基于单片机的智能路灯节能系统的设计与实现1

1摘要本文介绍了基于单片机的智能路灯节能系统的设计与实现。本系统会根据交通情况和环境明暗自动调节亮灯状态：当环境较暗时，汽车靠近路灯时，路灯能自动点亮；当汽车远离时，路灯自动熄灭。本方案以AT89S52单片机为核心，用来实现物体感应模块，时钟模块，主控制模块，按键控制模块，显示模块，加以简单的外围电路，实现了智能路灯节能系统所要求的全部技术内容。单片机在最近几年应用越来越广泛，因其抗干扰能力强、稳定性好，性价比高，因此是低成本路灯控制解决方案的首选。该控制系统除了选用廉价的单片机芯片，还采用了廉价的红外对射传感器，大大降低了系统成本。整个系统的电路简单，结构紧凑,电源驱动仅采用变压器与三端稳压器相结合，附加少许滤波电容便实现了稳定的电源输出。系统的单片机程序使用C语言编写，windowsxp为开发平台，keil为开发工具。经过多次测试，证实该系统能长时间稳定工作，完全满足设计要求指标。关键词：模拟控制LED照明单片机C语言2ABSTRACTThispaperintroducesthedesignandimplementationofintelligentstreetlampenergysavingsystembasedonMCU.Thesystemwillaccordingtothetrafficconditionsandthebrightnessautomaticallyadjustthelightingstate:whentheenvironmentisdark,thecarclosetothestreetlamp,streetlamplightautomatically;whenmovingawayfromthecar,streetlampsautomaticallyextinguished.ThisplantomacrocrystalcompanyAT89S52asthecore,usedtorealizetheobjectsensingmodule,clockmodule,mastercontrolmodule,keycontrolmodule,displaymodule,tochiptheperipheryofthesimplecircuit,realizethesimulationstreetlampcontrolsystemalloftherequestedtechnologycontent.STCSCMinrecentyearsmoreandmorewideapplication,becauseofitsstronganti-interferenceability,goodstability,highperformance/priceratio,andsoisthelowcoststreetlampcontrolsolutionsofchoice.Thecontrolsysteminadditiontochoosecheapsingle-chipmicrocomputerchip,alsoadoptedthecheapinfraredmutualilluminatesensor,andgreatlyreducethecostofsystem.Thewholesystemofthecircuitissimple,compactstructure,powerdriveonlyusedthreetransformerandtheregulators,andthecombinationofafewadditionalfiltercapacitancewillrealizethestablepoweroutput.ThemicrocontrollerprogramofthesystemiswritteninClanguage,WindowsXPisthedevelopmentplatform,Keilisthedevelopmenttool.Aftermanytest,andconfirmthatthesystemcanworkstablyforalongtime,fullymeetthedesignrequirementsindex.Keywords:SimulatecontrollingLEDlightingSingle-chipmicrocomputerClanguage3目录第一章绪论..........................................................11.1概述...........................................错误!未定义书签。1.2论文的题目.....................................错误!未定义书签。1.3研究的背景.....................................................11.4研究的目的及意义...............................................11.5国内发展现状与趋势.............................................11.6研究内容.......................................................1第二章系统总体设计方案...............................................42.1.0系统设计思路与方案比较论证...................错误!未定义书签。2.1.1系统设计思路..................................................42.1.2方案论证与确立................................................4第三章系统硬件设计...................................................82.2.0各个模块的硬件电路设计.......................