器時 將跳過一個 ALE 脈沖 如想禁止 ALE 的輸出可在 SFR8EH 地址上置 0 此時 ALE 只有在執(zhí)行 MOVX MOVC 指令是 ALE 才起作用 另外 該引腳被略微拉高 如果 微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài) ALE 禁止 置位無效 PSEN 此為 Program Store Enable 的縮寫 其意為程序儲存啟用 當(dāng) AT89S52 設(shè)成為讀取外部程序代碼工作模式時 EA 0 會送出此信號以便取得程序 代碼 通常這支腳是接到 EPROM 的 OE 腳 AT89S52 可以利用 PSEN 及 RD 引腳分別啟 用存在外部的 RAM 與 EPROM 使得數(shù)據(jù)存儲器與程序存儲器可以合并在一起而共用 64K 的定址范圍 在由外部程序存儲器取指期間 每個機(jī)器周期兩次 PSEN 有效 但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時 這兩次有效的 PSEN 信號將不出現(xiàn) PORT0 P0 0 P0 7 端口 0 是一個 8 位寬的開路汲極 Open Drain 雙向 輸出入端口 共有 8 個位 P0 0 表示位 0 P0 1 表示位 1 依此類推 其他三個 I O 端口 P1 P2 P3 則不具有此電路組態(tài) 而是內(nèi)部有一提升電路 P0 在當(dāng)做 I O 用時可以推動 8 個 LS 的 TTL 負(fù)載 如果當(dāng) EA 引腳為低電平時 即取用外部程 序代碼或數(shù)據(jù)存儲器 P0 就以多工方式提供地址總線 A0 A7 及數(shù)據(jù)總線 D0 D7 設(shè)計(jì)者必須外加一鎖存器將端口 0 送出的地址栓鎖住成為 A0 A7 再 配合端口 2 所送出的 A8 A15 合成一完整的 16 位地址總線 而定址到 64K 的外部 存儲器空間 PORT1 P1 0 P1 7 端口 1 也是具有內(nèi)部提升電路的雙向 I O 端口 其輸 出緩沖器可以推動 4 個 LS TTL 負(fù)載 同樣地若將端口 1 的輸出設(shè)為高電平 便是 由此端口來輸入數(shù)據(jù) 如果是使用 8052 或是 8032 的話 P1 0 又當(dāng)做定時器 2 的外 部脈沖輸入腳 而 P1 1 可以有 T2EX 功能 可以做外部中斷輸入的觸發(fā)腳位 PORT2 P2 0 P2 7 端口 2 是具有內(nèi)部提升電路的雙向 I O 端口 每一個 引腳可以推動 4 個 LS 的 TTL 負(fù)載 若將端口 2 的輸出設(shè)為高電平時 此端口便能 當(dāng)成輸入端口來使用 P2 除了當(dāng)做一般 I O 端口使用外 若是在 AT89S52 擴(kuò)充外接 程序存儲器或數(shù)據(jù)存儲器時 也提供地址總線的高字節(jié) A8 A15 這個時候 P2 便不 能當(dāng)做 I O 來使用了 PORT3 P3 0 P3 7 端口 3 也具有內(nèi)部提升電路的雙向 I O 端口 其輸出 緩沖器可以推動 4 個 TTL 負(fù)載 同時還多工具有其他的額外特殊功能 包括串行通 信 外部中斷控制 計(jì)時計(jì)數(shù)控制及外部數(shù)據(jù)存儲器內(nèi)容的讀取或?qū)懭肟刂频裙δ?其引腳分配如下 P3 0 RXD 串行通信輸入 P3 1 TXD 串行通信輸出 P3 2 INT0 外部中斷 0 輸入 P3 3 INT1 外部中斷 1 輸入 P3 4 T0 計(jì)時計(jì)數(shù)器 0 輸入 P3 5 T1 計(jì)時計(jì)數(shù)器 1 輸入 P3 6 WR 外部數(shù)據(jù)存儲器的寫入信號 P3 7 RD 外部數(shù)據(jù)存儲器的讀取信號 2 2 42 2 4 顯示模塊設(shè)計(jì)顯示模塊設(shè)計(jì) 1 1602 液晶概述 液晶是一種高分子材料 因?yàn)槠涮厥獾奈锢?