智能路灯控制系统毕业论文Word格式文档下载.docx

1、当可移动物体M（在物体前端标出定位点，由定位点确定物体位置）由左至右到达S点时（见图12），灯1亮；当物体M到达B点时，灯1灭，灯2亮；若物体M由右至左移动时，则亮灯次序与上相反。（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。图11 示意图图122发挥部分（1）自制单元控制器中的LED灯恒流驱动电源。（2）单元控制器具有调光功能，路灯驱动电源输出功率能在规定时间按设定要求自动减小，该功率应能在20%100%围设定并调节，调节误差2%。（3）其它（性价比等）。3说明（1）光源采用1 W的LED灯

2、，LED的类型不作限定。（2）自制的LED驱动电源不得使用产品模块。（3）自制的LED驱动电源输出端需留有电流、电压测量点。（4）系统中不得采用接触式传感器。（5）基本要求（3）需测定可移动物体M上定位点与过“亮灯状态变换点”（S、B、S等点）垂线间的距离，要求该距离2cm。第二章 总体设计本设计由主控单元、LCD显示模块、物体检测模块、环境明暗检测模块、电源模块、功率调节等模块组成，其结构框图如图21所示。图21 模拟路灯控制系统结构框图方案一：支路控制器和两个单元控制器分别采用单片机来控制，并通过串行总线方式来进行通信；采用矩阵键盘输入，并通过LED数码管对设定时间、故障路灯和功率调节设定

3、围进行显示；通过光敏电阻检测环境明暗，实现自动开灯和关灯；另外通过光敏电阻检测路灯故障，并显示。应用超声波模块对物体运动状态进行检测，自动控制LED路灯工作状态。方案二：支路控制器采用AT89S52单片机为核心，控制两个单元电路。应用独立式按键进行功能选择，通过12864液晶实时显示设定时间、故障路灯编号和功率调节的围。通过光敏电阻检测环境明暗程度实现自动开灯和关灯功能，同时还能检测路灯故障。应用漫反射式红外光电开关对物体运动状态进行检测，当物体经过设定位置时，光电开关把检测到的信号传给支路控制驱动模块，主控单元发出指令，通过单元控制驱动模块来调节LED路灯工作状态。方案比较：方案一采用串行总

4、线方式，矩阵键盘可节省单片机IO口资源，但电路复杂，调试困难，成本较高。相比之下方案二能够完全满足本题目需求，控制结构简单，成本低，许多功能通过软件实现，整个电路元器件少，系统完全由一个单片机控制 ，LCD液晶12864显示更直观、清晰，系统具有更好的稳定性，性价比高。因此，我们采用方案二。第三章 系统硬件设计31 AT89S52单片机概述311AT89S52单片机的部组成AT89S52部有8 KB ROM，基本组成如图3 1所示。图3 1312 AT89S52单片机的功能特性1主要特性AT89S52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有 8K 在系统可编程Flash 存储器。使用At

5、mel 公司高密度非 易失性存储器技术制造，与工业80C51 产品指令和引脚完 全兼容。片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于 常规编程器。在单芯片上，拥有灵巧的8 位CPU 和在系统 可编程Flash，使得AT89S52为众多嵌入式控制应用系统提 供高灵活、超有效的解决方案。 AT89S52具有以下标准功能： 8k字节Flash，256字节RAM， 32 位I/O 口线，看门狗定时器，2 个数据指针，三个16 位 定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口， 片晶振与时钟电路。另外，AT89S52 可降至0Hz 静态逻 辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CP

6、U 停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工 作。掉电保护方式下，RAM容被保存，振荡器被冻结， 单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。2管脚说明P0 口：P0口是一个8位漏极开路的双向I/O口。作为输出口，每位能驱动8个TTL逻辑电平。对P0端口写“1”时，引脚用作高阻抗输入。当访问外部程序和数据存储器时，P0口也被作为低8位地址/数据复用。在这种模式下，P0具有部上拉电阻。在flash编程时，P0口也用来接收指令字节；在程序校验时，输出指令字节。程序校验时，需要外部上拉电阻。 P1 口：P1 口是一个具有部上拉电阻的8 位双向I/O 口，p1 输出缓冲器能驱动4

7、个TTL 逻辑电平。对P1 端口写“1”时，部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于部电阻的原因，将输出电流（IIL）。此外，P10和P12分别作定时器/计数器2的外部计数输入（P10/T2）和时器/计数器2的触发输入（P11/T2EX），具体如下表所示。在flash编程和校验时，P1口接收低8位地址字节。引脚号第二功能 ：P10 T2（定时器/计数器T2的外部计数输入），时钟输出 P11 T2EX（定时器/计数器T2的捕捉/重载触发信号和方向控制） P15 MOSI（在系统编程用） P16 MISO（在系统编程用） P17 SCK（在系统编程用） P