错误!未定义书签。2.2.1时钟模块设计.................................................82.2.3主控制模块设计...............................................92.2.4单片机AT89S52芯片介绍......................................92.2.4显示模块设计................................................122.3.0系统各模块的最终方案........................................132.4.0系统功能说明书...............................错误!未定义书签。2.4.1路灯的工作模式..............................................14第四章软件设计......................................................183.1.0系统主程序流程图............................................183.1.1系统流程图...................................................183.2.0定时器溢出中断处理函数流程图................................203.3.0按键扫描流程图..............................................214总结.................................................................22致谢.................................................................23参考文献.............................................................24附录.................................................................25大连交通大学2015届本科毕业生毕业设计（论文）1第一章绪论1.1研究的背景随着全球经济的飞速发展，节约能源己成为全世界各国最为关注的问题。中国的电力能源问题近年来十分紧迫，个别地区时常会出现停电问题，停电事故严重阻碍人们的日常生活和工作，甚至会影响中国之崛起，华夏文明之延续。在城市美化和夜间亮化潮流的趋势下，城市夜间照明也巨大的消耗着我们的电能资源。然而电业的投资和建设需要一个很长的周期，快速的经济发展需要更多更充足的电能供应，电力的供应与需求之间存在大量矛盾。电力供应缺陷很难在短时间内得到解决，发展与节约并重，已然成为经济建设的必然选择。因此，灯光照明行业节电也成为了我们的必然要求!1.2研究的目的及意义（1）研究的目的智能路灯节能系统主要以AT89S52单片机作为智能路灯节能系统的控制核心，用以实现物体感应，时钟，主控制，按键控制，显示，五大模块。（2）研究的意义介于单片机具有集成度高，处理能力强，可靠性高，系统结构简单，价格低廉的优点，因此在交通照明中被广泛使用，照明管理的先进与否又将直接影响到城市的外观、交通安全和社会治安等方面，是营造良好城市环境的重要条件，对城市建设和未来发展都有着重要的影响。1.3国内发展现状与趋势随着中国城市化建设的不断深入，人们出行更加方便，交通设施也更加健全，但是城市的能耗也更加严重。在现代化的城市里，公路、建筑照明已成为城市必不可少的一部分，一座城市的发达程度往往和城市夜间照明成正比。在发展城市照明的进程中，照明强度及控制设备取得了前所未有的进步，然而城市照明的电大连交通大学2015届本科毕业生毕业设计（论文）2能消耗和损耗也越来越大，随着地区停电和电费涨价，人们越来越关心节能问题。其中路灯的节能控制相当重要，目前国内路灯节能主要的途径有三种：合理的光照度；使用节能光源，例如日常生活中常见的LED节能灯；合理的管控设备，即根据环境而控制开关的系统，可以在现有照明系统上加装节能控制设备。从现实的角度来看，第一种方案输入电压不过高即可，可人为调控；第二种方案适用于新设计的照明回路，对于已有的照明系统，更换所有灯具的投入资金过大；第三种方案比较流行，对现有照明系统的节能进行再次改造即可，一般在原有基础上加装节能设备较为经济和实用，目前国内的照明节能设备市场中照明调控装置所占的比例是最大的而且也是最实用的。1.4研究内容输入、显示装置支路控制器单元控制器1单元控制器2LED灯1LED灯2图1-1路灯控制系统示意图大连交通大学2015届本科毕业生毕业设计（论文）3LED灯1LED灯2402040SABCS’404040M定位点图1-2路灯模型示意图（单位：厘米）如图1-1所示，支路控制器能控制其所在支路上的所有LED灯的开关时间并显示，而且能根据环境明暗变化，自动开灯和关灯。根据车流情况自动改变亮光状态。如图1-2所示，当车辆M（在车辆M前已标出定位点，由此确定车辆位置）由左至右行进到S处，LED灯1亮；当车辆M行进到B处，LED灯1灭，LED灯2亮；若车辆M由右至左移行进，则LED灯开启顺序与之正好相反。支路控制器能分别控制每个LED灯的开关时间。当LED灯出现故障时，支路控制器会在城市路灯终端系统显示故障LED灯的地址号码。单元控制器具有调节灯光，采用恒流驱动电源等特性，路灯的输出功率能在要求下自动减小或增大，其功率能在百分之二十到全额输出的范围设置和改变，它的误差小于等于百分之二。具