基于單片機(jī)的路燈遙控裝置的設(shè)計(jì)

1、基于單片機(jī)的路燈遙控裝置的設(shè)計(jì)目 錄摘要1Abstract11 引言11.1 選題背景和意義21.2 設(shè)計(jì)要求21.3 研究現(xiàn)狀32 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)42.1 硬件總體設(shè)計(jì)42.2 單片機(jī)控制模塊42.2.1 發(fā)射部分單片機(jī)控制模塊42.2.2 接收部分單片機(jī)控制模塊52.3 無(wú)線遙控信號(hào)發(fā)射、接收模塊52.3.1 PT2262編碼電路52.2.2 PT2272解碼電路62.4 按鍵電路模塊72.4.1 按鍵功能介紹72.4.2 按鍵電路設(shè)計(jì)82.5 光線感應(yīng)電路92.6 路燈驅(qū)動(dòng)電路92.7 顯示電路模塊103 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)113.1 遙控路燈發(fā)射系統(tǒng)設(shè)計(jì)113.2 遙控路燈接收系統(tǒng)設(shè)計(jì)124

2、系統(tǒng)測(cè)試134.1 系統(tǒng)總體調(diào)試134.2 測(cè)試儀器134.3 調(diào)試步驟134.4 測(cè)試結(jié)果134.4.1 測(cè)試數(shù)據(jù)144.4.2 PWM波形圖155 總結(jié)與展望175.1 總結(jié)175.2 展望17參考文獻(xiàn)18致 謝19附 錄20基于單片機(jī)的路燈遙控裝置的設(shè)計(jì) 職業(yè)技術(shù)教育學(xué)院 應(yīng)用電子技術(shù)教育專業(yè) 汪 洋（07440113） 指導(dǎo)老師：林祝亮（副教授）摘要：通過(guò)對(duì)路燈的有效控制，從而達(dá)到節(jié)約能源的目的，本文設(shè)計(jì)了一款基于單片機(jī)的路燈遙控裝置。該裝置利用PWM波對(duì)路燈進(jìn)行調(diào)光控制，通過(guò)無(wú)線模塊進(jìn)行信號(hào)的傳輸，以實(shí)現(xiàn)路燈的無(wú)線遙控。該系統(tǒng)具有時(shí)間顯示、光控和人工模式的自動(dòng)切換功能。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，

3、該裝置能有效地實(shí)現(xiàn)對(duì)路燈的遙控控制，能有效地節(jié)約能源、提高照明管理水平和減少路燈的損耗。關(guān)鍵詞：路燈；AT89C51單片機(jī)；PWM波；遙控裝置The Design of Street Lamp Remote Control Device Based on SCMName: Yang Wang Director：ZhuLiang LinAbstract：Through the effective control of streetlights, so as to achieve the purpose of energy saving, this paper designs a paragrap

4、h of the lamps of the remote control device based on single chip. The device using PWM waves on the street lamps, adjust light control through wireless module in signal transmission, so as to realize the street lamp wireless remote control. The system has time to show, light-activated and artificial

5、ly mode automatically switch function. The experimental results show that the device can effectively achieve the remote control for street lamp, can effectively save energy, improve the management level and reduce street lighting the loss. Key Words：Street lamps; AT89C51microcontroller; PWM;Remote c

6、ontrol device1 引言隨著時(shí)代的發(fā)展，城市現(xiàn)代化建設(shè)步伐不斷加快，對(duì)城市路燈照明及城市亮化工程需求也更大，而能源的供需矛盾也越來(lái)越突出，節(jié)電節(jié)能、綠色照明的要求越來(lái)越迫切，越來(lái)越高。如何充分利用高科技手段解決上述矛盾也就成為當(dāng)前照明控制領(lǐng)域一個(gè)新的課題。城市路燈照明自動(dòng)化控制和智能化管理作為城市現(xiàn)代化的標(biāo)志之一，它所帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益是十分顯著的，它的推廣和實(shí)施也將是市政工程建設(shè)中的一項(xiàng)重要內(nèi)容。1.1 選題背景和意義在信息技術(shù)高速發(fā)展的今天，路燈照明作為一個(gè)產(chǎn)業(yè)在我國(guó)已得到了充分的發(fā)展，如何采用更方便、更節(jié)能性、更環(huán)保性并更智能化地管理路燈是工程技術(shù)人員十分關(guān)注的問(wèn)題。尤其在這

7、個(gè)能源緊張的社會(huì)，節(jié)能和環(huán)保顯得尤為重要。例如，2003年，中國(guó)電光源產(chǎn)量約80億只，居世界第一位，中國(guó)有7000多家照明電器生產(chǎn)廠家，是世界上最大的照明產(chǎn)品的生產(chǎn)基地和出口國(guó)。照明在我國(guó)電力消費(fèi)中所占的比重也越來(lái)越大：2004年中國(guó)發(fā)電總量21870億千瓦時(shí)，照明耗電約為2187億千瓦時(shí)，占當(dāng)年發(fā)電量的10。相當(dāng)于三峽水力發(fā)電工程建成后，年發(fā)電能力840億千瓦時(shí)的近3倍12。近年來(lái)，盡管我國(guó)的電力建設(shè)取得了很大的發(fā)展，但這并不意味著我國(guó)的電力資源己經(jīng)過(guò)剩，事實(shí)恰恰相反，電力供應(yīng)不足和能源短缺的現(xiàn)象十分嚴(yán)峻。翻開(kāi)2003年的新聞，電荒二字十分搶眼。2004年6月16日，國(guó)家電網(wǎng)公司總經(jīng)理趙希正

