1、.PAGE . *科技學(xué)院高等教育自學(xué)考試本科畢業(yè)論文 中文摘要中文摘要本作品是具有自動(dòng)化程度高、運(yùn)行可靠、使用維護(hù)方便的照明控制系統(tǒng)，為城市路燈現(xiàn)代化提供了一些參考方案。系統(tǒng)采用STC單片機(jī)為核心的最小系統(tǒng)板，設(shè)計(jì)了模擬路燈控制系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)采用定時(shí)器設(shè)定時(shí)鐘功能，設(shè)定、顯示開(kāi)關(guān)燈時(shí)間；用了基于555為核心的紅外傳感器檢測(cè)物體的定位。路燈單元控制系統(tǒng)采用恒流源供電，具有輸出功率調(diào)整功能，并能定時(shí)調(diào)整功率。闡述了基于單片機(jī)模擬路燈控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的設(shè)計(jì)思想、方法及過(guò)程。該模擬控制系統(tǒng)，能有效的節(jié)約能源，減少照燈具的損耗。城市亮化隨之被政府所重視，既而大量的資金投入進(jìn)展建立和改造中去，使得我們的城市

2、夜晚變得燈火輝煌，絢麗多彩，但同時(shí)，諸多問(wèn)題也隨之而來(lái)：能耗的逐年攀升，產(chǎn)生的*些問(wèn)題亦逐漸顯露出來(lái)，如城市路燈的維護(hù)量增大，帶來(lái)人員缺乏的問(wèn)題，使得路燈故障時(shí)不能得到及時(shí)的修復(fù)以致造成人民生活的不便；維護(hù)費(fèi)用也隨之增加，社會(huì)本錢過(guò)高，電費(fèi)支出過(guò)多，財(cái)政承當(dāng)相對(duì)困難，給政府帶來(lái)了相對(duì)大的壓力；光污染現(xiàn)象嚴(yán)重這些問(wèn)題的產(chǎn)生無(wú)疑給當(dāng)?shù)氐穆窡艄芾聿块T的各方面工作帶來(lái)很大的壓力，因此他們迫切的想解決此問(wèn)題，故針對(duì)這種情況我們?cè)O(shè)計(jì)并制作了這一節(jié)能智能型的模擬路燈控制系統(tǒng)，其主要價(jià)值在于能更好的節(jié)能與監(jiān)測(cè)，在很多方面給人們帶來(lái)了方便，給維護(hù)人員降低了難度。在白天模式的時(shí)候，還能根據(jù)環(huán)境明暗的變化控制路燈的

3、開(kāi)啟和關(guān)閉路燈，在夜晚模式的情況下，根據(jù)交通路面情況自動(dòng)開(kāi)關(guān)燈。當(dāng)燈出現(xiàn)故障不亮?xí)r，能夠檢測(cè)并且通過(guò)聲光系統(tǒng)報(bào)警，顯示器上顯示故障燈的。自制的單元控制器中的LED燈恒流驅(qū)動(dòng)電源，在多數(shù)情況下，具有系統(tǒng)穩(wěn)定，功耗低等特點(diǎn)。以STC89C51RC為核心，利用時(shí)鐘控制LED燈的開(kāi)關(guān)時(shí)間段，通過(guò)紅外感應(yīng)模塊將物體運(yùn)動(dòng)的信號(hào)通過(guò)555的TTL上下電平輸入單片機(jī)，并通過(guò)三紅外線輸入的情況判斷物體運(yùn)行方向，再控制LED燈的開(kāi)關(guān)情況。并完成四方面的功能：時(shí)間設(shè)定功能，環(huán)境明暗判斷，獨(dú)立控制功能，交通條件控制功能。顯示局部用LCD液晶顯示，要求能顯示實(shí)時(shí)時(shí)間以及對(duì)路燈設(shè)置的開(kāi)關(guān)燈時(shí)。關(guān)鍵詞：STC89C51單片

4、機(jī) ， 紅外傳感器 ， 1602液晶顯示器 ， DS1302 NE555. ABSTRACTThis work has a high degree of automation, reliable operation, and easy maintenance of lighting control system; provide some references for the modernization of city lights. STC single-chip at the core of the system of minimum system board, design a simu

5、lated Street lamp control system. Control system uses a timer to set the clock function, settings, display switch lamp time; based on 555 as the core of the infrared sensor to detect the orientation of objects. Street lamp control system uses a constant current power source, with output power adjust

6、ment features, and adjust the power can be scheduled. Elaborate Street lamp control system based on single-chip puter to realize the design, methods and processes.In the daytime mode, can also according to the environment of light and shade change control street lamp of opening and closing street la

7、mp, in night mode according to the road traffic situation to be automatic open to turn off the lights. When the lamp fails is not bright, capable of detecting and alarm by sound and light system, fault lamp number displayed on the monitor. Homemade LED lamp constant current power supply in the unit

