智能路灯控制系统.docx

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智能路灯控制系统

一．设计的任务和要求

设计并制作一套智能路灯控制系统。

控制系统结构如图1所示。

图1路灯控制系统示意图

基本要求

（1）支路控制器有时钟功能，能设定、显示开关灯时间，并控制整条支路按时开灯和关灯。

（2）支路控制器应能根据环境明暗变化，自动开灯和关灯。

（4）支路控制器能分别独立控制每只路灯的开灯和关灯时间。

（5）当路灯出现故障时（灯不亮），支路控制器应发出声光报警信号，并显示有故障路灯的地址编号。

二.路灯控制系统基本原理

本设计是基于STC单片机的智能路灯控制系统，由电源电路、单片机控制模块、光控电路、红外遥控与检测、液晶显示六个模块组成。

单片机通过光控电路来检测环境亮度控制总的路灯开关，在设定灯开的时间段内，如果没有人或车通过时，电路的分开关元件处于断开状态，路灯不亮；当通过红外检测系统检测到有人或车通过时，电路的分开关元件闭合，路灯形成通路，路灯亮。

同时通过A/D转换芯片把灯的亮度的模拟信号转变成数字信号传送给单片机，单片机输出控制信号又通过D/A转换芯片来调节路灯的明暗。

光敏电阻监控路灯的好坏，当路灯坏了光敏电阻就会返回一个信号给单片机，让单片机驱动蜂鸣器报警，并由显示屏显示哪个灯坏了。

整个设计应用单片机和硬件组合来对系统进行控制，设计简单，成本低，稳定性好。

三、设计方案

根据题目基本要求，设计任务主要完成单片机AT89C51对光学传感器传输的信号进行处理，从而控制路灯的亮与灭，同时对行程中的有关数据进行处理并显示，并在此过程中如果出现故障（灯不亮）时则发出声光报警。

为完成相应功能，系统可以划分为以下几个基本部分：

单片机、光敏监测电路、信息显示、声光报警电路、A/D转换、时钟控制电路。

（如图1所示）

图2系统设计框图示意图

四、硬件设计

1、AT89C51最小系统板

AT89C51最小系统板电路图

图3最小系统电路图

2、光控制电路

用光敏电阻作光电开关电路，其灵敏度相当高。

由单片机处理光信号，照度较低时，单片机控制电路导通；当有一定照度的光照射时，光敏电阻阻值变小，单片机控制电路断开，实现功能.

图4光控制电路图

3、电源电路

根据整机要求，电源电路应为信号产生电路提供5V电压，其中±5V电压需要稳压输出，为此选用了7815，7915两种三端集成稳压器，这种三端固定电压输出式集成稳压器，使用简单，价格较低，且由于内部具有过压过流保护，使整机的电源电路稳定，性能可靠。

外接9V交流电输入，经绝对值电路，然后滤波通过7805，7905产生±5V的直流电压。

电源部分电路图如图5所示。

图5电源电路

4、显示电路

多位LED显示时，常将所有位的段选线并联在一起，由一个8位I／O口控制，而共阴极点或共阳极点分别由另一个8位I／O口控制；也可采用并行扩展口构成显示电路。

（如图6所示）

图6数码管显示电路图

5、路灯故障检测

采用光敏二极管检测路灯的开灯与关灯，然后将信号传送到单片机，由单片机程序控制蜂鸣器发出报警声。

在实验板上装一个蜂鸣器，利用单片机控制声光。

图7声光报警电路图8LED恒流源电路图

6、LED恒流源

采用W7805提供5V的直流稳压电源。

如图八所示

五、软件设计

本软件设计的程序设计包括判断各个按钮按下之后能够实现什么功能，判断开灯关灯的时间。

其中，动态显示是在中断子程序中进行的，每一次中断的时间为1MS，每中断一次扫描一次，实现动态显示。

正常走时的动态显示是在T0中断中进行动态扫描的，设置开灯关灯的时间是在T1中断中进行动态扫描的。

主程序流程图为：

系统软件设计采用模块化思想，主要由单片机完成，实现LED显示、数据转换和存储。

系统软件设计主要由故障检测程序、路灯执行时间、环境光控制路灯亮灭等子程序组成。

其中，路灯执行开关时间和环境决定路灯亮灭流程图下图所示。

主程序清单：

ORG0000H

AJMPMAIN

ORG0003H

AJMPYIDONG

ORG000BH

AJMPINTT0

ORG0030H

MAIN:

NOP

;系统赋初值

SDISP1:

