城市智能路灯控制系统毕业设计

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1、2013届学生毕业设计材料学 生 毕 业 设计课题名称城市智能路灯控制系统设计姓 名欧敏辉学 号091250205学 院通信与电子工程学院专 业电子科学与技术指导教师胡赛纯 副教授 2013年06月12日2013届学生毕业设计材料（一）毕 业 设 计 任 务 书课题名称城市智能路灯控制系统设计姓 名欧敏辉学 号091250205学 院通信与电子工程学院专 业电子科学与技术指导教师胡赛纯 副教授2013年01月22日一、设计的教学目的1、提高学生运用所学知识分析问题和解决问题的能力；2、培养学生知识应用能力、动手能力、创新能力、文字表达能力等，为今后的学习和工作打下良好的基础；3、培养学生认真负

2、责的工作态度。二、设计的主要内容1、总体方案确定。根据设计要求完成系统的总体设计方案；2、系统硬件设计。系统硬件设计主要包括：按键输入电路、单片机数据输入输出电路、光敏和声敏控制电路、蜂鸣器报警电路、二极管路灯模拟电路，在此基础上完成原理图的绘制以及PCB图绘制和封装；3、系统软件设计。本设计主要研究智能路灯控制系统，通过对时间的定时和光敏传感器的应用，达到对路灯的亮灭控制。对下半夜的路灯节能模式的开启和声敏系统的安全模式的跳转。对灯泡的亮灭进行采集，达到报警的程序描述；4、制作实物。依据原理图列元器件清单，制作PCB板，购买元器件，进行电路板焊接，最后进行实物调试，完成实物的制作。三、设计的

3、基本要求1、题目应恰当、准确地反映本课题的研究内容。2、中心突出，内容充实，数据可靠，层次分明，图表清晰，结论正确。3、所使用的度量单位一律采用国际标准单位。4、字数不少于3000字。四、进度安排序号设 计 各 阶 段 内 容起止日期1确定选题，下达任务书2013年01月22日2设计开题答辩2013年03月23日3交初稿2013年04月15日4交第二稿2013年05月15日5交第三稿2013年05月25日6交定稿2013年06月01日7毕业设计答辩2013年06月09日06月15日5、 参考文献 1 蔡美琴, 张为民. MCS-51系列单片机系统及其应用M. 高等教育出版社, 2004: 13

4、-45. 2 刘建清. 轻松玩转51单片机C语言M. 北京航空航天大学出版社, 2011: 255-269. 3 康华光. 电子技术基础 模拟部分M. 北京: 高等教育出版社, 1998: 98-123. 4 余锡存. 单片机原理与接口技术M. 西安: 西安电子科技大学出版社, 2003: 35-62 . 5 杜军, 邱瑞学. PL2101在路灯控制系统中的应用J. 国外电子元器件. 2003. 9 :33-34. 6 熊涛, 丁辛芳, 陈德英. 一种新颖的照明控制电路J. 传感器技术, 1999, 18 (5): 50-53. 7 王海伦, 叶冬芬. 单片机控制的照明智能控制系统J. 电气时

5、代, 2005, (1): 121-122. 8 谭浩强. C程序设计M. 北京: 清华大学出版社, 2007: 145-169. 9 严蔚敏, 吴伟明. 数据结构(C)语言版)M. 北京: 清华大学出版社, 2010: 256-287. 10 V. Yu. Teplov, A.V.Anisimov. Thermostatting System Using a Single-Chip Microcomputer and Thermoelectric Modules Based on the Peltier EffectJ , 2002, 27(6): 67-104.2013届学生毕业设计材料（

6、二）学 生 毕 业 设 计开 题 报 告 书课题名称城市智能路灯控制系统设计姓 名欧敏辉学 号091250205学 院通信与电子工程学院专 业电子科学与技术指导教师胡赛纯 副教授2013年02月18日设计题目 城市智能路灯控制系统设计课题的根据：1）设计方案（设计用到的主要工具、预期实现的功能及参数要求、主要功能模块等）。 2）自己的见解（主要是对设计方案的制定、设计难点及解决办法、设计创新方面的思考）。1. 设计方案本次毕业设计主要采用MCS-51系列单片机原理和控制理论设计城市智能路灯控制系统，实现定时开关，光控开关，声控开关，故障报警等路灯电路模型与仿真及实物。以单片机STC89C52为

7、核心控制器件，通过按键选择设置时间参数，在LCD1602显示相应设置值，并在串口通信协议下将参数值送到单片机中，实现对时间的定时，实现定时开关的作用。结合光控开关，和在下半夜的声控开关，共同实现路灯系统的智能化，节能和更好的实现故障报警和维护。1.1 设计用到的主要工具 本次设计用到主要工具有：Proteus7.5，Keil uVision3，Altium Designer Summer 09，Multisim1.0。1.2 预期实现的功能及参数要求 1、实现定时开关设置，通过按键电路在LCD1602上设置定时开路灯和定时关路灯，实现在不同四季可以更好的控制路灯开关时间，以达到最好的开关效果；

