電氣自動(dòng)化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、 畢業(yè)設(shè)計(jì) 題目名稱：基于單片機(jī)的智能路燈控制器設(shè)計(jì)院系名稱：電信學(xué)院專業(yè)名稱: 工業(yè)自動(dòng)化學(xué)生姓名: 錢劍華指導(dǎo)老師：李鴻征二一五年五月中圖分類：TP273 密級(jí)：無UDC： 單位密碼：10465基于單片機(jī)的智能路燈控制器設(shè)計(jì)Design of intelligent lighting controller based on MCU院系名稱：電信學(xué)院學(xué)生姓名：錢劍華指導(dǎo)教師：李鴻征中原工學(xué)院中原工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 目錄 摘 要隨著城市規(guī)模的不斷擴(kuò)大，現(xiàn)有的路燈管理的方式方法已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足城市路燈發(fā)展與管理的需要，必須依靠現(xiàn)代化的高科技管理手段。路燈管理工作需要一個(gè)以計(jì)算機(jī)為核心的、自動(dòng)化的管理手

2、段來替代普通的路燈監(jiān)控系統(tǒng)。使整個(gè)城市照明監(jiān)測(cè)，決策和管理工作建立在計(jì)算機(jī)信息網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)之上。因而單片機(jī)在路燈系統(tǒng)中的應(yīng)用應(yīng)運(yùn)而生。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(jiǎn)單，價(jià)格低廉的優(yōu)點(diǎn)，因此在路燈照明工程中被廣泛應(yīng)用。單片機(jī)技術(shù)中的計(jì)時(shí)系統(tǒng)是單片機(jī)在的一個(gè)典型的應(yīng)用。通過計(jì)時(shí)系統(tǒng)來對(duì)時(shí)間進(jìn)行有效的控制。在路燈設(shè)計(jì)的定時(shí)系統(tǒng)中將得到更好的應(yīng)用.設(shè)計(jì)通過MSC-52系列的AT89S52芯片做為核心控制系統(tǒng)，外加另外的光電檢測(cè)電路，報(bào)警和故障顯示電路，輸出驅(qū)動(dòng)電路，電源電路和定時(shí)電路等一起來設(shè)計(jì)一個(gè)智能路燈控制器，去應(yīng)對(duì)外部的環(huán)境。而且能起到節(jié)約能源的作用，讓其可持續(xù)發(fā)展。關(guān)鍵詞：

3、AT89S52 控制器 智能路燈AbstractWith the constant expansion of the city, the existing street lighting management methods cannot meet the needs of urban street development and management, must rely on modern high-tech management method. Lamps need a computer as the core of the management, automated managemen

4、t tools to replace ordinary Street lamp monitoring system. The city lighting monitoring and decision-making and management work on a computer information network platform. Thus the application of single chip microcomputer in street lighting system comes into being.SCM has high integration, processin

5、g capability, high reliability, simple structure, low price advantages, so is widely used in street lighting projects. Of single-chip microcomputer timing system is a single-chip computer in a typical application. Time by timing systems for effective control. Street lights will be better used in the

6、 design of timing system. Design by MSC-52 AT89S52 chip as the core control system, plus the addition of photoelectric detection circuit, alarm and fault display circuit output driver circuit, power supply circuits and timing circuits together to design an intelligent light controller, to cope with

7、the external environment. And can play a role in energy conservation, its sustainable development.Keywords : AT89S52 controller intelligent lighting目錄摘 要IAbstractII目錄III第一章 緒 論11.1路燈的發(fā)展史11.2設(shè)計(jì)的緣由11.3設(shè)計(jì)的目的和意義11.4智能路燈的預(yù)期目標(biāo)21.4本章小結(jié)2第二章 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)及論證32.1總體的設(shè)計(jì)框圖32.2中斷系統(tǒng)42.2.1中斷的定義42.2.2中斷的意義42.2.3中斷控制42.2.4中

8、斷處理過程52.3系統(tǒng)核心部件單片機(jī)的選擇62.4光檢測(cè)元器件的選擇62.5時(shí)鐘芯片顯示器的選擇62.6定時(shí)模塊的選擇62.7驅(qū)動(dòng)模塊的選擇72.7本章小結(jié)7第三章 硬件的設(shè)計(jì)73.1 硬件設(shè)計(jì)原則73.2單片機(jī)的最小系統(tǒng)83.2.1時(shí)鐘電路93.2.2復(fù)位電路103.3光信號(hào)檢測(cè)電路設(shè)計(jì)103.4故障檢測(cè)報(bào)警電路設(shè)計(jì)113.5定時(shí)和顯示電路設(shè)計(jì)123.6按鍵電路設(shè)計(jì)133.7電源電路設(shè)計(jì)143.8看門狗電路的設(shè)計(jì)153.9電流源驅(qū)動(dòng)電路15圖3-9電流源驅(qū)動(dòng)電路163.10模擬路燈設(shè)計(jì)163.11本章小結(jié)16第四章 軟件的設(shè)計(jì)174.1主流程的設(shè)計(jì)如下所示：174.2中斷程序流程圖184.3

