八路灯控制毕设说明书

1、. . . . 路灯控制系统摘要：本系统以89S52单片机为控制核心，采用单片机的定时/数器为实现时钟计时，另外采用集成运算放大器和D/A转换器构成具有深度负反馈的数字可控直流电流源，用于调节LED 灯的亮度，系统由单片机控制，具有键盘设定，步进，液晶显示时间设定值和LED灯的功率，实现了按题目要求的两灯开关灯控制，以与10mA-600mA之间任意设定和步进。关键词：可控电流源，路灯控制器，LEDabstract：The system uses microcontroller of 89S52, using the timer/clock timing of the microcontroller for the realization of the number of devices, while using an integrated operational amplifier and D/A converter which has a deep negative feedback form the number of controllable DC current source,

2、 for regulating the LED lamp brightness. the system controlled by microcontroller with a keyboard, step Motor, liquid crystal display time settings and power LED lights to achieve the required two lamps according to subject light control switch, and arbitrarily set between 10mA-600mA and step.Key word：controllable currentsource，lampcontrolsystem，LED1 引言1.1 基于89S52单片机的路灯控制系统的研究当今单片机的发展相当迅速，产品更新换代周期也越来越长，其结构不断改进，功能日益增强，性能价格比越来越高。目前全世界单片机制造商有很多家，产品有很多系列。它们在我国均得到了广泛使用。路灯控制系统是生产生活和城市道路建设中必备的系统之一。根据设计

3、题目要求，基于单片机为中心，通过AT89S52单片机实现对路灯定时开关与时间显示的控制。红外传感器部分电路通过可根据外界环境明暗的变化，能够自动进行开灯和关灯。红外传感器可以接收物体在一定围发出的红外线，因此，将红外传感器置于适当位置，便可实现灯依次点亮的控制。通过对AT89S52单片机进行编程，使用单片机的两个端口分别对两只路灯进行控制，并设定不同的开灯和关灯时间。路灯故障时，支路控制器产生低电平，送入AT89S52单片机，产生报警信号。1.2 红外传感器红外技术发展到现在，已经为大家所熟知，这种技术已经在现代科技、国防和工农业等领域获得了广泛的应用。红外传感系统是用红外线为介质的测量系统，按照功能能够分成五类：（1）辐射计，用于辐射和光谱测量；（2）搜索和跟踪系统，用于搜索和跟踪红外目标，确定其空间位置并对它的运动进行跟踪；（3）热成像系统，可产生整个目标红外辐射的分布图像；（4）红外测距和通信系统；（5）混合系统，是指以上各类系统中的两个或者多个的组合。 2 系统方案论证21方案一：采用单片机控制，PWM调节路灯亮度，需要较贵的PWM模块，控制较方便。22方案二：采用单片机控制，

4、运放负反馈和场效应管实现路灯亮度调节。其控制原理简单，且价格便宜容易实现。其控制电路简单，可线性调节，硬件电路简单，调试方便，电路工作的可靠性高。综上所述，我选用第二种方案。系统框图如图1：键盘电路（ZLG7289）单片机显示电路（LCD）晶振时序电路D/A转换控制电路复位电路恒流源电路检测电路通信电路 （RS232）图1：系统框图本路灯控制系统以单片机89S52为核心，配上周围的信息采集系统、路灯控制系统、检测电路系统、通信系统和显示系统。可以对灯一起控制，也可以对单个灯进行控制，控制功能包括开关灯时间，灯的亮度，还可以根据环境来进行对灯的控制。采集系统包括以下几部分电路：. 单片机的基本电路。此部分电路主要是单片机最小系统的最基本的电路之一，也是本系统的核心电路，其余电路都是以该部分电路展开的，它负责整个系统数据的处理和协调工作。. 路灯控制电路。该电路实现我们设置的控制，让路灯在规定的时间和方式开关。. 路灯亮度调节电路。该电路由一个D/A芯片组成，负责调节路灯的亮度。. LCD显示电路。该电路主要是提供人能够识别的信息，即让人能够知道系统工作的状态。.键盘输入电路。该电路是提供

5、一个人机交流的平台，通过它人能够对系统进行基本的设置，以达到控制目的。. 声光报警电路。该电路是本设计的最终目的，即在温度超过规定围时，提醒操作者控制环境的温度，以避免不必要的损失。晶振时序电路。该电路主要是为单片机提供一个基准的时序，让单片机能够按部就班地工作。单片机复位电路。该电路能够在系统上电的时候自动复位，使整个系统在上电时，能够从程序的第一行开始执行。该电路还有强制复位的功能，能够在系统出现死机情况的时候，用人工的方式时单片机从程序的第一行开始执行。3 各电路设计和论证3.1电源电路设计和论证3.1.1方案一：采用独立的稳压电源。采用独立的稳压电源供电，电源的稳压性能好，直流输出特性好，系统可以稳定工作，但是独立稳压电源体积大，价格昂贵，不易携带，只适合系统在实验室调试阶段使用，即为系统调试提供一个通用的电源平台。3.1.2方案二：采用四只干电池提供电源。该方案的优点是系统简明扼要，成本低；缺点是输出功率不高，只能勉强推动单片机，适合小电流负载。该方案中需要能提供LED电源，干电池无法提供这么大的电流。而且在整个系统工作的过程中，电压会随着时间的推移而不断降低，进而造成系统出