8、 2、实现光控开关的功能，能随机应变的适应当白天光照强度低于15LUX的情况下，达到开启路灯系统，使交通更加安全可行； 3、下半夜通过关掉相间隔的路灯，以实现节能的功能，配合声控控制开关，可以及时全亮，给交通带来安全可靠照明系统； 4、通过检测电路，实现灯泡故障报警电路系统，便于维护人员的维护和及时排除交通的安全隐患问题。1.3 主要功能模块 1、以STC89C52单片机作为本设计的控制核心处理器组成的单片机最小系统； 2、以按键配合LCD1602控制设置的定时开和定时关的电路设计； 3、光控电路设计，实现应急开路灯控制； 4、下半夜路灯节能模式的开启和声控开关的应急启动，节能和减少交通安全隐

9、患问题； 5、二极管模拟路灯电路； 6、故障和报警电路，便于尽快维护交通安全问题。2. 本人见解2.1 方案制定 随着城市规模的不断扩大，现有的路灯管理的方式方法已远远不能满足城市路灯发展与管理的需要，必须依靠现代化的高科技管理手段。路灯管理工作需要一个以计算机为核心的、自动化的管理手段来替代普通的路灯监控系统。使整个城市照明监测，决策和管理工作建立在计算机信息网络平台之上。因而单片机在路灯系统中的应用应运而生。由于单片机具有集成度高，处理能力强，可靠性高，系统结构简单，价格低廉的优点，因此在路灯照明工程中被广泛应用。单片机技术中的计时系统是单片机的一个典型的应用。通过计时系统来对时间进行有效

10、的控制。在路灯设计的定时系统中将得到更好的应用.路灯控制系统在城市中的用途很广泛，本路灯控制系统针对实际情况的需要进行优化设计的。在本设计中，输入是开关按键，进行时间控制，显示是通过LCD1602实现，通过对时间的调整，达到定时开和定时关的设置，达到控制的目的。结合光控和声控以及固有的节能模式为一体，实现更加实用性和可行性的路灯控制系统。既可以实现节能化，也可以实现快速报警化，便于维修人员的维护和及时的减少因路灯原因引起的交通隐患，实现更加安全节能环保的路灯控制系统。2.2 设计难点及解决办法 本设计的主要难点有对时间的设置，只利用单片机自带的定时器来实现定时开路灯和定时关路灯。还有就是要达到

11、在下半夜之后才开启声控开关的应用功能，在白天或者上半夜不能处于应用状态。再次就是故障报警电路的灵敏度的控制和调试问题。采用12MHZ的晶振，便于对时间的精确控制，通过对一个时钟的设置基础上再来实现定时开关的功能。光敏和声敏开关采用灵敏度极高的光敏电阻和声敏电阻，以实现灵敏开关，减少系统的应用故障问题。采用LCD1602来显示，比数码管更加好的显示时间设置的值，以及可以显示故障问题，比普通的数码管更加实用。报警系统采用强蜂鸣器，来提醒工作人员故障问题，催促你及时维护路灯，带来交通的安全便捷。本设计集成了存储、编解码电路、传感器控制电路。为实现可靠的数据精度，本设计在硬件方面方面选择精度高的元器件

12、，电路中设计了多重开路灯电路设计，更好的实现路灯的及时高效的应用问题。软件设计中，通过对单片机的I/O口的设置和应用，完成该设计所需的实现功能。需设计合理的硬件电路，而软件设计需流程清晰，合理编写模块化程序。2.3 设计的创新思想城市智能路灯控制系统，在常规的路灯开关设置基础上，实现更加节能，高效，更加方便切实可行的方法。AT89S52单片机具有集成度高、功能强、速度快、体积小、功耗低、价格低廉等特点，将它与传感器、LCD显示屏以及其他外围电路结合可设计出简单高效、精度可靠、易于运用和实用的路灯开关控制系统；本设计加入了特有的下半夜节能开关模式，在人和车流量少的时候，达到一种节能的方式，减少不

13、必要的能源消耗。当有车辆或行人经过时，通过声控开关开启未亮的路灯，减少交通隐患。配合定时开关和光控开关的使用，实现双开关控制功能。以及那盏灯坏了可以通过LCD显示以及蜂鸣器报警，减少维护工作量和便于工作人员尽快解决问题；本设计的精确方面就是集节能，高效，安全，维护于一体的智能控制系统。实现更加方便快捷的城市新型路灯控制系统。设计的主要内容: 1.总体方案确定。广泛查阅单片机定时方面的资料和I/O口的输入输出的控制资料以及其他的一些路灯控制模式和传感器开关的研究资料，根据设计要求进行项目方案选择与论证，完成系统的总体设计方案； 2.系统硬件设计。系统硬件设计主要包括：时钟电路、单片机的最小系统电

