基于光電傳感器的路燈控制系統(tǒng)

光電測試課程設(shè)計基于光電傳感器的路燈控制系統(tǒng)姓名：陳楊林，陳志文，梁明峰，徐木海班級：06電科1班學(xué)號：200630570102200630570103200630570113200630570127指導(dǎo)老師：代秋芳、劉江、羅霞日期：——論文提交日期2023年12月25日論文辯論日期2023年12月25日華南農(nóng)業(yè)大學(xué)工程學(xué)院摘要隨著城市市政建設(shè)的開展，傳統(tǒng)的路燈控制與維護手段已遠遠不能適應(yīng)城市現(xiàn)代化開展的速度。城市市政建設(shè)日新月異，寬闊的街道，各種各樣的路燈給城市帶來了光明的同時也增添了城市的夜間魅力。但是由于道路，路燈眾多，傳統(tǒng)的人工管理模式已經(jīng)和快速，現(xiàn)代化的城市建設(shè)不相適應(yīng)。現(xiàn)代計算機集控技術(shù)的開展的城市市政管理帶來了福音。城市路燈控制系統(tǒng)是現(xiàn)代計算機技術(shù)運用于城市市政建設(shè)中有效且必然的產(chǎn)物，實現(xiàn)了城市路燈系統(tǒng)的計算機集中控制、監(jiān)測與管理。本文將介紹用小器件模擬現(xiàn)實物品，如用LED模擬路燈，設(shè)計個簡單的基于光電傳感器的路燈控制系統(tǒng)，闡述系統(tǒng)控制思想，介紹各單元模塊設(shè)計思想。關(guān)鍵詞：光控路燈控制單片機目錄1系統(tǒng)方案選擇41.1方案論證與比擬41.1.1光控電路41.1.2單片機控制電路51.1.3其他因素51.2系統(tǒng)總體電路圖62電路分析62.1光控電路62.2主控電路72.3路燈電路72.4顯示電路82.5工作流程圖83討論及進一步研究建議94課程設(shè)計心得9參考文獻10Abstract11附錄源程序121系統(tǒng)方案論證設(shè)計任務(wù)是設(shè)計制作一個有一個光控裝置，一個終端控制和路燈組成的基于光電傳感的路燈控制系統(tǒng)，其中能夠?qū)崿F(xiàn)根據(jù)時間和光強信息實現(xiàn)路燈的智能控制。根據(jù)題目要求系統(tǒng)主要光控電路，單片機，顯示電路，和路燈驅(qū)動電路組成。系統(tǒng)方案如下圖。圖1方案一系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖主控制器主控制器光控電路路燈顯示電路圖2方案二系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖1.1方案論證與比擬1.1.1光控電路方案一，其電路原理如下圖。圖3方案一光控電路該電路使用光敏電阻RG和電阻R組成一個分壓電路，74ls04整形放大，輸出極性相反的信號。方案二，其電路原理如下圖。圖4方案二光控電路該電路使用光敏電阻和R組成一個分壓電路，沒有經(jīng)過整形輸出信號至p0.41.1.2單片機控制電路方案一，單片機采用了ATmega8。ATmega8是AVR高檔單片機成員之一，片內(nèi)帶有8K字節(jié)的Flash存儲器，功耗小，其中完成路燈工作狀念的判斷、路燈點亮?xí)r間的定時和控制繼電器工作。方案二，單片機采用了c8051f300.c8051f300是非常高端的一種51單片機，運算速度快，通用性高，其中完成路燈點亮?xí)r間的定時、根據(jù)光強控制輸出.1.1.3其他因素方案一，具有主機控制和路燈狀態(tài)檢測功能，并可進一步實現(xiàn)多級網(wǎng)絡(luò)控制。方案二，采用了液晶顯示，并且編程簡便，還有可實現(xiàn)多級光強判斷。綜合上述，考慮到電路結(jié)構(gòu)的簡便性，設(shè)計的可行性，產(chǎn)品的綜合性價比和進一步擴展性等因素，我們決定選擇方案二。2.2系統(tǒng)總體電路圖圖5系統(tǒng)總體電路原理圖2電路分析2.1光控電路圖6光控電路圖該模塊電路主要完成對環(huán)境光線的檢測.通過光敏電阻將光照強度轉(zhuǎn)化成電壓。白天光線強時，光敏電阻阻值遠小于R，此時輸入P0.4為低電平。當晚上光線弱時，那么光敏電阻阻值遠大于R,此時輸入P0.4為高電平，單片機接受到高電平，就能夠控制燈點亮。