基于51單片機(jī)的路燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)開題報(bào)告

基于51單片機(jī)的路燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)開題報(bào)告

一、本課題的內(nèi)容及討論意義

1、論文討論的目的和意義

如今，照明電路的數(shù)量越來越多，使得城市街道、小區(qū)內(nèi)的路燈的用電量占城市用電量的比重越來越大，在用電頂峰期時(shí)，電網(wǎng)超負(fù)荷運(yùn)行，電網(wǎng)電壓都低于額定值，在用電低谷期供電電壓又高于額定值，當(dāng)電壓高時(shí)不但影響照明設(shè)備的使用壽命，而且耗電量也大幅增加，當(dāng)?shù)凸葧r(shí)，照明設(shè)備有不能正常工作。

所以，對城市的路燈的設(shè)計(jì)已經(jīng)成為了當(dāng)務(wù)之急，特殊是午夜之后車流量急劇削減時(shí)，應(yīng)當(dāng)適當(dāng)?shù)年P(guān)閉路燈，節(jié)省用電。但是我國的既節(jié)能又能延長路燈壽命的技術(shù)相比國外卻是落后了，因此智能節(jié)能路燈掌握系統(tǒng)的設(shè)計(jì)對于城市的進(jìn)展至關(guān)重要。本論文旨在設(shè)計(jì)一套對外界光線和電壓信號的采集來掌握路燈的自動(dòng)啟停以及智能調(diào)壓的掌握系統(tǒng)，它能對路燈進(jìn)展穩(wěn)壓、調(diào)壓、自啟動(dòng)并延長路燈壽命的作用。

2、論文討論內(nèi)容

本設(shè)計(jì)可以通過對外界光線和電壓信號的采集來掌握路燈的自動(dòng)啟停以及智能調(diào)壓從而削減城市路燈照明耗電量，又對輸入電壓進(jìn)展穩(wěn)壓調(diào)整來提高用電效率。要求獨(dú)立選擇芯片、設(shè)計(jì)電路、編制程序、調(diào)試、完成整個(gè)系統(tǒng)功能。主要內(nèi)容如下：

(1)依據(jù)掌握技術(shù)的特點(diǎn)，進(jìn)展路燈系統(tǒng)設(shè)計(jì)的整體討論與設(shè)計(jì)。(2)針對光線和電壓信號的采集，采納數(shù)據(jù)采集技術(shù)。

(3)通過按鍵可對相關(guān)的參數(shù)值進(jìn)展設(shè)置，從而實(shí)現(xiàn)對不同時(shí)間進(jìn)展不同的開燈模式。

(4)當(dāng)電壓符合額定電壓時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)展穩(wěn)壓。(5)在午夜之后降低電壓以調(diào)整路燈亮度，實(shí)現(xiàn)調(diào)壓。

二、本課題的討論現(xiàn)狀和進(jìn)展趨勢

目前，路燈系統(tǒng)一般采納鈉燈、水銀燈、金鹵燈等燈具。這類燈具有發(fā)光效率高、光色好、安裝簡易等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛使用，但同時(shí)也存在著諸如：功率因子低、對電壓要求嚴(yán)格、耗電量大等缺點(diǎn)。

我國目前大局部城市都采納全夜燈的方式進(jìn)展照明，普遍存在的問題有兩點(diǎn)：一方面由于后半夜行人稀有，采納全夜燈的方式鋪張?zhí)?，因此，有的地方?shí)行前半夜全亮，后半夜全滅的照明方式；有的地方在后半夜采納亮一隔一或亮一隔二的節(jié)能措施，此種方式雖然節(jié)省了電費(fèi)支出，卻帶來了社會(huì)治安和交通安全問題，不利于城市安全問題。

另一方面，在后半夜因行人稀有，而應(yīng)當(dāng)降低路燈的亮度，以避開光源污染，影響居民的晚間的休息。但由于后半夜是用電低谷期，電力系統(tǒng)電壓上升，路燈反而比白天更亮了。這不僅造成了能源鋪張，還大大影響了設(shè)備和燈具的`使用壽命。目前，路燈照明廣泛采納高壓鈉燈，其設(shè)計(jì)壽命在12023小時(shí)以上，在正常狀況下至少可用3年，但是由于超壓使用，現(xiàn)在路燈的使用壽命僅僅只有1年左右，有的甚至只有幾個(gè)月，造成維護(hù)和材料的極大鋪張。較高的電壓不僅不能讓負(fù)載設(shè)備更好的工作，而且還會(huì)造成發(fā)熱及過早損壞，還會(huì)造成不必要的電費(fèi)開支。

而且，我國絕大多數(shù)地區(qū)的路燈關(guān)開燈都是采納人工掌握或者定時(shí)掌握，這樣也有很多不利之處：若采納人工掌握，則路燈開關(guān)存在著肯定的不確定性，同時(shí)也占用了肯定的人力資源；定時(shí)掌握則存在著夏冬季白黑晝時(shí)間不同的狀況，使得天還沒黑路燈就開，天還沒亮路燈就滅的狀況，大大影響了人們的日常誕生活。本設(shè)計(jì)通過使用AT89c51單片機(jī)對系統(tǒng)進(jìn)展智能掌握，使系統(tǒng)到達(dá)自動(dòng)啟停及智能調(diào)壓。

