毕业设计（论文）-基于单片机的路灯遥控装置的设计

基于单片机的路灯遥控装置的设计目 录摘要1Abstract11 引言11.1 选题背景和意义21.2 设计要求21.3 研究现状32 系统硬件设计42.1 硬件总体设计42.2 单片机控制模块42.2.1 发射部分单片机控制模块42.2.2 接收部分单片机控制模块52.3 无线遥控信号发射、接收模块52.3.1 PT2262编码电路52.2.2 PT2272解码电路62.4 按键电路模块72.4.1 按键功能介绍72.4.2 按键电路设计82.5 光线感应电路92.6 路灯驱动电路92.7 显示电路模块103 系统软件设计113.1 遥控路灯发射系统设计113.2 遥控路灯接收系统设计124 系统测试134.1 系统总体调试134.2 测试仪器134.3 调试步骤134.4 测试结果134.4.1 测试数据144.4.2 PWM波形图155 总结与展望175.1 总结175.2 展望17参考文献18致 谢19附 录20基于单片机的路灯遥控装置的设计摘要：通过对路灯的有效控制，从而达到节约能源的目的，本文设计了一款基于单片机的路灯遥控装置。该装置利用PWM波对路灯进行调光控制，通过无线模块进行信号的传输，以实现路灯的无线遥控。该系统具有时间显示、光控和人工模式的自动切换功能。实验结果表明，该装置能有效地实现对路灯的遥控控制，能有效地节约能源、提高照明管理水平和减少路灯的损耗。关键词：路灯；AT89C51单片机；PWM波；遥控装置The Design of Street Lamp Remote Control Device Based on SCMName: Yang Wang Director：ZhuLiang LinAbstract：Through the effective control of streetlights, so as to achieve the purpose of energy saving, this paper designs a paragraph of the lamps of the remote control device based on single chip. The device using PWM waves on the street lamps, adjust light control through wireless module in signal transmission, so as to realize the street lamp wireless remote control. The system has time to show, light-activated and artificially mode automatically switch function. The experimental results show that the device can effectively achieve the remote control for street lamp, can effectively save energy, improve the management level and reduce street lighting the loss. Key Words：Street lamps; AT89C51microcontroller; PWM;Remote control device1 引言随着时代的发展，城市现代化建设步伐不断加快，对城市路灯照明及城市亮化工程需求也更大，而能源的供需矛盾也越来越突出，节电节能、绿色照明的要求越来越迫切，越来越高。如何充分利用高科技手段解决上述矛盾也就成为当前照明控制领域一个新的课题。城市路灯照明自动化控制和智能化管理作为城市现代化的标志之一，它所带来的经济和社会效益是十分显著的，它的推广和实施也将是市政工程建设中的一项重要内容。1.1 选题背景和意义在信息技术高速发展的今天，路灯照明作为一个产业在我国已得到了充分的发展，如何采用更方便、更节能性、更环保性并更智能化地管理路灯是工程技术人员十分关注的问题。尤其在这个能源紧张的社会，节能和环保显得尤为重要。例如，2003年，中国电光源产量约80亿只，居世界第一位，中国有7000多家照明电器生产厂家，是世界上最大的照明产品的生产基地和出口国。照明在我国电力消费中所占的比重也越来越大：2004年中国发电总量21870亿千瓦时，照明耗电约为2187亿千瓦时，占当年发电量的10。相当于三峡水力发电工程建成后，年发电能力840亿千瓦时的近3倍12。近年来，尽管我国的电力建设取得了很大的发展，但这并不意味着我国的电力资源己经过剩，事实恰恰相反，电力供应不足和能源短缺的现象十分严峻。翻开2003年的新闻，电荒二字十分抢眼。2004年6月16日，国家电网公司总经理赵希正表示。夏季电网将面临八十年代以来严峻的缺电局面，全网电力供应的缺口将达到三千万千瓦左右34；根据电力专家的判断，上海尚属于“一般短缺”，江苏属于“严重短缺”，浙江则进入“电力危机”状态5。2005年开春以来，越来越多省份的电力紧张警报再次拉响。由于缺煤和季节性缺水。南方电网已经电力告急。南方电网公司称，平均每天缺电780千瓦，整个电网最高负荷逼近4000万千瓦，广西、云南、海南电网的最高负荷都已达到去年的峰值67。