8、2 口：P2 口是一个具有部上拉电阻的8 位双向I/O 口，P2 输出缓冲器能驱动4 个TTL 逻辑电平。对P2 端口写“1”时，部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。在访问外部程序存储器或用16位地址读取外部数据存储器（例如执行MOVX DPTR）时，P2 口送出高八位地址。在这种应用中，P2 口使用很强的部上拉发送1。在使用8位地址（如MOVX RI）访问外部数据存储器时，P2口输出P2锁存器的容。在flash编程和校验时，P2口也接收高8位地址字节和一些控制信号。P3 口：P3 口是一个具有部上拉电阻的8 位双向I/O 口，p3 输出缓冲器能驱动4 个TTL 逻辑电平。对P3 端

9、口写“1”时，部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。P3口亦作为AT89S52特殊功能（第二功能）使用，如下所示：在flash编程和校验时，P3口也接收一些控制信号。端口引脚 第二功能 P30 RXD（串行输入口） P31 TXD（串行输出口） P32 INTO（外中断0） P33 INT1（外中断1） P34 TO（定时/计数器0） P35 T1（定时/计数器1） P36 WR（外部数据存储器写选通） P37 RD（外部数据存储器读选通） 此外，P3口还接收一些用于FLASH闪存编程和程序校验的控制信号。RST复位输入。当振荡器工作时，RST引脚出现两个机器周期以上高电平将是单片机复

10、位。ALE/PROG当访问外部程序存储器或数据存储器时，ALE（地址锁存允许）输出脉冲用于锁存地址的低8位字节。一般情况下，ALE仍以时钟振荡频率的1/6输出固定的脉冲信号，因此它可对外输出时钟或用于定时目的。要注意的是：每当访问外部数据存储器时将跳过一个ALE脉冲。对FLASH存储器编程期间，该引脚还用于输入编程脉冲（PROG）。如有必要，可通过对特殊功能寄存器（SFR）区中的8EH单元的D0位置位，可禁止ALE操作。该位置位后，只有一条MOVX和MOVC指令才能将ALE激活。此外，该引脚会被微弱拉高，单片机执行外部程序时，应设置ALE禁止位无效。PSEN程序储存允许（PSEN）输出是外部程

11、序存储器的读选通信号，当AT89C52由外部程序存储器取指令（或数据）时，每个机器周期两次PSEN有效，即输出两个脉冲，在此期间，当访问外部数据存储器，将跳过两次PSEN信号。EA/VPP外部访问允许，欲使CPU仅访问外部程序存储器（地址为0000H-FFFFH），EA端必如EA端为高电平（接Vcc端），CPU则执行部程序存储器的指令。FLASH存储器编程时，该引脚加上+12V的编程允许电源Vpp，当然这必须是该器件是使用12V编程电压Vpp。32 显示模块设计采用点阵式液晶显示器（LCD）显示。LCD功能强大，可显示各种字体的数字、汉字、图像，还可以自定义显示容，显示灵活生动，同时配有4*4

12、键盘更便于工作人员操作。采用LCD1602LCD1602介绍1602字符型LCD通常有14条引脚线或16条引脚线的LCD，多出来的2条线是背光电源线VCC（15脚）和地线GND（16脚），其控制原理与14脚的LCD完全一样，其中：引脚符号功能说明1VSS一般接地2VDD接电源（+5V）3V0液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地电源时对比度最高（对比度过高时会产生“鬼影”，使用时可以通过一个10K的电位器调整对比度）。4RSRS为寄存器选择，高电平1时选择数据寄存器、低电平0时选择指令寄存器。5R/WR/W为读写信号线，高电平（1）时进行读操作，低电平（0）时进行写操作。6EE（或

13、EN）端为使能（enable）端，下降沿使能。7DB0底4位三态、 双向数据总线 0位（最低位）8DB1底4位三态、 双向数据总线 1位9DB2底4位三态、 双向数据总线 2位10DB3底4位三态、 双向数据总线 3位11DB4高4位三态、 双向数据总线 4位12DB5高4位三态、 双向数据总线 5位13DB6高4位三态、 双向数据总线 6位14DB7高4位三态、 双向数据总线 7位（最高位）（也是busy flag）15BLA背光电源正极16BLK背光 电源负极方案二 采用LCD12864LCD12864介绍1、概述FYD12864-0402B是一种具有4位/8位并行、2线或3线串行多种接口