8、controller, in most cases, system stability, and low power consumption characteristics.The simulation control system can effectively save energy, reduce the loss as the lamps. With STC89C51RC as the core, using time clock control of LED lights switch, motion signals through the three infrared sensor

9、 modules by 555 TTL low level input single-chip, and judging by three infrared input object is running, control of LED lights switch. And plete the four functions: time setting function, environmental value judgments, the independent control functions, traffic control functions. Keywords: STC89C51、s

10、ingle-chip、 infrared sensors、 1602 LCD DS1302 NE555. 目錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc325719280中文摘要 PAGEREF _Toc325719280 h IHYPERLINK l _Toc325719281英文摘要 PAGEREF _Toc325719281 h IIHYPERLINK l _Toc325719282第一章緒論 PAGEREF _Toc325719282 h 1HYPERLINK l _Toc3257192831.1概述 PAGEREF _Toc325719283 h 1HYPER

11、LINK l _Toc3257192841.2 系統(tǒng)的性能要求及特點(diǎn) PAGEREF _Toc325719284 h 2HYPERLINK l _Toc325719285第二章模擬路燈控制系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc325719285 h 3HYPERLINK l _Toc3257192862.1 模擬路燈各個(gè)系統(tǒng)的作用 PAGEREF _Toc325719286 h 3HYPERLINK l _Toc3257192872.2 模擬路燈總體設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc325719287 h 3HYPERLINK l _Toc325719288第三章系統(tǒng)分析及硬件設(shè)計(jì) PAGEREF

12、 _Toc325719288 h 5HYPERLINK l _Toc3257192893.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路與方案比擬論證 PAGEREF _Toc325719289 h 5HYPERLINK l _Toc325719290方案論證與確立 PAGEREF _Toc325719290 h 5HYPERLINK l _Toc3257192913.2 各個(gè)模塊的硬件電路設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc325719291 h 6HYPERLINK l _Toc3257192923.2.1 物體感應(yīng)模塊設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc325719292 h 6HYPERLINK l _Toc325719293

13、3.2.2 時(shí)鐘模塊設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc325719293 h 8HYPERLINK l _Toc3257192943.2.3 中央控制模塊設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc325719294 h 10HYPERLINK l _Toc3257192953.2.4 顯示模塊設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc325719295 h 11HYPERLINK l _Toc3257192963.2.5 硬件系統(tǒng)原理圖 PAGEREF _Toc325719296 h 14HYPERLINK l _Toc325719297第四章軟件設(shè)計(jì)與調(diào)試 PAGEREF _Toc325719297 h 15HYPER

14、LINK l _Toc3257192984.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路 PAGEREF _Toc325719298 h 15HYPERLINK l _Toc3257192994.2系統(tǒng)各局部子程序設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc325719299 h 15HYPERLINK l _Toc3257193004.2.1 主程序設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc325719300 h 15HYPERLINK l _Toc3257193014.2.2 紅外中斷與查詢子程序設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc325719301 h 15HYPERLINK l _Toc325719302按鍵設(shè)定程序設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc

15、325719302 h 17HYPERLINK l _Toc3257193034.3整體系統(tǒng)的軟件調(diào)試 PAGEREF _Toc325719303 h 18HYPERLINK l _Toc325719304總結(jié) PAGEREF _Toc325719304 h 19HYPERLINK l _Toc325719305致 PAGEREF _Toc325719305 h 20HYPERLINK l _Toc325719306參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc325719306 h 21. 第一章 緒論1.1概述城市照明工程作為城市公共設(shè)施的重要組成局部，對(duì)完善城市功能，改善城市人居環(huán)境，提高人民生活水

16、平發(fā)揮著重要作用。近年來(lái)，隨著城區(qū)總面積的不斷擴(kuò)大，道路照明設(shè)施也隨著變化。為方便廣闊市民夜間出行，美化城市環(huán)境，市路燈管理如果管理不當(dāng)，那將會(huì)浪費(fèi)多少能源。路燈管理的方便性和路燈節(jié)能對(duì)一個(gè)城市而言非常重要。通過(guò)對(duì)路燈等照明設(shè)備的控制，可以減少一些不必要的電力損耗，延長(zhǎng)路燈的使用壽命，以適應(yīng)現(xiàn)代化的需求。隨著人們對(duì)節(jié)能環(huán)保的訴求越來(lái)越高，以及十城萬(wàn)盞半導(dǎo)體照明工程的啟動(dòng)，我國(guó)根本確定了以LED室外照明為主攻方向。其中，LED路燈備受矚目，被政府視為推動(dòng)照明應(yīng)用市場(chǎng)的重要切入點(diǎn)。模擬路燈控制系統(tǒng)是生產(chǎn)生活和城市道路建立中必備的系統(tǒng)之一。根據(jù)設(shè)計(jì)題目要求，我們以單片機(jī)為中心，通過(guò)AT89C51單片

