欢迎来到沃文网! | 帮助中心 分享知识,传播智慧!
沃文网
换一换
首页 沃文网 > 资源分类 > DOC文档下载
 

基于单片机技术的多功能路灯自动控制系统的设计.doc

  • 资源ID:1332       资源大小:2.12MB        全文页数:40页
  • 资源格式: DOC        下载权限:注册会员/VIP会员    下载费用:20积分 【人民币20元】
下载资源需要20积分 【人民币20元】
已注册用户请登录:
账号:
密码:
  忘记密码?
    
友情提示
2、PDF文件下载后,可能会被浏览器默认打开,此种情况可以点击浏览器菜单,保存网页到桌面,既可以正常下载了。
3、本站不支持迅雷下载,请使用电脑自带的IE浏览器,或者360浏览器、谷歌浏览器下载即可。
4、本站资源下载后的文档和图纸-无水印,预览文档经过压缩,下载后原文更清晰   

基于单片机技术的多功能路灯自动控制系统的设计.doc

I基于单片机技术的多功能路灯自动控制系统的设计摘要随着我国经济的快速发展,电力消费也随之快速增长。如何节能降耗己成为近年来研究的热点。本课题就是针对我国在城市照明上所存在的巨大的能源消耗而提出的。本系统利用红外传感器模块、声控模块、光控模块和时钟控制模块,并结合深圳宏晶科技公司的STC89C52RC单片机芯片制作的单片机最小系统实现了多功能路灯控制的功能。系统设计包括硬件和软件,其中硬件设计采用以STC89C52RC单片机为主CPU构建的单片机最小系统,通过红外控制模块,光控制模块,时钟控制模块和声音控制模块,将采集到的数据送给STC89C52RC单片机芯片进行处理;软件设计是在Keil平台上,以C51为开发语言,开发的一款路灯控制系统。系统分为四个功能模块声控功能,光控功能,时钟控制功能和红外控制功能,通过检测STC89C52RC单片机与模块之间连接引脚的信号实时的控制路灯的开关,以及其它的操作(如时间设定、LCD显示等)。本系统实现了自动控制路灯的功能,节约了人力和能源消耗,从而实现了良好的社会效益。关键词STC89C52RC单片机,DS1302时钟芯片,光敏控制,红外控制,声音控制IIThedesignofautomaticcontrolsystemofmulti-functionalstreetlightsbasedonmicrocontrollertechnologyAbstractWithChinasrapideconomicdevelopment,electricityconsumptionalongwithrapidgrowth.Howtosaveenergyhasbecomeahotresearchinrecentyears.ThistopicisforChinasurbanlightingontheenormousenergyconsumption.Thesystemusesinfraredsensormodule,voicemodule,thelightcontrolmoduleandtheclockcontrolmodule,andcombinesthesmallestsingle-chipsystemproducedbySTC89C52RCmicrocontrolleroftheShenzhenmacrocrystaltechnologycompanytoachievethecontrolfunctionsofthemulti-functionalstreetlights.Systemdesignincludeshardwareandsoftware,includinghardwaredesignusesSTC89C52RCmicrocontrollerasthemainCPUtobuildthesmallestsingle-chipsystem,viainfraredcontrolmodule,thelightcontrolmodule,theclockcontrolmoduleandthevoicecontrolmodule,givingthecollecteddatatoSTC89C52RCmicrocontrollertodealwith.SoftwaredesignisintheplatofKeil,theC51forthedevelopmentoflanguage,thedevelopmentofastreetlightcontrolsystem.Thesystemisdividedintofourfunctionalmodulesvoicefeatures,lightcontrolfunction,clockcontrolfunctionandinfraredcontrolfunctions,itreal-timecontrolsofthelightsoff,andotheroperationssuchastimesettings,LCDdisplay,etc.bydetectingtheconnectingpinsignalbetweenSTC89C52RCmicrocontrollerandmodule.Thesystemachievestheautomaticcontrolofstreetlampfunction,savesmanpowerandenergyconsumption,thustoachieveagoodsocial.KeywordsSTC89C52RCmicrocontroller;DS1302clockchip;thephotosensitivecontrol;infraredcontrol;soundcontrolIII摘要.I目录..III1引言.............................................................................................................................................................11.1课题概述..................................................................................................................................................11.1.1课题的研究背景...................................................................................................................................11.1.2课题研究的目的及意义.......................................................................................................................11.2课题的国内研究现状..............................................................................................................................21.3论文的主要研究内容..............................................................................................