模拟路灯控制系统-毕业设计-好!.docx

模拟路灯控制系统摘要随着电子技术的开展，为解决城市路灯照明系统存在的灯光控制方法和管理手段落后，所用灯具科技含量低等问题，设计了一个模拟路灯控制系统。采用SCT89C52为主控器的模拟路灯控制系统，具有对路灯的定时设定功能，也可以分别独立控制路灯的开启和关闭；能够同时具有调光功能，对路面的光线进行调整，还可以按设定要求使路灯驱动电源输出功率在20%100%范围内任意调节，调节误差小于2%。采用高效节能LED路灯作为光源，具有系统稳定，功耗低等特点。在白天模式的时候，还能根据环境明暗的变化控制路灯的开启和关闭路灯，在夜晚模式的情况下，根据交通路面情况自动开关灯。当灯出现故障不亮时，能够检测并且通过声光系统报警，显示器上显示故障灯的编号。实现了路灯的智能化控制，节省了电力能源和人力资源。关键词：定时设定调光功率调节检测故障灯AbstractWiththedevelopmentofelectronictechnology,Inordertosolvethelightsofthecitystreetlightlightingsystemcontrolmethodsandmanagementmeansbackward,thelampsandlanternsofscienceandtechnologycontentislow,Designasimulatedstreetlightcontrolsystem.ThedesignisbasedontheanalogcontrollerSTC89C52-basedstreetlightcontrolsystems,whichhaveStreetlamptimesettingfunction,ControlingtheopeningandclosingofthestreetSeparatelyandLight-adjustingfunction,Accordingtosetrequirementsstreetdrivingpoweroutputpowerinadjustablewithin20%100%,AdjUSttheerrorlessthan2%.WithhighefficiencyandenergysavingLEDlampaslightsource,stablesystem,lowpowerconsumptioncharacteristics.Atthetimeofdaymode,Accordingtotheenvironmentalchangesoflightandshadelightonandoff;Inthecaseofthenightmode,AutomaticSwitchlampbasedontrafficroadconditions,whenthelightsfaultshavegone,candetectandsoundsystemofthepolicedisplayedonthemonitoroffaultlampnumber,Implementsthestreetlampintelligentcontrol,saveselectricenergyandhumanresources.Keywords：Timingsettings,Light-adjusting,powerregulation,Detectionoffaultlamp.目录摘要IAbstractII目录II前言11触22系统设计33方案论证与选择41.1 单片机的论证与选择4方案一43方案二4方案三41.2 1.ED调光方式的论证与选择5方案一5方案二5方案三51.3 障碍物监测方式的论证与选择53. 3.1方案一5方案二6方案三6方案四63.4液晶显示器的选择与论证63. 4.1方案一6方案二74. 4.3方案三73.5外部环境明暗的检测论证与选择7方案一7方案二74系统硬件设计84.1主控芯片84. 1.1STC89C52芯片简介8主要功能特性：84. 1.3STC89C52芯片封装与引脚功能94.2 集成运放LM324124.3 传感器探测电路124. 41602液晶显示电路管脚说明134.5光敏电阻145主要模块及原理图165. 1主控制器原理图165.1 复位及晶振电路165.2 声音报警模块165.3 路灯及光报警器电路16光敏电阻电路176软件设计186.1 系统软件设计说明186.2 程序流程图187.1 测试方法与结果207.1.1 环境明暗检测测试207.1.2 交通情况测试207.1.3路灯故障检测报警测试207.1.4功率输出测试217.2测试结果分析218总结22致谢22参考文献22附件一实物图23附件二系统原理图34附件三系统PCB图35附件四系统程序36刖百随着我国城市的开展、经济的繁荣、社会的进步和人们提高生活水平及环境质量的要求，城市道路照明和城市的夜景照明已经成为城市规划、建设和管理中的一项重要工作。城市道路照明是方便城市居民必备的生活条件，而城市的夜景照明是再塑和美化城市形象、鼓舞民心、振奋精神的一项非常有意义的工作。近几年来，全国许多大城市、甚至一些中小城市的各级领导，都格外重视道路照明和夜景照明工作。城市亮化作为形象工程的重要组成局部，越来越被政府所重视，大量的资金投入进行建设和改造，使得我们的城市夜晚变得灯火辉煌，绚丽多彩，但问题也随之而来，能耗的逐年攀升，由此产生的某些问题亦逐渐显露出来，如城市路灯的维护量增大，带来人员缺乏；维护费用增加，社会本钱过高，电费支出过多，财政承当相对困难；光污染现象严重这些问题的产生无疑给当地的路灯管理部门的各方面工作带来很大的压力，急迫加以解决。