基于51单片机路灯控制系统设计概要

目录

0 前言 (1)

1 总体方案设计 (1)

2 硬件电路设计 (2)

2.1STC89C52单片机系统 (2)

2.2 光电传感器模块 (3)

2.3显示模块设计 (5)

3 软件设计 (6)

3.1 主程序设计 (6)

3.2 计算流量子程序 (7)

3.3 显示子程序 (8)

4 调试分析及硬件组装 (9)

5 结论及进一步设想 (10)

参考文献 (10)

课设体会 (11)

附录1 电路原理图 (12)

附录2 程序清单 (13)

路灯控制系统设计（1）

张磊沈阳航空航天大学自动化学院

摘要：本设计以STC89C52单片机为核心控制芯片，此单片机可靠性高、性价比高、精度高、微型化、易于操控、管脚功能简单。整个电路采用模块化设计，由单片机最小系统模块、显示模块、光电传感器模块组成。光电传感器发送信号给单片机综合分析处理，实现路灯控制系统的各种功能。在此基础上设计了系统的总体方案，最后通过硬件和软件实现了各个模块的功能。相关模块附有硬件电路图、程序流程图、功能与原理的说明。最后经实验证明，这套系统软硬件设计能有效结合、抗干扰能力强、功能完善，可以实现对汽车流量的监测并能达到节能的目的，可应用于马路路灯的控制。

关键词：STC89C52；亮灭；流量

0 前言

此路灯控制系统最主要的模块是光电开关（光电传感器）模块，既是控制路灯亮灭的

传感器也是计算流量的传感器。此光电传感器是利用被检测物对光束的遮挡或反射，由同

步回路选通电路，从而检测物体有无的。物体不限于金属，所有能反射光线的物体均可被

检测。此光电开关属于漫反射式光电开关，它是一种集发射器和接收器于一体的传感器，

当有被检测物体经过时，物体将光电开关发射器发射的足够量的光线反射到接收器，于是

光电开关就产生了开关信号。当被检测物体的表面光亮或其反光率极高时，对射式和镜反

射式都不适用，漫反射式的光电开关才是是首选的检测模式，因为红外线光电开关在环境

照度高的情况下都能稳定工作。所以此路灯控制系统具有稳定性好，可靠性高，体积小重

量轻，节能等优点。此设计系统的原理还在许多方面得到了应用，例如在行程控制、直径

限制、转速检测、气流量控制等方面。我们相信光电开关会做得越来越先进，它的应用也

会越来越广泛。

1 总体方案设计

针对本课题的设计任务，进行分析得到：该路灯监测系统设计主要由以下几个模块组

成：单片机最小系统模块、光电传感器模块、显示模块。在这几个模块中最主要的是光电

传感器的模块，其功能是监测车辆以实现对路灯亮灭的控制和流量监测。单片机模块主要

用于对数据的处理。显示模块用于显示汽车流量。将此三个模块有效地结合在一起才能完

成设计要求。光电传感器模块利用的是光电开关，也称光电传感器，此模块为最重要的组

成部分，其他模块都是根据它产生的信号脉冲来控制的。

单片机模块选用用STC89C52单片机作为控制芯片，连接好最小系统板并与光电传感

器构成组合电路，此模块是电子设计的基础模块，单片机的复位电路和晶振接法固定，简

单且易于控制。光电传感器选用的是漫反射式光电开关，有接收和放送两部分组成，其性

能稳定，性价比高，抗干扰能力强，在强光下依然能正常工作，经多方面考虑选用了漫反射式光电开关。显示模块则用数码管显示，简单有效显示汽车流量。本设计的系统总体框图如图(1)所示。

图（1）系统总体框图

2硬件电路设计

2.1STC89C52单片机系统

此系统主要由复位电路和晶振电路组成。单片机共40个管脚，根据每个管脚的不同功用连接电路。VCC（40）：电源+5V；VSS（20）：接地；P0口（32-39）：双向I/O口，既可作低8位地址和8位数据总线使用，也可作普通I/O口；P3口（10-17）：多用途端口，既可作普通I/O口，也可按每位定义的第二功能操作；P2口（21-28）：既可作高8位地址总线，也可作普通I/O口；P1口（1-8）：准双向通用I/O口；RST（9）：复位信号输入端；ALE/PROG：地址锁存信号输出端；PSEN：内外程序存储器选择线；XTAL1（19）和XTAL2（18）：外接石英晶体振荡器。STC89C52单片机最小系统如图（2）所示。

图（2 ）STC89C52单片机最小系统

2.2 光电传感器模块

光电传感器是利用被检测物对光束的遮挡或反射，由同步回路选通电路，从而检测物体有无的。物体不限于金属，所有能反射光线的物体均可被检测。光电开关将输入电流在发射器上转换为光信号射出，接收器再根据接收到的光线的强弱或有无对目标物体进行探测。每当物体通过一次，发射部分发射的光束经目标后产生漫反射，接收部分接收到光束后经信号调理电路产生脉冲，脉冲信号输入到单片机，单片机进行脉冲计数便可实现对物体的计数统计。当开关发射光束时，目标产生漫反射，发射器和接收器构成单个的标准部件，当有足够的组合光返回接收器时，开关状态发生变化，作用距离的典型值一直到3米。此光电传感器作用距离是10cm。特征：有效作用距离是由目标的反射能力决定，由目标表面性质和和颜色决定；较小的装配开支，当开关由单个元件组成时，通常是可以达到粗定位；采用背景抑制功能调节测量距离；对目标上的灰尘敏感和对目标变化了的反射性能敏感。

光电传感器又称光电开关，是由振荡回路产生的调制脉冲经反射电路后，由发光管GL 辐射出光脉冲。当被测物体进入受光器作用范围时，被反射回来的光脉冲进入光敏三极管DU。并在接收电路中将光脉冲解调为电脉冲信号，再经放大器放大和同步选通整形，然后用数字积分或RC积分方式排除干扰，最后经延时（或不延时）触发驱动器输出光电开关控制信号。光电开关一般都具有良好的回差特性，因而即使被检测物在小范围内晃动也不会影响驱动器的输出状态，从而可使其保持在稳定工作区。同时，自诊断系统还可以显示受光状态和稳定工作区，以随时监视光电开关的工作。光电传感器如图（3）所示。