................................22总体设计.....................................................................................................................................................32.1系统功能设计说明..................................................................................................................................32.2系统硬件总体设计..................................................................................................................................32.3系统软件总体设计..................................................................................................................................33系统硬件设计.............................................................................................................................................53.1STC89C52RC单片机最小系统模块设计...............................................................................................53.1.1STC89C52RC单片机的特性................................................................................................................53.1.2STC89C52RC单片机最小系统电路设计............................................................................................73.2时钟控制电路模块设计..........................................................................................................................93.2.1DS1302芯片的特性..............................................................................................................................93.2.2时钟电路模块设计.............................................................................................................................113.3光控电路模块设计................................................................................................................................123.3.1ADC0832芯片的特性.........................................................................................................................123.3.2光控电路模块设计.............................................................................................................................143.4声控电路模块设计................................................................................................................................143.5红外电路模块设计................................................................................................................................153.6键盘接口电路设计................................................................................................................................153.7LCD液晶显示电路设计........................................................................................................................163.7.1LCD1602概述.....................................................................................................................................163.7.2LCD1602与单片机的接口电路.........................................................................................................193.8电源电路设计........................................................................................................................................194系统软件设计...........................................................................................................................................204.1软件设计的总体流程图........................................................................................................................204.2各功能模块的软件设计........................................................................................................................204.2.1时钟控制模块软件设计.....................................................................................................................204.2.2红外控制模块软件设计.....................................................................................................................224.2.3声音控制模块软件设计.....................................................................................................................244.2.4光控制模块软件设计.........................................................................................................................255系统仿真...................................................................................................................................................285.1Proteus介绍............................................................................................................................................285.1.1Proteus软件的特点.............................................................................................................................285.1.2Proteus软件的功能.............................................................................................................................285.2Keil的概述.............................................................................................................................................295.3功能仿真................................................................................................................................................305.3.1时钟控制功能的仿真.........................................................................................................................305.3.2光控制功能的仿真.............................................................................................................................316结论...........................................................................................................................................................32参考文献.................................................................................................................................................33致谢.............................................................................................................................................................34附录一系统总体硬件原理图...........................................................................................................35附录二系统总体硬件PCB电路图.................................................................................................36附录三系统仿真图...........................................................................................................................37常州大学本科生毕业设计(论文)第1页共40页1引言1.1课题概述1.1.1课题的研究背景随着我国经济的快速发展,电力消费也随之快速地增长。特别是在城市市政建设上,传统的路灯控制与维护手段已经远远不能适应城市现代化发展的速度。城市市政建设日新月异,宽阔的街道,各种各样的路灯给城市带来了光明的同时也增添了城市的夜间魅力。但是由于道路、路灯众多,传统的人工管理模式已经和快速发展的现代化城市建设不相适应。如何节能降耗己成为近年来研究的热点课题。基于单片机的多功能路灯控制系统是针对我国在城市照明上所存在的巨大的能源消耗问题而研究提出的。1.1.2课题研究的目的及意义(1)课题研究的目的①本次课题开发的目标利用DS1302时钟芯片,并结合声控模块,光控模块,光敏控制模块以及STC89C52RC单片机最小系统板,实现多功能路灯自动控制系统从而实现了节能降耗的目的。②基本要求系统通过STC89C52RC最小系统板和时钟控制模块,光控模块,光敏控制模块,声控模块对路灯进行控制。③技术指标系统实现的光敏控制有效距离3米以内;光控模块不管是黑天白夜只要可见度不高,系统会自动打开路灯;声控模块只要驻体极话筒能采集到声音信号,路灯都将会被点亮;时钟模块平时可做钟表显示时间,设定开关灯时间后,即可控制路灯的开关。