化學(xué) 光學(xué)特性 被廣泛應(yīng)用 于輕薄顯示器上 本系統(tǒng)顯示模塊采用了LCD1602 液晶顯示器每行能夠顯示 16 個字符 可以顯示兩行 主要實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)時間設(shè)定 燈的開關(guān)時間的功能 系 統(tǒng)狀態(tài)顯示 2 1602 各引腳簡介 1062 采用標(biāo)準(zhǔn)的 16 腳接口 其中 第 1 腳 VSS 為電源地 第 2 腳 VCC 接 5V 電源正極 第 3 腳 V0 為液晶顯示器對比度調(diào)整端 接地正電源時對比度最弱 接地 電源是對比度最高 對比度過高時會產(chǎn)生 鬼影 使用時可以通過一個 10K 的電位器調(diào)整對比度 第 4 腳 RS 為寄存器選擇 高電平 1 時選擇數(shù)據(jù)寄存器 低電平0 時 選擇指令寄存器 第 5 腳 RW 為讀寫信號線 高電平 1 時進(jìn)行讀操作 低電平 0 時 進(jìn)行寫操作 第 6 腳 E 或 EN 端為使能 enable 端 第 7 14 腳 D0 D7 為 8 位雙向數(shù)據(jù)端 第 15 16 腳 空 腳或 背燈源 15 腳背光正極 16 腳背光負(fù)極 3 1602LCD 的特性 3V 或 5V 工作電壓 對比度可調(diào) 內(nèi)含復(fù)位電路 提供各種控制命令 如 清屏 字符閃爍 光標(biāo)閃爍 顯示移位等多種功能 有 80 字節(jié)顯示數(shù)據(jù)存儲器 DDRAM 內(nèi)建有 192 個 5X7 點(diǎn)陣的字型的字符發(fā) 生器 CGROM 8 個可由用戶自定義的 5X7 的字符發(fā)生器 CGRAM 4 1602LCD 特征 微功耗 體積小 顯示內(nèi)容豐富 超薄輕巧 常用在袖珍式儀表和低功耗應(yīng) 用系統(tǒng)中 5 與單片機(jī)連接見圖 2 5 所示 圖 2 5 2 3 02 3 0 系統(tǒng)各模塊的最終方案系統(tǒng)各模塊的最終方案 鍵盤 單片機(jī) 時間顯示 明暗環(huán)境 交通環(huán)境 節(jié)能控制 LED 燈 報(bào)警 2 4 02 4 0 系統(tǒng)功能說明書系統(tǒng)功能說明書 2 4 12 4 1 路燈的工作模式路燈的工作模式 本模擬路燈控制系統(tǒng)具備 5 種工作模式 分別是自動群控模式 自動分控模式 根據(jù)照度自動控制模式 根據(jù)交通情況自動控制模式 手動控制模式 下面對 每種工作模式簡單介紹如下 1 自動群控模式 在該模式下 支路控制器根據(jù)設(shè)定好的定時信息 自動地同時打開或者關(guān)閉兩 盞路燈 系統(tǒng)啟動后默認(rèn)進(jìn)入該模式 2 自動分控模式 在該模式下 支路控制器根據(jù)設(shè)定好的定時信息 分別控制兩盞路燈的開關(guān) 例如 當(dāng)系統(tǒng)的時間和路燈1 開燈的時間相等時 開啟路燈1 當(dāng)系統(tǒng)的時間 和路燈 2 關(guān)燈的時間相等時開啟路燈2 3 根據(jù)照度自動控制模式 在該模式下 當(dāng)環(huán)境照度低于一定的值時開啟兩盞路燈 當(dāng)環(huán)境照度高于一定 的值時關(guān)閉兩盞路燈 4 根據(jù)交通情況自動控制模式 在該模式下 當(dāng)可移動物體M 由左到右到達(dá) S 點(diǎn)時 見圖 燈 1 亮 當(dāng) 物體 M 到達(dá) B 