9、主程序194.4中斷程序194.5 DS1302驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)194.6 X5045驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)194.7本章小結(jié)19第五章 硬件與軟件的調(diào)試205.1硬件的調(diào)試205.2軟件的調(diào)試20總 結(jié)21致 謝22參考文獻(xiàn)23附錄I：總體硬件設(shè)計(jì)電路圖24附錄：主程序加各個(gè)模塊的軟件設(shè)計(jì)251主程序設(shè)計(jì)：252.光檢測(cè)程序263 DS1302驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)274 X5045驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)305 故障顯示程序326 中斷程序33IV中原工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)附錄：主程序加各個(gè)模塊的軟件設(shè)計(jì)第一章 緒 論1.1路燈的發(fā)展史人類的發(fā)展史是一部追求光明的創(chuàng)業(yè)史，火的運(yùn)用是人類文明進(jìn)步的重要里程碑。遠(yuǎn)古先民點(diǎn)燃的篝火就是最早

10、的燈火。1843年，中國上海街頭出現(xiàn)了第一盞路燈，盡管它是煤油點(diǎn)燃的，可在人們的心目中，比月光還要圣神。黃埔江邊摩肩接踵的人群專門前往一睹風(fēng)采。后來，上海租界的路燈又改為煤氣燈。是從倫敦移植過來的，亮度比煤油燈提高了數(shù)倍，在夜間行人的眼中，簡(jiǎn)直就是夜晚的“太陽”。直到1879年，上海十六浦碼頭終于亮起了中國第一盞電燈，配備的是一臺(tái)10馬力的內(nèi)燃機(jī)發(fā)電組，相當(dāng)于一輛手扶拖拉機(jī)的功率。初時(shí)的馬路電燈在每根電線桿上裝閘刀開關(guān)，仍需工人每天開啟關(guān)閉。3年后，改用若干路燈合用一個(gè)開關(guān)，這種形式的路燈在全國各城市中一直沿用到20世紀(jì)50年代。英國：正人類嘗試在城市街道上進(jìn)行人工照明始于15世紀(jì)初。1417

11、年,為了讓倫敦冬日漆黑的夜晚明亮起來,倫敦市長(zhǎng)亨利巴頓發(fā)布命令,要求在室外懸掛燈具照明。后來,他的倡議又得到了法國人的支持。16世紀(jì)初的時(shí)候,巴黎居民住宅臨街的窗戶外必須安裝照明燈具。路易十四時(shí),巴黎的街道上出現(xiàn)了許多路燈。1667年,被稱為太陽王的路易十四還正式頒布了城市道路照明法令。傳說,正是因?yàn)檫@部法令的頒布,路易十四的統(tǒng)治才被稱為法國歷史上的光明時(shí)代。1.2設(shè)計(jì)的緣由由于路燈的發(fā)展史是一部曲折的歷史，并且由于以前技術(shù)的原因，路燈沒有多大的發(fā)展，以前的路燈由于消耗電量太多，不能起到節(jié)約能源的作用，現(xiàn)在都被一些智能路燈所替代，智能路燈是由單片機(jī)控制的，由于單片機(jī)目前使用范圍很廣，所以在智能

12、路燈里面也起到了決定應(yīng)作用。單片機(jī)具有優(yōu)異的性能價(jià)格比，集成度高，體積小，質(zhì)量輕，可靠性高，控制能力強(qiáng)，低電壓，低功耗等優(yōu)異的特點(diǎn)，所以這樣的設(shè)計(jì)才是最科學(xué)的。1.3設(shè)計(jì)的目的和意義隨著社會(huì)的發(fā)展，電能已經(jīng)成為了人們所關(guān)注的焦點(diǎn)，但是在我國電力資源日益緊張的情況下，由于電能是關(guān)系到國家發(fā)展，人們生產(chǎn)生活的一個(gè)重要問題。電能現(xiàn)在已經(jīng)成為生活中不可或缺的一種資源。但是對(duì)于現(xiàn)在目前由于各大城市的路燈利用率不高的問題，特別是過了12點(diǎn)以后，走路的少了，而路燈一直處于工作，這對(duì)能源來說是不小的浪費(fèi)的。智能路燈意義就在于以下幾個(gè)方面。1）可以節(jié)約用電，減少財(cái)政支出2）實(shí)現(xiàn)比較人性化的控制，在的限度的發(fā)揮路

13、燈的作用3）有益于發(fā)現(xiàn)路燈的障礙，方便維修4）提高路燈的質(zhì)量和使用壽命。5）進(jìn)行再進(jìn)一步的研究，可以應(yīng)用到更加復(fù)雜的場(chǎng)合。1.4智能路燈的預(yù)期目標(biāo)所謂的智能路燈，肯定要比一般的路燈要好得多，我所要實(shí)現(xiàn)的功能是：1）在白天的時(shí)候因?yàn)榱炼却?，清晰，路燈不工作?）等到夜晚無光的時(shí)候，這就要打開路燈了，等到了12點(diǎn)以后，因?yàn)轳R路上的人流量比較小，不能讓路燈一直工作，所以我設(shè)計(jì)是12點(diǎn)以后，關(guān)閉一部分路燈。3）等到早上到時(shí)間了全部關(guān)閉路燈。4）能自動(dòng)報(bào)警顯示路燈出現(xiàn)的編號(hào)。1.4本章小結(jié)本章主要介紹了路燈的發(fā)展歷史，設(shè)計(jì)的緣由、預(yù)期達(dá)到的目的，在理論和研究方面的目的和意。2第二章 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)及論證2