尤其是在当前环境条件每况愈下的形势下，低碳、节能、环保越来越收到人们的重视。旧式的控制系统存在功耗大，公共资源得不到充分应用，效率低等消极影响。伴随着微电子技术的开展和单片机技术在各行各业中的应用，近几十年来,基于单片机的交通灯智能控制系统对城市路灯系统进行全面的升级,不仅实现了智能控制，而且降低了运行本钱。因此，智能路灯控制系统的推广，可以改变城建系统企业传统的管理效劳方式，提高效劳效率，并对提高城市形象起到了极大的推动作用。早在90年代初，兴旺国家就已经广泛的使用了智能照明调控系统,来降低城市照明的费用支出。国家发改委、建设部、国家质量技术监督局已在2000年下发了223号文件关于进一步推进中国绿色照明工程的意见的通知，提出推广节能、高效的照明灯具和智能照明调控系统，深入开展绿色照明节能工作。智能照明设备具有软启动、稳压、节能功能,用户可根据道路照明的现状,科学的设定节能时间和节能比率。智能照明调控系统为照明设备提供各种自动化控制功能，通过电脑控制和管理软件实现无故障智能化和无人值守，提高平安可靠性，实现城市照明智能化管理。更深远意义在于，通过节约可观的电能消耗，就可以有效的减少火力发电厂(2002年火力发电占我国年总发电量的81.83%)对大气CO、SO、NO和粉尘、灰渣的排放量，减少污染，保护环境。由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，因此在路灯照明工程中被广泛应用。单片机技术中的计时系统是单片机在的一个典型的应用。通过计时系统来对时间进行有效的控制。在路灯设计的定时系统中将得到更好的应用。本系统正是本着节能减排，保护环境的目的，开发设计的一个模拟路灯控制系统。通过软件控制，来分别实现路定时开关路灯，路灯开关灯时间可调，跟据环境明暗状况自动开关灯，跟近车辆经过情况自动调节路灯亮灭，以及故障报警、功率调节等功能。不仅更好的节能与监测，在很多方面给人们带来了方便，给维护人员降低了难度，也给政府减轻了压力，希望此系统能在现实中发挥其潜在的价值。1绪论1.1设计要求基于题目要求，我们设计并制作一套基于单片机控制的智能模拟路灯控制系统。能实现以下根本功能要求。(1)支路控制器有时钟功能，能设定、显示开关灯时间，并控制整条支路按时开灯和关灯。(2)支路控制器应能根据环境明暗变化，自动开灯和关灯。(3)支路控制器应能根据交通情况自动调节亮灯状态：当可移动物体M在物体前端标出定位点，由定位点确定物体位置)由左至右到达S点时(见图1.2),灯1亮；当物体M到达B点时，灯1灭，灯2亮；假设物体M由右至左移动时，那么亮灯次序与上相反。(4)支路控制器能分别独立控制每只路灯的开灯和关灯时间。(5)当路灯出现故障时(灯不亮)，支路控制器应发出声光报警信号，并显示有故障路灯的地址编号。(6)控制系统结构如图1.1所示，路灯布置如图1.2所示。图1.1路灯控制系统不意图图1.2路灯布置示意图(单位：Cm)1.2发挥局部(1)自制单元控制器中的LED灯恒流驱动电源。2)单元控制器具有调光功能，路灯驱动电源输出功率能在规定时间按设定要求自动减小，该功率应能在20%100%范围内设定并调节，调节误差W2以(3)性价比高，工作稳定，符合电磁兼容(EMC)方面的要求，无对外干扰或干扰小。2系统设计2.1 总体设计方案本模拟路灯控制系统的设计方案要实现的主要功能主要分解为以下五个方面：一是时钟功能及定时开关灯；二是根据环境明暗变化，自动开灯和关灯；三是根据交通情况自动调节亮灯状态：当汽车靠近路灯时，路灯能自动点亮；当汽车远离时，路灯自动熄灭；四声光报警功能，当路灯出现故障时而不亮时，控制器发出信号,并显示有故障路灯的地址编号；五是根据绿色节能照明要求，采用恒流源驱动LED路灯发亮且能调光，路灯驱动电源输出功率能在20%100%范围内设定并调节，调节误差W2%。2.2 设计总体框架图图2.1系统设计总体框架以上功能的实现，都是以单片机为核心，在单片机系统实现的输入输出和显示功能的根底上，由单片机的内置逻辑和运算功能，加上一定的外围电路得以实现。3方案论证与选择3.1 单片机的论证与选择方案一采用AVR单片机。优点：AVR单片机是ATMEL公司研制开发的一种新型单片机，运行速度快，内部资源丰富，驱动能力强，具备多种独立的时钟分频器。缺点：在本系统设计中，如果选择AVR单片机那么造成单片机的资源浪费。方案二采用STC89C52单片机。优点：STC89C52单片机算术功能强，软件编程简洁灵活、自由度大，用软件编程实现各种逻辑控制功能，低功耗、价格低、稳定可靠、应用广泛、通用性强，在系统/在应用可编程（ISP,IAP）,不占用户资源。方案三用可编程逻辑器件FPGA作为控制器。FPGA可以实现各种复杂的逻辑功能、规模大、密度高、体积小、稳定性高、IO资源丰富、易于进行功能扩展。采用并行的输入输出方式，提高了系统的处理速度，适合作为大规模控制系统的控制核心。但本系统不需要复杂的逻辑功能，对数据的处理速度的要求也不是非常高。且从使用、功耗及经济的角度考虑放弃了此方案。3.2 综合以上各方案优缺点分析，最后确定选择方案二。3.3 1.ED调光方式的论证与选择方案一采用PWM（脉宽调制）调光方式。优点：利用简单的数字脉冲，通过单片机输出上下电平，反复开关白光LED驱动器的调光技术。系统只需要提供宽、窄不同的数字式脉冲,即可简单地实现改变输出电流，从而调节白光LED的亮度。能够提供高质量的白光，且应用简单，效率高。缺点：PWM调光容易使得白光LED的驱动电路产生人耳听得见的噪声，影响环境。方案二采用模拟调光方式。优点：防止了由于调光时所产生的噪声。在采用模拟调光时，LED的正向导通压降会随着LED电流的减小而降低，使