单片机的模拟路灯控制系统【字数：9194】
摘 要随着我国经济的不断发展，城市规模不断扩大，电能消费也随之增长。在能源紧缺的今天，节能减排成为了近年来的热点议题。而智能模拟路灯的设计理念，正是顺应了节能减排的思想。通过单片机的控制，达到节能减排的效果。本文通过对模拟路灯控制系统的分析和研究确定了总体设计方案，以STC89C2单片机为核心，利用红外检测模块，光敏电阻实现了模拟路灯的控制系统设计。在本文中，本系统可进行对路灯的定时开关；通过光敏检测模块可以在天黑时自动控制灯的亮灭；红外检测模块可对系统周围有无人员经过进行检测从而控制路灯亮灭，本设计能有效提高电能的使用率，达到节能减排的目的。在本论文中，还进行了实物的硬件设计。针对该模拟路灯控制系统进行了软件编程，对系统整体设计进行了实验验证，证明了设计思路的可行性。
目录
1. 绪论 1
1.1研究背景与意义 1
1.2国内外发展情况 1
1.3课题主要研究内容 2
2.模拟路灯控制硬件设计 3
2.1系统构成 3
2.2控制电路 3
2.3键盘电路 4
2.4显示电路 6
2.5时钟电路设计 7
2.6红外检测电路 9
2.7自动开关路灯电路设计 9
3.模拟路灯的软件设计 10
3.1系统总流程框图 10
3.2 显示电路的软件设计 11
3.3时钟电路的软件设计 13
3.4 A/D转换程序 15
4.系统测试 18
4.1 时钟设置调试 18
4.2光敏电路的调试 20
4.3红外检测电路的调试 21
5.展望与总结 22
5.1 研究工作的总结 22
5.2 有待解决的问题及今后的工作展望 22
致谢 24
参考文献 25
绪论
1.1研究背景与意义
路灯是城市建设不可或缺的一部分。 随着城市的发展，城市路灯的数量正在增加。在夜间的路灯质量都必须过关，否则就会威胁到司机的安全。当前无论是城市主干道路高速公路及其省道，其路灯控制方式都存在着不 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
好的一面：例如路灯前半夜全亮后半夜全部熄灭的控制方式，尤其是城市的非主干道路，如盘山高速，当后半夜路灯全部熄灭后，会给司机的行车带给极大不便。即使高速公路口，岔道等地段有反光标识，但是如果遇上雪雾雨等能见度很低的天气，反光标识会变得很模糊，如果此时灯光质量太差，就会导致严重的安全问题。再如果将路灯全夜晚打开确实可以保证视野清楚，伹是由于后半夜路面行驶车辆稀少，而这些路灯却一直处于常亮状态，在后半夜过后也因此路灯的照明效率很低，这些路灯的对电能的利用率只有不到40%，这种照明方式将必然造成大量电能的浪费。
本文研究了一种模拟控制路灯系统，这种新型的模拟控制系统既能保证能见度又能顺应节能减排的国家号召，为路灯控制系统提供一种有效的节电方案。改善路灯系统的控制水平，在保证照明质量的同时又能节约电能。实现了路灯控制系统的智能化，适用于高速公路，乡村公路等非城市主干道路路灯控制系统。从国家发展的角度和城市公共事业建设交通事业发展上来说，未来城市发展的重要组成部分之一必然会是智能化的城市照明系统，因此，街道照明模拟控制系统可以为未来的智能建筑奠定良好的基础。
1.2国内外发展情况
我国路灯智能控制系统最早开始于二十一世纪初期，2005年常州是国内最先研究路灯控制技术如何应用于实际的城市。之后，北京，广州等技术，资金也相对较强的城市开始研究城市路灯控制技术。 2010年，上海开始了位于普陀区试点智能路灯控制系统的推广，研究具有“遥控，遥感”功能的系统，这项技术当时代表了中国顶尖水平。web被系统线路利用，用来执行路灯管理并通过其获取路灯故障和定位功能信息。新型路灯系统投入运行后，普陀市路灯故障率明显降低。路灯变得更亮了，市民对此措施反响良好，城市形象由此增强。在之后的广州，在2014年基于上海的街道照明控制技术，开发了一个RDD3000路灯智能控制系统。其功能更加全面，完善。不仅可通过系统控制使路灯所在位置自动开关，还能最终实现了“遥测、遥控、遥感”的功能，对路灯故障定位并报警，并对路灯实现智能控制，这一系统研究成果，不单单是在国内，在当时的国外也处于领先地位。 随着GSM/GPRS技术的逐渐成熟，研究热点都聚焦于如何将此技术应用于智能路灯控制系统，长沙市首先成功试用GPRS技术，此后，一套更加完善的控制系统由柳州城市大学与南京大学联合研发，该系统包涵路灯监控板块，GPRS板块和地理定位板块，这之后，我国路灯控制系统进入了发展的快车道。