14、方式，部含有国标一级、二级简体中文字库的点阵图形液晶显示模块；其显示分辨率为12864, 置8192个16*16点汉字，和128个16*8点ASCII字符集利用该模块灵活的接口方式和简单、方便的操作指令，可构成全中文人机交互图形界面。可以显示84行1616点阵的汉字 也可完成图形显示低电压低功耗是其又一显著特点。由该模块构成的液晶显示方案与同类型的图形点阵液晶显示模块相比，不论硬件电路结构或显示程序都要简洁得多，且该模块的价格也略低于一样点阵的图形液晶模块。基本特性:低电源电压（VDD:+30-+55V）显示分辨率:12864点置汉字字库，提供8192个1616点阵汉字（简繁体可选）置 128

15、个168点阵字符2MHZ时钟频显示方式：STN、半透、正驱动方式：1/32DUTY，1/5BIA视角方向：背光方式：侧部高亮白色LED，功耗仅为普通LED的1/51/1通讯方式：串行、并口可选置DC-DC转换电路，无需外加负压无需片选信号，简化软件设计工作温度: 0 - +55 ,存储温度: -20 - +602、方框图图3 23、模块接口说明*注释1：如在实际应用中仅使用串口通讯模式，可将PSB接固定低电平，也可以将模块上的J8和“GND”用焊锡短接。*注释2：模块部接有上电复位电路，因此在不需要经常复位的场合可将该端悬空。*注释3：如背光和模块共用一个电源，可以将模块上的JA、JK用焊锡短

16、接。并行接口：管脚号管脚名称电平管脚功能描述0V电源地VCC30+5V电源正-对比度（亮度）调整RS（CS）H/LRS=“H”,表示DB7DB0为显示数据RS=“L”,表示DB7DB0为显示指令数据R/W（SID）R/W=“H”,E=“H”,数据被读到DB7DB0R/W=“L”,E=“HL”, DB7DB0的数据被写到IR或DRE（SCLK）使能信号三态数据线PSBH：8位或4位并口方式，L：串口方式（见注释1）NC空脚17/RESET复位端，低电平有效（见注释2）18VOUTLCD驱动电压输出端19A背光源正端（+5V）（见注释3）20K背光源负端（见注释3）如在实际应用中仅使用并口通讯模式

17、，可将PSB接固定高电平，也可以将模块上的J8和“VCC”用焊锡短接。4模块主要硬件构成说明控制器接口信号说明：（1） RS，R/W的配合选择决定控制界面的4种模式：LMPU写指令到指令暂存器（IR）H读出忙标志（BF）与地址记数器（AC）的状态MPU写入数据到数据暂存器（DR）MPU从数据暂存器（DR）中读出数据（2） E信号E状态执行动作结果高低I/O缓冲DR配合/W进行写数据或指令高DRI/O缓冲配合R进行读数据或指令低/低无动作忙标志:BFBF标志提供部工作情况BF=1表示模块在进行部操作,此时模块不接受外部指令和数据BF=0时,模块为准备状态,随时可接受外部指令和数据利用STATUS

18、 RD 指令,可以将BF读到DB7总线,从而检验模块之工作状态字型产生ROM（CGROM）字型产生ROM（CGROM）提供8192个此触发器是用于模块屏幕显示开和关的控制。DFF=1为开显示（DISPLAY ON）,DDRAM 的容就显示在屏幕上，DFF=0为关显示（DISPLAY OFF）。DFF 的状态是指令DISPLAY ON/OFF和RST信号控制的。显示数据RAM（DDRAM）模块部显示数据RAM提供642个位元组的空间，最多可控制4行16字（64个字）的中文字型显示，当写入显示数据RAM时，可分别显示CGROM与CGRAM的字型；此模块可显示三种字型，分别是半角英数字型（16*8）

19、、CGRAM字型与CGROM的中文字型，三种字型的选择，由在DDRAM中写入的编码选择，在0000H0006H的编码中（其代码分别是0000、0002、0004、0006共4个）将选择CGRAM的自定义字型，02H7FH的编码中将选择半角英数字的字型，至于A1以上的编码将自动的结合下一个位元组，组成两个位元组的编码形成中文字型的编码BIG5（A140D75F），GB（A1A0-F7FFH）。字型产生RAM（CGRAM）字型产生RAM提供图象定义（造字）功能, 可以提供四组1616点的自定义图象空间，使用者可以将部字型没有提供的图象字型自行定义到CGRAM中，便可和CGROM中的定义一样地通过D