8、表示。夏季電網(wǎng)將面臨八十年代以來(lái)嚴(yán)峻的缺電局面，全網(wǎng)電力供應(yīng)的缺口將達(dá)到三千萬(wàn)千瓦左右34；根據(jù)電力專家的判斷，上海尚屬于“一般短缺”，江蘇屬于“嚴(yán)重短缺”，浙江則進(jìn)入“電力危機(jī)”狀態(tài)5。2005年開(kāi)春以來(lái)，越來(lái)越多省份的電力緊張警報(bào)再次拉響。由于缺煤和季節(jié)性缺水。南方電網(wǎng)已經(jīng)電力告急。南方電網(wǎng)公司稱，平均每天缺電780千瓦，整個(gè)電網(wǎng)最高負(fù)荷逼近4000萬(wàn)千瓦，廣西、云南、海南電網(wǎng)的最高負(fù)荷都已達(dá)到去年的峰值67。節(jié)能環(huán)保已經(jīng)成為當(dāng)今社會(huì)的主題，而路燈在城市中數(shù)量非常巨大，如果開(kāi)啟和關(guān)閉不能進(jìn)行有效控制，會(huì)造成能源的浪費(fèi)，因此設(shè)計(jì)一款路燈遙控系統(tǒng)裝置具有一定的實(shí)際意義。一個(gè)智能路燈系統(tǒng)的設(shè)計(jì)可

9、以明顯的提高路燈的用電效率，改善率因素，在節(jié)約能源，電力資源合理利用的今天，該裝置有著十分廣闊的社會(huì)和商業(yè)前景。1.2 設(shè)計(jì)要求 本課題主要是設(shè)計(jì)一款基于單片機(jī)的路燈遙控系統(tǒng)裝置，主要研究?jī)?nèi)容如下： (1) 具有光控模式和人工設(shè)置兩種模式，兩種模式能進(jìn)行切換；路燈用LED來(lái)模擬。 (2) 切換到人工設(shè)置模式時(shí)，能完成亮度的手動(dòng)調(diào)節(jié)，整個(gè)范圍內(nèi)可以進(jìn)行 四檔調(diào)節(jié)，亮度調(diào)節(jié)的分辨率為25%； (3) 所有的控制功能都用遙控完成，在遙控板上要進(jìn)行當(dāng)前時(shí)間的顯示，時(shí) 間最小顯示到分。1.3 研究現(xiàn)狀在科學(xué)技術(shù)迅速發(fā)展的今天，人類社會(huì)發(fā)生了翻天覆地的變化，使我們的生產(chǎn)生活更加豐富多彩。LED作為一種節(jié)能

10、減排的新光源，具有無(wú)污染和環(huán)保這一大優(yōu)點(diǎn)，已被廣泛的應(yīng)用。因此各種有關(guān)LED的控制技術(shù)也應(yīng)運(yùn)而生。文獻(xiàn)8介紹了一種新穎的多路無(wú)線遙控開(kāi)關(guān)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，采用單片機(jī)對(duì)接收到的信號(hào)進(jìn)行軟件解碼，主要是避免了采用專用解碼芯片的有關(guān)限制，可以增強(qiáng)系統(tǒng)的擴(kuò)展性和靈活性，即用遙控器的操作來(lái)實(shí)現(xiàn)原有設(shè)備的開(kāi)、停、變向、變速等功能。文獻(xiàn)9設(shè)計(jì)了一種基于無(wú)線收發(fā)數(shù)傳模塊PTR2000的家庭智能電子開(kāi)關(guān)，實(shí)現(xiàn)了家庭照明電燈、電器設(shè)備等集中控制的電子化、遙控化。這種方法不但彌補(bǔ)了機(jī)械開(kāi)關(guān)易磨損的不足，而且解決了在比較大的房子里夜間要啟動(dòng)開(kāi)關(guān)非常麻煩的問(wèn)題。文獻(xiàn)10介紹了一種基于單片機(jī)的遠(yuǎn)程無(wú)線遙控系統(tǒng)，其主控制器為

11、W78E516B微處理器，采用RTL8019AS芯片進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通訊。本地控制器與被控制設(shè)備的通訊采用RF無(wú)線遙控方式，免去了布線的麻煩；通過(guò)單片機(jī)進(jìn)行軟件模擬PT2262硬件編碼，節(jié)約了硬件成本。文獻(xiàn)11分析了城市路燈照明耗電大、設(shè)備使用壽命短的原因，提出了采用補(bǔ)償變壓器穩(wěn)壓方式和P89C51RD2單片機(jī)進(jìn)行穩(wěn)壓控制的解決方案。文獻(xiàn)12探索出了一種基于單片機(jī)控制技術(shù)的可編程無(wú)線電遙控多通道開(kāi)關(guān)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法。采用該方法設(shè)計(jì)的遙控開(kāi)關(guān)系統(tǒng)控制方便，適用于含有較多受控電器的場(chǎng)合，可實(shí)現(xiàn)多路多功能控制。文獻(xiàn)13設(shè)計(jì)了一種基于單片機(jī)技術(shù)的無(wú)線遙控家居照明系統(tǒng)，可以從任意房問(wèn)無(wú)線遙控家中任意一盞燈具的工作

12、，真正實(shí)現(xiàn)了“分散控制，集中管理”的目的。該方案主要采用全數(shù)字化的設(shè)計(jì)方案，充分體現(xiàn)了現(xiàn)代人對(duì)家居的智能化、人性化管理的需求。文獻(xiàn)14直接采用EM78系列單片機(jī)構(gòu)成無(wú)線遙控發(fā)送接收裝置和照明系統(tǒng)的主控制器，并在此基礎(chǔ)上構(gòu)成了一種新型的智能照明系統(tǒng)。文獻(xiàn)15介紹了一種可編程無(wú)線電遙控多通道開(kāi)關(guān)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法。該方案通過(guò)充分利用其軟、硬件資源,為無(wú)線電遙控提供了合理、廉價(jià)的解決方案。本設(shè)計(jì)完成基于單片機(jī)的路燈遙控裝置的設(shè)計(jì)，利用光敏電阻對(duì)路燈進(jìn)行光控控制，通過(guò)無(wú)線發(fā)射接受模塊進(jìn)行信號(hào)的發(fā)送和接受并利用單片機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)四個(gè)按鍵對(duì)路燈的遙控控制，并且四個(gè)按鍵同時(shí)控制數(shù)碼管顯示。2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)2.1 硬件