點(diǎn)時 燈 1 滅 燈 2 亮 若物體 M 由右到左移動時 則亮燈的次 序與上相反 5 手動控制模式 在手動模式時 兩盞路燈只能由支路控制器用增加和減少鍵手動的調(diào)整亮度 路燈的亮度可以在 0 100 自由的上下調(diào)整 步進(jìn)為10 1 4 等四種工作模式是互斥的 即在某一時刻只能具有其中的一種功 能 不過各種模式可以手動的切換 手動調(diào)整路燈亮度的功能在這四種模式中 都是有效的 另外 該路燈控制系統(tǒng)還具備故障檢測功能 當(dāng)路燈出現(xiàn)無法正常工作的狀況 時 該控制系統(tǒng)能夠判定是哪一環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題 并將故障通過聲音警報(bào)及數(shù)碼 管顯示告知用戶 2 5 按鍵操作說明 支路控制器具備 5 個按鍵 分別為時間調(diào)整鍵 模式選擇鍵 增加鍵 減少鍵 確認(rèn)鍵 1 時間調(diào)整鍵 按時間調(diào)整鍵時 可以循環(huán)地選擇系統(tǒng)時間 路燈1 和 2 共同的開關(guān)燈時間 路燈 1 的開關(guān)燈時間和路燈 2 的開關(guān)燈時間 2 模式選擇鍵 按模式選擇鍵可以進(jìn)行系統(tǒng)工作模式的切換 順序?yàn)樽詣尤?控模式 自動分控模式 根據(jù)照度自動控制模式 根據(jù)交通情況自動控制模式 手動控 制模式 3 增加 減少鍵 按這兩個鍵可以對時間或者亮度進(jìn)行增減 長按時時間或 者亮度可以連續(xù)變換 4 確認(rèn)鍵 確認(rèn)鍵只在時間調(diào)整時有效 分別確認(rèn)小時 分鐘 秒的輸入 2 6 輸入模塊 按鍵輸出采用 AD 變換 節(jié)省了 IO 口資源 通過不同大小的電阻進(jìn)行分壓 按下不同的按鍵就會向單片機(jī)發(fā)送不同的電壓值 如 按下s1 是 0V 按下 s2 電壓 2K 2K 10K 5V 0 83V 經(jīng)過單片機(jī) AD 變換之后 就可以判斷是 哪個按鍵按下去 從而執(zhí)行相應(yīng)的功能 按鍵輸入如圖下所示2 3 R5 20K R4 10k R3 4k R2 2k S1 S2 S3 S4 10K VCC GND S5 1 7 2 7 電流驅(qū)動源 電流源驅(qū)動電路 是為驅(qū)動1W 大功率 LED 燈而設(shè)計(jì)的 LED 燈屬于電流 源驅(qū)動 根據(jù)計(jì)算 每個 1W 的 LED 燈至少需要 200mA 的驅(qū)動電流才能點(diǎn)亮 而單片機(jī)的 IO 輸出電流實(shí)際只有 20mA 到 30mA 所以必須經(jīng)過電流放大才能 使其工作 因此在該電路中采用了一個9013 對電流進(jìn)行放大 電流驅(qū)動源電 路如圖 2 7 PN P V CC V CC 37 VCC VCC 35 第四章第四章 軟件設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì) 3 13 1 0 0 系統(tǒng)主程序流程圖系統(tǒng)主程序流程圖 3 1 13 1 1 系統(tǒng)流程圖系統(tǒng)流程圖 開始 單片機(jī)存儲器及 變量初始化 顯示初始化 對幾路模擬信號輪流進(jìn)行采 樣 每2毫秒采樣一個信號 按鍵掃描及處理 檢測環(huán)境的明暗度并 決定是否自動開關(guān)燈 路燈的故障檢測 檢測交通情況 并根據(jù)交通 情況對路燈的開關(guān)進(jìn)行管理 定時管理 圖 3 1 系統(tǒng)流程圖 3 2 03 2 0 定時器溢出中斷處理函數(shù)流程圖定時器溢出中斷處理函數(shù)流程圖 開始 1毫秒變量遞增 到達(dá)1毫秒時刻 