节能环保已经成为当今社会的主题，而路灯在城市中数量非常巨大，如果开启和关闭不能进行有效控制，会造成能源的浪费，因此设计一款路灯遥控系统装置具有一定的实际意义。一个智能路灯系统的设计可以明显的提高路灯的用电效率，改善率因素，在节约能源，电力资源合理利用的今天，该装置有着十分广阔的社会和商业前景。1.2 设计要求 本课题主要是设计一款基于单片机的路灯遥控系统装置，主要研究内容如下： (1) 具有光控模式和人工设置两种模式，两种模式能进行切换；路灯用LED来模拟。 (2) 切换到人工设置模式时，能完成亮度的手动调节，整个范围内可以进行 四档调节，亮度调节的分辨率为25%； (3) 所有的控制功能都用遥控完成，在遥控板上要进行当前时间的显示，时 间最小显示到分。1.3 研究现状在科学技术迅速发展的今天，人类社会发生了翻天覆地的变化，使我们的生产生活更加丰富多彩。LED作为一种节能减排的新光源，具有无污染和环保这一大优点，已被广泛的应用。因此各种有关LED的控制技术也应运而生。文献8介绍了一种新颖的多路无线遥控开关系统的设计方法，采用单片机对接收到的信号进行软件解码，主要是避免了采用专用解码芯片的有关限制，可以增强系统的扩展性和灵活性，即用遥控器的操作来实现原有设备的开、停、变向、变速等功能。文献9设计了一种基于无线收发数传模块PTR2000的家庭智能电子开关，实现了家庭照明电灯、电器设备等集中控制的电子化、遥控化。这种方法不但弥补了机械开关易磨损的不足，而且解决了在比较大的房子里夜间要启动开关非常麻烦的问题。文献10介绍了一种基于单片机的远程无线遥控系统，其主控制器为W78E516B微处理器，采用RTL8019AS芯片进行网络通讯。本地控制器与被控制设备的通讯采用RF无线遥控方式，免去了布线的麻烦；通过单片机进行软件模拟PT2262硬件编码，节约了硬件成本。文献11分析了城市路灯照明耗电大、设备使用寿命短的原因，提出了采用补偿变压器稳压方式和P89C51RD2单片机进行稳压控制的解决方案。文献12探索出了一种基于单片机控制技术的可编程无线电遥控多通道开关系统的设计方法。采用该方法设计的遥控开关系统控制方便，适用于含有较多受控电器的场合，可实现多路多功能控制。文献13设计了一种基于单片机技术的无线遥控家居照明系统，可以从任意房问无线遥控家中任意一盏灯具的工作，真正实现了“分散控制，集中管理”的目的。该方案主要采用全数字化的设计方案，充分体现了现代人对家居的智能化、人性化管理的需求。文献14直接采用EM78系列单片机构成无线遥控发送接收装置和照明系统的主控制器，并在此基础上构成了一种新型的智能照明系统。文献15介绍了一种可编程无线电遥控多通道开关系统的设计方法。该方案通过充分利用其软、硬件资源,为无线电遥控提供了合理、廉价的解决方案。本设计完成基于单片机的路灯遥控装置的设计，利用光敏电阻对路灯进行光控控制，通过无线发射接受模块进行信号的发送和接受并利用单片机来实现四个按键对路灯的遥控控制，并且四个按键同时控制数码管显示。2 系统硬件设计2.1 硬件总体设计本系统是基于单片机的路灯遥控装置系统，具有对路灯亮度调节、人工设置与光控模式相互切换以及对当前时间的设置等功能。系统原理框图如图2-1所示。该系统主要分为无线遥控信号发射和接收模块、单片机控制模块、按键电路模块、显示电路模块、光线感应模块与路灯模块。单片机 1显示电路路灯按键电路单片机 2光线感应电路驱动电路无线发射无线接收图2-1 系统原理框图2.2 单片机控制模块根据设计任务要求，本设计主要实现对路灯遥控系统的操作，因此采用了两块单片机进行信号的处理和传输。发射部分单片机控制模块主要进行信号的处理和发射；接收部分单片机控制模块主要是进行信号接收和显示。2.2.1 发射部分单片机控制模块系统硬件总体框图如图2-1所示，单片机1采用的是AT89C51单片机，其主要作用是对四个按键功能的设置，来完成遥控与人工控制路灯，并控制发送的信号，同时可以进行当前时间的设置。单片机AT89C51的电路原理图如图2-2所示。图2-2 AT89C51原理图2.2.2 接收部分单片机控制模块本系统考虑到接收部分单片机控制模块，即单片机2，其所用到的管脚只需要二十个。如果采用AT89C51则多出二十个管脚，既占据空间又浪费成本及资源。因此，系统总体框图如图2-1所示，单片机2采用AT89C2051单片机，其主要的作用是接收无线发射电路的信号来控制路灯的亮度。单片机AT89C2051的电路原理图如图2-3所示。图2-3 AT89C2051原理图 2.3 无线遥控信号发射、接收模块无线发射模块是用来发射进行模式的切换和时间的设置的指令，无线接收模块是用来接收控制命令。本设计的实现主要采用遥控来控制，因此需要PT2262/PT2272这组芯片通过编解码实现对路灯的无线遥控。2.3.1 PT2262编码电路PT2262是一款用以编码的芯片，在本设计中关于PT2262的编码发射电路原理图如图2-4所示。图2-4 PT2262编码发射电路原理图如图2-4所示，PT2262编码芯片的D1-D8、A1-A4所对应的第1-8、10-13管脚为地址管脚,是用于进行地址编码,可置为“0”,“1”,“f”(悬空)；D7-D8、A1-A4所对应的第7-8、10-13管脚为数据输入管脚,有一个为“1”即有编码发出，内部下拉；Vdd所对应的第18管脚接Vcc，即接电源正端；Vss所对应的第9管脚接地，即接电源负端；TE所对应的第14管脚接编码启动端，用于多数据的编码发射，低电平有效；RT1所对应的第16管脚接振荡电阻输入端，与RT2所接的电阻决定