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7.基于单片机的智能光控路灯的设计

工学院毕业设计（论文）

题目：基于单片机的智能光控路灯的设计

专业：机电技术教育

班级：***

姓名：***

学号：1664070101

指导教师：***

日期：2011年6月

引言： (1)

1 概况与现状分析 (2)

1.1 智能路灯发展的概况 (2)

1.2 现状分析 (2)

2 总体电路设计及方案论证 (3)

2.1 总体电路设计及分析 (3)

2.2 方案论证 (4)

2.2.1 传感电路部分 (4)

2.2.2 执行电路部分 (4)

3 单片机介绍 (5)

3.1 单片机概述 (5)

3.2 单片机的主要功能及应用领域 (6)

3.3 单片机的发展趋势 (7)

4 硬件电路设计 (8)

4.1 AT89c51简介 (8)

4.2 光敏电阻介绍 (11)

4.3 LM324简介 (12)

4.4 单片机最小系统电路 (12)

4.5 光电检测电路 (12)

4.6 路灯控制电路 (13)

4.7 硬件电路原理图 (14)

5 软件设计 (15)

5.1 protues软件介绍 (15)

5.2 keil c51简介 (16)

5.3 主程序 (17)

6 系统调试及仿真 (18)

6.1 系统调试 (18)

6.2 系统仿真 (18)

7 总结与致谢 (21)

参考文献 (22)

源程序 (24)

基于单片机的智能光控路灯的设计

摘要：随着社会需求和单片机应用领域的不断扩展，各类智能产品、控制系统都是以单片机技术为核心来进行开发设计的。本系统采用MSC-51系列单片机AT89C51和相关的光电检测设备设计智能路灯控制器，实现了能根据实际光线条件通过8051芯片的P1口控制路灯开关的功能。

关键词：路灯；单片机技术；控制

引言：

随着夜晚的来临，城市里华灯初上，人们消除了白天的繁忙，漫步穿行于城市的街道上。在那霓虹漫彩的灯光下，一个个孩子欢快的玩耍着，一对对男女漫步于小道里、花园中，一辆辆汽车奔驰于公路上。路灯已经成为一个城市的照明系统不可分割更无可替代的一部分，在城市照明中发挥着举足轻重的作用，而其所依靠的就是路灯自动控制系统。路灯控制方式很多，本系统采用MSC-51系列单片机AT89C51和相关的光电检测设备来设计智能光控路灯控制器，实现了能根据实际光线条件通过8051芯片的P1口控制路灯开关的功能。随着社会文明的不断发展，城市照明已不仅局限于街道的照明，而且发展成了了城市景观等装饰性照明的综合市政工程。社会对亮灯率、开关灯的准确率、故障检测的实时性和维修的及时性要求不断提高，利用51系列单片机可编程控制八位逻辑I/O端口实现路灯的智能化，达到节能、自动控制的目的,避免了传统电路对能源的浪费，且路灯的自动控制更方便了工作人员的管理。本系统实用性强、操作简单。而且所用的路灯采用LED灯。众所周知，LED是目前最为节能的发光元件，通过采用LED发光可以节省大量的电能，而且LED发光柔和，亮度适中，对环境无污染，已经广泛的应用于各种照明场合。因此，智能光控节能路灯必将在未来得到广泛的应用。

1 概况与现状分析

1.1 智能路灯发展的概况

目前，路灯系统一般采用钠灯、水银灯、金卤灯等灯具。这类灯具有发光效率高、光色好、安装简易等优点，被广泛使用，但同时也存在着诸如：功率因子低、对电压要求严格、耗电量大等缺点[1]。

我国目前大部分城市都采用全夜灯的方式进行照明，普遍存在的问题有两点：一方面因为后半夜行人稀少，采用全夜灯的方式浪费太大，因此，有的地方采取前半夜全亮，后半夜全灭的照明方式；有的地方在后半夜采用亮一隔一或亮一隔二的节能措施，此种方式虽然节约了电费支出，却带来了社会治安和交通安全问题，不利于城市安全问题。

另一方面，在后半夜因行人稀少，而应该降低路灯的亮度，以避免光源污染，影响居民的晚间的休息。但由于后半夜是用电低谷期，电力系统电压升高，路灯反而比白天更亮了。这不仅造成了能源浪费，还大大影响了设备和灯具的使用寿命。目前，路灯照明广泛采用高压钠灯，其设计寿命在12000小时以上，在正常情况下至少可用3年，但是由于超压使用，现在路灯的使用寿命仅仅只有1年左右，有的甚至只有几个月，造成维护和材料的极大浪费。较高的电压不仅不能让负载设备更好的工作，而且还会造成发热及过早损坏，还会造成不必要的电费开支。