17、機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)路燈定時(shí)開(kāi)關(guān)及時(shí)間顯示的控制。紅外傳感器局部電路通過(guò)可根據(jù)外界環(huán)境明暗的變化，能夠自動(dòng)進(jìn)展開(kāi)燈和關(guān)燈。紅外傳感器可以接收物體在一定圍發(fā)出的紅外線，因此，將紅外傳感器置于適當(dāng)位置，便可實(shí)現(xiàn)燈依次點(diǎn)亮的控制。通過(guò)對(duì)AT89C51單片機(jī)進(jìn)展編程，使用單片機(jī)的兩個(gè)端口分別對(duì)兩只路燈進(jìn)展控制，并設(shè)定不同的開(kāi)燈和關(guān)燈時(shí)間。最終，到達(dá)所要求設(shè)計(jì)的各項(xiàng)指標(biāo)。目前，國(guó)外都在致力于研究LED相關(guān)的技術(shù)，并且一局部的產(chǎn)品已經(jīng)面向了市場(chǎng)，與同類產(chǎn)品相比更節(jié)能、更環(huán)保，適應(yīng)了現(xiàn)代化的開(kāi)展方向。但是，在城市路燈上面的LED產(chǎn)品應(yīng)用還比擬少，時(shí)間是一個(gè)問(wèn)題，而且替換的本錢和價(jià)格還不確定。因此，我所設(shè)計(jì)的LED路燈也

18、是靠近時(shí)代前沿的產(chǎn)品，至于它的實(shí)用性還有待進(jìn)一步的提高。1.2 系統(tǒng)的性能要求及特點(diǎn)模擬路燈控制統(tǒng)應(yīng)能到達(dá)以下功能要求：1系統(tǒng)有時(shí)鐘功能，能設(shè)定、顯示開(kāi)關(guān)燈時(shí)間。2系統(tǒng)應(yīng)能根據(jù)環(huán)境明暗變化，自動(dòng)開(kāi)燈和關(guān)燈。3系統(tǒng)應(yīng)能根據(jù)交通情況自動(dòng)調(diào)節(jié)亮燈狀態(tài)。4系統(tǒng)能控制兩盞路燈的開(kāi)燈和關(guān)燈時(shí)間。圖1-1 路燈布置示意圖單位：cm. 第二章模擬路燈控制系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)2.1 模擬路燈各個(gè)系統(tǒng)的作用本方案要實(shí)現(xiàn)的主要是在不同天氣，環(huán)境條件下，通過(guò)系統(tǒng)和各個(gè)設(shè)備來(lái)控制路燈的亮滅以及燈光的強(qiáng)弱情況。設(shè)計(jì)中采用的方法是：1.通過(guò)紅外感應(yīng)器，提前發(fā)現(xiàn)感應(yīng)到即將通過(guò)的人或其他物體，并將信號(hào)傳送到中央控制模塊，然后開(kāi)啟路燈。

19、2.用一個(gè)光照感應(yīng)器，感應(yīng)光照強(qiáng)度，用來(lái)改變燈光的強(qiáng)弱程度。在光照過(guò)弱時(shí)，光照感應(yīng)器接通，并將信號(hào)傳送到555的紅外感應(yīng)器上，如果有人通過(guò)，則路燈通過(guò)紅外線將信號(hào)傳給中央控制模塊，然后控制路燈接通點(diǎn)亮。3.時(shí)鐘模塊主要作用是用來(lái)計(jì)時(shí)和控制不同季節(jié)，年份路燈的開(kāi)關(guān)時(shí)間長(zhǎng)短。每次亮的時(shí)間通過(guò)時(shí)鐘模塊來(lái)起定時(shí)作用，還可以顯示現(xiàn)在的日期、時(shí)間。4.顯示模塊，是對(duì)各個(gè)系統(tǒng)傳遞回來(lái)的數(shù)據(jù)進(jìn)展信號(hào)轉(zhuǎn)換和處理后，顯示在顯示器上。5.按鍵控制模塊，是對(duì)程序的編譯控制，可以輸入信息，改變信息。6.中央控制系統(tǒng)是對(duì)整體運(yùn)行的控制，是模擬路燈控制系統(tǒng)中最重要的局部，并且可以對(duì)其他的各個(gè)系統(tǒng)進(jìn)展有效地調(diào)節(jié)和控制。2.2

