基于单片机的路灯控制系统设计毕业论文.docx

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基于单片机的路灯控制系统设计毕业论文

基于单片机的路灯控制系统设计--毕业论文

基于单片机的路灯控制系统设计--毕业论文xx学院毕业设计xx学院毕业设计题目基于单片机的路灯控制系统设计学院工学院专业电气工程及其自动化班级学生xx学号xx指导教师xxxx二〇一七年五月十六日-2-xx学院毕业设计摘要随着科学技术的日益发展，在日常生活中人们对于路灯控制系统的要求越来越高。

针对人们的需求功耗大，功能单一的系统已不再满足人们的需求。

本设计针对上述问题提出了一种新型的路灯系统，可以解决人们的需求。

本设计主要包括硬件系统设计和软件系统设计。

其系统硬件是由AT89S52单片机，时钟芯片DS1302，驻极体话筒，LCD1602和光敏电阻等为核心的的路灯低功耗智能控制装置构成。

软件部分是以Keil、Proteus等软件为载体，使用C语言对程序进行编写。

单片机根据光敏电阻和人体红外感应模块对路边状况的检测和时钟芯片DS1302设置时间来控制电压比较器实现LED路灯亮度的自动调节，通过LCD显示时间和光感度，通过光敏电阻实现故障检测，当路灯出现故障时，蜂鸣器会自动进行报警。

通过仿真及实物制作、调试，验证了本设计内容的可行性，为进一步研发推广提供了一定的数据参考。

关键词：

单片机；传感器；路灯控制ABSTRACTWiththedevelopmentofthetechnology,theapplicationofstreetlightcontrolsystemisplayinganincreasinglyimportantroleinourdailylife.Demandforpeoplesneeds,asinglefunctionofthesystemisnolongermeetpeoplesneeds.Thedesignoftheabovementionedanewtypeofstreetlampsystem,cansolvepeoplesneeds.Thedesignincludeshardwaresystemdesignandsoftwaresystemdesign.ThehardwaresystemincludesthesinglechipofAT89S52,theclockchip1302,Analog-to-DigitalConverterandphotosensitiveresistor.ThesoftwaresystemisbasedonKeil,Proteusandothersoftwareasthecarrier,theuseofClanguagetowritetheprogram.Single-chipaccordingtothephotosensitiveresistorandinfraredpyroelectricsensorontheroadsidedetectionandclockchipDS1302setthetimetocontroltheA/DconversionchiptoachieveautomaticadjustmentofLEDstreetlightbrightness.ThroughtheLCDdisplaytimeandlightsensitivity,throughthephotosensitiveresistortoachievefaultdetection,whenthestreetlightsbreakdown,thebuzzerwillautomaticallyalarm.Throughthesimulationandproduction,debugging,verifythefeasibilityofthedesigncontent,tofurtherresearchanddevelopmenttoprovideacertaindatareference.Keywords：

MCU;transducer;Streetlightcontrol目录摘要IABSTRACTII1前言11.1研究背景与意义11.2国内外研究现状11.3本设计研究的主要内容22系统总体设计方案32.1硬件部分设计方案32.2软件部分设计方案43硬件部分设计53.1单片机最小系统53.2光线检测电路63.2.1双电压比较器63.2.2光敏电阻63.3报警电路73.4人体红外感应模块电路83.5声音检测电路83.6时钟电路94软件部分设计104.1软件介绍104.1.1Proteus软件104.1.2keil软件104.2主程序设计124.3子程序设计134.3.1人体检测子程序134.3.2时钟子程序134.3.3报警子程序144.3.4光线检测子程序154.3.5中断子程序165系统仿真与调试175.1系统电路仿真175.2PCB设计175.2.1PCB介绍175.2.2PCB设计实现185.3电路板制作195.3.1印制板和元器件检查及安装195.3.2电路板的焊接及检查195.4系统调试206结论25参考文献26致谢27附录1原理图28附录2PCB图29附录3实物图30附录4元器件清单31附录5部分程序32-27-1前言1.1研究背景与意义现如今中国的能源需求越来越多，但能源数量却很少，供不应求，特别是中国人口基数比较大，在此情况下节约能源是国家应该关注的内容，因此解决全国路灯的节能问题变得很重要。

在此之前采用的城市照明大多数是低效且高耗的，这极大造成了资源的浪费，为解决资源短缺及减少不必要的资源浪费，大力发展绿色节能照明显得日益重要。

目前高压钠灯是全世界广泛使用的路灯种类，一般情况下可以使用2年以上，但是这些高压钠灯由于非正常的使用，极大缩短了路灯的使用寿命，有的使用寿命仅仅只有一年多，或者只有几个月，这就造成了路灯维修费用的增加和材料的浪费。

在超压条件下，负载不仅没有更好的工作，反而由于发热造成路灯的损坏[1]。

现在国外很多国家，已经决定将之前采用的低效高耗的路灯换成智能联网的节能LED灯，与传统使用的路灯相比这样智能联网的路灯可以根据周围的实际情况工作，实现人们对于不同路境下的不同需求。