1.3课题主要研究内容
本文主要使用51单片机进行路灯模拟控制，其设计方案中主要包括：路灯控制硬件电路，路灯控制程序以及最终系统调试，构成一个完善稳定的控制系统，具体包括：
硬件电路方面以STC89C52芯片为核心，完成单片机与光敏电阻模块、红外感应模块，输入显示模块之间的网络搭建进而实现信息交互。根据毕业设计任务书，本模拟路灯控制系统可分为以下三个模块。
（1）单片机模块：能及时接收传感器和时钟芯片的信息并将其反馈在数码管LCD1602上；来自红外检测、光敏电阻的监测信号可以被单片机模块识别处理并控制其它电路。
（2）红外、光敏电阻模块：负责感应接收并监测移动人体的信息、路灯状态信息最终上传给单片机模块，由单片机模块进行处理。
（3）输入、显示装置：能显示系统运行状态并且通过按键控制路灯开关。最后进行了相应的系统测试证明了该模拟路灯控制系统的可行性。
2.模拟路灯控制硬件设计
2.1系统构成
系统硬件结构，包括七个部分：单片机、路灯、键盘、红外检测、显示、时钟电路，如图2.1 所示。
、
图2.1系统硬件结构
2.2控制电路
单片机控制电路如图2.2所示，选用STC89C52作为核心，考虑程序的大小。晶体振荡电路由C1、C2、X1组成，复位电路由R10和电解电容器组成。控制电路主要实现液晶显示、用户界面。
电容串联电阻构成复位电路，通电时，RST将产生高电平，在此期间，由电路的RC值决定该高电平的持续时间。一般情况下，STC89C52的RST引脚的高电平将被复位超过两个机器周期，因此，保证可靠的复位RC值可以通过取值改变。复位电容采用10～30uF，电容值越大需要的复位时间越短，电阻采用 10kΩ。除此之外必然有其他取法，其出发点就是从RST引脚利用RC组合获得至少2个机器周期的高电平。
目录
1. 绪论 1
1.1研究背景与意义 1
1.2国内外发展情况 1
1.3课题主要研究内容 2
2.模拟路灯控制硬件设计 3
2.1系统构成 3
2.2控制电路 3
2.3键盘电路 4
2.4显示电路 6
2.5时钟电路设计 7
2.6红外检测电路 9
2.7自动开关路灯电路设计 9
3.模拟路灯的软件设计 10
3.1系统总流程框图 10
3.2 显示电路的软件设计 11
3.3时钟电路的软件设计 13
3.4 A/D转换程序 15
4.系统测试 18
4.1 时钟设置调试 18
4.2光敏电路的调试 20
4.3红外检测电路的调试 21
5.展望与总结 22
5.1 研究工作的总结 22
5.2 有待解决的问题及今后的工作展望 22
致谢 24
参考文献 25
绪论
1.1研究背景与意义
路灯是城市建设不可或缺的一部分。 随着城市的发展，城市路灯的数量正在增加。在夜间的路灯质量都必须过关，否则就会威胁到司机的安全。当前无论是城市主干道路高速公路及其省道，其路灯控制方式都存在着不 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
好的一面：例如路灯前半夜全亮后半夜全部熄灭的控制方式，尤其是城市的非主干道路，如盘山高速，当后半夜路灯全部熄灭后，会给司机的行车带给极大不便。即使高速公路口，岔道等地段有反光标识，但是如果遇上雪雾雨等能见度很低的天气，反光标识会变得很模糊，如果此时灯光质量太差，就会导致严重的安全问题。再如果将路灯全夜晚打开确实可以保证视野清楚，伹是由于后半夜路面行驶车辆稀少，而这些路灯却一直处于常亮状态，在后半夜过后也因此路灯的照明效率很低，这些路灯的对电能的利用率只有不到40%，这种照明方式将必然造成大量电能的浪费。