14、.1總體的設(shè)計(jì)框圖總體的設(shè)計(jì)思路是，單片機(jī)是整個(gè)系統(tǒng)的核心，起到控制其他模塊的作用。光檢測(cè)模塊是當(dāng)檢測(cè)模塊檢測(cè)到有光或者無光及比較暗的情況下，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)給出低電平或者是高電平，來指示單片機(jī)以及各部件工作從而達(dá)到智能控制。顯示模塊和定時(shí)模塊是相互作用，通過顯示模塊顯示所需的的時(shí)間，定時(shí)器達(dá)到定時(shí)的效果。二者工作時(shí)受單片機(jī)控制，當(dāng)達(dá)到時(shí)間時(shí)，單片機(jī)系統(tǒng)確定給驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)電平來控制路燈的亮與滅。故障報(bào)警電路，當(dāng)顯示時(shí)間出錯(cuò)，會(huì)出現(xiàn)報(bào)警。各模塊相互作用，共同構(gòu)成一個(gè)控制器?？傮w設(shè)計(jì)如圖2-1所示電源模塊AT89S52單片機(jī)定時(shí)器模塊顯示模塊光檢測(cè)模塊驅(qū)動(dòng)模塊故障報(bào)警模塊路燈 圖2-1總體設(shè)計(jì)框圖Figur

15、e 2-1 overall design diagram2.2中斷系統(tǒng)2.2.1中斷的定義在程序執(zhí)行的過程中，由于外部或內(nèi)部的原因，必須終止當(dāng)前執(zhí)行的程序，而去執(zhí)行相應(yīng)的處理程序，等處理結(jié)束后，再回來繼續(xù)執(zhí)行被終止的程序，這個(gè)過程就叫中斷。2.2.2中斷的意義中斷可以解決快速的CPU與慢速的外設(shè)之間的矛盾，使CPU和外設(shè)同時(shí)工作。CPU在啟動(dòng)外設(shè)工作后繼續(xù)執(zhí)行主程序，同時(shí)外設(shè)也在工作。每當(dāng)外設(shè)做完一件事就發(fā)出中斷申請(qǐng)，請(qǐng)求CPU中斷它正在執(zhí)行的程序，轉(zhuǎn)去執(zhí)行中斷服務(wù)程序（一般情況是處理輸入/輸出中斷處理完之后，CPU恢復(fù)執(zhí)行主程序，外設(shè)也繼續(xù)工作。這樣，CPU可啟動(dòng)多個(gè)外設(shè)同時(shí)工作，大大地提高

16、了CPU的效率。2.2.3中斷控制1）中斷屏蔽在中斷源與CPU之間有一級(jí)控制，類似開關(guān)，其中第一級(jí)為一個(gè)總開關(guān)，第二級(jí)為五個(gè)分開關(guān)，由IE控制。EA 總控制位ES 串口控制位 ET1 T1中斷控制位 EX1 /INT1控制位ET0 T0中斷控制位 EX0 /INT0控制位若為“1”，允許（開關(guān)接通）若為“0”，不允許（開關(guān)斷開）例如，SETB EACLR IE.72）中斷優(yōu)先級(jí)為什么要有中斷優(yōu)先級(jí)？CPU同一時(shí)間只能響應(yīng)一個(gè)中斷請(qǐng)求。若同時(shí)來了兩個(gè)或兩個(gè)以上中斷請(qǐng)求，就必須有先有后。為此將5個(gè)中斷源分成高級(jí)、低級(jí)兩個(gè)級(jí)別，高級(jí)優(yōu)先，由IP控制。以上各位與IE的低五位相對(duì)應(yīng)，為“1”時(shí)為高級(jí)。初

17、始化編程時(shí)，由軟件確定。例如，SETB PT0 或SETB IP1 CLR PX0等。同一級(jí)中的5個(gè)中斷源的優(yōu)先順序是：外部中斷0，定時(shí)器T0中斷，外部中斷1，定時(shí)器T1中斷，串行口中斷。 2.2.4中斷處理過程 中斷處理過程大致可分為四步：中斷請(qǐng)求、中斷響應(yīng)、中斷服務(wù)、中斷返回1）中斷請(qǐng)求 中斷源發(fā)出中斷請(qǐng)求信號(hào)，相應(yīng)的中斷請(qǐng)求標(biāo)志位(在中斷允許控制寄存器IE中)置“1”。2）中斷響應(yīng) CPU查詢（檢測(cè)）到某中斷標(biāo)志為“1”，在滿足中斷響應(yīng)條件下，響應(yīng)中斷。 中斷響應(yīng)條件： 該中斷已經(jīng)“開中”； CPU此時(shí)沒有響應(yīng)同級(jí)或更高級(jí)的中斷； 當(dāng)前正處于所執(zhí)行指令的最后一個(gè)機(jī)器周期； 正在執(zhí)行的指令

18、不是RETI或者是訪向IE、IP的指令，否則必須再另外執(zhí)行一條指令后才能響應(yīng)。3）中斷響應(yīng)操作 CPU響應(yīng)中斷后,進(jìn)行下列操作： 保護(hù)斷點(diǎn)地址； 撤除該中斷源的中斷請(qǐng)求標(biāo)志； 關(guān)閉同級(jí)中斷； 將相應(yīng)中斷的入口地址送入PC；80C51五個(gè)中斷入口地址：INT0：0003H；T0：000BH；INT1：0013HT1：001BH；串行口：0023H2.3系統(tǒng)核心部件單片機(jī)的選擇本設(shè)計(jì)采用的是Atmel公司的AT89S52單片機(jī)， AT89S52 單片機(jī)是一種低功耗、高性能CMOS 8位微控制器，具有8K 在系統(tǒng)可編程存儲(chǔ)器。使用Atmel 公司高密度非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)制造，與工業(yè)80C51 產(chǎn)品指