有的国家已开始利用太阳能来解决资源不足的问题，以此来节约能源实现绿色节能，低碳经济的发展，这样很大程度上解决了资源浪费的问题。

中国大多数地区是利用定时控制或者人工控制来实现路灯开关的，这样的控制也存在一些缺点。

若采用定时控制，则存在季节不同，造成资源浪费的情况，夏天白昼时间较长，不需要很早就打开路灯，同样冬天白昼时间较短，需要提前开启，否则将会对人们的生活造成不便。

若通过人工控制，则每天路灯的亮灭时间是不确定的，路灯不会那么准时的开启或断灭，同时全国路灯数量较多，每个城市或地区需要雇佣大量的人力来进行控制，不仅占用雇佣资金且浪费劳动力资源。

新世纪以来我国的科学技术一直在不断的进步，所以LED灯的使用也慢慢随着半导体材料的发展得到应用，目前人们熟知的半导体材料路灯有LED太阳能路灯，霓虹灯，广告灯箱等，除此之外我国市场上还有很多节能路灯产品。

现如今全球都存在资源不足的情况，所以世界各国都在大力发展绿色环保节能和低碳经济。

然而，与国外路灯节能技术相比我国的路灯节能技术还比较落后，因此，在不断推进城市化建设的今天，我国的路灯控制系统的发展对于城市化建设变得十分重要。

1.2国内外研究现状目前大多数地区的路灯控制系统是根据时间控制路灯开关的，对于不同的季节，以及阴天，下雨天等不同的外界因素来说这样的控制系统虽然不会对路灯的控制产生影响，但是会对人们的生活造成不便。

就夏天而言，白昼持续时间比较长，一般情况下七点左右天才会慢慢的暗下来，早上五点左右天就会变亮，假如设定的路灯开始时间为傍晚6点，早上路灯的开启时间为六点，这样就会造成电能资源的浪费。

就冬天而言，白昼时间较短，如果设定时间和夏天一样，就会对人们的生活造成不变。

时间控制路灯开关的另一个缺点在于，在很多像北上广的繁华大城市，路灯在晚上是一直开着的，但对于大多数地区而言，在半夜零点以后，路上行人很少或者说基本上没有行人或者车辆经过，如果在车流量较少的情况下，道路上还一直保持路灯通亮，这显然是对电能的一种浪费。

根据调查显示，国内很多地方在凌晨以后是隔盏通亮的，这样虽然节约了一定的电能，但也存在了一定的不足之处，因为路面上照明区域不均匀，一些十字路口可能由于路灯没亮造成司机盲点而引发交通事故，所以给道路安全带来了隐患[2]。

1.3本设计研究的主要内容路灯控制系统设计具体内容如下：

（1）设定路灯的开断时间，在设置的时间段内，路灯会一直保持通亮；

（2）在非设置时间段内，系统通过检测光线的强弱程度实现对路灯的亮灭，当光线程度较弱，路灯就会自动开启，并延时一定的时间会自动熄灭；（3）路灯进入节能模式，即凌晨以后，驻极体和人体红外感应模块检测到有车辆或行人，路灯亮起；（4）系统使用光敏电阻检测路灯的故障，在设置时间段内，若路灯没有亮起，此时光敏电阻不会检测到路灯光线，将会启动蜂鸣器报警。

2系统总体设计方案本部分主要包括硬件部分设计和软件部分设计两部分。

其具体设计内容如下。

2.1硬件部分设计方案硬件部分设计时间是采用24小时制，具有调节时间的功能，并且待机时会显示日期，内部含有备用电池，LCD显示屏不会因为断电而使时间发生变化。

系统使用2个LED灯进行路灯模拟，在设置时间段内，路灯会同时实现亮灭，凌晨以后会进入节能模式，在此模式下路灯只会亮其中的一个，但是当驻极体话筒检测到有声响或者当人体红外感应模块检测到行人车辆经过时，两个灯就会自动开启，延迟一段时间后重新变为之前一亮一灭的状态；在设置时间段外，路灯通过光敏电阻检测光线强度、驻极体检测声音来控制路灯的开启。

系统使用光敏电阻检测路灯的故障，在设置时间段内，假定路灯没有亮起，所以此时光敏电阻不会检测到光线，将会启动蜂鸣器报警。

其设计硬件框图如下图2.1所示：

人体红外感应模块LCD显示声音报警外部光线强度光敏电阻LM393电压比较器AT89S52单片机执行机构按键模块供电模块图2.1硬件系统框图

（1）人体红外感应模块和超声波传感器的选择人体红外感应模块灵敏度高，可靠性强。

超声传感器虽然可以测量距离，受外界环境的影响较小，但是价格过于昂贵[3]。

因为路灯在中国是广泛使用的，投入量比较多，容易造成大量的财力浪费，不适合使用超声波传感器，因此选择价格便宜的红外线传感器。

（2）数码管和LCD1602显示屏的选择数码管大多数用来显示数字，功耗大，体积比较大；而LCD1602液晶显示不仅可以显示字母而且还可以显示字符，用起来也比较便利，且驱动电压低，功耗较小，显示量大，生产过程自动化，价格便宜，便于控制，便于携带。

2.2软件部分设计方案本设计使用的是AT89S52单片机，软件编写常采用ASM51汇编语言和C51高级语言，这两种语言各有各的特点。

就汇编语言来说，它更接近机器语言，常用来编写与系统硬件相关的程