14、路、按键设置和LCD显示电路、光/声控制电路、报警电路以及二极管路灯模拟电路。在此基础上完成原理图的绘制以及PCB图绘制，最后进行Proteus仿真； 3.系统软件设计。本设计主要研究开关的问题，定时开关和光控开关以及下半夜工作的声控开关的协调问题和开启问题，采用一定的时序和中断来实现这些功能的编写等； 4.制作实物。依据原理图列元器件清单，制作PCB板，购买元器件，进行电路板焊接，最后进行实物调试，完成实物的制作。完成期限和采取的主要措施：一、完成设计时间安排： 确定选题，下达任务书 2013年01月22日 设计开题答辩 2013年03月23日 交初稿 2013年04月15日 交第二稿 20

15、13年05月15日 交第三稿 2013年05月25日 交定稿 2013年06月01日 毕业设计答辩 2013年06月09日06月15日二、采取的主要措施：1. 广泛查阅文献资料，阅读相关书籍，确定选题。2. 深入思考，提出方案，获得设计思想；3. 理清思路，明确范围和框架、重点、难点技术攻关，抓创新点，疏通具体细节。4. 设计、制作实物，写作、修改、定稿，完成毕业设计。主要参考资料： 1 蔡美琴, 张为民. MCS-51系列单片机系统及其应用M. 高等教育出版社, 2004: 13-45. 2 谭浩强. C程序设计M. 北京: 清华大学出版社, 2007: 145-169. 3 康华光. 电子

16、技术基础 模拟部分M. 北京: 高等教育出版社, 1998: 98-123. 4 余锡存. 单片机原理与接口技术M. 西安: 西安电子科技大学出版社, 2003: 35-62 . 5 杜军, 邱瑞学. PL2101在路灯控制系统中的应用J. 国外电子技术. 2003. (9) . 6 熊涛, 丁辛芳, 陈德英. 一种新颖的照明控制电路J. 传感器技术, 1999, 18 (5): 50-53. 7 王海伦, 叶冬芬. 单片机控制的照明智能控制系统J. 电气时代, 2005(1): 121-122. 8 严蔚敏, 吴伟明. 数据结构(C)语言版)M. 北京: 清华大学出版社, 2010: 256

17、-287. 9 V. Yu. Teplov, A.V.Anisimov. Thermostatting System Using a Single-Chip Microcomputer and Thermoelectric Modules Based on the Peltier EffectJ , 2002, 27(6): 67-104.指导教师意见：签名： 年 月 日开 题 报 告 会 纪 要时间2013年03月23日地点湖南科瑞特科技股份有限公司 与会人员姓 名职务(职称)姓 名职务(职称)姓 名职务(职称)李加升教授胡赛纯副教授邓杨保讲师会议纪要： 主持人：记录人： 年 月 日指导小组

18、意见 负责人签名： 年 月 日学院意见负责人签名： 年 月 日毕业设计答辩申请表学 号091250205姓 名欧敏辉学 院通信与电子工程学院专 业电子科学与技术指导教师胡赛纯设计课题名称城市智能路灯控制系统设计设计要求及进程计划起 止 时 间任 务 要 求完成情况指 导 教 师签 名2013年03月23日设计开题答辩2013年04月15日交初稿2013年05月15日交第二稿2013年05月25日交第三稿2013年06月01日交定稿毕业设计特色简介：本设计大约有八千字的篇幅，主要研究了如何用基于单片机设计城市智能路灯控制系统功能，本设计主要分为三个部分：(1)总体部分；(2) 硬件部分；(3)

19、软件部分。本设计除了实现了基本的路灯控制功能，还实现通过光控、声控和人工启动相结合；下半夜的节能模式；路灯坏了报警功能于一体。使该设计质量得到了很好地提升，同时也更高效节能，具有较好的实际意义与前景。是否同意参加答辩意见：主指导教师（签名）年 月 日2013届学生毕 业 设 计 材 料（三）学 生 毕 业 设 计 答 辩 评 审 表课题名称城市智能路灯控制系统设计姓 名欧敏辉学 号091250205学 院通信与电子工程学院专 业电子科学与技术指导教师胡赛纯 副教授2013年06月01日毕业设计成绩评定标准及评审表（理工科类）专业：电子科学与技术 课题：城市智能路灯控制系统设计 学生：欧敏辉分块

20、 等级及得分项 目（该项满分值）评 分 等 级各 档 得 分评分ABCDABCD指导教师40%完成任务的水平和质量501资料搜集与整理论证情况（10）齐全较完全基本齐全差9-107-85-642基本概念和理论情况（10）清楚、正确基本清楚基本正确尚清楚尚正确不清楚不正确9-107-85-643计算方法和计算结果（15）正确、应用计算机较多基本正确少量应用尚正确尚应用不正确未应用13-1510-127-964独立见解和应用价值（5）有、较大有、一般有、无或无、一般无、无54325说明书、图纸（10）层次分明、正确无误、认真工整、外文提要正确基本正确、较认真、较明确尚正确、尚认真、基本正确错误很多