19、令和引腳完全兼容。片上Flash允許程序存儲(chǔ)器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。也可以支持外部擴(kuò)展，數(shù)據(jù)指針有兩個(gè)。在單芯片上，擁有靈巧的8 位CPU 和在系統(tǒng)可編程Flash，有5個(gè)中斷源，和3個(gè)定時(shí)計(jì)數(shù)器。使得AT89S52單片機(jī)為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案，執(zhí)行程序速度和功耗可以滿足一般系統(tǒng)的要求，是實(shí)現(xiàn)階段比較常用的微處理器。2.4光檢測(cè)元器件的選擇由于提供的輸入信號(hào)相對(duì)來說對(duì)環(huán)境的要求較高，而且要符合系統(tǒng)在現(xiàn)實(shí)生活中的實(shí)用性等原則，所以使用光敏電阻與電源相連，通過上拉電阻給51單片機(jī)輸入信號(hào)，并進(jìn)行相應(yīng)的后續(xù)程序操作。2.5時(shí)鐘芯片顯示器的選擇液晶顯示器，其偏振

20、光能在液晶里旋轉(zhuǎn)；如果加有電場(chǎng)，則扭曲結(jié)構(gòu)失效，光就不能通過 。扭曲向列液晶不但響應(yīng)慢（0.1秒），而且門限的斜率小，因此限制矩陣選址的行數(shù)，多用于單字符顯示。液晶顯示器件還有液晶光閥和用液晶和薄膜晶體管制做的顯示板。液晶顯示器件由于其功耗低，平板顯示等優(yōu)點(diǎn)，是未來顯示技術(shù)的重要發(fā)展方向之一。2.6定時(shí)模塊的選擇現(xiàn)在流行的串行時(shí)鐘電路很多，如DS1302、 DS1307、PCF8485等。其優(yōu)勢(shì)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(shí)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(shí)鐘值，時(shí)鐘芯片的運(yùn)行受單片機(jī)死機(jī)的影響少。2.7驅(qū)動(dòng)模塊的選擇采用恒流源驅(qū)動(dòng)芯片，目前市場(chǎng)上成品

21、的恒流源驅(qū)動(dòng)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(jià)格較貴。2.7本章小結(jié)通過這一章的設(shè)計(jì)，選擇了最合適的模塊器件，為系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。第三章 硬件的設(shè)計(jì)3.1 硬件設(shè)計(jì)原則1、盡可能選擇典型電路，為硬件系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化打下良好的基礎(chǔ)。2、系統(tǒng)擴(kuò)展與外圍設(shè)備的配置水平應(yīng)充分滿足應(yīng)用系統(tǒng)的功能要求。3、硬件結(jié)構(gòu)應(yīng)結(jié)合程序設(shè)計(jì)方案一并考慮?？紤]的原則是：軟件能實(shí)現(xiàn)的功能盡可能由軟件實(shí)現(xiàn)，以簡(jiǎn)化硬件結(jié)構(gòu)。4、系統(tǒng)中的相關(guān)元器件要盡可能做到性能匹配。5、可靠性及抗干擾設(shè)計(jì)是硬件設(shè)計(jì)必不可少的一部分。6、盡量減少外圍。系統(tǒng)器件越多，器件之間相

22、互干擾也越強(qiáng)，功耗也增大，也不可避免地降低了系統(tǒng)的穩(wěn)定性1。因而在選擇器件上盡量的簡(jiǎn)潔。3.2單片機(jī)的最小系統(tǒng)單片機(jī)最小系統(tǒng)一般是由電源，還有時(shí)鐘電路，復(fù)位電路等組成的。如圖3-2所示。簡(jiǎn)單說明一下單片機(jī)的幾個(gè)引腳：RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持RST腳兩個(gè)機(jī)器的高電平時(shí)間。XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。XTAL2：來自反向振蕩器的輸出XTAL1和XTAL2分別為反向放大器的輸入和輸出。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用外部時(shí)鐘源驅(qū)動(dòng)器件，XTAL2應(yīng)不接有余輸入至內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)要通過一個(gè)二分頻觸發(fā)器，因此對(duì)外部時(shí)鐘信號(hào)

23、的脈寬無任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。圖3-2單片機(jī)最小系統(tǒng)Ficgure3-2 single-chip system3.2.1時(shí)鐘電路時(shí)鐘電路是計(jì)算機(jī)的心臟，它控制著計(jì)算機(jī)的工作節(jié)奏。MCS-52單片機(jī)允許的時(shí)鐘頻率是因型號(hào)而異的。晶振的選擇：6MHz的晶振，其機(jī)器周期是2us。12MHz的晶振，其機(jī)器周期是1us, 也就是說在執(zhí)行同一條指令時(shí)用6MHz的晶振所用的時(shí)間是12MHz晶振的兩倍。為了提高整個(gè)系統(tǒng)的性能我選擇了12MHz的晶振。振蕩方式的選擇：內(nèi)部振蕩方式，MCS-52內(nèi)部都有一個(gè)反相放大器，XTAL1、XTAL2分別為反相放大器輸入和輸出端，外接定時(shí)反饋元件以后

