单片机街道广告牌照明控制设计方案.docx

1、单片机街道广告牌照明控制设计方案随着电子技术的飞速发展，基于单片机的控制系统已广泛应用于工业、农业、电力、电子、智能楼宇等行业，微型计算机作为嵌入式控制系统的主体与核心，代替了传统的控制系统的常规电子线路。楼宇智能化的发展与成熟，也为基于单片机的照明控制系统的普及与应用奠定了坚实的基础。本文介绍了基于单片机的街道广告牌照明控制系统及其原理，提出了有效的节能控制方法。该系统采用了当今比较成熟的传感技术和计算机控制技术，利用多参数来实现对街道广告牌照明的控制。2 系统结构和工作原理系统结构图如图1所示。本系统主要由光照检测电路、热释电红外线传感器及处理电路、单片机系统及控制电路组成。工作时，光照检

2、测电路和热释电红外线传感器采集光照强弱、室人是否有人等信息送到单片机，单片机根据这些信息通过控制电路对照明设备进行开关操作，从而实现照明控制，以达到节能的目的。 图1 系统结构框图 图2 系统硬件电路图、3系统硬件设计按图1构成的系统硬件电路如图2所示。为了使系统功能更加完善，在该系统中可以增加时间显示电路，用于显示当前的时间。由于该部分硬件与软件均已成熟，在此不做详细介绍。3.1中心控制模块目前较为流行的单片机有AVR和51单片机，从系统设计的功能需求及成本考虑，51单片机性价比更高。AT89C52是拥有2个外部中断、2个16位定时器、2个可编程串行UART的单片机。中心控制模块采用AT89

3、C52单片机已完全满足设计需要，实现整个系统控制。3.2光照检测电路如图2所示，当外界环境光照强时，光敏电阻R13阻值较小，则A点电平较低；当外界环境光照弱时，光敏电阻R13阻值较大，则A点电平较高，将此电平送到单片机，由程序控制是否实现照明。3.3热释电传感器及处理电路3.3.1热释电红外线传感器热释电红外传感器能以非接触形式检测出人体辐射的红外线，并将其转变为电压信号。热释电传感器具有成本低、不需要用红外线或电磁波等发射源、灵敏度高、可流动安装等特点。实际使用时，在热释电传感器前需安装菲涅尔透镜，这样可大大提高接收灵敏度，增加检测距离及范围。实验证明，热释电红外传感器若不加菲涅尔透镜，则其

4、检测距离仅为2 m左右；而配上菲涅尔透镜后，其检测距离可增加到10 m以上。由于热释电传感器输出的信号变化缓慢、幅值小(小于1 mV)，不能直接作为照明系统的控制信号，因此传感器的输出信号必须经过一个专门的信号处理电路，使得传感器输出信号的不规则波形转变成适合于单片机处理的数字信号。根据以上要求，人体热释电检测电路组成框图如图3所示。 图3 热释电检测电路组成框图3.3.2 信号处理电路本设计采用BIS0001来完成对热释电传感器输出信号的处理。BIS0001是一款具有较高性能的热释电传感器信号处理集成电路，它主要由运算放大器、电压比较器、状态控制器、延迟时间定时器以及封锁时间定时器等构成。由

5、BIS0001构成的信号处理电路如图4所示。 图4 热释电传感器信号处理电路图（见5页）图4中，热释电传感器S极输出信号送入BIS0001的14脚，经内部第一级运算放大器放大后，由C3耦合从12脚输入至内部第二级运算放大器放大，再经电压比较器构成的鉴幅器处理后,检出有效触发信号去启动延迟时间定时器，最后从12脚输出信号(Vo)送入单片机进行照明控制。实验所得，当传感器检测室内有人时，；无人时，BIS00011脚接高电平，使芯片处于可重复触发工作方式。输出Vo(高电平)的延迟时间Tx由外部R8和C7的大小调整；触发封锁时间Ti由外部R9和C6的大小调整。3.4控制电路3.4.1延时时间选择电路系

6、统在AT89C52的P1中设置了延时时间选择电路，其目的是在环境光照较弱时，照明设备延时一段时间后自动熄灭。电路通过P1.0P1.3设置4个延时时间，当P1.0P3.0无开关闭合时，系统按初始值进行延时；当P1.0P1.3有开关闭合时，程序从P1.3P1.0进行检测，若检测到某一端口为低电平时，则系统按当前端口设置的值进行延时。设置时间关系值如表1所示。 表1 端口时间设置表3.4.2输出控制电路单片机对光照检测电路和传感器处理电路输出的信号进行检测，输出控制信号由单片机的P2.0输出。在室内环境光照较强或光较弱但室内又无人时，P2.0输出高电平，此时三极管V1截止，继电器J1不工作，则接在2

7、20 V上的照明设备不亮。在室内光照较弱且传感器检测室内有人时，则P2.0输出低电平，此时三极管V1导通，继电器J1工作，则220 V交流电通过继电器加到照明设备上，照明设备正常点亮。4系统软件设计软件部分的主要任务是完成对光照检测电路和对热释电传感器信号处理电路的输出信号进行处理。在光照较强时，系统继续对光照检测电路的输出状态进行检测。光照较弱时，系统对信号处理电路的输出状态Vo进行检测。若室内有人时Vo为高电平，系统控制照明设备点亮并按设定的时间进行延时。在延时时间内再一次检测到有人时，则系统又按设定的时间进行延时；若在延时时间内检测到室内无人时，则系统控制照明设备熄灭并重新对信号处理电路

