基于單片機(jī)模擬路燈控制系統(tǒng)

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1、基于51單片機(jī)的模擬路燈控制系統(tǒng)1.系統(tǒng)設(shè)計(jì)1.1設(shè)計(jì)要求一、任務(wù)（來自原題）設(shè)計(jì)并制作一套模擬路燈控制系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示，路燈布置如圖2所示。圖1路燈控制系統(tǒng)示意圖34基于51單片機(jī)的模擬路燈控制系統(tǒng)1.系統(tǒng)設(shè)計(jì)1.1設(shè)計(jì)要求一、任務(wù)（來自原題）設(shè)計(jì)并制作一套模擬路燈控制系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示，路燈布置如圖2所示。圖1路燈控制系統(tǒng)示意圖34基于51單片機(jī)的模擬路燈控制系統(tǒng)1.系統(tǒng)設(shè)計(jì)1.1設(shè)計(jì)要求一、任務(wù)（來自原題）設(shè)計(jì)并制作一套模擬路燈控制系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示，路燈布置如圖2所示。圖1路燈控制系統(tǒng)示

2、意圖34圖2路燈布置示意圖（單位：cm）二、設(shè)計(jì)要求+1．基本要求（1）支路控制器有時(shí)鐘功能，能設(shè)定、顯示開關(guān)燈時(shí)間，并控制整條支路按時(shí)開燈和關(guān)燈。（2）支路控制器應(yīng)能根據(jù)環(huán)境明暗變化，自動(dòng)開燈和關(guān)燈。（3）支路控制器應(yīng)能根據(jù)交通情況自動(dòng)調(diào)節(jié)亮燈狀態(tài)：當(dāng)可移動(dòng)物體M（在物體前端標(biāo)出定位點(diǎn)，由定位點(diǎn)確定物體位置）由左至右到達(dá)S點(diǎn)時(shí)（見圖2），燈1亮；當(dāng)物體M到達(dá)B點(diǎn)時(shí)，燈1滅，燈2亮；若物體M由右至左移動(dòng)時(shí)，則亮燈次序與上相反。（4）支路控制器能分別獨(dú)立控制每只路燈的開燈和關(guān)燈時(shí)間。（5）當(dāng)路燈出現(xiàn)故障時(shí)（燈不亮），支路控制器應(yīng)

3、發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)，并顯示有故障路燈的地址編號(hào)。2．發(fā)揮部分34（1）自制單元控制器中的LED燈恒流驅(qū)動(dòng)電源。（2）單元控制器具有調(diào)光功能，路燈驅(qū)動(dòng)電源輸出功率能在規(guī)定時(shí)間按設(shè)定要求自動(dòng)減小，該功率應(yīng)能在20%～100%范圍內(nèi)設(shè)定并調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)誤差≤2%。（3）性價(jià)比高，工作穩(wěn)定，符合電磁兼容（EMC）方面的要求，無對外干擾或干擾小。1.2總體設(shè)計(jì)方案1.2.1功能分解及設(shè)計(jì)思路本模擬路燈控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案要實(shí)現(xiàn)的主要功能主要分解為以下五個(gè)方面：一是時(shí)鐘功能及定時(shí)開關(guān)燈。二是根據(jù)環(huán)境明暗變化，自動(dòng)開燈和關(guān)燈。三是根據(jù)交通情況自動(dòng)調(diào)

4、節(jié)亮燈狀態(tài)：當(dāng)汽車靠近路燈時(shí)，路燈能自動(dòng)點(diǎn)亮；當(dāng)汽車遠(yuǎn)離時(shí)，路燈自動(dòng)熄滅。四聲光報(bào)警功能，當(dāng)路燈出現(xiàn)故障時(shí)而不亮?xí)r，控制器發(fā)出信號(hào)，并顯示有故障路燈的地址編號(hào)。五是根據(jù)綠色節(jié)能照明要求，采用恒流源驅(qū)動(dòng)LED路燈發(fā)亮且能調(diào)光，路燈驅(qū)動(dòng)電源輸出功率能在20%～100%范圍內(nèi)設(shè)定并調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)誤差≤2%。以上功能的實(shí)現(xiàn)，都是以單片機(jī)為核心，在單片機(jī)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的輸入輸出和顯示功能的基礎(chǔ)上，由單片機(jī)的內(nèi)置邏輯和運(yùn)算功能，加上一定的外圍電路得以實(shí)現(xiàn)。針對以上的五個(gè)功能，采用模塊化的設(shè)計(jì)思想，以下分別敘述之。1.2.2方案論證與比較1.2.2.