20、 模擬路燈總體設(shè)計(jì)光照感應(yīng)器，感應(yīng)光照強(qiáng)度，將信號(hào)傳給紅外感應(yīng)器，只有當(dāng)光照強(qiáng)度低到一定的規(guī)定值時(shí)，在紅外感應(yīng)器感應(yīng)到有物體經(jīng)過(guò)后路燈才會(huì)點(diǎn)亮，否則則不會(huì)點(diǎn)亮。通過(guò)按鍵控制，改變路燈的的狀態(tài)，也可以使路燈無(wú)條件的亮滅，這是人為的控制。根據(jù)題目要求，經(jīng)過(guò)仔細(xì)分析，參考硬件軟件因素，大致可以將本系統(tǒng)分為：物體感應(yīng)模塊，時(shí)鐘模塊，中央控制模塊，按鍵控制模塊，顯示模塊，光照感應(yīng)模塊。如圖2-1所示光照感應(yīng)器顯示模塊中央控制模塊時(shí)鐘模塊物體感應(yīng)模塊物體感應(yīng)模塊物體感應(yīng)模塊按鍵控制模塊圖2-1 系統(tǒng)整體框圖. 第三章 系統(tǒng)分析及硬件設(shè)計(jì)3.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路與方案比擬論證方案論證與確立1、央控制模塊方案一：

21、采用單片機(jī)控制，利用利用以C51系列為核心的單片機(jī)系統(tǒng)控制兩盞LED開(kāi)關(guān)燈時(shí)間，利用單片機(jī)的部時(shí)鐘與外部中斷能夠滿足系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求，且本錢較低，適合路燈系統(tǒng)的大規(guī)模建立。方案二：采用FPGA和單片機(jī)相結(jié)和的方式路燈的控制，由于本系統(tǒng)只需要實(shí)現(xiàn)對(duì)兩盞LED燈的控制，不需要大規(guī)模的FPGA。方案三：全部采用模擬電路模塊時(shí)間。由于本系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求時(shí)間判斷，環(huán)境判斷，獨(dú)立控制等邏輯功能，使用模擬電路導(dǎo)致電路的龐大復(fù)雜。2、物體感應(yīng)模塊方案一：利用紅外線的物理性質(zhì)來(lái)進(jìn)展測(cè)量的傳感器。紅外線又稱紅外光，它具有反射、折射、散射、干預(yù)、吸收等性質(zhì)。任何物質(zhì)，只要它本身具有一定的溫度高于絕對(duì)零度，都能輻射紅外線。紅

22、外線傳感器測(cè)量時(shí)不與被測(cè)物體直接接觸，因而不存在摩擦，并且有靈敏度高，響應(yīng)快等優(yōu)點(diǎn)。方案二：采用超聲波感應(yīng)，超聲波傳感器是利用超聲波的特性研制而成的傳感器。超聲波是一種振動(dòng)頻率高于聲波的機(jī)械波，由換能晶片在電壓的鼓勵(lì)下發(fā)生振動(dòng)產(chǎn)生的，它具有頻率高、波長(zhǎng)短、繞射現(xiàn)象小，特別是方向性好、能夠成為射線而定向傳播等特點(diǎn)。超聲波對(duì)液體、固體的穿透本領(lǐng)很大，尤其是在不透明的固體中，它可穿透幾十米的深度。方案三：利用激光技術(shù)進(jìn)展測(cè)量的傳感器。它由激光器、激光檢測(cè)器和測(cè)量電路組成。激光傳感器是新型測(cè)量?jī)x表，它的優(yōu)點(diǎn)是能實(shí)現(xiàn)無(wú)接觸遠(yuǎn)距離測(cè)量，速度快，精度高，量程大，抗光、電干擾能力強(qiáng)等。3、顯示模塊方案一：數(shù)碼

23、管顯示，由于此題要時(shí)顯示系統(tǒng)時(shí)間、狀態(tài)、和故障LED燈等，而數(shù)碼管不能顯示字符。方案二：LED點(diǎn)陣顯示，LED點(diǎn)陣顯示雖然能顯示字符和數(shù)字，但顯示效果不好，且不易編程。方案三：LCD液晶顯示，LCD液晶不但能顯示字符和數(shù)字，而且顯示效果較好，容易編程實(shí)現(xiàn)。4、時(shí)鐘模塊 方案一：專用時(shí)鐘芯片，直接將時(shí)鐘信息存儲(chǔ)在時(shí)鐘芯片中，利用時(shí)鐘芯片自帶的定時(shí)器定時(shí)，中央控制模塊讀取該時(shí)鐘芯片時(shí)鐘信息，節(jié)省其系統(tǒng)資源提高時(shí)間精度。方案二：利用機(jī)械定時(shí)器件，方案三：利用555定時(shí)器組建定時(shí)模塊555，555定時(shí)器具有本錢低，性能可靠等優(yōu)勢(shì)，雖然能夠做到準(zhǔn)確定時(shí)但不具備儲(chǔ)存時(shí)間信息的能力。 5、按鍵控制模塊方案一

