基于51单片机的智能路灯控制器的设计与实现.docx

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基于51单片机的智能路灯控制器的设计与实现

编号：

　毕业设计（论文）

题目：

基于51单片机的智能路灯

控制器的设计与实现

院（系）：

机电工程学院

专业：

电气工程及其自动化

学生姓名：

学号：

指导教师单位：

电气工程及其自动化系

姓名：

职称：

题目类型：

理论研究实验研究工程设计工程技术研究软件开发

摘要

当今社会，是一个经济和科技高速发展的社会。

随着经济和科技的高速发展，城市的建设也在快速发展。

城市的基础设施也不断地与科技化、信息化、智能化和自动化接轨。

城市照明系统是城市基础设施不可缺少的一部分。

城市路灯照明系统能够发挥其作用，主要是靠路灯控制器的控制。

于是，各种各样的路灯控制器就应运而生了。

目前，由于单片机具有集成度高，处理能力强，扩展能力强，可靠性高，结构简单和价格低廉等优点，它已被广泛应用到各行各业当中。

近年来随着计算机在各个领域的广泛应用，单片机技术正在不断的进步。

单片机技术在各个领域中起着无可替代的作用。

尤其是在和控制有关的领域中，单片机技术提高了产品的智能化程度和技术水平，也降低了产品成本。

现在市场上的很多智能化产品和控制类系统基本都是以单片机技术为核心的。

因此，采用单片机技术来实现路灯的智能控制是一个非常可行的方法。

本文介绍了一个采用MCS-51系列单片机，相关的光电检测设备以及继电设备设计的智能路灯控制器系统。

本系统实现了能根据实际光线的强度来通过单片机I/O口自动控制路灯开/关的功能。

本系统还具有手动操作的功能。

本系统采用NE555芯片和光敏电阻组成光电检测电路，实现对实际光照强度的检测，并传送电平信号到单片机。

单片机通过对该电平信息进行运算，处理后，将输出信号传送给继电器执行电路，从而达到对路灯开关的自动控制。

本系统结构简单，性能稳定，实用性强，实现了路灯的智能控制，非常具有可行性。

关键词：

路灯；光电检测；单片机

Abstract

Today'ssociety,isarapiddevelopmentofeconomicandtechnological’ssociety.Withtherapiddevelopedofeconomicandtechnological,urbanconstructionhasalsodevelopedrapidly.Thecity'sinfrastructurehasbeenwiththescienceandtechnology,information,intelligenceandautomationstandards.Urbanlightingsystemisoneindispensablepartofurbaninfrastructure.Citystreetlightingsystemcanplayitsrole,ismainlycontrolledbythelampcontroller.Thus,avarietyofstreetlightcontrollercameintobeing.

Atpresent,duetotheMCUhastheadvantagesofhighintegration,processingcapability,scalability,reliabilityandsimplestructure,lowcostadvantagesetc,ithasbeenwidelyappliedtoallwalksoflife.Withthecomputerwasappliedinvariousfieldsinrecentyears,theMCUtechnologyisconstantlyprogress.TheMCUtechnologyplaysairreplaceableroleinallfields.Especiallyintheareasofaboutcontrol,theMCUtechnologynotonlyimprovetheintelligentizedegreeandtechnicalleveloftheproduct,butalsoreduceproductcost.NowtheMCUtechnologybasicallyasthecoreofmanyintelligentproductsonthemarketandcontrolsystems.Therefore,adoptthemicrocontrollertechnologytoachieveintelligentcontrolofstreetlightisaveryfeasiblemethod.

ThisarticlepresentsaintelligentstreetlightcontrollersystemwhichdesignedbysinglechipofMCS-51series,relatedphotoelectricdetectionequipmentandtherelayequipment.ThesystemrealizesthefunctionofaccordingtotheactualintensityoflightandthroughtheMCUI/Oporttocontrolthestreetlightson/offautomatically.Thesystemalsohasthefunctionofmanualoperation.ThissystemusestheNE555chipandphotoconductiveresistancetocompositionthephotoelectricdetectioncircuit,whichrealizesthedetectiononactuallightandsendlevelsignalstotheMCU.AftertheMCUcalculationsandprocessingthelevelinformation,ittransferstheoutputsignaltotherelaycircuit,thenachievethecontrolofthestreetlightson/offautomatically.

