模拟路灯控制系统报告

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1、基于FREESCALEJL3芯片的模拟路灯控制系统摘要：本文介绍了一个模拟路灯控制系统的解决方案。本方案以FREESCALE公司的MCU芯片MC68HC908JL3为核心，加以简单的外围电路，实现了2009年全国大学生电子设计竞赛试题所要求的所有技术内容。JL3单片机在工业上的应用比较广泛，其可靠性、抗干扰能力和温度稳定性都比较强，性价比高。这是一个低成本的路灯控制解决方案，除了选用廉价的单片机芯片，还采用了廉价得微型激光发射器与光敏电阻组合的方式代替昂贵的工业控制光电传感器，大大降低了系统成本。整个系统的电路简单，结构紧凑。经过检测，该系统能长时间稳定

2、工作，满足设计指标要求。关键词：模拟控制、LED照明、单片机69目录基于FREESCALEJL3芯片的模拟路灯控制系统11.系统设计31.1设计要求31.2总体设计方案41.2.1功能分解及设计思路41.2.2方案论证与比较41.2.3系统各模块的最终方案71.3系统功能说明书（用户使用说明书）71.3.1路灯的工作模式71.3.2按键操作说明82.单元电路设计92.1每部分模块的电路设计92.1.1电源供电电路92.1.2单片机最小系统92.1.3输入与输出92.1.4电流源驱动及电流检测102.1.5光电检测电路113.软件设计123.1-----子

3、程序123.2----系统主程序流程图133.2.1系统流程图133.2.2定时器溢出中断处理函数流程图143.2.3按键扫描流程图154.系统测试164.1测试仪器164.2指标测试164.2.1各部分测试的指标16694.2.2系统实现的功能165.结论19附录21附录1程序代码21附录2硬件原理图63附录3PCB图（部分）65691.系统设计1.1设计要求一、任务（来自原题）设计并制作一套模拟路灯控制系统。控制系统结构如图1所示，路灯布置如图2所示。图1路灯控制系统示意图图2路灯布置示意图（单位：cm）二、设计要求1．基本要求（1）支路控制器有时钟

4、功能，能设定、显示开关灯时间，并控制整条支路按时开灯和关灯。（2）支路控制器应能根据环境明暗变化，自动开灯和关灯。69（3）支路控制器应能根据交通情况自动调节亮灯状态：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2），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。2．发挥部分（1）自制单元控制器中的LED灯恒流驱动电源。（2）单

5、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%范围内设定并调节，调节误差≤2%。（3）性价比高，工作稳定，符合电磁兼容（EMC）方面的要求，无对外干扰或干扰小。1.2总体设计方案1.2.1功能分解及设计思路本模拟路灯控制系统的设计方案要实现的主要功能主要分解为以下五个方面：一是时钟功能及定时开关灯。二是根据环境明暗变化，自动开灯和关灯。三是根据交通情况自动调节亮灯状态：当汽车靠近路灯时，路灯能自动点亮；当汽车远离时，路灯自动熄灭。四声光报警功能，当路灯出现故障时而不亮时，控制器发出信号，并显示有故障

6、路灯的地址编号。五是根据绿色节能照明要求，采用恒流源驱动LED路灯发亮且能调光，路灯驱动电源输出功率能在20%～100%范围内设定并调节，调节误差≤2%。以上功能的实现，都是以单片机为核心，在单片机系统实现的输入输出和显示功能的基础上，由单片机的内置逻辑和运算功能，加上一定的外围电路得以实现。征对以上的五个功能，基于模块化的设计思想，以下分别叙述之。1.2.2方案论证与比较1.2.2.1时钟功能及定时开关机。69方案一：采用专用时钟芯片。现在流行的串行时钟电路很多，如DS1302、DS1307、PCF8485等。其优势是可以单独使用，直接连接单片机外围，

7、有自己独立的时钟晶振，精度较高。单片机通过串行接口读取和写入当前的时钟值，时钟芯片的运行受单片机死机的影响少。其缺点一是消耗了单片机IO口资源。二是在编程时需要增加读写串行口的内容，消耗了单片机的运行时间。三是增加了成本。增加了时钟芯片及其外围电路的开支。DS1302的典型应用电路如图3所示：图3DS1302的典型应用电路方案二：采用单片机内置时钟振荡电路及定时器构建时间平台。本方案直接利用单片机的内置定时器，通过定时器的中断和简单运算实现时钟功能。例如：JL3单片机，在4M时钟时，单个指令的运行时间是1微秒，设置定时器1每125个指令周期产生一个中断，

8、即125微秒，8个中断后，时间平台是1毫秒，设置以下时间计数变量分别为：ucha