24、：均采用輕觸按鍵。6、綜合以上方案最后確立了各個(gè)模塊所使用的方案為表3-2中央控制模塊STC89C52時(shí)鐘模塊DS1302時(shí)鐘芯片物體檢測(cè)模塊555的紅外感應(yīng)顯示模塊1602液晶顯示器3.2 各個(gè)模塊的硬件電路設(shè)計(jì) 物體感應(yīng)模塊設(shè)計(jì)1. NE555概述NE555是屬于555系列的計(jì)時(shí)IC的其中的一種型號(hào)，555系列IC的接腳功能及運(yùn)用都是相容的，只是型號(hào)不同的因其價(jià)格不同其穩(wěn)定度、省電、可產(chǎn)生的振蕩頻率也不大一樣；而555是一個(gè)用途很廣且相當(dāng)普遍的計(jì)時(shí)IC，只需少數(shù)的電阻和電容，便可產(chǎn)生數(shù)位電路所需的各種不同頻率之脈沖信號(hào)。 NE555的特點(diǎn)有：1.只需簡(jiǎn)單的電阻器、電容器，即可完成特定的振蕩

25、延時(shí)作用。其延時(shí)圍極廣，可由幾微秒至幾小時(shí)之久。2.它的操作電源電壓圍極大，可與TTL，CMOS等邏輯電路配合，也就是它的輸出準(zhǔn)位及輸入觸發(fā)準(zhǔn)位，均能與這些邏輯系列的高、低態(tài)組合。3.其輸出端的供給電流大，可直接推動(dòng)多種自動(dòng)控制的負(fù)載。 4.它的計(jì)時(shí)準(zhǔn)確度高、溫度穩(wěn)定度佳，且價(jià)格廉價(jià)。NE555的極限參數(shù)，不同的封裝形式及不同的生產(chǎn)廠商的器件這些參數(shù)不盡一樣，極限參數(shù)是指在不損壞器件的情況下，廠商保證的界限，并非可以工作的條件，如果超過(guò)*一環(huán)境下使用，其間的平安性將不會(huì)得到保證，這使用中應(yīng)加以注意。2. 555定時(shí)器的電路構(gòu)造與功能555定時(shí)器是一種多用途的數(shù)字-模擬混合集成電路，利用它能極方

26、便地構(gòu)成施密特觸發(fā)器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和多諧振蕩器等。由于使用靈活、方便，所以555定時(shí)器在波形的產(chǎn)生與變換、測(cè)量與控制、家用電器、電子玩具等許多領(lǐng)域中都得到了應(yīng)用。555的電路構(gòu)造如圖：圖3-3 555部電路構(gòu)造圖555的引腳功能如下： 1腳， (接地) -地線(或共同接地) ，通常被連接到電路共同接地。 2 腳，(觸發(fā)點(diǎn)) -這個(gè)腳位是觸發(fā)NE555使其啟動(dòng)它的時(shí)間周期。觸發(fā)信號(hào)上緣電壓須大于2/3 VCC，下緣須低于1/3 VCC 。 3腳， (輸出) -當(dāng)時(shí)間周期開(kāi)場(chǎng)555的輸出輸出腳位，移至比電源電壓少1.7伏的高電位。周期的完畢輸出回到O伏左右的低電位。于高電位時(shí)的最大輸出電流大約20

27、0 mA 。 4腳， (復(fù)位) -一個(gè)低邏輯電位送至這個(gè)腳位時(shí)會(huì)重置定時(shí)器和使輸出回到一個(gè)低電位。它通常被接到正電源或忽略不用。 5 腳，(控制) -這個(gè)接腳準(zhǔn)許由外部電壓改變觸發(fā)和閘限電壓。當(dāng)計(jì)時(shí)器經(jīng)營(yíng)在穩(wěn)定或振蕩的運(yùn)作方式下,這輸入能用來(lái)改變或調(diào)整輸出頻率。 6腳， (重置鎖定) - Pin 6重置鎖定并使輸出呈低態(tài)。當(dāng)這個(gè)接腳的電壓從1/3 VCC電壓以下移至2/3 VCC以上時(shí)啟動(dòng)這個(gè)動(dòng)作。7腳， (放電) -這個(gè)接腳和主要的輸出接腳有一樣的電流輸出能力，當(dāng)輸出為ON時(shí)為L(zhǎng)OW，對(duì)地為低阻抗，當(dāng)輸出為OFF時(shí)為HIGH，對(duì)地為高阻抗。 8 腳，(V +) -這是555個(gè)計(jì)時(shí)器IC的正電

