基于單片機模擬路燈控制系統(tǒng)

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1、基于51單片機的模擬路燈控制系統(tǒng)1.系統(tǒng)設計1.1設計要求一、任務（來自原題）設計并制作一套模擬路燈控制系統(tǒng)。控制系統(tǒng)結構如圖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單片機的模擬路燈控制系統(tǒng)1.系統(tǒng)設計1.1設計要求一、任務（來自原題）設計并制作一套模擬路燈控制系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)結構如圖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單片機的模擬路燈控制系統(tǒng)1.系統(tǒng)設計1.1設計要求一、任務（來自原題）設計并制作一套模擬路燈控制系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)結構如圖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圖2路燈布置示意圖（單位：cm）二、設

2、計要求+1．基本要求（1）支路控制器有時鐘功能，能設定、顯示開關燈時間，并控制整條支路按時開燈和關燈。（2）支路控制器應能根據環(huán)境明暗變化，自動開燈和關燈。（3）支路控制器應能根據交通情況自動調節(jié)亮燈狀態(tài)：當可移動物體M（在物體前端標出定位點，由定位點確定物體位置）由左至右到達S點時（見圖2），燈1亮；當物體M到達B點時，燈1滅，燈2亮；若物體M由右至左移動時，則亮燈次序與上相反。（4）支路控制器能分別獨立控制每只路燈的開燈和關燈時間。（5）當路燈出現(xiàn)故障時（燈不亮），支路控制器應發(fā)出聲光報警信號，并顯示有故障路燈的地址編號。2．發(fā)揮部分34（1）自制單元控制器中的LED

3、燈恒流驅動電源。（2）單元控制器具有調光功能，路燈驅動電源輸出功率能在規(guī)定時間按設定要求自動減小，該功率應能在20%～100%范圍內設定并調節(jié)，調節(jié)誤差≤2%。（3）性價比高，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總體設計方案1.2.1功能分解及設計思路本模擬路燈控制系統(tǒng)的設計方案要實現(xiàn)的主要功能主要分解為以下五個方面：一是時鐘功能及定時開關燈。二是根據環(huán)境明暗變化，自動開燈和關燈。三是根據交通情況自動調節(jié)亮燈狀態(tài)：當汽車靠近路燈時，路燈能自動點亮；當汽車遠離時，路燈自動熄滅。四聲光報警功能，當路燈出現(xiàn)故障時而不亮時，控制器發(fā)出信號，并顯示

4、有故障路燈的地址編號。五是根據綠色節(jié)能照明要求，采用恒流源驅動LED路燈發(fā)亮且能調光，路燈驅動電源輸出功率能在20%～100%范圍內設定并調節(jié)，調節(jié)誤差≤2%。以上功能的實現(xiàn)，都是以單片機為核心，在單片機系統(tǒng)實現(xiàn)的輸入輸出和顯示功能的基礎上，由單片機的內置邏輯和運算功能，加上一定的外圍電路得以實現(xiàn)。針對以上的五個功能，采用模塊化的設計思想，以下分別敘述之。1.2.2方案論證與比較1.2.2.1時鐘功能及定時開關機。方案一：采用專用時鐘芯片。34現(xiàn)在流行的串行時鐘電路很多，如DS1302、DS1307、PCF8485等。其優(yōu)勢是可以單獨使用，直接連接到單片機外圍，有自己獨立

5、的時鐘晶振，精度較高。單片機通過串行接口讀取和寫入當前的時鐘值，時鐘芯片的運行受單片機死機的影響少。其缺點一是消耗了單片機IO口資源。二是在編程時需要增加讀寫串行口的內容，消耗了單片機的運行時間。三是增加了成本。增加了時鐘芯片及其外圍電路的開支。DS1302的典型應用電路如圖3所示：圖3DS1302的典型應用電路方案二：采用單片機內置時鐘振蕩電路及定時器構建時間平臺。本方案直接利用單片機的內置定時器，通過定時器的中斷和簡單運算實現(xiàn)時鐘功能。34例如：STC單片機，在4M時鐘時，單個指令的運行時間是1微秒，設置定時器1每125個指令周期產生一個中斷，即125微秒，8個中斷后

6、，時間平臺是1毫秒，設置以下時間計數變量分別為：ucharTo1mS=0x00;//當該變量增加到某個數值時,表示經過了1毫秒ucharTo2mS=0x00;//當該變量增加到某個數值時,表示經過了2毫秒ucharIs2mS=0;//到達2毫秒時刻ucharTo20mS=0x00;//當該變量增加到某個數值時,表示經過了20毫秒ucharIs20mS=0;//到達20毫秒時刻ucharTo1S=0x00;//當該變量增加到某個數值時,表示經過了1秒ucharIs1S=0;//到達1秒時刻在秒時間平臺，用ToMIN變量，計數60秒后進入分鐘平臺，計數60分鐘后，進入小時平臺

7、。方案二沒有增加外置電路，充分利用了單片機的定時器功能，實施簡潔方便，主要的缺點是當控制系統(tǒng)斷電或死機以后，需要人工重新定時。本系統(tǒng)的時鐘功能實現(xiàn)采用方案二。1.2.2.2根據環(huán)境明暗變化，自動開燈和關燈功能。方案一：采用比較器的解決方案。光敏電阻與固定電阻串聯(lián)，加一級電壓跟隨器后輸入比較器，與比較器負輸入端的電壓值進行比較，得到一個高電平或低電平輸出，進入單片機的IO口。34優(yōu)點是電路比較直觀，操作比較方便，可直接通過電位器調節(jié)路燈的開啟亮度。對維護人員的要求不高。缺點是不方便進行數碼控制。方案二：采用AD變換。光敏電阻與固