21、、认真、不正确9-107-85-64独立工作能力306方案制定、选用（10）独立完成且正确基本独立完成正确尚能独立完成基本正确不能独立完成且错误很多9-107-85-647规范和手册使用（8）熟练基本熟练尚可基本不会87658编程、上机结果的分析与处理、国内外文献阅读（12）熟练主动查阅消化引用基本熟练查阅、有引用尚可尚能查阅引用基本不会查阅引用11-129-107-86工作态度209遵守纪律（10）好较好一般差9-107-85-6410爱护公物、保持良好环境（5）好较好一般差543211工作责任心、主动性（5）强较好一般差5432材料评阅人30%1任务完成情况（10）全部完成基本完成主要部分

22、完成未完成9-107-85-642基本概念和理论论证情况（20）清楚、正确基本清楚基本正确尚清楚、尚正确不正确、未应用18-2015-1712-14113计算方法和计算结果（30）正确、应用计算机较多基本正确少量应用尚正确、未应用不正确、不应用26-3021-2516-20154独立见解和应用价值（10）有、较大有、一般有、无或无、一般无、无9-107-85-645说明书、图纸（20）层次分明、正确无误、认真工整，外文提要正确基本正确、较认真、较正确尚正确、尚认真、基本正确错误很多、不认真、不正确18-2015-1712-14116题目难度大小、工作量（10）难、饱满知中、较饱满较易、尚饱满易

23、、不饱满9-107-85-65答辩委员30%1报告情况（20）简明、清晰、重点突出基本清晰重点不够尚清晰、有错概念不清错误较多18-2015-1712-14112回答问题情况（50）正确、熟练基本正确尚正确、有错基本不正确43-5035-4227-34263说明书、图纸（20）总体印象认真、工整、正确较认真尚认真不认真18-2015-1712-14114独立见解和应用价值（10）有、较大有、一般有、无或无、一般无、无9-107-85-64说明：1本方案供学院部参考，评分方案和比例均可根据实际情况进行调整。 2学生的答辩成绩取诸答辩委员会的平均成绩。 3答辩委员会除给出答辩成绩外，还应汇总和审查

24、指导教师、材料评阅人给出的成绩，然后分档（优 90；良80-89分；中70-79分；及格60-69分；不及格59分）给出学生毕业设计成绩。指导教师评审意见评语： 评分（百分制） 指导教师（签名）： 年 月 日评阅教师评审意见评语： 评分（百分制） 评阅教师（签名）：年 月 日答辩小组意见评语：评分（百分制） 负责人（签名）： 年 月 日院系学术委员会意见评语：论文最终评分（） 评定等级 负责人（签名）：院系（公章） 年 月 日注：评语包括设计（论文）优点、缺点、数据、材料、论证、结论是否正确，有无新的见解等。等级标准：优90；良80；中70；及格60；不及格60； 答 辩 会 纪 要时间地点答

25、辩小组成员姓 名职 称所 学 专 业所 从 事 专 业答辩中提出的主要问题及回答的简要情况记录： 会议主持人：记 录 人： 年 月 日2013届学生毕业设计材料（四）学 生 毕 业 设计课题名称城市智能路灯控制系统设计姓 名欧敏辉学 号091250205学 院通信与电子工程学院专 业电子科学与技术指导教师胡赛纯 副教授 2013年06月01日湖南城市学院本科毕业设计诚信声明本人郑重声明：所呈交的本科毕业设计，是本人在指导老师的指导下，独立进行，设计成果和制作的产品实物不存在知识产权争议。对本设计的研究做出重要贡献的个人和集体均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。

26、本科毕业设计作者签名： 年 月 日目 录摘要.1关键词.1引言.21总体设计2 1.1 功能要求及技术指标2 1.2总体设计方案32 硬件设计4 2.1 硬件电路总原理图4 2.2 主要硬件模块原理图及相关说明5 2.2.1 单片机最小系统和DS1302模块电路5 2.2.2 光敏/声敏控制开关以及LED电路7 2.2.3 串口通信电路和电源模块电路8 2.3 硬件电路PCB图93 软件设计10 3.1 主程序流程及相关说明10 3.2 各硬件模块驱动程序流程及相关说明12 3.2.1 初始模式驱动程序12 3.2.2 白天系统工作模式驱动程序.13 3.2.3 上半夜系统工作模式驱动程序13

27、 3.2.4 下半夜系统工作模式驱动程序144测试结果及分析145 调试与使用说明17参考文献21致谢21附录22I城市智能路灯控制系统设计 摘要：本文研究的城市智能路灯控制系统，是针对我国在城市照明上所存在的巨大的能源消耗，而开发的基于单片机的新型节能控制系统。集光敏控制、声敏控制、节能控制、报警控制于一体。智能路灯节能控制系统利用STC89C52为核心芯片，通过对时间的定时控制来控制路灯，通过光敏和声敏开关来控制突发情况，以及与下半夜进入节能模式相结合，利用LED作为模拟路灯，并且配合报警模块实现智能路灯控制系统。 关键词：STC89C52；LED路灯；光敏开关；声敏开关36引言 近年来，

