基于51單片機的路燈控制系統(tǒng)設(shè)計開題報告

基于51單片機的路燈控制系統(tǒng)設(shè)計開題報告

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，電網(wǎng)超負(fù)荷運行，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，照明設(shè)備有不能正常工作。

所以，對城市的路燈的設(shè)計已經(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，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)計對于城市的進展至關(guān)重要。本論文旨在設(shè)計一套對外界光線和電壓信號的采集來掌握路燈的自動啟停以及智能調(diào)壓的掌握系統(tǒng)，它能對路燈進展穩(wěn)壓、調(diào)壓、自啟動并延長路燈壽命的作用。

2、論文討論內(nèi)容

本設(shè)計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，又對輸入電壓進展穩(wěn)壓調(diào)整來提高用電效率。要求獨立選擇芯片、設(shè)計電路、編制程序、調(diào)試、完成整個系統(tǒng)功能。主要內(nèi)容如下：

(1)依據(jù)掌握技術(shù)的特點，進展路燈系統(tǒng)設(shè)計的整體討論與設(shè)計。(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)值進展設(shè)置，從而實現(xiàn)對不同時間進展不同的開燈模式。

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

二、本課題的討論現(xiàn)狀和進展趨勢

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，被廣泛使用，但同時也存在著諸如：功率因子低、對電壓要求嚴(yán)格、耗電量大等缺點。

我國目前大局部城市都采納全夜燈的方式進展照明，普遍存在的問題有兩點：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，有的地方實行前半夜全亮，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)省了電費支出，卻帶來了社會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)計壽命在12023小時以上，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，有的甚至只有幾個月，造成維護和材料的極大鋪張。較高的電壓不僅不能讓負(fù)載設(shè)備更好的工作，而且還會造成發(fā)熱及過早損壞，還會造成不必要的電費開支。

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，同時也占用了肯定的人力資源；定時掌握則存在著夏冬季白黑晝時間不同的狀況，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)計通過使用AT89c51單片機對系統(tǒng)進展智能掌握，使系統(tǒng)到達(dá)自動啟停及智能調(diào)壓。

近年來，隨著科技的不斷進展，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，用電頂峰時電壓降到非穩(wěn)定區(qū)簡單造成燈光閃滅，不能自動調(diào)整，同時假如電壓突然上升，則會對燈具造成損壞，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、更高效率的方向進展。

三、本課題的討論方案及工作規(guī)劃

1、設(shè)計方案

本次課程設(shè)計是由傳感器通過外界光信號的強弱來產(chǎn)生電壓信號，再由單片機掌握實現(xiàn)路燈的自動啟停及智能穩(wěn)壓。本設(shè)計通過使用AT89c51單片機芯片來設(shè)計電路，編制程序，仿真，調(diào)試，完成整個系統(tǒng)的功能。整個掌握系統(tǒng)主要包括四個模塊：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)外界光信號的強度低于肯定數(shù)值時，通過軟啟動開啟路燈。當(dāng)光信號強度高于肯定數(shù)值時，通過軟啟動關(guān)閉路燈，并將采集輸入電壓信號，與已設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)電壓值進展比擬，并對輸入電壓進展穩(wěn)壓，再通過時鐘電路對路燈亮度進展調(diào)整，在午夜之后對路燈亮度進展降低，最終到達(dá)節(jié)電穩(wěn)壓。技術(shù)方案如下列圖：

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

鍵盤掌握LED顯示報警電壓放大三端穩(wěn)壓器路燈

3、關(guān)鍵問題

(1)信號采集電路設(shè)計

該模塊需要檢測環(huán)境光的變化，依據(jù)環(huán)境光的明暗進展路燈開關(guān)的自動掌握。基于此要求采納由光敏電阻組成的分壓電路進展檢測。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。在不同的光強下，光敏電阻的電阻值會發(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弱而轉(zhuǎn)變的電阻器；入射光強，電阻減小，入射光通過檢測不同光強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

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

(3)時鐘電路設(shè)計

為實現(xiàn)路燈對電壓進展智能補償，從而到達(dá)智能調(diào)壓，本設(shè)計采納美國DALLAS公司的實時時鐘電路DS1302，該芯片一種高性能、低功耗、帶RAM的實時時鐘電路，它可以對年、月、日、周日、時、分、秒進展計時，具有閏年補償功能，工作電壓為2.5V～5.5V。采納三線接口與cPU進展同步通信，并可采納突發(fā)方式一次傳送多個字節(jié)的時鐘信號或RAM數(shù)據(jù)。DS1302內(nèi)部有一個31×8的用于臨時性存放數(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，以保證時鐘的精確性。

3、時間安排

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

(2)20xx.3.1—20xx.4.1搜尋資料，完成開題報告。

(3)20xx.4.1—20xx.4.20硬件調(diào)試，排解故