24、就組成振蕩器，產(chǎn)生時(shí)鐘送至單片機(jī)內(nèi)部的各個(gè)部件，這樣就構(gòu)成了內(nèi)部振蕩方式。外部振蕩方式是把已有的時(shí)鐘信號(hào)引入單片機(jī)內(nèi)。這種方式適合用來使單片機(jī)的時(shí)鐘與外部信號(hào)一致。在我的這個(gè)設(shè)計(jì)中沒有也無需與外部時(shí)鐘信號(hào)一致，所以我選擇了內(nèi)部振蕩方式，由于單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)高增益反相放大器，當(dāng)外接晶振后，就構(gòu)成了自激振蕩器并產(chǎn)生振蕩時(shí)鐘脈沖。晶振我選擇了12MHz，相對(duì)于6MHz的晶振，整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行速度更快了。電容器C1、C2起穩(wěn)定振蕩頻率、快速起振的作用，電容值我選擇了30pF。內(nèi)部振蕩方式所得的時(shí)鐘信號(hào)穩(wěn)定性高。3.2.2復(fù)位電路復(fù)位電路的基本功能是：系統(tǒng)上電時(shí)提供復(fù)位信號(hào)，直至系統(tǒng)電源穩(wěn)定后，撤銷復(fù)位信

25、號(hào)。為可靠起見，電源穩(wěn)定后還要經(jīng)過一定的延時(shí)才撤銷復(fù)位信號(hào)，以防電源開關(guān)或電源插頭分-合過程中引起的抖動(dòng)而影響復(fù)位。單片機(jī)復(fù)位電路參數(shù)的選定須在振蕩穩(wěn)定后保證復(fù)位高電平持續(xù)時(shí)間大于2個(gè)機(jī)器周期。3.3光信號(hào)檢測(cè)電路設(shè)計(jì)由于此設(shè)計(jì)要達(dá)到節(jié)約能源，并且是要達(dá)到智能控制的目的，所以白天自然光比較強(qiáng)，路面狀況清晰，所以需要路燈停止工作。而等到了晚上或者是光線比較暗的情況下，就需要路燈開始工作，所以需要設(shè)計(jì)一個(gè)光檢測(cè)電路，來達(dá)到既智能有節(jié)能的目的。設(shè)計(jì)電路圖如圖3-3所示圖3-3 光信號(hào)判斷電路圖Ficgure3-3 signal light circuit diagram圖中D1為光敏電阻器，是檢測(cè)光

26、敏感強(qiáng)度的器件，光敏電阻器的主要功能是，當(dāng)沒有光照或光線不足時(shí)，其阻值較大，達(dá)到兆歐級(jí)以上，相當(dāng)于處于短路狀態(tài)，此時(shí)R1電位器中間抽頭輸出為低電平。而當(dāng)有光照時(shí)，光敏電阻阻值下降，阻值相當(dāng)小，此時(shí)電位器R1的中間抽頭輸出為高電位。LM393和電位器R2組成一電壓比較器，當(dāng)同相輸入端電位高于反相輸入端時(shí)，LM393輸出一高電平，反之，當(dāng)反相輸入端電位高于同相輸入端時(shí)，LM393輸出一低電平，輸出信號(hào)經(jīng)過具有施密特功能的反相器74LS14，送到單片機(jī)，由單片機(jī)進(jìn)行檢測(cè)，判斷是否有光照。如果有光照則不亮，沒有光照，它就會(huì)亮。3.4故障檢測(cè)報(bào)警電路設(shè)計(jì)聲光報(bào)警器電路的設(shè)計(jì)是當(dāng)路燈故障時(shí)，LED燈點(diǎn)亮，

27、蜂鳴器響起，達(dá)到聲光報(bào)警的功能，當(dāng)單片機(jī)的P1.0引腳出現(xiàn)高電平的時(shí)候，LED燈亮起，三極管導(dǎo)通，蜂鳴器發(fā)出聲響，達(dá)到報(bào)警的作用。設(shè)計(jì)電路圖如圖3-4所示圖3-4蜂鳴器報(bào)警電路Figure 3-4 buzzer alarm circuit3.5定時(shí)和顯示電路設(shè)計(jì)現(xiàn)在簡(jiǎn)單介紹一下DS1302芯片的參數(shù)，引腳以及功能。芯片如下圖3-5-1所示圖3-5 DS1302芯片F(xiàn)igure 3-5-1 chip DS1302各引腳的功能為：Vcc1：主電源；Vcc2：備份電源。當(dāng) Vcc2Vcc1+0.2V 時(shí)， 由 Vcc2向 DS1302供電，當(dāng) Vcc2 Vcc1時(shí)，由 Vcc1向 DS1302供電。

28、SCLK：串行時(shí)鐘，輸入，控制數(shù)據(jù)的輸入與輸出；I/O：三線接口時(shí)的雙向數(shù)據(jù)線；CE：輸入信號(hào)，在讀、寫數(shù)據(jù)期間，必須為高。該引腳有兩 個(gè)功能：第一，CE 開始控制字訪問移位寄存器的控制邏輯；其次CE 提供結(jié)束單字節(jié)或多字節(jié)數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆椒?。我采用外部時(shí)鐘芯片和液晶顯示屏來顯示時(shí)間，來達(dá)到一個(gè)實(shí)時(shí)的控制。如下圖3-5-2所示圖3-5-2定時(shí)與顯示電路Figure 3-5-2 timing and display circuit3.6按鍵電路設(shè)計(jì)在單片機(jī)系統(tǒng)中，通常有且僅有一鍵按下才視為按鍵有效。有效的確認(rèn)方式通常又可以分為兩類。第一類為按下-釋放鍵方式，系統(tǒng)要求從按下倒釋放鍵才算一次有效按鍵。另