28、随着我国经济改革的深入发展和信息化时代的深入，路灯的发展给城市带来了明亮和方便。路灯是城市形象的代表，也是城市交通安全的保障，给人民的生活带来特别大的便利。但随着路灯的发展城市路灯的维护量增大，带来维护人员不足的问题，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，增加了政府的处理能力，滞后经济和社会的发展。因此迫切需要解决此问题，故针对这种情况本人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，给维护人员带来便利，希望此系统能在现实中发挥其潜在的价值。 在社会

29、不断发展的今天，保证道路照明设备的有效性与安全性，得到了越来越多的重视。国际社会也对此做出了很多改进，对照明灯以及智能恒压控制方面做出了重大贡献。目前包括就近的中科恒源公司做的集太阳能和风能于一体的新能源节能路灯，江苏新思维光电有限公司，做专业的LED户外照明，高杆灯和交通灯灯。这足以说明这片领域是有很大的社会价值和商业前景。城市亮化工程是城市现代化建设的重要内容，为营造优美舒适的投资环境，提升城市形象，提高路灯系统的管理水平，在满足城市道路照明要求的同时，实现智能化的节能照明，在客观上有迫切要求，也是解决城市美化与能源紧张最佳选择。 课题设计的主要研究内容是针对目前路灯照明中存在的问题，结合

30、国内外各种路灯节能的研究成果，设计一种基于单片机控制的节能路灯系统。通过单片机的功能多样性实现本课题的基本要求。1总体设计1.1 功能要求及技术指标 当有工作人员人为控制路灯的开关时，路灯随即被打开和关闭。通过LCD1602显示屏显示当前时钟时间。通过设置，可以设定定时开路灯时间，和定时关路灯时间。当时间达到设定的开路灯时，则路灯自动开启。当时间达到路灯的关闭时间时，路灯则自动关闭。先通过光照计检测15LUX的光照，15LUX是一般规定的路灯最低开启光照强度，来设定的规定的开灯光照，当白天的光照低于15LUX的光照强度时，可以通过光敏控制开关感应到光线强度的变化，自动开启路灯，更好的实现对路灯

31、的控制。当午夜12:00时，系统自动开启节能模式，采用路灯的间隔亮灭。不会给交通照明带来干扰，也可以节约一半的能源。当有车辆和行人经过的时候，通过声敏控制开关检测到声音。通过电压的变化来将节能模式下灭掉的灯重新点亮。可以方便车辆和行人通行。该毕业设计课题所用的电源电压为+5V，利用USB作为电源，通过LM7805将电流转换成+5V电压作为电压源。不管是在前半夜的正常开灯的模式下，还是在后半夜的节能模式下，当有灯泡坏了的时候。系统通过蜂鸣器会自动报警，并在LCD1602上面显“Lamp Bad ”。便于提醒工作人员及时维修，以免因耽误时间而造成不必要的损失。实现节能，高效相结合的现代城市智能路灯

32、控制系统。1.2总体设计方案 本系统主要由STC89C52单片机控制电路、时钟电路、按键输入电路、光控开关电路、声控开关电路、二极管模拟路灯显示电路、报警电路，液晶显示，串口输入电路、线性电源电路等组成。单片机控制电路主要负责对时钟的设定和控制、路灯的亮灭、光控开关和声控开关的开启和下半夜路灯的控制信息进行的处理。通过DS1302时间模块输出整个系统的时序，是整个系统实现的前提。LCD显示的主要是根据季节的变化设定的开时间和关时间，以及报警的提示“Lamp Bad”。按键电路主要包括人工开启和关闭路灯，当前时钟的设置，还有就是开灯时间的设置和关灯时间的设置。光控开关主要负责的是在白天光照强度低

33、于15LUX时的情况下来开启路灯，用于实现无人控制的的突发事件。进入下半夜，系统通过对定时器时间做出判断，通过对I/O口的设定来开启节能模式。此时的声控开关才有作用，主要负责的是当有行人或者车辆经过的时候开启节能模式下灭掉的路灯。串口输入电路负责的是把源程序加载到单片机中，通过连接计算机和串口来用于加载程序和进行修改再加载。电源电路是用USB作为电源输出口，连接到所设计的系统，为系统的运行供电。报警器主要负责的是报警，提醒维护人员相关灯出现了故障，请及时维修，这样可以在第一时间减少维修，减少交通隐患。系统整体框图如图1.1所示。 系统运行后，LCD上面会显示相关的初始开关灯设置时间。通过对按键

34、的输入，设置开启路灯时间和关闭路灯时间，再通过确认按键确认好输入的值。系统进行时序运行。白天如果没有突发黑暗的时候，就会通过这个定时设置在傍晚的时候开启路灯。在时钟运行到了十二点的时候，系统自动开启节能模式照明。此时因为人流量和车流量是很少的时候，全部开启路灯就造成了不必要的浪费了，采用间隔亮灭灯，也可以达到照明的效果。当有行人或者车辆经过的时候，系统通过声敏控制开关，来开启节能模式下灭掉的灯，这样可以避免因为光线暗而造成的交通事故，而且被点亮的灯可以延时5秒，当五秒过后没有车辆了，灯又会重新恢复节能模式，当仍有行人和车辆的时候，灯会继续亮的。继而这样运行下去，到了第二天早上，通过开始设定的关