5、1時(shí)鐘功能及定時(shí)開關(guān)機(jī)。方案一：采用專用時(shí)鐘芯片。34現(xiàn)在流行的串行時(shí)鐘電路很多，如DS1302、DS1307、PCF8485等。其優(yōu)勢是可以單獨(dú)使用，直接連接到單片機(jī)外圍，有自己獨(dú)立的時(shí)鐘晶振，精度較高。單片機(jī)通過串行接口讀取和寫入當(dāng)前的時(shí)鐘值，時(shí)鐘芯片的運(yùn)行受單片機(jī)死機(jī)的影響少。其缺點(diǎn)一是消耗了單片機(jī)IO口資源。二是在編程時(shí)需要增加讀寫串行口的內(nèi)容，消耗了單片機(jī)的運(yùn)行時(shí)間。三是增加了成本。增加了時(shí)鐘芯片及其外圍電路的開支。DS1302的典型應(yīng)用電路如圖3所示：圖3DS1302的典型應(yīng)用電路方案二：采用單片機(jī)內(nèi)置時(shí)鐘振蕩電路

6、及定時(shí)器構(gòu)建時(shí)間平臺(tái)。本方案直接利用單片機(jī)的內(nèi)置定時(shí)器，通過定時(shí)器的中斷和簡單運(yùn)算實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘功能。34例如：STC單片機(jī)，在4M時(shí)鐘時(shí)，單個(gè)指令的運(yùn)行時(shí)間是1微秒，設(shè)置定時(shí)器1每125個(gè)指令周期產(chǎn)生一個(gè)中斷，即125微秒，8個(gè)中斷后，時(shí)間平臺(tái)是1毫秒，設(shè)置以下時(shí)間計(jì)數(shù)變量分別為：ucharTo1mS=0x00;//當(dāng)該變量增加到某個(gè)數(shù)值時(shí),表示經(jīng)過了1毫秒ucharTo2mS=0x00;//當(dāng)該變量增加到某個(gè)數(shù)值時(shí),表示經(jīng)過了2毫秒ucharIs2mS=0;//到達(dá)2毫秒時(shí)刻ucharTo20mS=0x00;//當(dāng)該變量增加到某

7、個(gè)數(shù)值時(shí),表示經(jīng)過了20毫秒ucharIs20mS=0;//到達(dá)20毫秒時(shí)刻ucharTo1S=0x00;//當(dāng)該變量增加到某個(gè)數(shù)值時(shí),表示經(jīng)過了1秒ucharIs1S=0;//到達(dá)1秒時(shí)刻在秒時(shí)間平臺(tái)，用ToMIN變量，計(jì)數(shù)60秒后進(jìn)入分鐘平臺(tái)，計(jì)數(shù)60分鐘后，進(jìn)入小時(shí)平臺(tái)。方案二沒有增加外置電路，充分利用了單片機(jī)的定時(shí)器功能，實(shí)施簡潔方便，主要的缺點(diǎn)是當(dāng)控制系統(tǒng)斷電或死機(jī)以后，需要人工重新定時(shí)。本系統(tǒng)的時(shí)鐘功能實(shí)現(xiàn)采用方案二。1.2.2.2根據(jù)環(huán)境明暗變化，自動(dòng)開燈和關(guān)燈功能。方案一：采用比較器的解決方案。光敏電阻與固定電

8、阻串聯(lián)，加一級電壓跟隨器后輸入比較器，與比較器負(fù)輸入端的電壓值進(jìn)行比較，得到一個(gè)高電平或低電平輸出，進(jìn)入單片機(jī)的IO口。34優(yōu)點(diǎn)是電路比較直觀，操作比較方便，可直接通過電位器調(diào)節(jié)路燈的開啟亮度。對維護(hù)人員的要求不高。缺點(diǎn)是不方便進(jìn)行數(shù)碼控制。方案二：采用AD變換。光敏電阻與固