2.2主控電路圖7主控電路圖主控制器，即單片機C8051F300根據(jù)P0.4的輸入經(jīng)芯片內(nèi)置AD轉(zhuǎn)換，獲得光照強度，編程PWM控制P0.0的輸出，以控制LED燈的亮滅并實現(xiàn)燈的亮度可調(diào)，當P0.4輸入低電平，P0.0輸出高電平，當P0.4輸入高電平，P0.0輸出低電平。另外，定時程序也控制P0.0的輸出，當?shù)竭_某時刻，P0.0輸出低電平或高電平以控制LED的亮滅。2.3路燈電路圖8路燈電路圖路燈局部，當單片機P0.0輸出高電平，LED燈滅，當P0.0輸出低電平時，LED燈亮。因P0.0輸出的低電平為PWM控制，電壓可變，以至LED燈亮度可調(diào)2.4顯示電路圖9顯示電路圖LCD12864用以顯示有光和無光。光控路燈亮度情況，定時情況。2.5工作流程圖主程序晚上白天無光？燈亮定時是否有光？燈亮燈滅是開關(guān)是否按下否是無光有光圖10程序工作流程圖3討論及進一步研究建議本控制系統(tǒng)研究的只是利用單片機根據(jù)光強和時間控制燈的開關(guān)，且定時是預(yù)先編寫程序時就設(shè)置好的，要想改動設(shè)的時間就得修改程序重新燒錄進單片機，因此可用外界鍵盤加以改良，使之能夠用鍵盤輸入，免去重新燒寫。另外還可加設(shè)噪聲傳感器路實時檢測路面交通噪聲信號大小，并將其轉(zhuǎn)變成模擬電信號，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后送入CPU,通過模糊控制算法實時處理人車流量信息，動態(tài)調(diào)節(jié)燈光強弱，實現(xiàn)節(jié)能控制。為了更好更準確地更有效控制路燈，可加設(shè)燈電路狀態(tài)檢測電路，檢測路燈狀況，監(jiān)測路燈工作狀態(tài)及好壞，通過LCD顯示。這樣的一個系統(tǒng)比擬好地實現(xiàn)了人機交互，方便管理和維護路燈。大體結(jié)構(gòu)圖如下：圖11進一步研究的系統(tǒng)框圖4課程設(shè)計心得本次課程設(shè)計要實現(xiàn)根本要求還是比擬地簡單的，但要實現(xiàn)一些外擴展功能，如檢測燈的好壞，還是挺困難，挺消耗本錢，在課程設(shè)計限制的時間內(nèi)，我們略顯力不從心，因此，外擴展功能就沒怎么去實現(xiàn)。我們明白，課程設(shè)計的目的并不在于設(shè)計一個真正的完善的路燈控制系統(tǒng)，而是通過設(shè)計與實現(xiàn)系統(tǒng)，學(xué)習(xí)和學(xué)會一個系統(tǒng)的設(shè)計流程與方法。參考文獻[1]李鐵楠.城市道路照明設(shè)計.光源與照明.2006〔2〕：116-117[2]楊本文，鄭旭東.城市路燈照明節(jié)能方案及運行管理.湖北電力，2006〔8〕:61-62[3]秦榮茂.淺談城市路燈的控制技術(shù).電氣知識，2004〔3〕：26AbstractWiththecitymunicipalbuilding,thetraditionalmeansofcontrolandmaintenanceofstreetlightshavenotadapttothespeedofdevelopmentofurbanmodernization.Citymunicipalbuildingwitheachpassingday,thewidestreets,avarietyoflightstothecitytobringabrightandalsoaddedtothecity'snight-timecharm.However,duetoroads,streetnumber,thetraditionalmanualmanagementmodehasbeen,andfast,incompatiblewithmodernurbanconstruction.Setofmoderncomputercontroltechnologydevelopmenthasbroughtthegospelofurbanadministration.Citystreetlightcontrolsystemisusedinmoderncomputertechnologyeffectivelyinurbanmunicipalconstructionandinevitableby-producttoachievethecity'sstreetlightsystem,centralizedcontrolofacomputer,monitoringandmanagement.Thisarticledescribesasmalldevicesimulationwiththerealitems,suchasstreetlampswithLEDsimulation,designasimplestreet-basedphotoelectricsensorcontrolsystem,describedthesystemofthoughtcontrol,introducingeachunitmoduledesign.Keywords:light-operatedroadlightingcontrolMCU附錄源程序#include"main.h"#include"delay.h"#include"lcd.h"externvoidInit_Device(void);sbitled0=P0^3;sbitbb=P0^2;//晚上控制intl=1;voidpwm(unsignedchari){if(i<150)//光強強度：1檔{PCA0CPM0=0x00;PutStr(1,0,"光強:5檔");}if(i>=150){PCA0CPM0=0x42;if(i>=150&&i<170){PCA0CPH0=255;PutStr(1,0,"光強:4檔");}if(i>=170&&i<200){PCA0CPH0=240;PutStr(1,0,"光強:3檔");}if(i>=200&&i<215){PCA0CPH0=200;PutStr(1,0,"光強:2檔");}if(i>=220){PCA0CPH0=0;PutStr(1,0,"光強:1檔");}}}voidmain(){unsignedchari;Init_Device();delay(1000);delay(1000);delay(1000);delay(1000);delay(1000);delay(1000);delay(1000);delay(1000);delay(1000);LcmInit();delay(1000);TL0=(65536-50000)/256;TH0=(65536-50000)%256;//PCA0CPH0=255;loop2:while(1)//白天控制{PutStr(0,0,"此時時間：白天");AD0BUSY=1;while(!AD0INT);AD0INT=0;i=ADC0H;pwm(i);if(bb==0)//晚上控制{LcmClearTXT();PutStr(0,0,"此時時間：晚上");while(1){AD0BUSY=1;while(!AD0INT);AD0INT=0;i=ADC0H;if(i<200){PCA0CPM0=0x00;PutStr(1,0,"晚上有光，神了！");}elseif(i>200){PCA0CPM0=0x42;PCA0CPH0=0;PutStr(1,0,"晚上無光，開燈！");PutStr(2,0,"定時開關(guān):8秒");TR0=1;l=1;while(l);gotoloop2;}}}}}voidtime0()interrupt1{staticunsignedinta;TL0=(65536-50000)/256;TH0=(65536-50000)%256;a++;if(a==50){PutStr(2,0,"定時開關(guān):7秒");}if(a==100){PutStr(2,0,"定時開關(guān):6秒");}if(a==150){PutStr(2,0,"定時開關(guān):5秒");}if(a==200){PutStr(2,0,"定時開關(guān):4秒");}if(a==250){PutStr(2,0,"定時開關(guān):3秒");}if(a==300){PutStr(2,0,"定時開關(guān):2秒");}if(a==350){PutStr(2,0,"定時開關(guān):1秒");}if(a==400){PutStr(2,0,"定時開關(guān):0秒");}if(a==400){a=0;TR0=0;led0=1;l=0;PutStr(3,0,"同志們！天亮了");delay(50000);delay(50000);delay(50000);delay(50000);delay(