35、灯时间来关闭路灯，此时又恢复了普通状态，声控开关处于关闭状态。直至下一个傍晚再开启路灯，实现这样的循环。通过按键的输入，随着四季的关照程度不同，可以设定不同的开关灯时间，而不是固定式的时间，减少一些能源浪费。图1.1 系统整体框图2 硬件设计2.1 硬件电路总原理图系统硬件部分由MCU、DS1302与按键控制模块、LCD显示模块、按键控制模块、光敏/声敏控制模块、报警模块、LED模拟路灯模块、USB串口及USB接口电路模块，分各模块单独设计电路，硬件系统总电路图如图2.1所示。图2.1 硬件总电路图2.2 主要硬件模块原理图及相关说明2.2.1 单片机最小系统和DS1302模块电路单片机最小系

36、统为整个系统的核心，控制着整个系统的运行，让单片机稳定的运行是非常必须的，单片机最小系统原理图如图2.2所示。单片机最小系统控制部分主要由STC89C52、晶振电路、复位电路等电路组成，是每个用单片机系统实现的必须的外围电路1。主要通过一个按键控制单片机的复位，这样接可以更好的实现操作人员的复位。避免系统因为程序或者操作失误引起的进入死循环，或者卡机状态。电压接的是+5V，对于本设计，全部采用的电源都是+5V。晶振采用是是12MHZ频率的晶振，因为这个频率的晶振可以实现每条指令需要的时间是2us。便于对时间的计算和统计，特别适用于时序电路。图2.2 MCU和DS18B20模块电路DS1302

37、是DALLAS 公司推出的涓流充电时钟芯片,内含有一个实时时钟/日历和31 字节静态RAM,通过简单的串行接口与单片机进行通信实时时钟/日历电路.提供秒分时日日期。月年的信息,每月的天数和闰年的天数可自动调整时钟操作可通过AM/PM 指示决定采用24 或12 小时格式.DS1302 与单片机之间能简单地采用同步串行的方式进行通信,仅需用到三个接口线:1 RES 复位,2 I/O 数据线,3 SCLK串行时钟。时钟/RAM 的读/写数据以一个字节或多达31 个字节的字符组方式通信。DS1302 工作时功耗很低,保持数据和时钟信息时功率小于1mW。DS1302 是由DS1202 改进而来2,增加了

38、以下的特性。双电源管脚用于主电源和备份电源供应Vcc1,为可编程涓流充电电源附加七个字节存储器。本设计课题为DS1302采用的时钟芯片是3.2768MHZ的晶振。图2.3 DS1302封装2.2.2 光敏/声敏控制开关以及LED电路光敏开关采用了KC_IRS模块和声敏开关采用了冲击声效传感器。整个模块电路如图2.4所示。图2.4光敏/声敏控制开关以及LED电路KC_IRS模块是一种可编程的模拟传感器比较器检测模块3，可直接代替传统的LM393等类似的比较所检测的模拟电压值。该模块软件设置可调精度、检测范围、检测距离、预设检测环境等模式。采用TTL电平输出，低电平有效输出。预设值一经设定，KC_

39、IRS模块永远记录预设值。这种模块的优点是红外类模拟传感器软件设置了滤波防干扰处理。DAT是信号输出引脚，而STG是设置信号输入引脚。通过程序实现在光照强度低于15LUX时，开启路灯。非运算放大器处理检测环境噪声的冲击声效传感器，声效信号检测稳定。冲击声效传感器提供了一种手段，以添加到项目中的噪声控制和响应噪声，如一个鼓掌的双手。通过主板上的麦克风，该传感器检测到变化的分贝，这将触发一个高电平脉冲被发送通过该传感器的信号管脚。这种变化可以被任何微控制器的I/O引脚所读取。冲击声效传感器的最大探测距离为3米。但是如果你使用在此区域的传感器在当前环境因素里有触发错误的读数，可在该范围内调节板上电位

40、器以缩短检测范围。咪头前级带三极管放大，将放大后的信号送入处理器，进行比较和延时稳定滤波输出，当检测到环境下的冲击声效时，板上红色LED将点亮。若用示波器侦测SIG脚，可查看高脉冲信号。若检测人谈话声，需要调节电位器，可侦测到连续的方波脉冲，同时红色发光管将以当前的声效分贝值进行闪烁，输出信号是数字量，可用程序直接像检测按键一样或用外中断，脉冲计数处理即可。也是类似于光敏开关的作用来控制路灯的开启。2.2.3 串口通信电路和电源模块电路 串口电路主要是组成是串口驱动芯片CH340T，本设计以USB作为供电电源。图2.5串口通信和电源模块电路 CH340T是一个USB总线的转接芯片，实现USB转

