智能路灯控制系统

一．设计的任务和要求

设计并制作一套智能路灯控制系统。控制系统结构如图1所示。

图1 路灯控制系统示意图

基本要求

（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。

（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。

二.路灯控制系统基本原理

本设计是基于STC单片机的智能路灯控制系统，由电源电路、单片机控制模块、光控电路、红外遥控与检测、液晶显示六个模块组成。单片机通过光控电路来检测环境亮度控制总的路灯开关，在设定灯开的时间段内，如果没有人或车通过时，电路的分开关元件处于断开状态，路灯不亮；当通过红外检测系统检测到有人或车通过时，电路的分开关元件闭合，路灯形成通路，路灯亮。同时通过A/D转换芯片把灯的亮度的模拟信号转变成数字信号传送给单片机，单片机输出控制信号又通过D/A转换芯片来调节路灯的明暗。光敏电阻监控路灯的好坏，当路灯坏了光敏电阻就会返回一个信号给单片机，让单片机驱动蜂鸣器报警，并由显示屏显示哪个灯坏了。整个设计应用单片机和硬件组合来对系统进行控制，设计简单，成本低，稳定性好。

三、设计方案

根据题目基本要求，设计任务主要完成单片机AT89C51对光学传感器传输的信号进行处理，从而控制路灯的亮与灭，同时对行程中的有关数据进行处理并显示，并在此过程中如果出现故障（灯不亮）时则发出声光报警。为完成相应功能，系统可以划分为以下几个基本部分：单片机、光敏监测电路、信息显示、声光报警电路、A/D转换、时钟控制电路。（如图1所示）

四、硬件设计

1、AT89C51最小系统板

AT89C51最小系统板电路图

图3 最小系统电路图

2、光控制电路

用光敏电阻作光电开关电路，其灵敏度相当高。由单片机处理光信号，照度较低时，单片机控制电路导通；当有一定照度的光照射时，光敏电阻阻值变小，单片机控制电路断开，实现功能.

单片机 时钟控制电路 时钟存储单元

输入显示电路

光敏检测电路 声光报警电路

A/D 转换

恒流源驱动

LED1

LED2

交通情况监测

图4 光控制电路图

3、电源电路

根据整机要求，电源电路应为信号产生电路提供5V 电压，其中±5V 电压需要 稳压输出，为此选用了7815， 7915两种三端集成稳压器，这种三端固定电压输 出式集成稳压器，使用简单，价格较低，且由于内部具有过压过流保护，使整机 的电源电路稳定，性能可靠。外接9V 交流电输入，经绝对值电路，然后滤波通过7805，7905产生±5V 的直流电压。电源部分电路图如图5所示。 1

32

V

V

GND

IN

OUT 7812

Tr

电源变压器A

B C

---->I0

负载

稳压器

整流滤波U1~220V

U2+-

U 1

+

U0

-

---------------------------------

-------------------------------------------

C 470uF

C10.33uF

C2100uF

R2

68k 18DB1020K

R1

图5 电源电路

4、显示电路

多位LED 显示时，常将所有位的段选线并联在一起，由一个8位I ／O 口控制，而共阴极点或共阳极点分别由另一个8位I ／O 口控制；也可采用并行扩展口构成显示电路。（如图6所示）

图6 数码管显示电路图

5、路灯故障检测

采用光敏二极管检测路灯的开灯与关灯，然后将信号传送到单片机，由单片机程序控制蜂鸣器发出报警声。在实验板上装一个蜂鸣器，利用单片机控制声光。

图7 声光报警电路图8 LED恒流源电路图

6、LED恒流源

采用W7805提供5V的直流稳压电源。如图八所示

五、软件设计

本软件设计的程序设计包括判断各个按钮按下之后能够实现什么功能，判断开灯关灯的时间。其中，动态显示是在中断子程序中进行的，每一次中断的时间为1MS，每中断一次扫描一次，实现动态显示。正常走时的动态显示是在T0中断中进行动态扫描的，设置开灯关灯的时间是在T1中断中进行动态扫描的。

主程序流程图为：

系统软件设计采用模块化思想，主要由单片机完成，实现LED显示、数据转换和存储。系统软件设计主要由故障检测程序、路灯执行时间、环境光控制路灯亮灭等子程序组成。其中，路灯执行开关时间和环境决定路灯亮灭流程图下图所示。

主程序清单：

ORG 0000H

AJMP MAIN

ORG 0003H

AJMP YIDONG

ORG 000BH

AJMP INTT0

ORG 0030H

MAIN:NOP

;系统赋初值

SDISP1:CLR P2.0

CLR C

JB P3.1,SDISP1

NOP

ACALL KEYSCAN

MOV A,40H

CJNE A,#06H,SDISP1N SDISP1N:JNC SDISP1

MOV 30H,40H

SETB P3.1

SDISP2:MOV P2,#0FFH

CLR P2.1

CLR C

JB P3.1,SDISP2

NOP

ACALL KEYSCAN

MOV A,40H

CJNE A,#0AH,SDISP2N SDISP2N: JNC SDISP2

MOV 31H,40H

SETB P3.1

SDISP3: MOV P2,#0FFH CLR P2.2

CLR C

JB P3.1,SDISP3

NOP

ACALL KEYSCAN

MOV A,40H

CJNE A,#06H,SDISP3N SDISP3N:JNC SDISP3

MOV 32H,40H

SETB P3.1

SDISP4:MOV P2,#0FFH

CLR P2.3