13、總體設(shè)計(jì)本系統(tǒng)是基于單片機(jī)的路燈遙控裝置系統(tǒng)，具有對(duì)路燈亮度調(diào)節(jié)、人工設(shè)置與光控模式相互切換以及對(duì)當(dāng)前時(shí)間的設(shè)置等功能。系統(tǒng)原理框圖如圖2-1所示。該系統(tǒng)主要分為無(wú)線遙控信號(hào)發(fā)射和接收模塊、單片機(jī)控制模塊、按鍵電路模塊、顯示電路模塊、光線感應(yīng)模塊與路燈模塊。單片機(jī) 1顯示電路路燈按鍵電路單片機(jī) 2光線感應(yīng)電路驅(qū)動(dòng)電路無(wú)線發(fā)射無(wú)線接收?qǐng)D2-1 系統(tǒng)原理框圖2.2 單片機(jī)控制模塊根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)要求，本設(shè)計(jì)主要實(shí)現(xiàn)對(duì)路燈遙控系統(tǒng)的操作，因此采用了兩塊單片機(jī)進(jìn)行信號(hào)的處理和傳輸。發(fā)射部分單片機(jī)控制模塊主要進(jìn)行信號(hào)的處理和發(fā)射；接收部分單片機(jī)控制模塊主要是進(jìn)行信號(hào)接收和顯示。2.2.1 發(fā)射部分單片機(jī)控制

14、模塊系統(tǒng)硬件總體框圖如圖2-1所示，單片機(jī)1采用的是AT89C51單片機(jī)，其主要作用是對(duì)四個(gè)按鍵功能的設(shè)置，來(lái)完成遙控與人工控制路燈，并控制發(fā)送的信號(hào)，同時(shí)可以進(jìn)行當(dāng)前時(shí)間的設(shè)置。單片機(jī)AT89C51的電路原理圖如圖2-2所示。圖2-2 AT89C51原理圖2.2.2 接收部分單片機(jī)控制模塊本系統(tǒng)考慮到接收部分單片機(jī)控制模塊，即單片機(jī)2，其所用到的管腳只需要二十個(gè)。如果采用AT89C51則多出二十個(gè)管腳，既占據(jù)空間又浪費(fèi)成本及資源。因此，系統(tǒng)總體框圖如圖2-1所示，單片機(jī)2采用AT89C2051單片機(jī)，其主要的作用是接收無(wú)線發(fā)射電路的信號(hào)來(lái)控制路燈的亮度。單片機(jī)AT89C2051的電路原理圖如

15、圖2-3所示。圖2-3 AT89C2051原理圖 2.3 無(wú)線遙控信號(hào)發(fā)射、接收模塊無(wú)線發(fā)射模塊是用來(lái)發(fā)射進(jìn)行模式的切換和時(shí)間的設(shè)置的指令，無(wú)線接收模塊是用來(lái)接收控制命令。本設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)主要采用遙控來(lái)控制，因此需要PT2262/PT2272這組芯片通過(guò)編解碼實(shí)現(xiàn)對(duì)路燈的無(wú)線遙控。2.3.1 PT2262編碼電路PT2262是一款用以編碼的芯片，在本設(shè)計(jì)中關(guān)于PT2262的編碼發(fā)射電路原理圖如圖2-4所示。圖2-4 PT2262編碼發(fā)射電路原理圖如圖2-4所示，PT2262編碼芯片的D1-D8、A1-A4所對(duì)應(yīng)的第1-8、10-13管腳為地址管腳,是用于進(jìn)行地址編碼,可置為“0”,“1”,“f”(

16、懸空)；D7-D8、A1-A4所對(duì)應(yīng)的第7-8、10-13管腳為數(shù)據(jù)輸入管腳,有一個(gè)為“1”即有編碼發(fā)出，內(nèi)部下拉；Vdd所對(duì)應(yīng)的第18管腳接Vcc，即接電源正端；Vss所對(duì)應(yīng)的第9管腳接地，即接電源負(fù)端；TE所對(duì)應(yīng)的第14管腳接編碼啟動(dòng)端，用于多數(shù)據(jù)的編碼發(fā)射，低電平有效；RT1所對(duì)應(yīng)的第16管腳接振蕩電阻輸入端，與RT2所接的電阻決定振蕩頻率；RT2所對(duì)應(yīng)的第15管腳接振蕩電阻振蕩器輸出端；Out所對(duì)應(yīng)的第17管腳接編碼輸出端,通常情況下為低電平。本設(shè)計(jì)中PT2262編碼電路的主要功能是將A1-A4四路信號(hào)，用PT2262編碼，通過(guò)發(fā)射模塊發(fā)射出去。2.2.2 PT2272解碼電路PT22

17、72是一款用以解碼的芯片，在本設(shè)計(jì)中關(guān)于PT2272的解碼接收電路原理圖如圖2-5所示。圖2-5 PT2272解碼接收電路原理圖如圖2-5所示，PT2272解碼芯片的D1-D8、A1-A4所對(duì)應(yīng)的第1-8、10-13管腳為地址管腳,是用于進(jìn)行地址編碼,可置為“0”,“1”,“f”(懸空),此時(shí)，電路中的PT2272的地址編碼必須與PT2262一致,否則不解碼；D7-D8、A1-A4所對(duì)應(yīng)的第7-8、10-13管腳為地址或數(shù)據(jù)管腳,用來(lái)當(dāng)做數(shù)據(jù)管腳時(shí),只有在地址碼與PT2262相一致時(shí),數(shù)據(jù)管腳才能輸出與PT2262數(shù)據(jù)端所對(duì)應(yīng)的高電平,否則輸出為低電平,而且鎖存型只有在接收到下一組數(shù)據(jù)才能轉(zhuǎn)換