29、一類為連擊方式，就是一次按鍵可以產(chǎn)生多次擊鍵效果，其連擊頻率可自己設(shè)定，如3次/秒、4次/秒等。根據(jù)設(shè)計(jì)的需要，我選擇了按下-釋放方式，電路如下圖3-6所示。電路為低電平有效輸出方式，當(dāng)按鍵按下時(shí)輸出為低電平。圖3-6開關(guān)電路圖Figure 3-6 switch circuit diagram在按下-釋放鍵方式時(shí)，系統(tǒng)先判斷是否有鍵按下，若不用硬件去抖，則同時(shí)進(jìn)行軟件去抖，確認(rèn)有鍵按下，然后等待至該按鍵釋放才算依次按鍵，注意釋放鍵判斷同樣要進(jìn)行去抖處理。3.7電源電路設(shè)計(jì)因?yàn)槁窡舻墓ぷ麟妷菏?20V，而單片機(jī)的工作電壓是5V，所以我們要設(shè)計(jì)一個(gè)電源電路，來得到+5V的電壓。設(shè)計(jì)的電路圖如3-7

30、所示圖3-7 電源電路設(shè)計(jì)Figure 3-7 power supply circuit design剛開始輸入的U1的電壓是220V的交流電壓，經(jīng)過變壓器的降壓，變壓器的匝數(shù)比是1/22，根據(jù)匝數(shù)和電壓成正比，所以次端電壓是10V，在經(jīng)過橋式整流電路的整流，公式是：U2=0.9U1，所以ZI穩(wěn)壓管兩端電壓為9V，C7C10為濾波電容，D4、.D5為保護(hù)二極管，7805為三端穩(wěn)壓管，再經(jīng)C9和C7濾波輸出直流電壓，從7805的1腳輸出+5V.。3.8看門狗電路的設(shè)計(jì)在由單片機(jī)構(gòu)成的微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中,由于單片機(jī)的工作常常會(huì)受到來自外界電磁場(chǎng)的干擾,造成程序的跑飛,而陷入死循環(huán),程序的正常運(yùn)行被打

31、斷,由單片機(jī)控制的系統(tǒng)無法繼續(xù)工作,會(huì)造成整個(gè)系統(tǒng)的陷入停滯狀態(tài),發(fā)生不可預(yù)料的后果,所以出于對(duì)單片機(jī)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的考慮,便產(chǎn)生了一種專門用于監(jiān)測(cè)單片機(jī)程序運(yùn)行狀態(tài)的芯片俗稱“看門狗”（Watchdog）。由于X5045將EEPROM、看門狗定時(shí)器、電壓監(jiān)控三種功能組合在單個(gè)芯片之內(nèi)，大大簡(jiǎn)化了硬件設(shè)計(jì)，提高了系統(tǒng)的可靠性，減少了對(duì)印制電路板的空間要求，降低了成本和系統(tǒng)功耗，是一種理想的單片機(jī)外圍芯片 X5045芯片內(nèi)包含有一個(gè)看門狗定時(shí)器，通過軟件預(yù)置系統(tǒng)的監(jiān)控時(shí)間后，若在預(yù)置的時(shí)間內(nèi)看門狗芯片的CS端電平?jīng)]有發(fā)生變化，則X5045將從RESET輸出一個(gè)高電平信號(hào)，使CPU復(fù)位。電路

32、圖如3-8所示圖3-8看門狗電路Figure 3-8 watchdog circuit3.9電流源驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)利用的是一個(gè)電阻還有一個(gè)三極管聯(lián)合驅(qū)動(dòng)的方式達(dá)到電流源驅(qū)動(dòng)的目的，如圖3-9所示。圖3-9電流源驅(qū)動(dòng)電路Figure 3-9 current source circuit3.10模擬路燈設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)中用的是15個(gè)發(fā)光二極管模擬兩路路燈控制，通過定時(shí)，檢測(cè)等電路實(shí)現(xiàn)路燈的多路實(shí)時(shí)控制。我們可以通過給它標(biāo)號(hào)。3.11本章小結(jié)通過硬件電路的設(shè)計(jì)，硬件設(shè)計(jì)包括光檢測(cè)電路，定時(shí)顯示模塊電路，故障報(bào)警及顯示電路，電源電路，關(guān)門狗電路等的設(shè)計(jì)，把各種可能的方案進(jìn)行列舉比較，總結(jié)其各個(gè)方案的優(yōu)缺點(diǎn)，篩選

33、對(duì)本設(shè)計(jì)最好，最合理的方案。第四章 軟件的設(shè)計(jì)開始4.1主流程的設(shè)計(jì)如下所示：是是單片機(jī)初始化否是否有光？否打開路燈否是否為24：00：00點(diǎn)？是關(guān)閉一部分路燈是否為06：00：00？是啟動(dòng)中斷關(guān)閉所有路燈單片機(jī)復(fù)位重新工作結(jié)束4.2中斷程序流程圖334.3主程序見附錄4.4中斷程序中斷服務(wù)子程序內(nèi)容要求： 1 在中斷服務(wù)入口地址設(shè)置一條跳轉(zhuǎn)指令，轉(zhuǎn)移到中斷服務(wù)程序的實(shí)際入口處。 2 根據(jù)需要保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)。 3 中斷源請(qǐng)求中斷服務(wù)要求的操作。 恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)。與保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)相對(duì)應(yīng)，注意先進(jìn)后出、后進(jìn)先出操作原則。 中斷返回，最后一條指令必須是RETI。4.5 DS1302驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片DS1302