而且，我国绝大多数地区的路灯关开灯都是采用人工控制或者定时控制，这样也有许多不利之处：若采用人工控制，则路灯开关存在着一定的不确定性，同时也占用了一定的人力资源；定时控制则存在着夏冬季白黑昼时间不同的情况，使得天还没黑路灯就开，天还没亮路灯就灭的情况，大大影响了人们的日常出生活。

1.2 现状分析

近年来，随着科技的不断发展，各种路灯控制器也被不断的研究出来。其中，美国和日本主要集中在研究紧凑型荧光灯和镇流器荧光灯两个方面[2]。而我国目前的市场上有多种路灯节能控制产品，能达到一定的节能效果，但就功能和效果上还不能尽如人意，主要有以下几种情况：第一种，采用自耦变压器及磁饱和电抗器的降压技术。其不足是由于反应速度较慢，用电高峰时电压降到非稳定区容易造成灯光闪灭，不能自动调节，同时如果电压突然升高，则会对灯具造成损坏，相对来说稳压效果较差；第二种是采用电子器件构成的可控硅式设备。该设备主要采取简单的相控技术，不足之处是元器件较容易发热损坏。而为了更好的达到控制的目的，现在国内外都开始采用智能控制方式，如光控、声控、时控等，国外甚至开始采用太阳能供能光控方式来控制路灯，基本可以达到完全自给自足的效果。而本文中研究的就是光控路灯的控制器设计。

2 总体电路设计及方案论证

2.1 总体电路设计及分析

本次毕业设计课题是《基于单片机的智能光控路灯的设计》。此课题要求以路灯控制器为对象，完成硬件系统和软件程序的设计，实现以光线强弱和延时两种方式来控制路灯的亮灭功能，属于软硬件相结合的题目。其中硬件电路部分主要包括以下几个部分：单片机最小系统、路灯控制电路部分、光电检测电路部分；软件部分主要包括二个电子软件Protues、Keil-C51软件和路灯控制、光电检测两个程序模块。工作原理如下图所示：

外部光线强度

单片机路灯控制光电检测

图2-1 工作原理图

本系统需要如下电路元器件，其中电路元器件及相关参数的需求：

（1）AT89C51实验板一块。

（2）单片机最小系统所需的12M晶振一个，22pF电容两个，复位开关一个，20uF极性电容一个，1K电阻一个。

（3）路灯控制电路部分所需的LED灯八个，100欧姆电阻八个。

（4）光电检测电路所需的10K电阻两个，110K电位器一个，光敏电阻一个，LM324芯片一片。

（5）+5V直流电压源一个。

实验所用设备器材：

PC机一台及相关软件。

最小系统是51单片机的最基本的组成部分，51单片机的引脚虽然只有四十，但它有很多的扩展功能，根据相应的课题设计要求可以设计相应的外围电路。此外，在本课题的设计过程中，还应注意P0口，通常P0-P3口用作通用I/OK口，当P0接口用于I/O口时，必须接上拉电阻，而其他接口不需要。

2.2 方案论证

工作原理确定以后便需要制定实行的方案。实现本文中所要求的方案有很多，因此，便需要对各种方案进行论证。论证如下：

2.2.1 传感电路部分

方案一：使用光敏电阻与电源相连，通过上拉电阻给51单片机输入信号，并进行相应的后续程序操作。

方案二：使用光敏电阻和三极管联合驱动的方式，提供给单片机输入传感信号。

由于方案二提供的输入信号相对来说对环境的要求较高，难以实现且不符合系统在现实生活中的实用性等原则，故选取方案一。

2.2.2 执行电路部分

方案一：由单片机端口对相应电路进行操作；

方案二：由单片机对后续的执行元件进行操作，如继电器等相关的执行元件。

方案三：使用LM324芯片，含有四个运算放大器，电源电压范围宽，静态功耗小，可单电源使用。

由于方案三使用LM324芯片等相关元件，使系统的设计更加接近实际应用，在实际应用中，系统是由电子电路→电气电路的控制，使用LM324等可使系统的现实性大大增强。

3 单片机介绍

3.1 单片机概述

单片机是一种集成电路芯片，采用超大规模技术把具有数据处理能力（如算术运算、逻辑运算、数据传送、中断处理）的微处理器（CPU）、随机数据存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、输入/输出电路（I/O口）等电路集成到单片芯片上，构成一个最小而完善的计算机系统。有时还包括定时器/计数器，串行通信口、显示驱动电路（LCD或LED驱动电路）、脉宽调制电路（PWM）、模拟多路转换器以及A/D转换器等电路，并具有独立的指令系统[3]。这些电路能在软件控制之下，准确、迅速、高效地完成程序设计者事先规定的任务。它能够单独地完成现代工业控制系统所要求的智能化控制功能。