18、；Vdd所對(duì)應(yīng)的第18管腳接Vcc，即接電源正端；Vss所對(duì)應(yīng)的第9管腳接地，即接電源負(fù)端；IN所對(duì)應(yīng)的第14管腳接數(shù)據(jù)信號(hào)輸入端，其信號(hào)主要來(lái)自接收模塊的輸出端；RT1所對(duì)應(yīng)的第16管腳接振蕩電阻輸入端，與RT2所接的電阻決定振蕩頻率；RT2 所對(duì)應(yīng)的第15管腳接振蕩電阻振蕩器輸出端；VT所對(duì)應(yīng)的第17管腳接解碼有效確認(rèn)輸出端，通常情況下為低電平，解碼有效才變成高電平，而這個(gè)狀態(tài)是瞬態(tài)反應(yīng)。編碼芯片PT2262發(fā)出的編碼信號(hào)主要由：地址碼、數(shù)據(jù)碼、同步碼組成一個(gè)完整的碼字，解碼芯片PT2272接收到信號(hào)后，其地址碼經(jīng)過(guò)兩次比較核對(duì)后，VT 腳才輸出高電平，與此同時(shí)相應(yīng)的數(shù)據(jù)腳也輸出高電平，如

19、果發(fā)送端一直按住按鍵，編碼芯片也會(huì)連續(xù)發(fā)射。當(dāng)發(fā)射機(jī)沒(méi)有按鍵按下時(shí)，PT2262不接通電源，其17腳為低電平，所以 315MHz 的高頻發(fā)射電路不工作，當(dāng)有按鍵按下時(shí)，PT2262 得電工作，其第17腳輸出經(jīng)調(diào)制的串行數(shù)據(jù)信號(hào)，當(dāng)17腳為高電平期間 315MHz 的高頻發(fā)射電路起振并發(fā)射等幅高頻信號(hào)，當(dāng)17腳為低平期間 315MHz 的高頻發(fā)射電路停止振蕩，所以高頻發(fā)射電路完全受控于 PT2262 的17 腳輸出的數(shù)字信號(hào)，從而對(duì)高頻電路完成幅度鍵控（ASK 調(diào)制）相當(dāng)于調(diào)制度為 100的調(diào)幅。本設(shè)計(jì)中PT2272解碼電路的主要功能是接收發(fā)射電路發(fā)過(guò)來(lái)的315M高頻信號(hào)，再經(jīng)過(guò)解碼后由A1-A

20、4輸出。2.4 按鍵電路模塊2.4.1 按鍵功能介紹 本設(shè)計(jì)主要有四個(gè)按鍵，分別為上升按鍵、下降按鍵、模式切換按鍵和確定按鍵。其鍵面示意圖如圖2-6所示。模式切換確 定 圖2-6 鍵面示意圖（1） 上升按鍵：其作用主要是調(diào)節(jié)路燈亮度使其逐漸增強(qiáng)，以及對(duì)時(shí)間的上升調(diào)節(jié)；（2） 下降按鍵：其作用主要是調(diào)節(jié)路燈亮度使其逐漸減弱，以及對(duì)時(shí)間的下 降調(diào)節(jié)；（3） 模式切換按鍵：其作用主要是對(duì)路燈的光控模式與人工設(shè)置之間進(jìn)行切 換；（4） 確定按鍵：其作用主要是實(shí)現(xiàn)路燈亮度調(diào)節(jié)與時(shí)間設(shè)置的切換。2.4.2 按鍵電路設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)共有四個(gè)按鍵，其按鍵電路原理圖如圖2-7所示。圖2-7 按鍵電路原理圖如圖2-7所

21、示，按鍵電路設(shè)計(jì)中的按鍵S1、S2、S3、S4分別代表上升、下降、模式切換和確定這四種按鍵功能。四個(gè)按鍵連接與AT89C51單片機(jī)的P3口相連。通過(guò)單片機(jī)軟件編程來(lái)控制路燈，主要靠軟件識(shí)別各個(gè)按鍵的狀態(tài)來(lái)實(shí)現(xiàn)四個(gè)按鍵的功能。按鍵是一個(gè)常開(kāi)型按鈕開(kāi)關(guān)，常態(tài)時(shí)按鍵的兩個(gè)觸點(diǎn)處于斷開(kāi)狀態(tài)，按下鍵時(shí)它們才閉合。按鍵在本設(shè)計(jì)中相當(dāng)于輸入設(shè)備，操作人員可以通過(guò)按鍵下達(dá)命令，為人們實(shí)現(xiàn)一個(gè)人機(jī)交互的平臺(tái)。按鍵是人與單片機(jī)打交道的主要設(shè)備，按鍵的讀取容易引起誤動(dòng)作?？刹捎密浖ザ秳?dòng)的方法處理，軟件的觸點(diǎn)在閉合和斷開(kāi)的時(shí)候會(huì)產(chǎn)生抖動(dòng)，這時(shí)觸點(diǎn)的邏輯電平是不穩(wěn)定的，如不采取妥善處理的話，將引起按鍵命令錯(cuò)誤或重復(fù)執(zhí)

22、行，在這里采用軟件延時(shí)的方法來(lái)避開(kāi)抖動(dòng)，延時(shí)時(shí)間為20ms。在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，按照按鍵與單片機(jī)的連接方式可分為獨(dú)立式按鍵和矩陣式按鍵。矩陣式按鍵又叫行列式按鍵。獨(dú)立式按鍵是直接用I/O口線構(gòu)成的單個(gè)按鍵電路，其特點(diǎn)是每個(gè)按鍵單獨(dú)占用一根I/O口線，每個(gè)按鍵的工作不會(huì)影響其它I/O口線的狀態(tài)。但當(dāng)所需按鍵數(shù)量多，會(huì)占用過(guò)多的I/O口線。因?yàn)閱纹瑱C(jī)的I/O口有限, 顯然，在按鍵數(shù)量較多時(shí)，矩陣式按鍵較之獨(dú)立式按鍵要節(jié)省很多I/O口線。但必須將行線、列線信號(hào)配合起來(lái)作適當(dāng)處理，才能確定閉合鍵的位置。在設(shè)計(jì)按鍵電路時(shí)，因?yàn)楸敬卧O(shè)計(jì)中僅用到四個(gè)按鍵，獨(dú)立式按鍵有利于PCB的作圖。故選用獨(dú)立式按鍵。2.