34、與單片機(jī)的接口定義為：Sbit DS1302_sclk =PI7; /*實(shí)時(shí)時(shí)鐘時(shí)鐘線引腳*/ Sbit DS1302_IO =PI6; /*實(shí)時(shí)時(shí)鐘數(shù)據(jù)線引腳*/Sbit DS1302_RST =PI5; /*實(shí)時(shí)時(shí)鐘復(fù)位線引腳*/ 其讀寫驅(qū)動(dòng)程序代碼見（附錄）4.6 X5045驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì) 看門狗X5045與單片機(jī)的接口定義為： sbit x5045_cs = P11; sbit x5045_so = P12; sbit x5045_si = P13; sbit x5045_sck= P1*4; 讀寫驅(qū)動(dòng)程序見（附錄）：4.7本章小結(jié)通過軟件的設(shè)計(jì)，我明白了單靠硬件的電路是不行的要通過硬件

35、和軟件的結(jié)合才可以的。第五章 硬件與軟件的調(diào)試 5.1硬件的調(diào)試由于硬件的調(diào)試我們只要注意各種芯片還有各種硬件的使用注意事項(xiàng)。值得注意的是數(shù)碼管的調(diào)試。數(shù)碼管上的數(shù)字不能很好的顯示出現(xiàn)的是亂碼，數(shù)碼管上的最高位（小數(shù)點(diǎn)位）在程序中并沒有讓它顯示，但也莫名其妙的顯示了，最后經(jīng)過反復(fù)的調(diào)試和檢查發(fā)現(xiàn)在焊接時(shí)dip上的引線和其它的線有接觸造成的，改好后問題就解決了。這個(gè)改好之后又發(fā)現(xiàn)還是有亂碼，后來發(fā)現(xiàn)是在軟件給非壓縮BCD碼定義緩沖區(qū)時(shí)多定義了兩位而造成的。改過之后程序良好運(yùn)行，沒出現(xiàn)其它的問題了。5.2軟件的調(diào)試硬件調(diào)試好程序編好之后，接下來的工作是軟件的調(diào)試。在這之前，已經(jīng)調(diào)試好硬件部分，確保

36、無故障后，我用仿真機(jī)進(jìn)行軟件的調(diào)試。首先，建立用戶源程序。通過計(jì)算機(jī)以及開發(fā)系統(tǒng)的編輯軟件，把用C語言編輯的源程序存到計(jì)算機(jī)上。然后在仿真系統(tǒng)Keil上進(jìn)行源程序的編譯，如發(fā)現(xiàn)有語法錯(cuò)誤則應(yīng)改至無誤為止。1、對(duì)子程序進(jìn)行編譯，檢查有無錯(cuò)誤語法。2、對(duì)子程序功能進(jìn)行調(diào)試，在內(nèi)存單元設(shè)置參數(shù)數(shù)值，通過運(yùn)行子程序看CPU、RAM有關(guān)單元值是否與程序功能所得到的值相同，經(jīng)過幾次設(shè)置，并且設(shè)置的值要具有一定代表性，看它所反映的程序功能是否正確，來說明子程序是否有問題，對(duì)于子程序都有這樣一個(gè)一個(gè)調(diào)試。如我們?cè)谡{(diào)試除法子程序與BCD碼轉(zhuǎn)換子程序時(shí)，不斷地給內(nèi)存單元設(shè)置參數(shù)值，運(yùn)行檢查結(jié)果，檢查程序設(shè)計(jì)上是否

37、有問題；后來發(fā)現(xiàn)是因?yàn)榻o內(nèi)存單元賦初值時(shí)沒有按照內(nèi)存單元前后順序，導(dǎo)致有些存儲(chǔ)單元沒有得到應(yīng)該賦的值?？?結(jié)自己經(jīng)過一定時(shí)間的努力，我已經(jīng)離成功不遠(yuǎn)了。通過在圖書館、互聯(lián)網(wǎng)上查閱有關(guān)資料，還有詢問我的畢業(yè)指導(dǎo)老師，了解了路燈的起源和發(fā)展過程，并且加深了對(duì)路燈控制系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)；通過這次設(shè)計(jì)，我還認(rèn)識(shí)到無論做什么，都需要踏實(shí)、勤奮、嚴(yán)謹(jǐn)、堅(jiān)持的工作態(tài)度這對(duì)我以后的工作產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)特點(diǎn)：1電路采用液晶顯示方式，硬件電路比較簡(jiǎn)單，制作方便。2采用中斷定時(shí)的方法，準(zhǔn)確度高，相對(duì)于延時(shí)來說計(jì)時(shí)更加準(zhǔn)確。3數(shù)據(jù)處理速度快，采用了12MHZ相對(duì)傳統(tǒng)的6M晶振單片機(jī)運(yùn)行速度明顯更快。另外，本設(shè)計(jì)也存

38、在著缺點(diǎn)，那就是驅(qū)動(dòng)能力不強(qiáng)。不過會(huì)改善的。這個(gè)設(shè)計(jì)基本上達(dá)到了李老師要求的目的。智能路燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的推廣，具有一定的意義。體現(xiàn)的是以人為本，合理利用資源，這一主題的。本設(shè)計(jì)采用是單片機(jī)控制路燈，使用的是小電壓的來控制的大電壓。硬件和軟件相互結(jié)合的辦法，相輔相成，造就了這個(gè)設(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)中涉及到很多的知識(shí)，并且加入了看門狗監(jiān)視器，安全可靠。相信以后在這方面會(huì)不斷完善，使日常生活更加方便，更加智能化致 謝首先最最感謝我的指導(dǎo)老師李鴻征老師，在做畢業(yè)設(shè)計(jì)的撰寫過程中，他給予了悉心的指導(dǎo)和耐心教誨，如果我有什么不懂的問題的時(shí)候，他都會(huì)耐心的給我講解，他的悉心指導(dǎo)下，我的畢業(yè)設(shè)計(jì)得以順利完成。我真的很