清零1毫秒變量 設(shè)置激光傳感器掃描標(biāo)志 2毫秒變量遞增 到達(dá)2毫秒時刻 清零2毫秒變量 設(shè)置2毫秒標(biāo)志 20毫秒變量遞增 到達(dá)20毫秒時刻 清零20毫秒變量 設(shè)置20毫秒標(biāo)志 1秒變量遞增 管理蜂鳴器響的時間 到達(dá)1秒時刻 清零1秒變量 設(shè)置1秒標(biāo)志 管理報(bào)警燈 如果需要響蜂鳴器 則驅(qū)動蜂鳴器 清中斷標(biāo)志 是 是 是 是 否 否 否 否 退出 圖 3 2 定時器溢出中斷處理函數(shù)流程圖 3 3 03 3 0 按鍵掃描流程圖按鍵掃描流程圖 開始 對按鍵的掃描線進(jìn)行AD采樣 判斷AD值 是否大于245 按鍵消抖并根據(jù) AD值確定鍵值 按鍵處理 退出 否 復(fù)位按鍵掃描 的相關(guān)變量 是 圖 3 3 按鍵掃描流程圖 總結(jié)總結(jié) 該系統(tǒng)調(diào)試最終結(jié)果 符合本次設(shè)計(jì)的全部要求 經(jīng)過功率擴(kuò)大 電網(wǎng)通訊 等方面的改良 就能用于實(shí)際路燈控制 以其超低成本 高可靠性的特點(diǎn) 與 其他現(xiàn)有成品相比 具有一定的競爭優(yōu)勢 該控制系統(tǒng)在調(diào)試過程中 遇到過一些與理論相差很大的實(shí)際問題 比如紅外 對射傳感器的對焦問題 因?yàn)榧t外線是不可見光 對焦比較麻煩 但是借用其 他輔助工具就會簡單很多 最簡便的方法是利用帶攝像頭的手機(jī)來獲取紅外光 從而能順利完成對紅外對射傳感器的對焦 紅外對射的接收部分 因受頻率限 制 只能接收頻率在 38KHz 的紅外信號 所以在調(diào)試過程中有一定的難度 經(jīng) 方案論證 采用 PWM 脈寬調(diào)制輸出 是切實(shí)可行的最有效方案 致謝致謝 本文的研究工作是在老師的精心指導(dǎo)和悉心關(guān)懷下完成的 在我的設(shè)計(jì)題目 的選擇 實(shí)物的調(diào)試 和論文的研究工作中無不傾注著指導(dǎo)老師辛勤的汗水和心 血 同時也要感謝幫助過我們的同學(xué) 給我們提供了寶貴的建議 指導(dǎo)老師的 嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)態(tài)度 無私的奉獻(xiàn)精神使我深受的啟迪 從尊敬的指導(dǎo)老師身上 我 不僅學(xué)到了扎實(shí) 寬廣的專業(yè)知識 也學(xué)到了做人的道理 在此我要向我的指 導(dǎo)老師致以最衷心的感謝和深深的敬意 在多年的學(xué)習(xí)生活中 還得到了許多領(lǐng)導(dǎo)和老師的熱情關(guān)心和幫助 在此 向所有關(guān)心和幫助過我的領(lǐng)導(dǎo) 老師 同學(xué)和朋友表示由衷的謝意 參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn) 1 于殿泓 王新年 單片機(jī)原理與程序設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教程 M 西安 西安電 子科技大學(xué)出版社 2007 8 2 趙文博 劉文濤 單片機(jī)語言C51 程序設(shè)計(jì) M 北京 人民郵電出版 社 2005 10 3 李愛秋 紅外線遙控 12 位電子密碼鎖的設(shè)計(jì) J 溫州職業(yè)技術(shù)學(xué)院 學(xué)報(bào)第 8 卷第一期 2008 4 陳杰 黃鴻 傳感器與檢測技術(shù) M 北京 高等教育出版社 2010 8 5 周航慈 單片機(jī)應(yīng)用程序設(shè)計(jì)技術(shù) M 北京 北京航空