23、5 光線感應(yīng)電路根據(jù)本設(shè)計(jì)要求，當(dāng)按下模式切換按鍵時(shí)，本設(shè)計(jì)從原來(lái)的人工設(shè)置模式切換成光控模式，此時(shí)路燈受外界光線的控制。因此本設(shè)計(jì)采用光敏電阻來(lái)實(shí)現(xiàn)路燈的光控模式。光線感應(yīng)電路原理圖如圖2-8所示。圖2-8 光線感應(yīng)電路原理圖2.6 路燈驅(qū)動(dòng)電路本系統(tǒng)中的路燈模塊主要是實(shí)現(xiàn)路燈的亮滅。在對(duì)設(shè)計(jì)任務(wù)及要求中的部分功能進(jìn)行設(shè)計(jì)完之后，必須要驅(qū)動(dòng)路燈的運(yùn)行，才能完成整個(gè)電路的設(shè)計(jì)。路燈模塊的設(shè)計(jì)是運(yùn)行在直流電壓5V的電源下的。路燈驅(qū)動(dòng)電路原理圖如圖2-9所示。圖2-9 路燈驅(qū)動(dòng)電路原理圖2.7 顯示電路模塊本系統(tǒng)的顯示電路模塊主要是由顯示驅(qū)動(dòng)電路（左圖）和微型顯示4個(gè)數(shù)據(jù)的數(shù)碼管（右圖）組成，主要

24、是用來(lái)顯示時(shí)間，方便遙控人員進(jìn)行當(dāng)前時(shí)間的校對(duì)。顯示電路原理圖如圖2-10所示。圖2-10 顯示電路原理圖如圖2-10所示，四位一體的共陽(yáng)顯示數(shù)碼管的八個(gè)段碼腳與AT89C51單片機(jī)的P0口相連，即為單片機(jī)送入段碼；四位一體的共陽(yáng)數(shù)碼管的四個(gè)位選，分別是數(shù)碼管第6腳、第8腳、第9腳、第12腳與驅(qū)動(dòng)晶體三極管9012的集電極相連；位驅(qū)動(dòng)連接的四個(gè)1K電阻與AT89C51單片機(jī)的P2口相連。段驅(qū)動(dòng)信號(hào)低電平有效，驅(qū)動(dòng)晶體三極管9012的信號(hào)也是低電平有效。LED顯示分動(dòng)態(tài)顯示和靜態(tài)顯示。動(dòng)態(tài)顯示方式的硬件電路簡(jiǎn)單，但設(shè)計(jì)上如果處理不當(dāng)，易造成亮度低，閃爍問(wèn)題。動(dòng)態(tài)顯示采用多路復(fù)用技術(shù)的動(dòng)態(tài)掃描顯示

25、方式，復(fù)用的程度不是無(wú)限增加的，因?yàn)槔脛?dòng)態(tài)掃描顯示使我們看到一幅穩(wěn)定畫面的實(shí)質(zhì)是利用了人眼的暫時(shí)效應(yīng)和發(fā)光時(shí)間的長(zhǎng)短，發(fā)光的亮度等因素。靜態(tài)顯示，是由微型計(jì)算機(jī)一次輸出模型后，就能保持該顯示結(jié)果，直到下次發(fā)送新的顯示模型為止。靜態(tài)顯示驅(qū)動(dòng)程序簡(jiǎn)單，且CPU占用率低，但每個(gè)LED數(shù)碼管需要一個(gè)鎖存器來(lái)鎖存每一個(gè)顯示位的筆段代碼，硬件開(kāi)銷大，僅適合顯示位數(shù)較少的場(chǎng)合。為了簡(jiǎn)化電路，降低成本，故采用動(dòng)態(tài)顯示的方式。3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)本系統(tǒng)的運(yùn)行程序采用C語(yǔ)言編寫，采用模塊化設(shè)計(jì)。本系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)主要分為遙控路燈接收系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)和遙控路燈發(fā)射系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)兩部分。3.1 遙控路燈發(fā)射系統(tǒng)設(shè)計(jì) 遙控路燈發(fā)射

26、系統(tǒng)設(shè)計(jì)總體流程圖如圖3-1所示。遙控路燈發(fā)射系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要由開(kāi)始、初始化、發(fā)射部分設(shè)置子程序和結(jié)束四個(gè)模塊構(gòu)成。其中最核心的設(shè)計(jì)部分為發(fā)射部分設(shè)置子程序模塊，其流程圖如圖3-2所示。發(fā)射部分設(shè)置子程序模塊主要分為按鍵掃描、時(shí)鐘調(diào)整和電路發(fā)射三部分。 圖3-1 遙控路燈發(fā)射系統(tǒng)總體流程圖 圖3-2 發(fā)射部分設(shè)置子程序流程圖當(dāng)程序執(zhí)行時(shí)，先進(jìn)入初始化，在四位一體數(shù)碼管上顯示。初始化完畢后，進(jìn)行按鍵掃描。當(dāng)按下key3鍵時(shí)，則進(jìn)入當(dāng)前時(shí)間的調(diào)整，由key0鍵和key1鍵分別對(duì)時(shí)間進(jìn)行加減調(diào)節(jié)，此時(shí)數(shù)碼管上的時(shí)間就會(huì)發(fā)生變化。若按下key3鍵則選擇了亮度系統(tǒng)，此時(shí)key0鍵和key1鍵分別對(duì)亮度進(jìn)行增

27、減調(diào)節(jié)。3.2 遙控路燈接收系統(tǒng)設(shè)計(jì)遙控路燈接收系統(tǒng)設(shè)計(jì)總體流程圖如圖3-3所示。遙控路燈接收系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要由開(kāi)始、初始化、接收部分設(shè)置子程序和結(jié)束四個(gè)模塊構(gòu)成。其中最核心的設(shè)計(jì)部分為接受部分設(shè)置子程序模塊，其流程圖如圖3-4所示。接收部分設(shè)置子程序模塊主要分為接收數(shù)據(jù)、控制路燈和控制光控開(kāi)關(guān)三部分。 圖3-3 遙控路燈接收系統(tǒng)總體流程圖 圖3-4 接收部分設(shè)置子程序流程圖 接收部分當(dāng)接收到發(fā)射出來(lái)的信號(hào)時(shí)，開(kāi)始執(zhí)行初始化。此時(shí)key3鍵選擇了亮度系統(tǒng)。當(dāng)按下key0鍵，路燈亮度就會(huì)增強(qiáng)；而按下key1鍵，路燈亮度就會(huì)減弱。其中的key2鍵是用作遙控模式和光控模式之間的切換，即控制光控開(kāi)關(guān)的按鍵