8、的输出状态Vo进行检测。基于上述分析，系统软件设计流程如图5所示。 图5 系统软件流程图5相关程序#define uchar unsigned char#define uint unsigned int#include #include #include #include #include #include #include #define P128870 XBYTE0x4000#define P128871 XBYTE0x4001#define P128872 XBYTE0x4002#define P128873 XBYTE0x4003#define P128874 XBYTE0x4004#

9、define P128875 XBYTE0x4005#define P128876 XBYTE0x4006#define P128877 XBYTE0x4007#define P128878 XBYTE0x4008#define P128879 XBYTE0x4009#define P12887a XBYTE0x400a#define P12887b XBYTE0x400b#define P12887c XBYTE0x400c#define P12887d XBYTE0x400d#define P12887e XBYTE0x400e#define P12887f XBYTE0x400fvoid

10、 setup12887(uchar *p)。void read12887(uchar *p)。void start12887(void)。void setup12887(uchar *p) /设置系统时间uchar i。i=P12887d。P12887a=0x70。 P12887b=0xa2。 P128870=*p+。 P128871=0xff。 P128872=*p+。P128873=0xff。 P128874=*p+。 P128875=0xff。 P128876=*p+。 P128877=*p+。P128878=*p+。 P128879=*p+。 P12887b=0x22。 P12887a

11、=0x20。i=P12887c。void read12887(uchar *p) /读取系统时间uchar a。do a=P12887a。 while(a&0x80)=0x80)。*p+=P128870。 *p+=P128872。 *p+=P128874。 *p+=P128876。*p+=P128877。 *p+=P128878。 *p+=P128879。void start12887(void) /启动时钟uchar i。i=P12887d。P12887a=0x70。 P12887b=0xa2。 P128871=0xff。 P128873=0xff。 P128875=0xff。P12887b

12、=0x22。 P12887a=0x20。i=P12887c。void Stop_calendar(void)REG_A=0x70。6结语在做本次课程设计的过程中，我感触最深的当属查阅大量的设计资料了。为了让自己的设计更加完善，查阅这方面的设计资料是十分必要的，同时也是必不可少的。我们是在做单片机课程设计，但我们不是艺术家，他们可以抛开实际尽情在幻想的世界里翱翔，而我们一切都要有据可依，有理可寻，不切实际的构想永远只能是构想，永远无法升级为设计。 其次，在这次课程设计中，我们运用到了以前所学的专业课知识，如：CAD制图、汇编语言、模拟和数字电路知识等。虽然过去从未独立应用过它们，但在学习的过程中

13、带着问题去学我发现效率很高，这是我做这次课程设计的又一收获。要做好一个课程设计，就必须做到：在设计程序之前，对所用单片机的内部结构有一个系统的了解，知道该单片机内有哪些资源；要有一个清晰的思路和一个完整的的软件流程图；在设计程序时，不能妄想一次就将整个程序设计好，反复修改、不断改进是程序设计的必经之路；要养成注释程序的好习惯，一个程序的完美与否不仅仅是实现功能，而应该让人一看就能明白你的思路，这样也为资料的保存和交流提供了方便；在设计课程过程中遇到问题是很正常德，但我们应该将每次遇到的问题记录下来，并分析清楚，以免下次再碰到同样的问题的课程设计结束了，但是从中学到的知识会让我受益终身。发现、提

14、出、分析、解决问题和实践能力的提高都会受益于我在以后的学习、工作和生活中。设计过程，好比是我们人类成长的历程，常有一些不如意，但毕竟这是第一次做，难免会遇到各种各样的问题。在设计的过程中发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固。通过查阅大量有关资料，并在其他小组中互相讨论，交流经验和自学，若遇到实在搞不明白的问题就会及时请教老师，使自己学到了不少知识，也经历了不少艰辛，但收获同样巨大。通过这次课程设计我也发现了自身存在的不足之处，虽然感觉理论上已经掌握，但在运用到实践的过程中仍有意想不到的困惑，经过一番努力才得以解决。这也激发了我今后努力学习的兴趣，我想这将对我以

15、后的学习产生积极的影响。通过这次设计，我懂得了学习的重要性，了解到理论知识与实践相结合的重要意义，学会了坚持、耐心和努力，这将为自己今后的学习和工作做出了最好的榜样。我觉得作为一名电子专业的学生，单片机的课程设计是很有意义的。更重要的是如何把自己平时所学的东西应用到实际中。虽然自己对于这门课懂的并不多，很多基础的东西都还没有很好的掌握，觉得很难，也没有很有效的办法通过自身去理解，但是靠着这几个多星期的“学习”，在其他同学和王老师的帮助和讲解下，渐渐对这门课逐渐产生了些许的兴趣，自己开始主动学习并逐步从基础慢慢开始弄懂它。我认为这个收获应该说是相当大的。觉得课程设计反映的是一个从理论到实际应用的过程，但是更远一点可以联系到以后毕业之后从学校转到踏上社会的一个过程。本次设计的照明控制系统，主要针对街道广告牌的照明控制，可以有效地对其照明设备进行自动控制，达到科学管理与节能的目的。实验证明，该系统结构简单、安装方便、工作稳定、可靠性高。若在该系统中增加报警装置，也可实现自动报警功能。我认为这个收获应该说是相当大的。觉得课程设计反映的是一个从理论到实际应用的过程，但是更远一点可以联系到以后毕业之后从学校转到踏上社会的一个过程。