本文研究了一种模拟控制路灯系统，这种新型的模拟控制系统既能保证能见度又能顺应节能减排的国家号召，为路灯控制系统提供一种有效的节电方案。改善路灯系统的控制水平，在保证照明质量的同时又能节约电能。实现了路灯控制系统的智能化，适用于高速公路，乡村公路等非城市主干道路路灯控制系统。从国家发展的角度和城市公共事业建设交通事业发展上来说，未来城市发展的重要组成部分之一必然会是智能化的城市照明系统，因此，街道照明模拟控制系统可以为未来的智能建筑奠定良好的基础。
1.2国内外发展情况
我国路灯智能控制系统最早开始于二十一世纪初期，2005年常州是国内最先研究路灯控制技术如何应用于实际的城市。之后，北京，广州等技术，资金也相对较强的城市开始研究城市路灯控制技术。 2010年，上海开始了位于普陀区试点智能路灯控制系统的推广，研究具有“遥控，遥感”功能的系统，这项技术当时代表了中国顶尖水平。web被系统线路利用，用来执行路灯管理并通过其获取路灯故障和定位功能信息。新型路灯系统投入运行后，普陀市路灯故障率明显降低。路灯变得更亮了，市民对此措施反响良好，城市形象由此增强。在之后的广州，在2014年基于上海的街道照明控制技术，开发了一个RDD3000路灯智能控制系统。其功能更加全面，完善。不仅可通过系统控制使路灯所在位置自动开关，还能最终实现了“遥测、遥控、遥感”的功能，对路灯故障定位并报警，并对路灯实现智能控制，这一系统研究成果，不单单是在国内，在当时的国外也处于领先地位。 随着GSM/GPRS技术的逐渐成熟，研究热点都聚焦于如何将此技术应用于智能路灯控制系统，长沙市首先成功试用GPRS技术，此后，一套更加完善的控制系统由柳州城市大学与南京大学联合研发，该系统包涵路灯监控板块，GPRS板块和地理定位板块，这之后，我国路灯控制系统进入了发展的快车道。
1.3课题主要研究内容
本文主要使用51单片机进行路灯模拟控制，其设计方案中主要包括：路灯控制硬件电路，路灯控制程序以及最终系统调试，构成一个完善稳定的控制系统，具体包括：
硬件电路方面以STC89C52芯片为核心，完成单片机与光敏电阻模块、红外感应模块，输入显示模块之间的网络搭建进而实现信息交互。根据毕业设计任务书，本模拟路灯控制系统可分为以下三个模块。
（1）单片机模块：能及时接收传感器和时钟芯片的信息并将其反馈在数码管LCD1602上；来自红外检测、光敏电阻的监测信号可以被单片机模块识别处理并控制其它电路。
（2）红外、光敏电阻模块：负责感应接收并监测移动人体的信息、路灯状态信息最终上传给单片机模块，由单片机模块进行处理。
（3）输入、显示装置：能显示系统运行状态并且通过按键控制路灯开关。最后进行了相应的系统测试证明了该模拟路灯控制系统的可行性。
2.模拟路灯控制硬件设计
2.1系统构成
系统硬件结构，包括七个部分：单片机、路灯、键盘、红外检测、显示、时钟电路，如图2.1 所示。
、
图2.1系统硬件结构
2.2控制电路
单片机控制电路如图2.2所示，选用STC89C52作为核心，考虑程序的大小。晶体振荡电路由C1、C2、X1组成，复位电路由R10和电解电容器组成。控制电路主要实现液晶显示、用户界面。
电容串联电阻构成复位电路，通电时，RST将产生高电平，在此期间，由电路的RC值决定该高电平的持续时间。一般情况下，STC89C52的RST引脚的高电平将被复位超过两个机器周期，因此，保证可靠的复位RC值可以通过取值改变。复位电容采用10～30uF，电容值越大需要的复位时间越短，电阻采用 10kΩ。除此之外必然有其他取法，其出发点就是从RST引脚利用RC组合获得至少2个机器周期的高电平。
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