41、串口、USB转IrDA红外或者USB转打印口4。在串口方式下，CH340T提供常用的MODEM联络信号，用于计算机扩展异步串口，或者将普通的串口设备直接升级到USB总线。而电路所用的电源由USB提供，不需要通变压器把市电或者15V电源源通过LM7805转化为+5V的电压。很方便快捷的通过计算机串口进行调试。2.3 硬件电路PCB图2.6 核心模块PCB图2.7 主模块PCB图3 软件设计3.1 主程序流程及相关说明本系统的软件由集成开发工具KeiluVision专业版开发。软件主程序流程图如图3.1所示5。本系统的工作过程大致为：系统开机后，LCD显示屏显示当前时间，对于该系统调试，先设置好当

42、前时间。根据北京时间设定，这作为开路灯和关路灯的时间参照。再设置开启路灯时间和关闭路灯时间，这些都可以直接在LCD1602上显示。LCD1602相当于一个电子表，总的程序就是围绕着这个时序运转的。在白天，是属于关灯的时间，但是当光照强度低于15LUX的时候，通过光敏开关感应到光强的变化，路灯就自动开启。方便白天川流不息的车辆和行人。也可以在白天人为开启路灯，当有路灯坏了的时候，蜂鸣器会报警而且会在LCD1602上面显示“Lamp Bad”。在傍晚到了快要开灯的时间，根据之前设定的开灯时间，路灯自动开启路灯，这个时候处于正常照明时间。当晚上十二点的时候，系统自动开启节能模式，这个时候的人和车辆都

43、是很少的，因为这个时候人们普遍都休息了，所以按照之前那样正常照明模式开启全部路灯，很浪费电也很没有必要。所以采用相间隔亮灭的方式来节能，能节约一半的能源。这样不会给道路照明带来大的问题，配合着声敏控制开关，当有行人和车辆经过的时候，声敏开关检测到分贝的变化，就开启因为节能灭掉的灯，这样如前半夜一样，给交通带来方便，当车辆已经过了的时候，灯又会恢复成节能模式。当夜晚有灯坏了的时候，也会如白天一样报警，如果此时有工作人员值班，也能及时的发现问题。可以尽早安排第二天早上去维修，及时排除故障。此课程设计的创新之处就是白天当关照强度低于15LUX的时候，路灯会自动开启，方便车辆和行人通行6。十二点之后的

44、节能模式也是创新点，这个可以节约特别多的能源，并且又不只是那样，通过声敏开关，有行人和车辆经过的时候，系统自动开启，所以完全不会对交通和照明有任何影响，这样做到了节能和方便快捷于一起，符合新型的路灯系统的要求。不足之处是虽然该系统能实现报警，并且可以在1602上面显示，但是只显示有灯泡坏了，没有考虑到城市的路灯那么多，单纯的报警和显示坏了，还是不能精确到哪一盏灯，这给维修和排查带来一些不便，自己将更加完善去实现。图3.1 主程序流程图3.2 各硬件模块驱动程序流程及相关说明3.2.1 初始模式驱动程序对于每个系统都有其初始程序和模块，系统的初始模块是系统运行的前提。该系统采用的是串行传输数据，

45、将源程序通过串行口下载到单片机中。系统上电后进行复位。随即在1602上面会显示初始设定时钟值，工作人员可以通过“SET”来设定当前时间，按一下是设置当前时间，按两下“SET”，是用来设定定时开路灯的时间，按下三下是设置定时关路灯时间。总共有四个按键，第三个是设置时按键，第四个是设置分按键。图3.2 初始模式驱动程序流程图初始化程序流程过程如图3.2 所示。将源程序在Keil中仿真生成HEX文件，把这个文件通过串口电路烧写到单片机中，本设计USB串口既是串口线路，也是电源电路，通过USB供电，以供整个系统运行。LCD1602是整个系统的显示模块，通过显示屏显示当前时间，并设置当前时间、开路灯时间

46、、关路灯时间。3.2.2 白天系统工作模式驱动程序 图3.3 白天系统工作模式驱动程序流程图白天系统工作模式是整个系统的运行的有创意的一个点，就是光敏控制开关的那个模块。当清晨，单片机的检测时间到了定时关路灯时间，此时路灯全部关闭。在整个白天时钟运行中，除了工作人员检测是否有灯泡坏了，一般都不会亮灯。当光照强度低于15LUX的时候，通过光敏控制开关，检测到光线强度的变化，系统则自动开启路灯系统。当光照强度又恢复的时候，光敏检测到光照强度超过15LUX时，则关闭路灯。不会造成浪费也会给交通带来更安全的保障。3.2.3 上半夜系统工作模式驱动程序图3.4 上半夜系统工作模式驱动程序流程图上半夜的模