(2)课题研究的意义单片机是微型计算机的一个重要分支。随着计算机技术的发展,单片机被广泛应用于仪器仪表、家用电器、医用设备、航空航天、专用设备的智能化管理及过程控制等领域,大致可分如下几个范畴①在智能仪器仪表上的应用单片机具有体积小、功耗低、控制功能强、扩展灵活、微型化和使用方便等优点,广泛应用于仪器仪表中,结合不同类型的传感器,可实现诸如电压、功率、频率、湿度、温度、流量、速度、厚度、角度、长度、硬度、元素、压力等物理量的测量。采用单片机控制使得仪器仪表数字化、智能化、微型化,且功能比起采用电子或数字电路更加强大。例如精密的测量设备(功率计,示波器,各种分析仪等)。②在工业控制中的应用用单片机可以构成形式多样的控制系统、数据采集系统。例如工厂流水线的智能化管理,电梯智能化控制、各种报警系统,与计算机联网构成二级控制系统等。常州大学本科生毕业设计(论文)第2页共40页③在家用电器中的应用可以这样说,现在的家用电器基本上都采用了单片机控制,从电饭煲、洗衣机、电冰箱、空调机、彩电、其它音响视频器材、再到电子秤量设备,五花八门,无所不在。④在计算机网络和通信领域中的应用现代的单片机普遍具备通信接口,可以很方便地与计算机进行数据通信,为在计算机网络和通信设备间的应用提供了极好的物质条件,现在的通信设备基本上都实现了单片机智能控制,从手机,电话机、小型程控交换机、楼宇自动通信呼叫系统、列车无线通信、再到日常工作中随处可见的移动电话,集群移动通信,无线电对讲机等。⑤单片机在医用设备领域中的应用单片机在医用设备中的用途亦相当广泛,例如医用呼吸机,各种分析仪,监护仪,超声诊断设备及病床呼叫系统等等。⑥在各种大型电器中的模块化应用某些专用单片机设计用于实现特定功能,从而在各种电路中进行模块化应用,而不要求使用人员了解其内部结构。如音乐集成单片机,看似简单的功能,微缩在纯电子芯片中,就需要复杂的类似于计算机的原理。在大型电路中,这种模块化应用极大地缩小了体积,简化了电路,降低了损坏、错误率,也方便于更换。此外,单片机在工商,金融,科研、教育,国防航空航天等领域都有着十分广泛的用途[1-3]。1.2课题的国内研究现状近年来,国内外在智能照明系统的研发领域取得了长足进步,照明系统正从结构复杂化、功能简单化向集成化、智能化、多参数检测的方向迅速发展,为开发新一代智能照明控制系统创造了有利条件。国内的智能路灯控制系统大都采用这么几种方法(1)无线控制器,视频监控设备和中心计算机进行控制;(2)中央控制器,红外传感器和开关电路;(3)对射式激光传感器系统(激光发射装置和激光接收装置组成)和中央控制器;(4)主控模块和从控模块组成,主控模块由探测器、主控器、ZigBee协调器和路灯开关电路构成,从控模块由与ZigBee协调器模块进行无线通信的ZigBee节点模块和与ZigBee节点模块相接的路灯开关电路构成。目前,国外对路灯控制系统的研究也有了较大的进展,特别是在将现代互联网技术用于路灯控制方面发展更快,如在道路照明系统中大量使用嵌入基于载波芯片的智能控制器,基于LonWorks技术的电子镇流器替代低效的机械镇流器的同时在配电柜中加装智能服务器等。1.3论文的主要研究内容本课题的主要研究内容是如何节能。因此首先要对现代照明系统发展的现状以及城乡街道的需求进行分析,在对分析的结果进一步的进行研究。在完成所有前期准备的基础上,得出了研制以STC89C52RC单片机为最小系统,采用声、光、时钟和红外控制模式为一体的多功能路灯控制系统。常州大学本科生毕业设计(论文)第3页共40页2总体设计设计的思想系统有四个模块,分别为时钟控制模块、声音控制模块、光控制模块、红外控制模块,只要选择其中任一模块都可以控制路灯的开关。2.1系统功能设计说明1时钟控制模块时钟控制模块,选择时钟控制模式后,便可设置路灯的开启和关闭时间,通过设置好的开启和关闭时间来控制路灯的开关。2光控制模块光控模块通过光感器件实时的采集光线强度,并将采集到的模拟量送至ADC0832模数转换芯片,在将转换的数据送至STC89C52RC单片机进行处理,当光强值超出预设值时,路灯处于熄灭状态,反之路灯将一直被点亮。3声音控制模块声音控制模块通过驻体极话筒实时的采集声音信号,并将采集的信号送给单片机进行处理,当有声音信号时,声音控制模块会输送一个低电平给单片机(同时声音控制模块中的LED灯会点亮),这时路灯会自动开启;反之,当声音信号不强或没有声音信号时,路灯一直处于熄灭状态。4红外控制模块红外控制模块通过红外探头,实时的探测周围的变化,当有人进入探测范围时,探头输出探测电压,经过放大后使信号的输出电压高于参考电压,并将此电压信号经反相器反向后送至单片机,经单片机处理后,路灯会自动开启,反之路灯将一直处于熄灭状态。2.2系统硬件总体设计硬件设计采用以STC89C52RC单片机为主CPU构建的单片机最小系统,通过红外控制模块,光控制模块,时钟控制模块和声音控制模块,将采集到的数据送给STC89C52RC单片机进行处理。其中红外控制模块主要由热释电红外传感器和BISS0001红外信号处理器组成;光控制模块由光敏元件和ADC0832模数转换芯片组成,负责将采集到的光强转换成数字信号并送单片机进行处理;声音控制模块由驻体极话筒和放大电路组成,负责将采集到的声音信号放大后送入单片机中进行处理,为了确保驻体极话筒采集到声音信号且正确的传送至单片机,在放大电路后加入了一个发光二极管,来指示声音信号的有无,当采集到声音信号时,发光二极管被点亮,反之一直处于熄灭状态;时钟控制模块外围电路主要由DS1302时钟芯片及时钟芯片的外围电路组成,时钟芯片负责传送年、月、日、星期、时、分、秒等信息供单片机进行处理。2.3系统软件总体设计KeilC51是美国KeilSoftware公司出品的51系列兼容单片机C语言的软件开发系统,Keil软件十分方便系统的开发、调试与测试等工作,可以有效的提高编程效率。本系统就是在Keil软件平台上,利用C51开发语言进行开发的。系统主要分为四个模块常州大学本科生毕业设计(论文)第4页共40页光控模块,声控模块,时钟控制模块和红外控制模块。开机进入系统后,首先进行模式选择,选择后系统进入相应的控制模块如图2.1所示。图2.1功能模块图2.3.1获取处理数据这部分主要实现的是外部模块向STC89C52RC单片机最小系统反馈数据信号。(1)声控模块一旦采集到声音信息将反馈给单片机一个低电平信号,单片机获取到此信号就会做出相应的信号处理。(2)光控模块实时的进行光强采集,并将采集到的模拟数据送ADC0832模数转换芯片进行转换,将转换后的数据反馈给单片机,单片机获取到数据就会做出相应的处理。(3)时钟控制模块时钟芯片实时的反馈给单片机年、月、日、星期、时、分、秒等信息。(4)红外控制模块红外探头实时的探测周围的情况,当探测到有人时,反馈一个高电平信号经反相器取反后将低电平信号送至单片机。2.3.2处理获取数据处理获取数据主要是处理各功能模块反馈给单片机的数据,通过不同的数据单片机做出相应的操作。(1)声控模块单片机获取到低电平信号,便打开路灯延时一段时间后路灯熄灭,如果一直获取到低电平信号路灯将一直打开。(2)光控制模块单片机获取到光强数据,如果该数据大于设定值,路灯处于熄灭状态,反之路灯点亮,一旦光由弱变强并超出设定值,路灯将会延时一段时间后熄灭。(3)时钟控制模块单片机获取到时钟数据,如果时钟数据等于设定开灯时间时,路灯点亮,直到时钟数据等于设定关灯时间时,路灯才会熄灭。(4)红外控制模块单片机获取到低电平信号,便将路灯点亮延时一段时间后路灯熄灭,如果一直有低电平信号,路灯将一直点亮;一旦获取到高电平信号,路灯将延时一段时间后熄灭。