模拟路灯控制系统的设计学位论文

中文摘要本作品是具有自动化程度高、运行可靠、使用维护方便的照明控制系统，为城市路灯现代化提供了一些参考方案。

系统采用STC单片机为核心的最小系统板，设计了模拟路灯控制系统。

控制系统采用定时器设定时钟功能，设定、显示开关灯时间；用了基于555为核心的红外传感器检测物体的定位。

路灯单元控制系统采用恒流源供电，具有输出功率调整功能，并能定时调整功率。

阐述了基于单片机模拟路灯控制系统实现的设计思想、方法及过程。

该模拟控制系统，能有效的节约能源，减少照灯具的损耗。

城市亮化随之被政府所重视，既而大量的资金投入进行建设和改造中去，使得我们的城市夜晚变得灯火辉煌，绚丽多彩，但同时，诸多问题也随之而来：能耗的逐年攀升，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，带来人员不足的问题，使得路灯故障时不能得到及时的修复以致造成人民生活的不便；维护费用也随之增加，社会成本过高，电费支出过多，财政承担相对困难，给政府带来了相对大的压力；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，因此他们迫切的想解决此问题，故针对这种情况我们设计并制作了这一节能智能型的模拟路灯控制系统，其主要价值在于能更好的节能与监测，在很多方面给人们带来了方便，给维护人员降低了难度。

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。

自制的单元控制器中的LED灯恒流驱动电源，在多数情况下，具有系统稳定，功耗低等特点。

以STC89C51RC为核心，利用时钟控制LED灯的开关时间段，通过红外感应模块将物体运动的信号通过555的TTL高低电平输入单片机，并通过三红外线输入的情况判断物体运行方向，再控制LED灯的开关情况。

并完成四方面的功能：时间设定功能，环境明暗判断，独立控制功能，交通条件控制功能。

显示部分用LCD液晶显示，要求能显示实时时间以及对路灯设置的开关灯时。

关键词：STC89C51单片机，红外传感器，1602液晶显示器，DS1302 NE555ABSTRACTThis work has a high degree of automation, reliable operation, and easy maintenance of lighting control system; provide some references for the modernization of city lights. STC single-chip at the core of the system of minimum system board, design a simulated Street lamp control system. Control system uses a timer to set the clock function, settings, display switch lamp time; based on 555 as the core of the infrared sensor to detect the orientation of objects. Street lamp control system uses a constant current power source, with output power adjustment features, and adjust the power can be scheduled. Elaborate Street lamp control system based on single-chip computer to realize the design, methods and processes.In the daytime mode, can also according to the environment of light and shade change control street lamp of opening and closing street lamp, in night mode according to the road traffic situation to be automatic open to turn off the lights. When the lamp fails is not bright, capable of detecting and alarm by sound and light system, fault lamp number displayed on the monitor. Homemade LED lamp constant current power supply in the unit controller, in most cases, system stability, and low power consumption characteristics.The simulation control system can effectively save energy, reduce the loss as the lamps. With STC89C51RC as the core, using time clock control of LED lights switch, motion signals through the three infrared sensor modules by 555 TTL low level input single-chip, and judging by three infrared input object is running, control of LED lights switch. And complete the four functions: time setting function, environmental value judgments, the independent control functions, traffic control functions.Keywords:STC89C51、single-chip、infrared sensors、1602 LCD DS1302 NE555目录中文摘要 (I)英文摘要 (II)第一章绪论 (1)1.1概述 (1)1.2 系统的性能要求及特点 (2)第二章模拟路灯控制系统总体设计 (3)2.1 模拟路灯各个系统的作用 (3)2.2 模拟路灯总体设计 (3)第三章系统分析及硬件设计 (5)3.1 系统设计思路与方案比较论证 (5)3.1.1方案论证与确立 (5)3.2 各个模块的硬件电路设计 (6)3.2.1 物体感应模块设计 (6)3.2.2 时钟模块设计 (8)3.2.3 中央控制模块设计 (10)3.2.4 显示模块设计 (11)3.2.5 硬件系统原理图 (14)第四章软件设计与调试 (15)4.1系统设计思路 (15)4.2系统各部分子程序设计 (15)4.2.1 主程序设计 (15)4.2.2 红外中断与查询子程序设计 (15)4.2.3按键设定程序设计 (17)4.3整体系统的软件调试 (18)总结 (19)致谢 (20)参考文献 (21)第一章绪论1.1概述城市照明工程作为城市公共设施的重要组成部分，对完善城市功能，改善城市人居环境，提高人民生活水平发挥着重要作用。

近年来，随着城区总面积的不断扩大，道路照明设施也随着变化。

为方便广大市民夜间出行，美化城市环境，市路灯管理如果管理不当，那将会浪费多少能源。

路灯管理的方便性和路灯节能对一个城市而言非常重要。

通过对路灯等照明设备的控制，可以减少一些不必要的电力损耗，延长路灯的使用寿命，以适应现代化的需求。

随着人们对节能环保的诉求越来越高，以及十城万盏半导体照明工程的启动，我国基本确定了以LED室外照明为主攻方向。

其中，LED路灯备受瞩目，被政府视为推动照明应用市场的重要切入点。

模拟路灯控制系统是生产生活和城市道路建设中必备的系统之一。

根据设计题目要求，我们以单片机为中心，通过AT89C51单片机实现对路灯定时开关及时间显示的控制。

红外传感器部分电路通过可根据外界环境明暗的变化，能够自动进行开灯和关灯。

红外传感器可以接收物体在一定范围内发出的红外线，因此，将红外传感器置于适当位置，便可实现灯依次点亮的控制。

通过对AT89C51单片机进行编程，使用单片机的两个端口分别对两只路灯进行控制，并设定不同的开灯和关灯时间。

最终，达到所要求设计的各项指标。

目前，国内外都在致力于研究LED相关的技术，并且一部分的产品已经面向了市场，与同类产品相比更节能、更环保，适应了现代化的发展方向。

但是，在城市路灯上面的LED产品应用还比较少，时间是一个问题，而且替换的成本和价格还不确定。

因此，我所设计的LED路灯也是靠近时代前沿的产品，至于它的实用性还有待进一步的提高。

1.2 系统的性能要求及特点模拟路灯控制统应能达到以下功能要求：（1）系统有时钟功能，能设定、显示开关灯时间。

（2）系统应能根据环境明暗变化，自动开灯和关灯。

（3）系统应能根据交通情况自动调节亮灯状态。

（4）系统能控制两盏路灯的开灯和关灯时间。

LED灯1LED灯240 2040S ABCS’404040M定位点图1-1 路灯布置示意图（单位：cm）第二章模拟路灯控制系统总体设计2.1 模拟路灯各个系统的作用本方案要实现的主要是在不同天气，环境条件下，通过系统和各个设备来控制路灯的亮灭以及灯光的强弱情况。

设计中采用的方法是：1.通过红外感应器，提前发现感应到即将通过的人或其他物体，并将信号传送到中央控制模块，然后开启路灯。

2.用一个光照感应器，感应光照强度，用来改变灯光的强弱程度。

在光照过弱时，光照感应器接通，并将信号传送到555的红外感应器上，如果有人通过，则路灯通过红外线将信号传给中央控制模块，然后控制路灯接通点亮。

3.时钟模块主要作用是用来计时和控制不同季节，年份路灯的开关时间长短。

每次亮的时间通过时钟模块来起定时作用，还可以显示现在的日期、时间。

4.显示模块，是对各个系统传递回来的数据进行信号转换和处理后，显示在显示器上。

5.按键控制模块，是对程序的编译控制，可以输入信息，改变信息。

6.中央控制系统是对整体运行的控制，是模拟路灯控制系统中最重要的部分，并且可以对其他的各个系统进行有效地调节和控制。