近年來，隨著科技的不斷進(jìn)展，各種路燈掌握器也被不斷的討論出來。其中，美國和日本主要集中在討論緊湊型熒光燈和鎮(zhèn)流器熒光燈兩個(gè)方面。而我國目前的市場上有多種路燈節(jié)能掌握產(chǎn)品，能到達(dá)肯定的節(jié)能效果，但就功能和效果上還不能盡如人意，主要有以下幾種狀況：第一種，采納自耦變壓器及磁飽和電抗器的降壓技術(shù)。其缺乏是由于反響速度較慢，用電頂峰時(shí)電壓降到非穩(wěn)定區(qū)簡單造成燈光閃滅，不能自動(dòng)調(diào)整，同時(shí)假如電壓突然上升，則會(huì)對燈具造成損壞，相對來說穩(wěn)壓效果較差；其次種是采納電子器件構(gòu)成的可控硅式設(shè)備。該設(shè)備主要實(shí)行簡潔的相控技術(shù)，缺乏之處是元器件較簡單發(fā)熱損壞。而為了更好的到達(dá)掌握的目的，現(xiàn)在國內(nèi)外都開頭采納智能掌握方式，如光控、聲控、時(shí)控等，國外甚至開頭采納太陽能供能光控方式來掌握路燈，根本可以到達(dá)完全自給自足的效果。

綜上所述，將來的智能路燈掌握必將向著更安全、更環(huán)保、更節(jié)能、更高效率的方向進(jìn)展。

三、本課題的討論方案及工作規(guī)劃

1、設(shè)計(jì)方案

本次課程設(shè)計(jì)是由傳感器通過外界光信號的強(qiáng)弱來產(chǎn)生電壓信號，再由單片機(jī)掌握實(shí)現(xiàn)路燈的自動(dòng)啟停及智能穩(wěn)壓。本設(shè)計(jì)通過使用AT89c51單片機(jī)芯片來設(shè)計(jì)電路，編制程序，仿真，調(diào)試，完成整個(gè)系統(tǒng)的功能。整個(gè)掌握系統(tǒng)主要包括四個(gè)模塊：信號采集模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、穩(wěn)壓模塊和掌握模塊。

2、技術(shù)路線

設(shè)計(jì)要求采集輸入電壓信號，通過A/D轉(zhuǎn)換后輸入掌握器，當(dāng)外界光信號的強(qiáng)度低于肯定數(shù)值時(shí)，通過軟啟動(dòng)開啟路燈。當(dāng)光信號強(qiáng)度高于肯定數(shù)值時(shí)，通過軟啟動(dòng)關(guān)閉路燈，并將采集輸入電壓信號，與已設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)電壓值進(jìn)展比擬，并對輸入電壓進(jìn)展穩(wěn)壓，再通過時(shí)鐘電路對路燈亮度進(jìn)展調(diào)整，在午夜之后對路燈亮度進(jìn)展降低，最終到達(dá)節(jié)電穩(wěn)壓。技術(shù)方案如下列圖：

外部光線強(qiáng)度光敏電阻AT89c51單片機(jī)A/D轉(zhuǎn)換器繼電器驅(qū)動(dòng)

鍵盤掌握LED顯示報(bào)警電壓放大三端穩(wěn)壓器路燈

3、關(guān)鍵問題

(1)信號采集電路設(shè)計(jì)

該模塊需要檢測環(huán)境光的變化，依據(jù)環(huán)境光的明暗進(jìn)展路燈開關(guān)的自動(dòng)掌握?；诖艘蟛杉{由光敏電阻組成的分壓電路進(jìn)展檢測。光敏電阻器又稱光導(dǎo)管，特性是在特定光的照耀下，其阻值快速減小，可用于檢測可見光。在不同的光強(qiáng)下，光敏電阻的電阻值會(huì)發(fā)生明顯變化，光敏電阻器是利用半導(dǎo)體的光電效應(yīng)制成的一種電阻值隨入射光的強(qiáng)弱而轉(zhuǎn)變的電阻器；入射光強(qiáng)，電阻減小，入射光通過檢測不同光強(qiáng)下電阻值的變化量來掌握路燈的開和關(guān)。

(2)穩(wěn)壓模塊設(shè)計(jì)

通過采集三端穩(wěn)壓器輸出的電壓并將該電壓與設(shè)定電壓進(jìn)展比擬，進(jìn)而調(diào)整輸出電壓的大小，到達(dá)穩(wěn)壓的目的。本設(shè)計(jì)使用美國國家半導(dǎo)體公司的三端可調(diào)正穩(wěn)壓器集成電路LM317。

(3)時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)

為實(shí)現(xiàn)路燈對電壓進(jìn)展智能補(bǔ)償，從而到達(dá)智能調(diào)壓，本設(shè)計(jì)采納美國DALLAS公司的實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路DS1302，該芯片一種高性能、低功耗、帶RAM的實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路，它可以對年、月、日、周日、時(shí)、分、秒進(jìn)展計(jì)時(shí)，具有閏年補(bǔ)償功能，工作電壓為2.5V～5.5V。采納三線接口與cPU進(jìn)展同步通信，并可采納突發(fā)方式一次傳送多個(gè)字節(jié)的時(shí)鐘信號或RAM數(shù)據(jù)。DS1302內(nèi)部有一個(gè)31×8的用于臨時(shí)性存放數(shù)據(jù)的RAM存放器。另外該芯片有備份電源引腳，可以在斷電后仍能工作，以保證時(shí)鐘的精確性。

3、時(shí)間安排

(1)20xx.2.20—20xx.2.29查閱相關(guān)資料，理解設(shè)計(jì)任務(wù)書。

(2)20xx.3.1—20xx.4.1搜尋資料，完成開題報(bào)告。

(3)20xx.4.1—20xx.4.20硬件調(diào)試，排解故