28、源電壓端。供給電壓的圍是+4.5伏特(最小值)至+16伏特(最大值)。參數(shù)功能特性： 供給電壓4.5-18V輸出電225mA (ma*) 上升/下時(shí)間100 ns 供給電3-6 mA3. 基于NE555的紅外感應(yīng)設(shè)計(jì)紅外對(duì)管原理：直流驅(qū)動(dòng)紅外探測(cè)器電路的設(shè)計(jì)與參數(shù)計(jì)算電路如下列圖所示圖3-4。W1和R1及D1成簡(jiǎn)單直流發(fā)光二極管驅(qū)動(dòng)電路，調(diào)節(jié)W1改變發(fā)光管的發(fā)光光強(qiáng)，從而節(jié)探測(cè)距離，NE555及其外圍原件構(gòu)成施密特觸發(fā)器,其觸發(fā)電平可通過(guò)W2調(diào)制，接收管D2和電阻R2構(gòu)成光電檢測(cè)電路。通過(guò)NE555第3腳輸出的TTL平可以直接驅(qū)動(dòng)單片機(jī)I/O口。由于NE555輸出信號(hào)為TTL電平,單片機(jī)檢測(cè)方

29、便。圖 3-4直流驅(qū)動(dòng)紅外探測(cè)器電路 時(shí)鐘模塊設(shè)計(jì)時(shí)鐘模塊主要功能是時(shí)間設(shè)置，主要由DS1302芯片實(shí)現(xiàn)，它通過(guò)串行方式與單片機(jī)進(jìn)展數(shù)據(jù)傳送，能夠向單片機(jī)提供包括秒、分、時(shí)、日、月、年等在的實(shí)時(shí)時(shí)間信息，并可對(duì)月末日期、閏年天數(shù)自動(dòng)進(jìn)展調(diào)整；它還擁有用于主電源和備份電源的雙電源引腳，在主電源關(guān)閉的情況下，也能保持時(shí)鐘的連續(xù)運(yùn)行。另外，它還能提供31字節(jié)的用于高速數(shù)據(jù)暫存的RAM。鑒于上述特點(diǎn)，DS1302已在許多單片機(jī)系統(tǒng)中得到應(yīng)用，為系統(tǒng)提供所需的實(shí)時(shí)時(shí)鐘信息。 1. DS1302芯片概述DS1302慢速充電時(shí)鐘芯片包括實(shí)時(shí)時(shí)鐘/日歷和31字節(jié)的靜態(tài)RAM，它經(jīng)過(guò)一個(gè)簡(jiǎn)單的串行接口與微處理器

30、通信，實(shí)時(shí)時(shí)鐘/日歷提供秒、分、時(shí)、日、周、月和年等信息，對(duì)于小于31天的月，月末的日期自動(dòng)進(jìn)展調(diào)整，還包括了閏年校正的功能。時(shí)鐘的運(yùn)行可以采用24小時(shí)或帶AM上午/PM下午的12小時(shí)格式。使用同步串行通信，簡(jiǎn)化了DS1302與微處理器的通信。與時(shí)鐘/RAM通信僅需三根線：1(復(fù)位)、2I/O數(shù)據(jù)線、和3SCLK串行時(shí)鐘。數(shù)據(jù)可以以每次一個(gè)字節(jié)或多達(dá)31字節(jié)的多字節(jié)形式傳送至?xí)r鐘/RAM或從其中送出。DS1302設(shè)計(jì)成為能在非常低的功耗下工作，消耗小于1微瓦的功率便能保存數(shù)據(jù)和時(shí)鐘信息。 DS1302是DS1202的升級(jí)產(chǎn)品，除了DS1202根本的慢速充電功能外，DS1302具有的其它特點(diǎn)包括

31、：用于主電源和備份電源的雙電源的雙電源引腳，可編程的VCC1慢速充電器以及7個(gè)附加字節(jié)的高速暫存存儲(chǔ)器。2. DS1302工作原理串行時(shí)鐘芯片的主要組成局部：移位存放器、控制邏輯、振蕩器、實(shí)時(shí)時(shí)鐘以及RAM。為了初始化任何的數(shù)據(jù)傳送，把置為高電平且把提供地址和命令的8位裝入到移位存放器，數(shù)據(jù)在SCLK的上升沿串行輸入，無(wú)論是讀周期還是寫(xiě)周期發(fā)生，也無(wú)論傳送方式是單字節(jié)傳送還是多字節(jié)傳送，開(kāi)場(chǎng)8位指定40個(gè)字節(jié)中的哪個(gè)將被訪問(wèn)。在開(kāi)場(chǎng)8個(gè)時(shí)鐘周期把命令字裝入移位存放器之后，另外的時(shí)鐘在讀操作時(shí)輸出數(shù)據(jù)，在寫(xiě)操作時(shí)輸入數(shù)據(jù)。時(shí)鐘脈沖的個(gè)數(shù)在單字節(jié)方式下為8加8，在多字節(jié)方式下為8加最大可達(dá)248的