20、DRAM显示在屏幕中。地址计数器AC地址计数器是用来贮存DDRAM/CGRAM之一的地址,它可由设定指令暂存器来改变，之后只要读取或是写入DDRAM/CGRAM的值时，地址计数器的值就会自动加一，当RS为“0”时而R/W为“1”时，地址计数器的值会被读取到DB6DB0中。光标/闪烁控制电路此模块提供硬体光标与闪烁控制电路，由地址计数器的值来指定DDRAM中的光标或闪烁位置。33 物体检测模块设计本模块用来检测交通状况。当车辆经过时，路灯自动亮灭变化，从而实现路灯根据交通状况自动调节其亮灭状态功能。采用超声波对物体行进状态检测。超声波能够实时检测物体所在位置，并返回信号。但是超声波受环境影响较大

21、，电路复杂，任何有形状的物体对超声波的反射都会影响系统对物体的检测和判断。因此我们放弃此方案。采用漫反射式光电开关检测物体运动状态。当物体经过某一指定地点时，传感器感应到物体，并把信号传给控制单元，再由控制单元发出指令控制路灯亮灭，从而有效实现路况检测功能。该方案具有有效、直观，电路和程序控制更简单明了，稳定性也相对较强等优点。因此我们选用了方案二。光电开关工作原理：光电开关（光电传感器）是光电接近开关的简称，它是利用被检测物对光束的遮挡或反射，由同步回路选通电路，从而检测物体有无的。物体不限于金属，所有能反射光线的物体均可被检测。光电开关将输入电流在发射器上转换为光信号射出，接收器再根据接收

22、到的光线的强弱或有无对目标物体进行探测。多数光电开关选用的是波长接近可见光的红外线光波型。漫反射式光电开关：它是一种集发射器和接收器于一体的传感器，当有被检测物体经过时，物体将光电开关发射器发射的足够量的光线反射到接收器，于是光电开关就产生了开关信号。当被检测物体的表面光亮或其反光率极高时，漫反射式的光电开关是首选的检测模式。图3 334 环境监测单元设计本单元采用光敏电阻检测环境明暗变化，当光敏电阻感应到光线变化时，将信号传给控制单元进行处理，再由控制单元控制路灯的亮灭。 如图34所示。共有四路检测单元，备用1路。图34环境监测单元光敏电阻又称光导管，常用的制作材料为硫化镉，另外还有硒、硫化

23、铝、硫化铅和硫化铋等材料。这些制作材料具有在特定波长的光照射下，其阻值迅速减小的特性。这是由于光照产生的载流子都参与导电，在外加电场的作用下作漂移运动，电子奔向电源的正极，空穴奔向电源的负极，从而使光敏电阻器的阻值迅速下降。图3.5光敏电阻器是利用半导体的光电效应制成的一种电阻值随入射光的强弱而改变的电阻器；入射光强，电阻减小，入射光弱，电阻增大。光敏电阻器一般用于光的测量、光的控制和光电转换（将光的变化转换为电的变化）。常用的光敏电阻器硫化镉光敏电阻器，它是由半导体材料制成的。光敏电阻器的阻值随入射光线（可见光）的强弱变化而变化，在黑暗条件下，它的阻值（暗阻）可达110M欧,在强光条件（10

24、0LX）下，它阻值（亮阻）仅有几百至数千欧姆。光敏电阻器对光的敏感性（即光谱特性）与人眼对可见光（04076）m的响应很接近，只要人眼可感受的光，都会引起它的阻值变化。设计光控电路时，都用白炽灯泡（小电珠）光线或自然光线作控制光源，使设计大为简化。1结构图3.6通常，光敏电阻器都制成薄片结构，以便吸收更多的光能。当它受到光的照射时，半导体片（光敏层）就激发出电子空穴对，参与导电，使电路中电流增强。为了获得高的灵敏度，光敏电阻的电极常采用梳状图案，它是在一定的掩膜下向光电导薄膜上蒸镀金或铟等金属形成的。一般光敏电阻器结构如右图所示。光敏电阻器通常由光敏层、玻璃基片（或树脂防潮膜）和电极等组成。光敏电阻器在电路中用字母“R”或“RL”、“RG”表示。2工作原理光敏电阻的工作原理是基于光电效应。在半导体光敏材料两端装上电极引线，将其封装在带有透明窗的管壳里就构成光敏电阻，为了增加灵敏度，两电极常做成梳状。用于