28、。若key2鍵選擇了遙控模式，路燈就根據(jù)按鍵發(fā)出的信號(hào)進(jìn)行調(diào)整；若key2鍵選擇了光控模式，路燈就根據(jù)光敏電阻的變化信號(hào)進(jìn)行調(diào)整。 4 系統(tǒng)測(cè)試4.1 系統(tǒng)總體調(diào)試本設(shè)計(jì)要求準(zhǔn)確性高、穩(wěn)定性好、抗干擾能力強(qiáng)等功能，系統(tǒng)調(diào)試除了驗(yàn)證數(shù)據(jù)處理的精度，確保判斷的準(zhǔn)確性外，同時(shí)必須確認(rèn)各項(xiàng)功能的正常運(yùn)行。根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，本系統(tǒng)的調(diào)試共分為三大部分：無(wú)線發(fā)射、接收電路調(diào)試、單片機(jī)調(diào)試和PWM波調(diào)試。系統(tǒng)設(shè)計(jì)中多采用模塊化設(shè)計(jì)，以便實(shí)現(xiàn)對(duì)各電路功能模塊的逐級(jí)測(cè)試。4.2 測(cè)試儀器由于任務(wù)需要進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)試，因此在測(cè)試過(guò)程中，利用儀器以便完成各模塊功能的測(cè)試。測(cè)試儀器清單如表4-1所示。表41 測(cè)試儀器清單

29、編 號(hào)名稱型 號(hào)1數(shù)字萬(wàn)用表HONGDADT92042雙路跟蹤穩(wěn)壓穩(wěn)流電源DH1718E-53雙信道數(shù)字示波器Tektronix TDS1002 60Mhz 4.3 調(diào)試步驟 （1）無(wú)線發(fā)射、接收電路調(diào)試先用按鍵開(kāi)關(guān)輸入四路數(shù)據(jù)給無(wú)線發(fā)射電路，看接收電路能不能收到無(wú)線發(fā)射電路的數(shù)據(jù)信號(hào)。調(diào)試成功后再接上單片機(jī)的P1口。 （2）單片機(jī)調(diào)試 接上單片機(jī)最簡(jiǎn)單的外圍電路后，燒個(gè)最簡(jiǎn)單的程序進(jìn)單片機(jī)，看單片機(jī)是否工作來(lái)確定單片機(jī)的好壞。確保后再跟無(wú)線發(fā)射電路、串口電路連接上。 （3）PWM波調(diào)試本設(shè)計(jì)通過(guò)改變PWM波的占空比來(lái)調(diào)節(jié)路燈的亮度，由于PWM是由單片機(jī)P3.5口輸出，而P3.5口與LED的負(fù)

30、極相連，因此占空比越大，LED的亮度越暗。4.4 測(cè)試結(jié)果根據(jù)本系統(tǒng)設(shè)計(jì)任務(wù)書的要求逐一對(duì)各項(xiàng)性能指標(biāo)的測(cè)試，并進(jìn)行記錄，給出測(cè)試結(jié)果。4.4.1 測(cè)試數(shù)據(jù)本系統(tǒng)所測(cè)PWM波的測(cè)試數(shù)據(jù)表如表4-2所示。本設(shè)計(jì)中LED的亮度總共有十檔可以進(jìn)行調(diào)節(jié)。在測(cè)試數(shù)據(jù)的過(guò)程中，當(dāng)LED的實(shí)際亮度為最亮?xí)r，測(cè)得示波器中PWM波全為低電平，因此按理論要求得出占空比為0，此時(shí)測(cè)得LED兩端電壓為3.199v。同理可得，當(dāng)LED的實(shí)際亮度為全暗時(shí)，測(cè)得示波器中PWM波全為高電平，因此按理論要求得出占空比為1，此時(shí)測(cè)得LED兩端電壓為47.8mv。測(cè)試過(guò)程中，首先將發(fā)射部分單片機(jī)控制模塊和接收部分單片機(jī)控制模塊分別

31、通上5V直流電源，此時(shí)LED點(diǎn)亮。接著把示波器的輸出數(shù)據(jù)線接頭接在LED的一端，按下key0 鍵，即上升按鍵，則LED變亮。繼續(xù)按下key0鍵，直至LED達(dá)到最亮為止。再點(diǎn)擊示波器調(diào)節(jié)波形，自動(dòng)讀取數(shù)據(jù)。此時(shí)的數(shù)據(jù)是LED最亮?xí)r側(cè)得的數(shù)據(jù)。然后按下key1鍵，即下降按鍵，則發(fā)現(xiàn)LED亮度減弱一檔，從而讀取示波器數(shù)據(jù)。同理，每按一次key1鍵，LED的亮度則相對(duì)應(yīng)的減弱，直至LED熄滅為止。所側(cè)得的數(shù)據(jù)如表4-2所示。表4-2 PWM波的測(cè)試數(shù)據(jù)表平均值LED兩端電壓正頻寬負(fù)頻寬周期占空比實(shí)際亮度241mv3.199v/0最亮729mv2.87v360.2us3.100ms3.46ms0.104

32、一檔1.21v2.546v730.2us2.750ms3.48ms0.209二檔1.69v2.224v1.100ms2.400ms3.500ms0.314三檔2.17v1.905v1.460ms2.060ms3.520ms0.414四檔2.68v1.587v1.820ms1.730ms3.550ms0.512五檔3.14v1.272v2.200ms1.370ms3.570ms0.616六檔3.59v965mv2.550ms1.040ms3.590ms0.710七檔4.05v657mv2.920ms689.8us3.610ms0.808八檔4.50v353.8mv3.290ms349.7us3.