32、數(shù)。如圖3-5，引腳排列：圖3-5 DS1302引腳排列引腳說(shuō)明：*1,*2：32，768kHz晶振引腳；GND:接地；：復(fù)位；I/O數(shù)據(jù)輸入輸出；SCLK:串行時(shí)鐘；VCC1,VCC2:電源引腳。實(shí)時(shí)時(shí)鐘具有能計(jì)算2100 年之前的秒分時(shí)日日期星期月年的能力還有閏年調(diào)整的能力;1. 31 8 位暫存數(shù)據(jù)存儲(chǔ)RAM;2. 串行I/O 口方式使得管腳數(shù)量最少;3. 寬圍工作電壓2.0 5.5V;4. 工作電流2.0V 時(shí),小于300nA;5. 讀/寫(xiě)時(shí)鐘或RAM 數(shù)據(jù)時(shí)有兩種傳送方式單字節(jié)傳送和多字節(jié)傳送字符組方式;6. 8 腳DIP 封裝或可選的8 腳SOIC 封裝根據(jù)外表裝配;7. 簡(jiǎn)單3

33、線接口;8. 與TTL 兼容Vcc=5V;9.可選工業(yè)級(jí)溫度圍-40 +85;10. 與DS1202 兼容;11. 在DS1202 根底上增加的特性;3. DS1302的電路設(shè)計(jì)如圖3-6所示，VCC1接3V電壓，VCC2接+5V電源，*1,*2接晶振，I/O串行口輸出，復(fù)位端。圖3-6DS1302電路圖 中央控制模塊設(shè)計(jì)1. STC89C52單片機(jī)概述與MCS-51單片機(jī)產(chǎn)品兼容 、8K字節(jié)在系統(tǒng)可編程Flash存儲(chǔ)器、 1000次擦寫(xiě)周期、全靜態(tài)操作：0Hz33Hz 、三級(jí)加密程序存儲(chǔ)器 、 32個(gè)可編程I/O口線、三個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器八個(gè)中斷源、全雙工UART串行通道、 低功耗空閑和

34、掉電模式 、掉電后中斷可喚醒 、看門狗定時(shí)器 、雙數(shù)據(jù)指針、掉電標(biāo)識(shí)符 。2. STC89C52功能特性描述STC89C52 是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有 8K 在系統(tǒng)可編程Flash 存儲(chǔ)器。使用高密度非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)制造，與工業(yè)80C51 產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。片上Flash允許程序存儲(chǔ)器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的8 位CPU 和在線系統(tǒng)可編程Flash，使得STC89C52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。 STC89C52具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 8k字節(jié)Flash，256字節(jié)RAM， 32 位I/O 口線，看門狗定時(shí)器，

35、2 個(gè)數(shù)據(jù)指針，三個(gè)16 位 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，一個(gè)6向量2級(jí)中斷構(gòu)造，全雙工串行口，片晶振及時(shí)鐘電路。另外，STC89C52可降至0Hz靜態(tài)邏輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式。空閑模式下，CPU 停頓工作，允許RAM、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護(hù)方式下，RAM容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停頓，直到下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止。8 位微控制器 8K字節(jié)在系統(tǒng)可編程 Flash。3. C51單片機(jī)最小系統(tǒng)介紹 單片機(jī)最小系統(tǒng)由晶振電路和復(fù)位電路構(gòu)成圖3-7單片機(jī)最小系統(tǒng) 顯示模塊設(shè)計(jì)1LCD1602液晶概述液晶是一種高分子材料，因?yàn)槠涮厥獾奈锢?、化學(xué)、光學(xué)特性，被廣泛應(yīng)用于

36、輕薄顯示器上。本系統(tǒng)顯示模塊采用了LCD1602液晶顯示器每行能夠顯示16個(gè)字符，可以顯示兩行。主要實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)時(shí)間設(shè)定，燈的開(kāi)關(guān)時(shí)間的功能，系統(tǒng)狀態(tài)顯示。1、讀操作時(shí)序圖3-82、寫(xiě)操作時(shí)序圖3-93、時(shí)序相關(guān)參數(shù)圖3-104.與單片機(jī)連接圖圖3-11 硬件系統(tǒng)原理圖圖3-12. 第四章 軟件設(shè)計(jì)與調(diào)試4.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路本軟件系統(tǒng)共包括主程序局部，物體感應(yīng)局部，按鍵設(shè)定局部，顯示局部。通過(guò)DS1302時(shí)鐘芯片將實(shí)時(shí)時(shí)鐘信息輸入到單片機(jī)，單片機(jī)將從時(shí)鐘芯片所讀信息與單片機(jī)中所設(shè)定的亮滅燈時(shí)間相比照，再參考外部總控制端確定路燈功能的開(kāi)啟與否。在確定路燈功能開(kāi)啟的前提下，外部中斷0、外部中斷1與查詢端

