简单智能路灯(测控原理系统设计)

机电学院测控技术与仪器专业测控系统原理课程设计

智能路灯控制系统设计

专业班级：测控2013－2

学生学号：

学生姓名：

指导老师：

二〇一六年十一月

课程设计任务书

一、总要求

能够独立进行系统方案的设计及论证，设计合理的接口电路、控制电路、主机电路等，以及合理选择有关元器件及正确使用相关工具与仪器设备，设计接口程序、控制算法程序以及主程序等，并且能结合实际调试与实验进行有关精度分析与讨论。

二、总任务

针对总要求进行原理及方案论证、系统设计、接口电路设计、焊接或插接与调试、控制与系统程序设计、精度分析以及撰写报告等工作。

三、设计题目

智能路灯控制系统设计（1人）

四、设计内容

能根据当前环境的亮度对路灯的灯光进行调节，利用单片机进行控制。

五、设计进度或计划

（1）准备及查阅资料（一天）

（2）方案设计及论证（总体方案、硬件及软件方案）（二天）

（3）硬件电路设计、画图（PROTEL）及实验室调试（四天）

（4）软件设计、编程及调试（三天）

（5）系统联调及结果分析（二天）

（6）整理报告及准备答辩（二天）

六、课设报告主要内容

任务书

（1）目录

（2）方案设计及论证（可先进行总体方案设计与论证；再分模块进行方案设计与论证；各模块设计中应包括适当的精度分析及选型等）

（3）硬件模块（系统）设计与实现

（4）软件模块（系统）设计与实现

（5）实验或系统调试（可包括实验调试工具仪器、实验结果及适当的分析等）（6）参考文献

（7）附录

七、考核方法

考核根据学生平时学习态度（含出勤率）30%、设计完成情况（样机）40%、图纸及说明书质量（含答辩）30%等确定。

八、装定要求

装入统一的资料袋中，报告装定好，顺序：封面，任务书，目录，正文，参考文献，附录等。

目录

第一章方案设计与论证 (1)

1.1 方案设计 (1)

1.2 方案论证 (1)

1.2.1 控制芯片的确定 (1)

1.2.2 A/D转换芯片的确定 (2)

1.2.3 LED调光控制方式确定 (2)

1.2.4 方案的最终确定 (2)

第二章硬件的设计与实现 (3)

2.1 单片机最小系统 (3)

2.1.1 单片机引脚说明 (3)

2.1.2 时钟电路 (4)

2.1.3 复位电路 (5)

2.1.4 ADC0832模数转换 (5)

第三章软件的设计与实现 (7)

3.1 程序流程图 (7)

3.2 AT89C51中断技术概述 (7)

第四章实物调试 (9)

参考文献 (10)

附录A 电路图 (11)

附录B 程序源代码 (12)

附录C 调试实物图 (16)

第一章方案设计与论证

1.1方案设计

智能路灯控制系统是基于AT系列的C51单片机和PWM调光的LED路灯以AT89C51作为主控芯片，设置五个调节档位，由于PWM的输出不同，所以其占空比对LED的电流控制也不同，根据不同环境亮度，从而实现对光度调节的控制。

光敏电阻作为传感器，通过ADC0832芯片进行模拟转换和不断测量光敏电阻的两端电压来间接测量感应的光强度，将检测到的电压和预设的工作阈值进行对比，并且调整PWM的占空比对LED的电流进行控制，通过单片机的信号处理，以便实现对光度的自动调节。系统总体框图如图1-1。

1.2 方案论证

1.2.1 控制芯片的确定

选择嵌入式型MCU的主要考虑因素有以下几个方面：

所应用领域：一个产品的主要功能一旦限定下来，其所应用的领域也随之确定。应用领域的确定将减少选型的考虑。

自身带有的资源：芯片自带资源越符合产品的需求，产品开发越相对便捷。，芯片属于可扩展存储器。

低功耗的特征：低功耗的产品节能环保，成本低，可以降低环境污染，还能增加使用的稳定性，所以选择芯片时，低功耗也是一个重要的指标。而AT89C51单片机是具有40个引脚的双列直插式微型MCU,其价格低廉、兼容性强、超强抗干扰能力、超低功耗等优点。其工作电压在3.3V~5.5V之间，内集成4K字节ROM和128字节RAM，具有扩展内存的功能，两个定时器和计数器中。

基于51单片机的这些特点并考虑到该系统实现的复杂程度，还有路灯所处的环境，AT89C51单片机是比较理想的。其性能完全满足于系统要求。

1.2.2 A/D转换芯片的确定

A/D模数转换芯片在这个系统中就是执行从传感器得到的模拟信号转换为单片机可以识别的数字信号。在这个系统中，由环境的亮度引起光敏电阻的阻值变化，其变化过程比较缓慢，因而不需要采样保持器。ADC0832是可以满足其要求的。ADC0832与常用的ADC0809的主要区别是ADC0809为8通道模数转换器，可以对8路输入信号进行模数转换，而ADC0832是2通道模数转换器。ADC0809是并行ADC，速度要比串行ADC0832快得多，不过外围电路比较复杂，价格也贵。

一般来说，串行ADC对于检测变化缓慢的信号非常有利，电路简单，价格也便宜，但坏处是速度非常受限，如果是对声音进行采样，必须考虑使用并行式的ADC，否则会丢失大量信息，造成失真。

1.2.3 LED调光控制方式确定

LED的调光控制，传统上LED的调光是利用一个DC信号或滤液PWM对LED中的正向电流进行调节来完成的。减小LED电流将起到调节LED光输出强度的作用，然而，正向电流的变化也会改变LED的彩色，因为LED的色度会随着电流的变化而变化。许多应用（例如汽车和LCD 背光照明）都不能允许LED发生任何的色彩漂移。在这些应用中，由于周围环境中存在不同的光线变化，而且人眼对于光强的微小变化都很敏感，因此宽范围调光是必需的。通过施加一个PWM信号来控制LED亮度的做法允许不改变彩色的情况下完成LED的调光。

PWM是脉冲宽度调制信号，其中的“宽度”，就是脉冲的高电平的时间。PWM信号调节LED亮度时，信号频率是不变的，改变的是脉冲的高电平的时间，即LED的导通时间。这种信号调节亮度相当于调节LED的平均电流，所以电流会变化。

1.2.4 方案的最终确定

控制芯片采用AT89C51单片机，A/D转换器采用ADC0832，还需要一个光敏电阻。另外考虑到条件的限制和课程设计的实质性，在本系统中采用普通的发光二极管替代LED灯，而控制灯光的目的也是实现了。