33、640ms0.903九檔4.96v47.8mv/1全暗說(shuō)明：表中“/”是由于示波器所給的正頻寬、負(fù)頻寬等有問(wèn)號(hào)的數(shù)據(jù)是錯(cuò)誤的，不能直接讀出數(shù)據(jù)，因此用“/”表示。4.4.2 PWM波形圖測(cè)試中，當(dāng)LED亮度發(fā)生變化時(shí)，用示波器所測(cè)得的PWM波數(shù)據(jù)隨之也發(fā)生變化，波形也相應(yīng)變化，見(jiàn)下圖。如圖4-1所示是LED為最亮?xí)r，測(cè)得PWM波為低電平，求得的占空比為0。如圖4-2所示是LED為亮度減弱一檔時(shí)的PWM波，此時(shí)占空比為10%。同理可得LED其他亮度時(shí)的PWM波。 圖4-1 全亮?xí)r波形圖 圖4-2 亮度減一檔波形圖 圖4-3 亮度減二檔波形圖 圖4-4 亮度減三檔波形圖 圖4-5 亮度減四檔波形圖

34、 圖4-6 亮度減五檔波形圖 圖4-7 亮度減六檔波形圖 圖4-8 亮度減七檔波形圖 圖4-9 亮度減八檔波形圖 圖4-10 亮度減九檔波形圖 圖4-11 全暗時(shí)波形圖5 總結(jié)與展望5.1 總結(jié)從選題到定稿，從理論到實(shí)踐，通過(guò)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，不僅鞏固了以前所學(xué)的知識(shí)，而且還學(xué)到了很多書本上沒(méi)有學(xué)到的知識(shí)，更充分利用理論知識(shí)去解決具體問(wèn)題。在這期間，我的學(xué)習(xí)能力提高了，解決問(wèn)題的能力增強(qiáng)了，實(shí)際工作的能力也提高了，這些技能和方法將對(duì)以后的工作有很大的幫助。時(shí)至今日，路燈的無(wú)線遙控已經(jīng)在生活中得到了越來(lái)越多的應(yīng)用，給人們帶來(lái)了極大的便利。本設(shè)計(jì)具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：1、可實(shí)現(xiàn)路燈的亮度調(diào)節(jié)。2、人工設(shè)置

35、與光控模式可以相互切換。3、遙控距離可達(dá)30m以上。 4、采用了單片機(jī)，使系統(tǒng)體積小，重量輕，加強(qiáng)了靈活性和可靠性。5.2 展望 隨著人們生活水平的提高，人們對(duì)生活品質(zhì)的追求也越來(lái)越高，路燈照明作為生活中一個(gè)不可缺少的部分，人們希望能隨心所欲地控制光源的發(fā)光時(shí)間、亮度；根據(jù)環(huán)境需要實(shí)現(xiàn)路燈亮滅的功能；操作簡(jiǎn)單、管理方便。傳統(tǒng)的路燈照明系統(tǒng)已無(wú)法滿足這些要求，因此路燈照明系統(tǒng)的智能化無(wú)疑會(huì)給人們的生活帶來(lái)深刻的影響，便于提高人們的生活質(zhì)量。 在本次路燈遙控裝置的設(shè)計(jì)中，主要采用AT89C51、AT89C2051兩塊單片機(jī)控制模塊為主要控制方式。它不僅具有對(duì)燈光進(jìn)行靈活方便的智能化控制，提高照明環(huán)

36、境的品質(zhì)，而且具有時(shí)間的當(dāng)前設(shè)置、人工設(shè)置與光控開(kāi)關(guān)設(shè)置的模式切換等高級(jí)功能。但是本設(shè)計(jì)還存在著一些缺陷，首先四位一體數(shù)碼管只顯示當(dāng)前時(shí)間，不能進(jìn)一步去控制路燈。其次，四個(gè)按鍵下達(dá)命令后，沒(méi)有一個(gè)反饋信號(hào)，可以再加一對(duì)編解碼接收發(fā)射模塊，產(chǎn)生一個(gè)握手信號(hào)，把反饋回來(lái)的信號(hào)用數(shù)碼管顯示。總之還需要再加以改進(jìn)，以達(dá)到更好的性能和效果。路燈遙控裝置的設(shè)計(jì)一直往實(shí)用性，操作簡(jiǎn)單，能源損耗小，安全性能好等方面發(fā)展，許多實(shí)際問(wèn)題還需要在實(shí)踐中不斷加以總結(jié)和完善，只有通過(guò)實(shí)踐才能使設(shè)計(jì)不斷臻于完美、性能不斷臻于最佳。參考文獻(xiàn)1 陳喆.按需照明時(shí)代的到來(lái)J.智能建筑,2005,(02):P68-70.2 高飛

37、.照明有多重要J.照明工程學(xué)報(bào),2005,(02):P36.3 “電荒”牽絆中國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展EB/OL.,2003.12.4 菲雪,大光.如何阻抗“電荒”沖擊波J.財(cái)經(jīng)界,2003,(09):P16-19.5 徐維暉,孫廣慶.試從經(jīng)濟(jì)學(xué)的角度解釋2003夏季“電荒”現(xiàn)象J.東北水利水電,2004,(01):P4-6.6 電荒2004年中國(guó)仲夏夜之惡夢(mèng)EB/OL.,2004.6.7 2005年電荒再襲東南地EB/OL.,2005.11.8 周計(jì)文.基于單片機(jī)的多路無(wú)線遙控開(kāi)關(guān)設(shè)計(jì)J.微處理機(jī),2008(03):P159-161.9 李鴻強(qiáng),苗長(zhǎng)云,李家星.基于PTR2000模塊的家庭智能電子開(kāi)關(guān)J.