常州大学本科生毕业设计(论文)第5页共40页3系统硬件设计3.1STC89C52RC单片机最小系统模块设计3.1.1STC89C52RC单片机的特性STC89C52RC是美国ATMEL公司生产的低电压、高性能CMOS8位单片机,片内含8KB的可反复擦写的程序存储器和256B的随机存取数据存储器(RAM),器件采用Atmel公司的高密度、非易失性存储技术生产,兼容标准MCS-51指令系统,片内配置通用8位中央处理器(CPU)和Flash存储单元,功能强大的STC89C52RC单片机可灵活应用于各种控制领域。STC89C52RC单片机的内部结构如图3.1所示图3.1STC89C52RC单片机的内部结构单片机性能参数(1)与MCS-51产品指令系统完全兼容(2)8KB可反复擦写Flash闪速存储器(3)1000次擦写周期(4)时钟频率范围0Hz24MHz(5)3级加密程序存储器(6)1288B内部RAM(7)32个可编程I/O接口线(8)2个16位定时/计数器(9)6个中断源(10)可编程串行UART通道(11)低功耗空闲和掉电模式功能特性概述STC89C52RC提供以下标准功能8KB的Flash闪速存储器,256B内部RAM,32个I/O接口线,两个16位定时/计数器,一个5向量两级中断结构,一个全双工串行通信口,片内振荡器及时钟电路。同时,STC89C52RC可降至0Hz的静态逻辑操作,并支持两种软件可选的节电工作模式。空闲方式停止CPU的工作,但允许RAM、定时/计常州大学本科生毕业设计(论文)第6页共40页数器、串行通信口及中断系统继续工作。掉电方式保存RAM中的内容,但振荡器停止工作并禁止其他所有部件工作直到下一个硬件复位。STC89C52RC单片机引脚分配图如图3.2所示图3.2STC89C52RC单片机引脚图STC89C52RC单片机引脚功能(1)P0口P0口为一个8位漏级开路双向I/O口,每脚可吸收8TTL门电流。当P1口的管脚第一次写1时,被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器,它可以被定义为数据/地址的第八位。在FIASH编程时,P0口作为原码输入口,当FIASH进行校验时,P0输出原码,此时P0外部必须被拉高。(2)P1口P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口,P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后,被内部上拉为高,可用作输入,P1口被外部下拉为低电平时,将输出电流,这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时,P1口作为第八位地址接收。(3)P2口P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口,P2口缓冲器可接收,输出4个TTL门电流,当P2口被写“1”时,其管脚被内部上拉电阻拉高,且作为输入。并因此作为输入时,P2口的管脚被外部拉低,将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时,P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时,它利用内部上拉优势,当对外部八位地址数据存储器进行读写时,P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。(4)P3口P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口,可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后,它们被内部上拉为高电平,并用作输入。作为输入,由于外部下拉为低电平,P3口将输出电流这是由于上拉的缘故。常州大学本科生毕业设计(论文)第7页共40页P3口也可作为STC89C52RC的一些特殊功能口,如表3.1所示表3.1P3口第二功能引脚功能P3.0RXD(串行输入口)P3.1TXD(串行输出口)P3.2/INT0(外部中断0)P3.3/INT1(外部中断1)P3.4T0(计时器0外部输入)P3.5T1(计时器1外部输入)P3.6/WR(外部数据存储器写选通)P3.7/RD(外部数据存储器读选通)P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。(5)RST复位输入。当振荡器复位器件时,要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。(6)ALE/PROG当访问外部存储器时,地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。在FLASH编程期间,此引脚用于输入编程脉冲。在平时,ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号,此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是每当用作外部数据存储器时,将跳过一个ALE脉冲。如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。此时,ALE只有在执行MOVX,MOVC指令是ALE才起作用。另外,该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ALE禁止,置位无效。(7)/PSEN外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间,每个机器周期两次/PSEN有效。但在访问外部数据存储器时,这两次有效的/PSEN信号将不出现。(8)/EA/VPP当/EA保持低电平时,则在此期间外部程序存储器(0000H-FFFFH),不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1时,/EA将内部锁定为RESET;当/EA端保持高电平时,此间内部程序存储器。在FLASH编程期间,此引脚也用于施加12V编程电源(VPP)。(9)XTAL1反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。(10)XTAL2来自反向振荡器的输出[4-6]。3.1.2STC89C52RC单片机最小系统电路设计STC单片机最小系统主要以STC单片机作为核心,再附带一些

注意事项

本文(基于单片机技术的多功能路灯自动控制系统的设计.doc)为本站会员(星星008)主动上传,沃文网仅提供信息存储空间,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容本身不做任何修改或编辑。 若此文所含内容侵犯了您的版权或隐私,请立即通知沃文网(发送邮件至2622162128@qq.com或直接QQ联系客服),我们立即给予删除!

温馨提示:如果因为网速或其他原因下载失败请重新下载,重复下载不扣分。




关于我们 - 网站声明 - 网站地图 - 资源地图 - 友情链接 - 网站客服点击这里,给沃文网发消息,QQ:2622162128 - 联系我们

网站客服QQ:2622162128   

沃文网 版权所有  | ©2017-2022

  |陕ICP备19002583号

  陕公网安备 61072602000132号

   违法和不良信息举报:0916-4228922