Keywords:

Streetlight;Photoelectricdetection;MCU

4.2系统的程序编写27

引言

自从我国加入世贸组织（WTO）之后，为了创造一个良好的投资环境，建设一个美好的国际化现代化城市，更好的与国际接轨，全国各大城市都加快了市政建设的脚步，交通也蓬勃发展，因此装饰城市美丽夜景的路灯工程也正在快速发展。

城市的路灯照明系统是城市基础设施不可缺少更是无可替代的一个重要的部分，它起到装饰城市夜景，照亮道路和街道，减少交通事故和一些街头犯罪等作用。

路灯照明系统能够正常的发挥作用，靠的就是路灯自动控制系统。

路灯的控制方式有很多，传统的控制方式是靠管理人员手动控制路灯的开启和关闭。

这会导致很多不稳定因素，而且大量浪费人力资源，增加维护和管理成本，有时还造成能量浪费。

本文介绍的智能路灯控制系统是采用MCS-51系列单片机和相关的光电检测设备以及继电器设备来设计的。

本系统能根据实际光线强度来自动控制路灯的开/关，并能够在特殊情况下手动操作。

随着城市对亮灯率、开关灯的准确率、故障检测和维修的实时性要求的不断提高，可以通过51系列单片机的可编程来控制I/O口实现路灯控制系统的智能化，达到节能，自动控制的目的。

避免了传统路灯控制系统电路对能源的浪费，路灯的自动控制更方便了维护人员的管理。

本系统操作简单，实用性强，扩展功能也强，具有很好的发展前景。

1绪论

1.1课题背景

在我国加入国际贸易组织（WTO）以后，随着我国经济和科技的不断发展，与世界上其他国家的交流和贸易越来越频繁。

为了更好的与国际接轨，并吸引更多的外资企业的投资，我国各大城市都在想法设法地把它建设成一个现代化的大都市。

于是，各城市的基础设施都在不断地进步和发展。

城市的路灯照明系统是城市基础设施非常重要的一部分，它直接体现了该城市现代化程度和智能化水平。

随着市民生活水平的不断提高，他们对生活水平的要求也不断提高。

夜晚时分，人们在结束一天的工作之后，喜欢在城市的街道漫步，欣赏城市的美丽夜景。

城市的路灯照明系统起到了装饰城市夜景的作用。

如此庞大的路灯照明系统，需要一个即实用，成本又低的控制系统来控制。

于是，一个智能路灯控制系统就应运而生。

1.2课题研究的目的与意义

利用单片机、光电检测设备和继电器设备来设计一个能够根据实际光照强度来自动控制路灯开/关的智能路灯控制器，并具有手动控制的功能。

该控制器具有结构简单、操作方便、实用性强、成本低廉等优点，具有很大的研究和发展空间。

1.3设计的主要任务与要求

本毕业设计题目为《基于51单片机的智能路灯控制器的设计与实现》。

本设计的任务是以路灯作为控制对象，完成硬件系统和程序模块的设计，实现能根据实际光强度来通过单片机控制继电器执行电路来控制路灯的开/关，并能进行手动控制，属于软硬件结合的设计。

其中硬件部分包括以下几个部分：

单片机控制电路，光电检测电路，继电器执行电路。

软件部分主要包括光电检测、路灯控制和执行三个程序模块。

1.4单片机概述

单片机又称单片微控制器，其基本结构是将微型计算机的基本功能部件：

中央处理机（CPU）、存储器输入接口、输出接口、定时器/计数器、终端系统等全部集成在一个半导体芯片上。

单片机子在机构上的设计，在硬件、指令系统及I/O能力等方面都有独到之处，具有较强而有效的控制功能。

一块单片机就是具有一定规模的微型计算机，再加上必要的外围器件，再赋予它特定的程序，它便可构成一个最小的、完整的微型计算机硬件系统。

单片机的使用要求用户熟悉其芯片的内部结构和相应的指令系统以及其他一些集成电路设计技术和系统设计所需要的理论知识。

在不同的程序控制下，就能使该芯片实现不同的功能。

[1]

单片机的功能有很多，如比较器；模数/数模转换器；PWM；各种各样的接口；LCD驱动；存储器等等。

它具有以下几个应用特点：

具有较高的性能价格比体积小，可靠性高；控制功能强；使用方便、容易产品化。

由于单片机的以上特点，它的应用领域不断扩大，除了在工业控制、智能化仪器仪表、通信、家用电器等领域应用外，在智能化、高档电子玩具产品中也大量采用单片机作为核心控制部件。

可以毫不夸张地说，凡是想得到的地方，单片机都可以用得上。

单片机经过1、2、3、代的发展，目前正朝着高集成度、低功耗、低电压、多功能和多品种方向发展。

MCS-51系列单片是多种单片机中的一种，由于它们都是基于8051内核发展起来的，所以统称51单片机，而本次设计就是基于51单片机完成的。

1.5本文内容安排

本文共分为六章，内容分别为第一章绪论、第二章设计方案论证与元器件选取、第三章系统的硬件设计、第四章系统的软件设计、第五章系统硬件的制作及系统的调试、第六章结论。

第一章绪论部分主要介绍了本次毕业设计的课题背景、课题研究的目的与意义、概述了单片机