39、感謝他，他給予了我太多的幫助。在我讀書的三年中，焦作大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院的老師們對(duì)我的學(xué)習(xí)、生活也給予了很大的幫助。在整個(gè)學(xué)習(xí)階段中，老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度和以身作則、勤奮塌實(shí)的工作作風(fēng)使我受益匪淺，在此表示我深深的謝意。同時(shí)我還要感謝實(shí)驗(yàn)室所有的老師，在畢業(yè)設(shè)計(jì)的進(jìn)展中，他們給了我很多的關(guān)心和幫助，為我們創(chuàng)造一個(gè)良好的研究學(xué)習(xí)環(huán)境。其次要感謝我的同學(xué)，在我最困難的時(shí)刻，在我最無奈的時(shí)刻，在我一籌莫展的時(shí)刻，是他們伸出的援手，讓我重新找到了動(dòng)力，給了我堅(jiān)持下去的理由。謝謝他們。我將努力工作，用所學(xué)到的知識(shí)為社會(huì)服務(wù)，以出色的工作成績(jī)來回報(bào)母校。 參考文獻(xiàn)1 肖洪兵. . 北京：北京航空航天大學(xué)出版社,

40、2002.8 2 何立民. 第1版北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2001 3 趙曉安. . 天津：天津大學(xué)出版社，2001.3 4 何立民，2002年，第5期：P58 5 孫涵芳. 北京航空航天大學(xué)出版社1996年6 譚浩強(qiáng). 清華大學(xué)出版社2010年6月7余錫存，曹國華，:西安電了科技人學(xué)出版社，2000 .78馮育長(zhǎng)等編著，西安電子科技大學(xué)出版社，2008年9徐正惠，北京：科學(xué)出版社，2004年10付家才，北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004.511求是科技編著，人民郵電出版社，2008年12譚浩強(qiáng)，清華人學(xué)出版社，2005年13李伯成，電子工業(yè)出版社，2004年14周立功，北京航空航天大學(xué)出版

41、社，2001年附錄I：總體硬件設(shè)計(jì)電路圖附錄：主程序加各個(gè)模塊的軟件設(shè)計(jì)1主程序設(shè)計(jì)：#includereg52.h#define uchar unsigned char#define uint unsigned intSbit led=P10Sbit led=P11sbit Check_1=P17;/檢測(cè)燈1信息反饋端sbit Check_2=P16;/檢測(cè)燈2信息反饋端sbit light_1=P35;/紅外感應(yīng)端口1sbit light_2=P36;/紅外感應(yīng)端口2sbit light_3=P37;/紅外感應(yīng)端口3sbit duan=P32;/外部中斷停止反饋端、外部中斷端sbit be

42、ep=P34;/蜂鳴器控制端uint hour,minute,second; /總時(shí)間 時(shí)、分、秒uchar hour1,minute1; /燈1開燈時(shí)間 時(shí)、分uchar hour2,minute2; /燈2開燈時(shí)間 時(shí)、分uchar hour3,minute3; /燈1關(guān)燈時(shí)間 時(shí)、分uchar hour4,minute4; /燈1關(guān)燈時(shí)間 時(shí)、分uchar code table1=燈1; /漢字一個(gè)字占兩位uchar code table2=燈2;uchar code table3=關(guān)1;uchar code table4=關(guān)2;uchar code table5=一燈故障;uchar

43、code table6=二燈故障;uchar code table7=沒燈故障;sbit led液晶=P13voidmain（）if（guang=0P10=11111111P11=11111111elsewhlie1（1）IfP3=00：00：00P1=10101010P2=10101010Else while（1）IfP3=06：00：00EA=1P1=00000000P2=00000000END2.光檢測(cè)程序#include code unsigned char seg=0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90; sbit guan

44、g=P02;void delay(unsigned char a)while(-a)void main() unsigned char i=0; unsigned char j=0; unsigned char k=0;while(1)if(guang!=0) for(i=0;i=10;i+) for(j=0;j50;j+) for(k=0;k0; i-) If(temp& 0x01) DS1302_IO = 1; else DS1302_IO = 0; DS1302_SCLK = 1; Temp = temp 1; _nop_(); DS1302_SCLK = 0; /功能：實(shí)時(shí)時(shí)鐘讀取一字

45、節(jié)Unsigned char DS1302ReadByte(void) Unsigned char DS1302ReadByte(void0 Unsigned char i; Unsigned char dat; For(I = 8; i0; i-) dat = dat if(DS1302_IO dat =0x80; DS1302_SCLK = 1; _nop_(); _nop_(); DS1302_SCLK = 0; Return(dat);/功能：忘DS1302寫入數(shù)據(jù)void DS1302WriteData(unsigned char ucAddr, unsigned char ucDa) DS1302_RST = 0; DS1302_SCLK = 0; DS1302_RST = 1; DS1302WriteByte(ucAddr); /*地址，命令*/ DS1302WriteByte(ucDa); /*寫1Byte數(shù)據(jù)*/ DS1302_SCLK = 1; DS1302_RST = 0; /功能：讀取DS1302某地址的數(shù)據(jù) unsigned char DS1302ReadData