CLRP2.0

CLRC

JBP3.1,SDISP1

NOP

ACALLKEYSCAN

MOVA,40H

CJNEA,#06H,SDISP1N

SDISP1N:

JNCSDISP1

MOV30H,40H

SETBP3.1

SDISP2:

MOVP2,#0FFH

CLRP2.1

CLRC

JBP3.1,SDISP2

NOP

ACALLKEYSCAN

MOVA,40H

CJNEA,#0AH,SDISP2N

SDISP2N:

JNCSDISP2

MOV31H,40H

SETBP3.1

SDISP3:

MOVP2,#0FFH

CLRP2.2

CLRC

JBP3.1,SDISP3

NOP

ACALLKEYSCAN

MOVA,40H

CJNEA,#06H,SDISP3N

SDISP3N:

JNCSDISP3

MOV32H,40H

SETBP3.1

SDISP4:

MOVP2,#0FFH

CLRP2.3

CLRC

JBP3.1,SDISP4

NOP

ACALLKEYSCAN

MOVA,40H

CJNEA,#0AH,SDISP4N

SDISP4N:

JNCSDISP4

MOV33H,40H

SETBP3.1

SDISP5:

MOVP2,#0FFH

CLRP2.0

CLRC

JBP3.1,SDISP5

NOP

ACALLKEYSCAN

MOVA,40H

CJNEA,#06H,SDISP5N

SDISP5N:

JNCSDISP5

MOV35H,40H

SETBP3.1

SDISP6:

MOVP2,#0FFH

CLRP2.1

CLRC

JBP3.1,SDISP6

NOP

ACALLKEYSCAN

MOVA,40H

CJNEA,#0AH,SDISP6N

SDISP6N:

JNCSDISP6

MOV36H,40H

SETBP3.1

SDISP7:

MOVP2,#0FFH

CLRP2.2

SETBP2.1

CLRC

JBP3.1,SDISP7

NOP

ACALLKEYSCAN

MOVA,40H

CJNEA,#06H,SDISP7N

SDISP7N:

JNCSDISP7

MOV37H,40H

SETBP3.1

SDISP8:

MOVP2,#0FFH

CLRP2.3

SETBP2.2

CLRC

JBP3.1,SDISP8

NOP

ACALLKEYSCAN

MOVA,40H

CJNEA,#0AH,SDISP8N

SDISP8N:

JNCSDISP8

MOV38H,40H

SETBP3.1

SDISP9:

MOVP2,#0FFH

CLRP2.0

CLRC

JBP3.1,SDISP9

NOP

ACALLKEYSCAN

MOVA,40H

CJNEA,#06H,SDISP9N

SDISP9N:

JNCSDISP9

MOV3AH,40H

SETBP3.1

SDISPA:

MOVP2,#0FFH

CLRP2.1

CLRC

JBP3.1,SDISPA

NOP

ACALLKEYSCAN

MOVA,40H

CJNEA,#0AH,SDISPAN

SDISPAN:

JNCSDISPA

MOV3BH,40H

SETBP3.1

SDISPB:

MOVP2,#0FFH

CLRP2.2

CLRC

JBP3.1,SDISPB

NOP

ACALLKEYSCAN

MOVA,40H

CJNEA,#06H,SDISPBN

SDISPBN:

JNCSDISPB

MOV3CH,40H

SETBP3.1

SDISPC:

MOVP2,#0FFH

CLRP2.3

CLRC

JBP3.1,SDISPC

NOP

ACALLKEYSCAN

MOVA,40H

CJNEA,#0AH,SDISPCN

SDISPCN:

JNCSDISPC

MOV3DH,40H

SETBP3.1

MOVTMOD,#01H

MOVTH0,#3CH

MOVTL0,#0B0H

SETBEA

SETBET0

SETBEX0

SETBIT0

MOVR5,#14H

MOVP2,#0FFH

MOV34H,#00H

MOV39H,#00H

MOV3EH,#00H

LOOP1:

JNBP3.5,LOOP2

ACALLJUDGE3

LOOP2:

MOVR4,#3AH

SETBTR0

ACALLDISPLAY

AJMPLOOP1

;键盘扫描程序

KEYSCAN:

MOVP1,#0FFH

CLRP1.4

MOVA,P1

ANLA,#0FH

XRLA,#0FH

JZNOKEY1

LCALLDELY10MS

MOVA,P1

ANLA,#0FH

XRLA,#0FH

JZNOKEY1

MOVA,P1

ANLA,#0FH

CJNEA,#0EH,NK1

MOV40H,#1

LJMPDK1

NK1:

CJNEA,#0DH,NK2

MOV40H,#4

LJMPDK1

NK2:

CJNEA,#0BH,NK3

MOV40H,#7

LJMPDK1

NK3:

CJNEA,#07H,NK4

MOV40H,#14

LJMPDK1

NK4:

NOP

DK1:

MOVA,40H

MOVDPTR,#TABLE

MOVCA,@A+DPTR

MOVP0,A

DK1A:

MOVA,P1

ANLA,#0FH

XRLA,#0FH

JNZDK1A

RET

NOKEY1:

MOVP1,#0FFH

CLRP1.5

MOVA,P1

ANLA,#0FH

XRLA,#0FH

JZNOKEY2

LCALLDELY10MS

MOVA,P1

ANLA,#0FH

XRLA,#0FH

JZNOKEY2

MOVA,P1

ANLA,#0FH

CJNEA,#0EH,NK5

MOV40H,#2

LJMPDK2

NK5:

CJNEA,#0DH,NK6

MOV40H,#5

LJMPDK2

NK6:

CJNEA,#0BH,NK7

MOV40H,#8

LJMPDK2

NK7:

CJNEA,#07H,NK8

MOV40H,#0

LJMPDK2

NK8:

NOP

DK2:

MOVA,40H

MOVDPTR,#TABLE

MOVCA,@A+DPTR

MOVP0,A

DK2A:

MOVA,P1

ANLA,#0FH

XRLA,#0FH

JNZDK2A

RET

NOKEY2:

MOVP1,#0FFH

CLRP1.6

MOVA,P1

ANLA,#0FH

XRLA,#0FH

JZNOKEY3

LCALLDELY10MS

MOVA,P1

ANLA,#0FH

XRLA,#0FH

JZNOKEY3

MOVA,P1

ANLA,#0FH

CJNEA,#0EH,NK9

MOV40H,#3

LJMPDK3

NK9:

CJNEA,#0DH,NK10

MOV40H,#6

LJMPDK3

NK10:

CJNEA,#0BH,NK11

MOV40H,#9

LJMPDK3

NK11:

CJNEA,#07H,NK12

MOV40H,#15

LJMPDK3

NK12:

NOP

DK3:

MOVA,40H

MOVDPTR,#TABLE

MOVCA,@A+DPTR

MOVP0,A

DK3A:

MOVA,P1

ANLA,#0FH

XRLA,#0FH

JNZDK3A

RET

NOKEY3:

MOVP1,#0FFH

CLRP1.7

MOVA,P1

ANLA,#0FH

XRLA,#0FH

JZNOKEY4

LCALLDELY10MS

MOVA,P1

ANLA,#0FH

XRLA,#0FH

JZNOKEY4

MOVA,P1

ANLA,#0FH

CJNEA,#0EH,NK13

MOV40H,#10

LJMPDK4

NK13:

CJNEA,#0DH,NK14

MOV40H,#11

LJMPDK4

NK14:

CJNEA,#0BH,NK15

MOV40H,#12

LJMPDK4

NK15:

CJNEA,#07H,NK16

MOV40H,#13

LJMPDK4

NK16:

NOP

DK4:

MOVA,40H

MOVDPTR,#TABLE

MOVCA,@A+DPTR

MOVP0,A

DK4A:

MOVA,P3

ANLA,#0FH

XRLA,#0FH

JNZDK4A

RET

NOKEY4:

LJMPKEYSCAN

;时钟功能

INTT0:

PUSHACC

PUSHPSW

CLRET0

CLRTR0

MOVA,#0B7H

ADDA,TL0

MOVTL0,A

MOVA,#3CH

ADDCA,TH0

MOVTH0,A

SETBTR0

DJNZR5,OUTT0

ADDSS:

MOVR5,#14H

MOVR0,#3CH

ACALLADD1

MOVA,R3

CLRC

CJNEA,#60H,ADDMM;

ADDMM:

JCOUTT0

ACALLCLR0

MOVR0,#3AH

ACALLADD1

MOVA,R3

CLRC

CJNEA,#60H,ADDOUT;

ADDOUT:

JCOUTT0

ACALLCLR0

OUTT0:

POPPSW

POPACC

SETBET0

RETI

;加1子程序;;

ADD1:

MOVA,@R0

INCR0

SWAPA

ORLA,@R0

ADDA,#01H

DAA

MOVR3,A

ANLA,#0FH

MOV@R0,A

MOVA,R3

DECR0

SWAPA

ANLA,#0FH

MOV@R0,A

ACALLJUDGE1

ACALLJUDGE2

RET

;判断亮灯及灭灯

JUDGE1:

MOVA,3DH

CJNEA,33H,EXIT1

MOVA,3CH

CJNEA,32H,EXIT1

MOVA,3BH

CJNEA,31H,EXIT1

MOVA,3AH

CJNEA,30H,EXIT1

JBP3.5,EXIT1

ACALLACTION1

EXIT1:

NOP

RET

ACTION1:

CLRP3.7

CLRP3.6

RET

JUDGE2:

MOVA,3DH

CJNEA,38H,EXIT2

MOVA,3CH

CJNEA,37H,EXIT2

MOVA,3BH

CJNEA,36H,EXIT2

MOVA,3AH

CJNEA,35H,EXIT2

JBP3.5,EXIT2

ACALLACTION2

EXIT2:

NOP

RET

ACTION2:

SETBP3.7

SETBP3.6

RET

JUDGE3:

CLRP3.7

CLRP3.6

JNBP3.5,EXIT12

SETBP3.7

SETBP3.6

EXIT12:

RET

;对计时单元清零

CLR0:

CLRA

MOV@R0,A

INCR0

MOV@R0,A

RET

DELY10MS:

MOVR6,#10

D1:

MOVR7,#248

DJNZR7,$

DJNZR6,D1

RET

TABLE:

DB3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H,7FH,6FH,77H,7CH,39H,5EH,79H,71H

;数码管显示

DISPLAY:

MOVR2,#0FEH

PLAY:

MOVA,R4

MOVR1,A

MOVA,R2

MOVP2,A

MOVA,@R1

ANLA,#0FH

MOVDPTR,#TABLE

MOVCA,@A+DPTR

MOVP0,A

LCALLDL1MS

INCR4

MOVA,R2

JNBACC.4,ENDOUT

RLA

MOVR2,A

AJMPPLAY

ENDOUT:

SETBP2.0

SETBP2.1

SETBP2.2

SETBP2.3

RET

;1毫秒延时程序，

DL1MS:

MOVR6,#08H

DL1:

MOVR7,#10H

DL2:

DJNZR7,DL2

DJNZR6,DL1

RET

DELAY:

MOVR0,#0FFH

END

六、结论

本文设计了一个智能路灯控制系统，该控制系统包括1个支路控制器和2个单元控制器。

本系统支路控制器和单元控制器均采用AT89C51单片机。

该系统具体完成的功能包括：

支路控制器有时钟功能、能根据环境明暗变化自动开灯和关灯、能根据交通情况自动调节亮灯状态、能分别独立控制路灯的开灯时间和关灯时间、能进行路灯故障的报警、自制了单元控制器中的LED灯恒流驱动电源。

支路控制器根据环境的亮暗程度来决定是否将路将灯开或关；单元控制器会将实时检测路灯的故障情况及时反馈至支路控制器，启动报警；同时单元控制器还可以控制LED恒流源的输出功率以调节路灯的亮暗程度，进一步拓展为根据环境的亮暗程度调节路灯亮暗，以节省电源功率。

七、参考资料

（1）电子设计竞赛优秀论文选集大赛组委会

（2）全国大学生电子设计竞赛硬件电路设计精解

（3）单片机在电子电路设计中的应用清华大学出版社

（4）电子生产工艺实践教程人民邮电出版社

（5）51系列单片机设计实例北京航空航天大学出版社

（6）单片机原理与接口技术大连理工大学出版社

设计总结：

这次的课程设计可谓一波三折，从刚拿到课程设计课题，刚开始的题目是《单片机控制短信的收发》，我查找一些相关的书籍及资料，没有一点思路，然后又换的这个题目，不管怎样，最终还是做了出来。

做这个题目之前也是照了相关的资料和书籍，并根据实际情况拟定设计方案，从而达到优化方案。

同时，通过这次课程设计，在各个方面都有了很大的提高。

在本次课程设计中深深认识到自己的各个方面的不足之处，奔着提高动手能力以及检测大学所学知识的目的，我严格要求自己，每一环节都认真对待，定期向知道老师报告进展情况和请教不懂的地方，得以完成任务。

在以后的工作中，我必须进一步深化在实践中去丰富理论，完善知识结构。

由于环境条件的影响，理论与实践还是有一定的差距，这也要求我们在实践中注意检验的积累。

指导教师评语：

课程设计成绩：

指导教师签名：

年月日