47、式就是现在很多城市的普通照明方式，这种方式在上半夜的时候很适用，那个时候的人流量和车流量特别的多。这个时候需要光照特别强，以便于交通安全，此时的交通安全是最重要的，当有路灯坏掉的时候，也会及时报警，这个时候一般情况下还有工作人员在值班，可以通过路况信息提醒广大的司机用户注意安全8。3.2.4 下半夜系统工作模式驱动程序下半夜模式是该设计最大的亮点，和传统的照明模式不同6。设计的更加节能化，传统的路灯系统，上半夜和下半夜都是一样的，下半夜的时候其实是人特别需要休息的时候，这个时候的车流量和人流量是很少的，如果仍全部开启路灯，造成了太多的能源浪费，我们现在一直都倡导的是低碳和节能的生活，所以传统的

48、照明模式已经很难满足我们的要求了。所以采用的是在下半夜点亮相间隔的路灯，如点亮一三五七九，而关闭二四六八十，这样不但能节约一半的能源，而且也不会给照明带来大的影响。但是在节能的同时不能给交通带来安全隐患，安全问题是最重要的问题，所以在设计添加了一个声敏控制开关，当有行人和车辆经过的时候，通过道路分贝的变化，声敏开关检测到分贝变化，从而开启节能模式下灭掉的灯，使道路的照明如前半夜一样亮，确保交通安全保障9。图3.5 下半夜系统工作模式驱动程序流程图4测试结果及分析该设计接通电源后，会在1602上面显示程序设置初始值，如图4.1所示。通过按下“SET”键，来设定当前时间，如图4.2所示。按下两次“

49、SET”，是设定开灯时间，如图4.3所示。按下三次“SET”来设定关灯时间，如图4.4所示。这些都是系统的初始化，是系统运行的前提。通过对时间的设定，根据对四季不同的光照的强度来设定时间。作为主控制室，1602又相当于一个数字时钟。该设计模块的电源电压是+5V。通过USB来作为电压源。 图4.1 当前时间图 图4.2 设定时间图 图4.3 设定开灯时间图 图4.4 设定关灯时间图 每一个系统都有手动控制开关，这是一个系统最简单的功能，如图4.5所示。通过手动开关，在白天可以通过手动开关开启路灯，看蜂鸣器是否报警和1602是否有“Lamp Bad”的字样，这样的话就知道是否有灯坏了，可以及时派人

50、去维修，不让故障拖延，造成安全隐患。在白天，如果光照低于15LUX时，此时光照强度很暗，此时如果没有工作人员及时开路灯，会是很危险的。通过光敏控制开关，感应光的强度，会及时开启路灯，给道路照明，方便车辆和行人通行，如图4.6所示。到了傍晚的时候，时间到达了定时开路灯的时候，会开启路灯，如图4.7所示。 图4.5 白天手动开灯图 图4.6 白天黑暗天气光敏开关开灯 图4.7 开灯后的正常模式图 图4.8 节能模式图 程序设置在12:00以后，开启节能模式，节能模式就是在传统的照明模式上做的一些小创新，采用相间隔的照明方式。在这之后的下半夜，路上的行人和车流量已经很少了，这个时候再按照传统的照明方

51、式很浪费电。这个时候如果采用相间隔的方式，根据光学的知识和光的照明程度，是不会给照明带来大的问题的。虽然只是简单的相间隔亮灭，但是对于一个很大的城市来说，可以节约一半的能源做到尽可能大的节能，如图4.8所示。道路安全问题是我们城市路灯最主要的负责的问题，所以不能一味的在强调节能，而忽视了道路安全问题，虽然节能模式下的光照足以供整个城市道路运行，但是还是存在一定的安全隐患。于是设定一个声敏控制开关，当有行人和车辆经过的时候，通过道路分贝的变化反应到声敏中，就会启动节能模式下灭掉的灯。这样可以确保道路足够的明亮来方便行人和车辆安全通行。如图4.9，是有车辆或行人经过的时候，声敏感应到声音变化，然后

52、点亮4.8图下灭掉的路灯。在任何一个模式或时间段下，只要有路灯坏了，系统通过蜂鸣器报警和通过1602显示“Lamp Bad”的字样，如图4.10所示。 图4.9 节能模式下声敏开关开灯图 图4.10 路灯坏了时候1602的显示图5 调试与使用说明该数控稳压电源主要由单片机STC89C52、LCD1602液晶显示器、按键、电源电路+5V、时钟电路、模拟路灯电路、声敏控制开关、光敏控制开关、报警电路10。实验样机如图5.1所示.图5.1 主要硬件模块组成分块图 (1) 检查电路，看是否有未焊接好的元器件，有的话就焊接好。(2) 检查电源与地是否有短路的，无短路才可以进行下面的步骤。(3) 如电源和地正常时才可以通电检测。(4) 将单片机的主控板和主要应用板想连接。主控板包括单片机的最小系统和串口电路。如图5.1所示，大的模块是主要应用板模块，小的模块是单片机的主控模块。通过两个串接接口连接起来。 图5.2 主控硬件模块图 图5.3 硬件电路模块图(5) 连接串口到计算机的USB，通过相应的软件把生成的HEX文件加载到单片机中，按下复位，程序烧写完毕。(6) 通电，指示灯亮红灯，1602上面有时间初始值和“City Lamp sys”，即城市路灯系统。整个系统是通过