37、口確定交通狀態(tài)。再由單片機(jī)控制兩盞路燈的亮滅狀態(tài)。4.2系統(tǒng)各局部子程序設(shè)計(jì)主程序設(shè)計(jì)主程序設(shè)計(jì)主要包括函數(shù)初始化局部，紅外感應(yīng)局部和按鍵掃描局部。其中紅外感應(yīng)局部采用了兩個(gè)外部中斷和一個(gè)查詢。程序流程圖如圖4-1。圖4-1 紅外中斷與查詢子程序設(shè)計(jì)1紅外中斷子程序中斷子程序主要包括讀取DS1302的時(shí)鐘信息和設(shè)置的時(shí)鐘信息相比照和對(duì)的燈方向上的判斷兩個(gè)方面。程序流程圖如圖4-2。圖4-2void INT_1() interrupt 2H2+; /H2紅外線2標(biāo)志位if(H2=2)H2=0;if(H2=1)/IR_LED1=0; IR_LED2=1;elseIR_LED1=1; IR_LED2

38、=0;LED1=time&IR_LED1;/時(shí)間控制&紅外控制LED2=time&IR_LED2;2 紅外查詢局部子程序void IR_Inquiry()查詢局部 if(H3=1) delay1(5); 延時(shí)5msif(H3=1) 紅外查詢3IR_LED2=IR_LED2; 控制LED燈2發(fā)生電平偏轉(zhuǎn) LED2=time&IR_LED2;時(shí)間控制&紅外控制按鍵設(shè)定程序設(shè)計(jì)開(kāi)場(chǎng)按鍵設(shè)定程序是整個(gè)系統(tǒng)的核心，其中包括了對(duì)系統(tǒng)時(shí)間的設(shè)定，開(kāi)關(guān)燈設(shè)定，總控制端設(shè)定等。流程圖如4-3。按K1按K3按K4按K2按K4設(shè)置初始時(shí)間進(jìn)入路燈開(kāi)關(guān)燈時(shí)間設(shè)置界面系統(tǒng)時(shí)間調(diào)整模式按K1按K2時(shí)間加時(shí)間減路燈控制開(kāi)/

39、路燈控制關(guān)圖4-34.3整體系統(tǒng)的軟件調(diào)試MCS-51系列單片機(jī)常用的開(kāi)發(fā)編程軟件是KEIL軟件，該軟件能對(duì)C和匯編語(yǔ)言進(jìn)展語(yǔ)言編譯。同時(shí)能夠在KEIL軟件商之間調(diào)試程序錯(cuò)誤并且支持模塊化設(shè)計(jì)縮短了開(kāi)發(fā)周期減少了開(kāi)發(fā)難度。通過(guò)KEIL生成得HE*文件能在Proteus上直接仿真，能減少硬件調(diào)試中的風(fēng)險(xiǎn)和難度。通常單片機(jī)程序開(kāi)發(fā)流程有以下步驟：通過(guò)對(duì)工程研究，對(duì)工程的要求進(jìn)展模塊化分類，設(shè)計(jì)程序流程圖，再對(duì)具體模塊選擇不同的算法，在KEIL中編寫(xiě)出程序。通過(guò)編譯查錯(cuò)，在KEIL中對(duì)程序中出現(xiàn)的語(yǔ)法和邏輯的錯(cuò)誤進(jìn)展修改生成HE*文件，在Proteus中畫(huà)出硬件原理圖仿真調(diào)試。. 總結(jié)本文介紹了以5

40、1單片機(jī)為核心的模擬路燈控制系統(tǒng)，并詳細(xì)介紹了各個(gè)局部的功能的構(gòu)造，原理，本系統(tǒng)所選的STC89S52芯片精度高，物體感應(yīng)局部采用了基于555觸發(fā)器的紅外線感應(yīng)模塊，因而檢測(cè)物體靈敏度高，具有重大的實(shí)際意義。寫(xiě)論文是一個(gè)不斷學(xué)習(xí)的過(guò)程，從最初剛寫(xiě)論文時(shí)對(duì)單片機(jī)時(shí)鐘電路的模糊認(rèn)識(shí)到最后能夠?qū)υ搯?wèn)題有深刻的認(rèn)識(shí)，我體會(huì)到實(shí)踐對(duì)于學(xué)習(xí)的重要性，以前只是明白理論，沒(méi)有經(jīng)過(guò)實(shí)踐考察，對(duì)知識(shí)的理解不夠明確，通過(guò)這次的做，真正做到理論實(shí)踐相結(jié)合?；苏畮滋?，終于完成了設(shè)計(jì)，不過(guò)調(diào)試的時(shí)候卻發(fā)現(xiàn)結(jié)果和想的有所不同，通過(guò)監(jiān)控和修改才得出了需要的設(shè)計(jì)。這次的設(shè)計(jì)讓我們?cè)鲩L(zhǎng)了實(shí)踐技能，還增加了有關(guān)交通知識(shí)，這些對(duì)于我們真是受