38、天津工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2004,23(06):P74-79.10 徐渺.基于51單片機(jī)的低價(jià)型遠(yuǎn)程多用途無(wú)線遙控模塊J.工業(yè)控制計(jì)算機(jī),2006,19(05):P69-72.11 謝子殿,朱秀.基于單片機(jī)控制的智能化路燈節(jié)能裝置的設(shè)計(jì)J.微計(jì)算機(jī)信息,2005,21(03):P80-82.12 童強(qiáng)民.一種基于單片機(jī)系統(tǒng)的無(wú)線遙控技術(shù)J.電腦知識(shí)與技術(shù),2009,5(8):P2021-2022.13 張培志,陸偉,仇芝,成芋霖.基于單片機(jī)技術(shù)的無(wú)線遙控家居照明系統(tǒng)J.儀器儀表用戶,2008,15(03):P35-36.14 陳勇旗,譚冠政.無(wú)線遙控智能照明系統(tǒng)J.電氣應(yīng)用,2005,24(02):

39、P53-56.15 陳龍,秦會(huì)斌,周慶華.可編程無(wú)線電遙控多通道開(kāi)關(guān)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)J.半導(dǎo)體技術(shù),2004,29(9):P60-73.致 謝 兩個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)眼就結(jié)束了，我的畢業(yè)設(shè)計(jì)也完成了。在這期間我得到了很多同學(xué)、朋友和老師的幫助，如果沒(méi)有他們，我想我真的不知道畢業(yè)設(shè)計(jì)要怎么弄，是他們使我的畢業(yè)設(shè)計(jì)能得以順利完成。 在這里首先要感謝我的指導(dǎo)老師林祝亮老師，在整個(gè)的畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，由于我的經(jīng)驗(yàn)匱乏，難免有許多考慮不周的地方，多謝林老師不厭其煩的對(duì)我指導(dǎo)。林老師平日里工作繁忙，但在我做畢業(yè)設(shè)計(jì)的每個(gè)階段，從選定課題到查閱資料，設(shè)計(jì)草案的確定和修改，中期檢查，系統(tǒng)源程序的設(shè)計(jì)等整個(gè)過(guò)程中都給予了我

40、細(xì)心的指導(dǎo)，謝謝林老師。其次還要感謝萬(wàn)旭老師在我設(shè)計(jì)電路時(shí)對(duì)我指出的不足，并及時(shí)指導(dǎo)我改正錯(cuò)誤，萬(wàn)分感謝萬(wàn)老師的細(xì)心指導(dǎo)。感謝我的大學(xué)同學(xué)吉衛(wèi)香、李成中、姚杰，在撰寫論文和設(shè)計(jì)實(shí)物的過(guò)程中給予我很大的幫助。 感謝在畢業(yè)設(shè)計(jì)中幫助過(guò)我的很多同學(xué)，每次在遇到困難時(shí)總能幫我解決不少的問(wèn)題。還有在做實(shí)物時(shí)，謝謝他們給我提供了焊接所需的所有焊接工具，幫助我一起合理安排整體布局，這樣焊起來(lái)就更加的方便，節(jié)省了不少的時(shí)間，使我能按時(shí)完成課題，也能跟上我的設(shè)計(jì)進(jìn)度。 最后，感謝在百忙之中評(píng)閱論文和參加答辯的各位老師。附錄一：原理圖1 路燈遙控接收系統(tǒng)原理圖2 路燈遙控發(fā)射系統(tǒng)原理圖附錄二：PCB圖1 路燈遙控

41、接收系統(tǒng)PCB圖2 路燈遙控發(fā)射系統(tǒng)PCB圖附錄三：實(shí)物圖附錄四 元件清單名稱名稱數(shù)量單片機(jī)AT89C511單片機(jī)AT89C20511編碼芯片PT22621解碼芯片PT22721三極管80502三極管90124開(kāi)關(guān)SW-PB4晶振12M2電解電容1uf2光敏電阻1電阻1K7電阻47K2電阻30011電阻10K4電阻4.7M1電阻1M1電容30pf4電容1032數(shù)碼管（共陽(yáng)）LG3641BH1發(fā)光二極管白色1底座40腳1底座20腳1底座18腳2排阻1排針10附錄五：系統(tǒng)軟件程序1 路燈遙控接收系統(tǒng)程序/*遙控路燈接收電路*/*STC11F04E-2011-3-7*/#include<reg

42、52.h>#define uchar unsigned char#define uint unsigned int/*端口聲明*/sbit led0=P10;sbit led1=P11;sbit led2=P12;sbit led3=P13;sbit key0=P14;sbit key1=P15;sbit key2=P16;sbit key3=P17;sbit led_out=P35;uchar t0,on=50,off=100;/*1ms延時(shí)*/void delay(uint z)uint x,y;for(x=z;x>0;x-)for(y=114;y>0;y-);/*鍵盤掃

43、描*/void keyscan()uchar key_s0,key_s1,key_s2,key_s3;uchar num;key_s0=!key0;key_s1=!key1;key_s2=!key2;key_s3=!key3;if(key_s0=0)delay(2);if(key_s0=0) /光線增強(qiáng)while(key0);on=on-10;if(on=-10)on=0;if(key_s1=0) /光線減弱delay(2);if(key_s1=0)while(key1);on=on+10;if(on>100)on=100;if(key_s2=0)/light or conterdela

44、y(2);if(key_s2=0)while(key2);num+;if(num=1) /conterEX0=1;led0=0;if(num=2) /lightEX0=0;led0=1;num=0;if(key_s3=0) /留作備用，再次不使用delay(2);if(key_s3=0)while(key3);/*初始化*/void init()EA=1;TMOD=0X01;TH0=(65536-5)/256;TL0=(65536-5)%256;TR0=1;ET0=1;/*主程序*/void main()init();while(1)keyscan();/*中斷模式*/void exter0() interrupt 0led_out=0; /光線感應(yīng)開(kāi)啟/*定時(shí)器模式*/void timer0() interrupt 1 /PWM控制路燈亮度TH0=(65536-5)/256;TL0=(65536-5)%256;t0+;if(t0<=on)led_out=1; elseled_out=0;if(t0>=off)t0=0; 2 路燈遙控發(fā)射