模拟路灯控制系统(1组液晶)

《模拟路灯控制系统(1组液晶)》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、2009年全国大学生电子设计竞赛设计报告模拟路灯控制系统（I题）【高职高专组】参赛学校：湖南铁道职业技术学院参赛队员：曾雄英殷理杰程城2009年9月目录摘要11方案设计与比较11.1LED恒流源设计方案11.2移动物体通过检测方案11.3整体方案22理论分析与计算22.1功率数据采集原理分析22.2功率调节原理分析22.3调节误差分析23电路设计33.1系统框图33.2显示器模块电路33.3光传感器模块33.4时钟电路43.5反射式红外传感器检测电路43.6声光报警电路43.7A/D电路43.8D/A转换电路53.9串口接口电路54程序设计54.1定时开关灯的实现54.2功率调节的实现64.3

2、程序流程图65系统测试75.1测试仪器75.2测试方案75.3测试结果75.4结果分析86总结8参考文献8附件1：支路控制器单片机电路图9附件2：单元控制器单片机电路图10附件3：恒流源电路图10附件4：主要PCB图11附件5：主要元器件清单13附件6：部分程序清单14模拟路灯控制系统摘要：本系统采用3片Atmel公司的AT89S51单片机作为系统的控制器件，其中支路控制器为主控制器，两个单元控制器作为从控制器。支路控制器接显示器和键盘组成人机界面，可通过外部时钟模块进行开关灯定时控制，可通过光敏传感器检测环境明暗程度，可通过反射式红外传感器检测交通情况，以控制LED的亮灭。在单元控制器中，采

3、用OP07集成运放接大功率场效应管设计了LED压控恒流源，可由单片机通过D/A方便地控制恒流源的输出电流和功率，并由A/D芯片将功率数据反馈到单片机，形成闭环自动控制系统。支路控制器与单元控制器之间采用485工业串口进行通信，可推广到现场实际应用中。关键词：路灯　89S51单片机　恒流源1方案设计与比较1.1LED恒流源设计方案方案一：分立元件设计法。LED恒流源可以采用三极管、稳压管加电阻等分立元件进行设计，具有电路简单、成本低等优点，但是性能较差，单片机不好控制。方案二：专用芯片设计法。市面上有不少专用LED恒流源的驱动芯片，如美国安森美公司的CAT4201以及UCT4611，SN3350

4、等。采用专用芯片电路简单可靠、性能好，通过PWM可控制输出电流大小，但是功率数据不易采集。方案三：运放设计法。采用OP07集成运放接大功率场效应管等元器件组成压控恒流源，这种方案具有电路简单可靠、性能好、单片机容易控制、功率数据易于采集等优点，故本系统采用此方案。1.2移动物体通过检测方案方案一：超声波检测法。利用超声波发射接收的时间差不同，可用来检测是否有物体通过。该方法简单有效，但由于声波的发散特性，精度达不到题目要求。方案二：红外对管检测法。采用位于同一直线上面对面放置的一个红外发射管和一个红外接收管（即红外对管），可以用来检测是否有物体通过其间。只需通过检测红外接收管的电阻变化，即可以

5、方便地掌握物体通过情况。该方法简单易行，检测距离远，但是安装调试较困难，受环境光影响较大。方案三：反射式红外传感器检测法。利用红外线发射接收的时间差不同，也可来检测是否有物体通过。该方法同样简单有效，安装方便，精度高，经过调试，检测距离可超过20cm，故本系统采用该方案。201.3整体方案方案一：单MCU控制法。单从题目功能的实现，采用单MCU方案是可行的。支路控制器采用单MCU设计，所有外部接口（包括键盘、显示器、时钟模块、光电传感器、红外对管、AD、DA等）都挂在这个MCU上。两个单元控制器不带MCU，只设计恒流源。两个恒流源的控制及功率数据采集由支路控制器中的MCU通过双通道的A/D、D

6、/A来完成。这种方案单元控制器电路相当简单，支路控制器电路较为复杂，MCU工作负荷大，I/O资源紧张。整体方案成本较低，易于实现，但不符合实际情况，不满足题意。方案二：主从机协同控制法。支路控制器、单元控制器各采用1片MCU进行控制，支路控制器的主MCU与单元控制器的从MCU之间采用串口通信进行数据交换。支路控制器只用于人机界面、开关灯时间设定、自动亮度识别、道路通过检测及故障报警等，而各个LED恒流源及其控制、数据采集电路均集成到单元控制器电路中，并由其内部的从MCU通过串口接收主MCU的指令进行控制。此方案各MCU分工合理，协同工作，负荷不高，电路、程序都较简单。同时采用工业串口，传输距离

7、远，可推广到实际应用中，故本系统采用该方案。2理论分析与计算2.1功率数据采集原理分析单元控制器采集当前LED的输出功率数据分两步进行：一、采集通过LED的电流值。由于本系统采用压控恒流源，故通过LED的电流即为通过采样电阻的电流，因为采样电阻阻值为1Ω，所以电流等同于采样电阻上的电压。又因为前级运放OP07接成电压跟随器，该值即为D/A输出的电压值，在单元控制器在设定LED输出功率时已知。二、采