基于单片机80C51模拟路灯控制系统的课题设计

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1、基于单片机80C51模拟路灯控制系统的课题设计摘要本系统以AVR低功耗单片机系列ATMEGA16L为核心组成支路控制系统，采用专用时钟芯片实现精确的时钟功能，设定并显示开关灯时间。该控制系统能根据环境明暗变化自动开灯和关灯，以达到节能要求。ATMEGA16L是一款高性能、低功耗的8位AVR微处理器，使系统在低功耗的状态下稳定工作。系统采用线路简单、体积小的专用时钟芯片DS1302，DS1302工作时功耗很低，保持数据和时钟信息时功率小于1mW。使用DS1302不但使电路功耗降低，而且节省IO口资源。采用低功耗的字符型

2、液晶作为显示器件，显示更为直观。使用光敏电阻来检测环境明暗的变化，光敏电阻在不同光强下电阻值会发生明显变化，单片机内部AD采集电阻值的变化量达到检测目的。采用对射式收发一体光电传感器检测物体的运动，使用灵敏光电传感器更有效地实现在物体运动过程中路灯的自动控制，达到节能的要求。当路灯电路出现故障时，单片机采集路灯电路采样点的电压后处理采集到的数据，实现自动报警功能。该系统基于可靠的硬件设计和稳定的软件算法实现题目基本要求。关键词：ATMEGA16L功耗节能光电传感器目录一、设计任务-2-1.1任务-2-1.2要求-2-

3、二、方案论证与比较-3-三、总体设计方案-3-1.支路控制系统设计-4-（1）时钟模块-4-（2）信号采集模块的设计-5-（3）显示、按键模块-6-（4）路灯控制模块-6-（5）声光报警模块-6-（6）电源模块-7-2.软件设计-13-四、结果分析-13-五、结论-14-六、参考文献-14-附录1系统原理图-15-附录2程序清单-16-一、设计任务1.1任务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）1.2要求1．基本要求（1）支路

4、控制器有时钟功能，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。（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

5、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%范围内设定并调节，调节误差≤2%。（3）其它（性价比等）。二、方案论证与比较方案一：题目要求设计一个模拟路灯控制系统，实现支路控制器对单元控制器的有效控制。本系统采用ATMEGA16L单片机为主控芯片，采用对射式收发一体的光电传感器采集由于物体运动所产生的信号，再由支路控制器系统对信号进行处理实现对路灯的合理控制，以达到题目要求。支路控制器的时钟采用精确的时钟芯片并由字符

6、型液晶作为显示，利用按键设定、修改开关灯时间。系统采用光敏电阻分压的方式感应周围环境明暗的变化，支路控制系统采集分压值经单片机处理后来控制路灯的变化。当路灯出现故障后路灯电路中采样点的电压值会发生变化，单片机根据变化量进行相应的处理。基于设计思路在设计过程中选择合适的元器件，使用合适的单元电路模块，更有效的达到设计要求。方案二：与方案一不同的是方案二选用AT89S52芯片，采用红外对管对物体的移动进行检测，时钟由单片机定时器实现。方案比较：与AT89S52相比，ATMEGA16L在性能上具有明显的优势，若采用红外对管

7、则给元件的安装带来不便，且不易调试；由单片机定时器实现的时钟不准确，故采用方案一。三、总体设计方案本系统以ATMEGA16L为控制核心。整个系统硬件框图如图1所示：图3系统框图1.支路控制系统设计图4最小系统支路控制系统是模拟路灯控制系统的核心，该系统采用ATMEL公司的ATMEGA16L单片机作为主控制芯片来实现对受控对象的控制。与AT89S52相比，ATMEGA16L是一款高性能、低功耗的8位AVR微处理器，具有速度快、输出电流大、工作电压范围宽、成本低等优点，是一款性价比很高的单片机。（1）时钟模块图5时钟电路

8、为实现精确的时钟功能并节省单片机IO口资源，该设计使用专用的接口方式为串行的时钟芯片DS1302，该芯片线路简单、体积小，易于操作，且价格低廉。DS1302是美国DALLAS公司推出的一种高性能、低功耗、带RAM的实时时钟电路，它可以对年、月、日、周日、时、分、秒进行计时，具有闰年补偿功能，工作电压为2.5V～5.5V。采用三线接口与CPU进行