6、现死机等情况。 3.1.3方案三：采用变压器整流的形式提供电源。该电源的电路结构简单，成本较低，输出功率可以在选择变压器的时候确定，只要变压器的功率合适，完全可以使整个电路稳定工作。该方案对于本系统来说，兼具方案一和方案二的优点。为使系统能够稳定工作，必须有可靠电源，在此基础上综合考虑降低成本、硬件调试简单和设计维修方便等因素，选择第三种方案。电源方案的具体电路如图2所示。图2：电源电路我们的课题中需要+5V电压给控制电路供电，需要+12V和-12V给运放和恒流源供电。所以我们采用了集成稳压电路LM7812和LM7912提供+12V和-12V。然后在+12V输出取电到LM7805产生+5V电压。经过试验该电路能很好的提供给我们需要的电压源。我们的设计中还包括调光电路，调光电路是由恒流源组成。我们的恒流源由ADC0832和负反馈电路组成，电流值通过ADC0832转换成电压，再利用运放的负反馈作用，把电压加到电阻R31、R32,从而控制流过场效应管的电流，实现横流的作用。电流可以通过调节ADC0832的电压值来调节。原理图见下图：32路灯控制电路的设计321 方案一 采用晶闸管电子开关控制

7、LED灯的开关晶闸管电子开关充分利用了电压过零触发、电流过零切除、开关无触点、响应速度快等晶闸管特性，可使电容上的电压从零快速上升到额定工作电压。而在断开时，晶闸管上的电流过零切除可实现电容器投入无涌流、切除无过压、投切无电弧的快速动态补偿功能，故能较好地解决电容器投切时产生的暂态冲击问题。但是，晶闸管在导通状态下存在较大的管压降(1 V左右)，故在工作时，要考虑消耗功率和其产生和散发的大量热量，而这会使运行和维护的成本加大。322 方案二 采用继电器控制LED灯的开关电磁式继电器一般由铁芯、线圈、衔铁、触点簧片等组成的。只要在线圈两端加上一定的电压，线圈中就会流过一定的电流，从而产生电磁效应，衔铁就会在电磁力吸引的作用下克服返回弹簧的拉力吸向铁芯，从而带动衔铁的动触点与静触点（常开触点）吸合。当线圈断电后，电磁的吸力也随之消失，衔铁就会在弹簧的反作用力返回原来的位置，使动触点与原来的静触点（常闭触点）吸合。这样吸合、释放，从而达到了在电路中的导通、切断的目的。继电器不仅实现了开关作用，还能做到电气隔离，耗电少。故我们选用方案二。继电器我们采用OMEN 的 DC5 -G5V-1图3：D

8、C5 -G5V-1的引脚图（线圈无极性）它的额定负载在DC24时为 1A，机械寿命达到500万次（开关频率36000次/h），动作时间在5ms以下，消耗功率仅150mW,完全满足我们的要求。由于继电器线圈需要30mA的电流驱动，因此我们采用74LS244来驱动继电器。74LS244最大能够提供46mA的电流，输入和TTL电平兼容。路灯控制原理电路见下图：图4：路灯控制电路33检测电路设计和论证331 方案一 超声波检测机械振动在介质中的传播过程叫做波，人耳能够感受到频率高于16赫兹，低于20000赫兹的弹性波，所以在这个频率围的弹性波又叫声波。频率小于10赫兹的弹性波又叫次声波，频率高于20000赫兹的弹性波叫做超声波。次声波和超声波人耳都不能感受。超声波测距作为一种非接触性的检测方法，因其结构简单紧凑、可靠性高、价格低廉、实时性强等优点，近年来已经得到了广泛应用，如液位测量，修路过程中路面平整检测，汽车倒车雷达，机器人辅助视觉识别系统等。但因超声波在空气中传播时受到诸如环境温度、湿度、风速等影响，传统的超声波测距系统精度普遍较低。由于超声波测距的不稳定，我们需要复杂的超声波处理电路，

9、处理程序算法也比较复杂，我们不采用。331 方案二 红外传感器检测红外线是介于可见光和微波之间的一种电磁波，因此，它不仅具有可见光直线传播、反射、折射等特性，还具有微波的某些特性，如较强的穿透能力和能贯穿某些不透明物质等。红外传感器包括红外发射器件和红外接收器件。自然界的所有物体只要温度高于绝对零度都会辐射红外线，因而，红外传感器须具有更强的发射和接收能力。红外传感器的的测距基本原理为发光管发出红外光，光敏接收管接收前方物体反射光，据此判断前方是否有障碍物。根据发射光的强弱可以判断物体的距离，它的原理是接收管接收的光强随反射物体的距离而变化的，距离近则反射光强，距离远则反射光弱。目前，使用较多的一种传感器-红外光电开关，它的发射频率一般为38 kHz左右，探测距离一般比较短，通常被用作近距离障碍目标的识别。本系统采用的即为此种传感器。检测电路见下图： 图5：障碍物检测电路 图6：光线检测电路34按键电路设计和论证3.4.1 方案一 44矩阵式键盘。此方案需要占用8个I/O口，采用行列扫描的方式工作，即每个程序的执行周期要对键盘进行至少一次的扫描，这就占用了系统的时间，增长了程序的执行周期，变相的减缓了温度的读取速度，本系统需要的I/O口比较多，该方案占用的资源过多，只能放弃。3.4.2 方案二 采用扫描方式工作的独立式按键。对于独立式按键来说，如果设置过多按键，显然会占用较多I/O口，给布线带来不便，此方案适用于按键较少的情况。但是该方案在修改告警温度时的灵敏度不够，需要在程序中不断的扫描键盘的输入情况

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