单片机不同于单板机，芯片在没有开发出来以前，只具有功能极其强大的超大规模集成电路，如果再赋予它特定的程序，它便是一个最小的、完整的微型计算机控制系统。单片机的使用需要用户了解其芯片的内部结构和相应的指令系统以及其他一些集成电路设计技术和系统设计所需要的理论技术。在特定的程序控制下，就能使该芯片实现特定的功能。

然而，不同单片机的硬件结构和指令系统不尽相同，即它们的技术特征也不同，硬件特征主要和单片机芯片的内部结构有关，因此，设计人员必须熟练掌握其性能是否满足需要的功能和应用系统所要求的特性指标（功能特性、控制特性和相关的电气参数特性等），这些信息我们可以从生产厂商的技术手册中得到。指令特性则指我们熟悉的单片机寻址方式、数据处理和逻辑处理方法、输入/输出特性等。开发环境包括指令的兼容性及可移植性，软、硬件资源等。要利用单片机开发实际的应用系统，就必须掌握其硬件结构特征、指令系统和开发环境。

单片机控制系统已基本取代了以前复杂的电子线路或数字电路构成的控制系统，用软件来实现产品的智能化。现在，单片机的控制范畴无所不在，其应用领域也越来越广泛。

单片机的应用意义远不限于它的应用范畴或由此带来的经济效益，更重要的是它从根本上改变了传统的控制方法和设计理念，向着嵌入式系统方向发展。随着嵌入式系统的快速发展和在各行各业的深入应用，人们的电子设备的小型化、智能化的要求也越来越高。在航空航天、机械加工、工程控制、智能仪器仪表、家用电器、通信系统等领域，单片机都正在发生着非常重要的作用。单片机应用技术业已成为现代电子技术应用领域十分重要的高新技术之一，是电子工程技术人员必备的知识技能，它能使你设计出更具智能化和方便的产品。

单片机及其应用系统之所以能发挥着如此重要的作用，归纳起来有如下的原因：

（1）单片机具有体积小、功能强、价格低、使用灵活等特点，具有明显的优势和广阔的应用前景。

（2）单片机具有独立的指令系统，可以将我们的设计思想充分表达出来，使产品智能化。

（3）系统配置以满足控制对象的要求出发点，使得系统具有较高的性价比。

（4）应用系统通常将程序驻留在片内（外）ROM中，抗干扰能力强，可靠性高，使用方便。

（5）单片机本身并不具备开发能力，一般情况下，需要借助专用的开发工具在相应的开发环境下，进行系统的开发和调试，但最终形成的产品简单实用，成本低，效益高。

（6）单片机应用系统所使用的存储芯片可选用EPROM、EEPROM、OTP芯片或利用掩膜形式生产，便于批量生产和应用。大多数单片机如51系列，开发芯片和扩展应用芯片相互配套，降低了系统成本。

（7）由于系统小巧玲珑，控制功能强、体积小，便于嵌入被控设备内，大大推动了产品的智能化。

单片微型计算机是微型计算机的一个重要分支，也是颇具生命力的机种。单片机微型计算机简称单片机，特别适用于控制领域，故又称为微控制器。

通常，单片机由单块集成电路芯片构成，内部包含有计算机的基本功能部件：中央处理器、存储器和I/O接口电路等。因此，单片机只需要和适当的软件及外部设备相结合，便可成为一个单片机控制系统。

单片机经过1、2、3、4代的发展，以达到了32位单片机，是目前单片机的顶级产品，具有极高的运算速度。随着微电子技术和集成电子技术的不断发展，单片机正朝着高集成度、低功耗、低电压、多功能方向发展。MCS-51系列单片是众多单片机中的一种，由于它们都是基于8051内核发展起来的，所以称51单片机，而本次设计就是基于51单片机完成的。

3.2 单片机的主要功能及应用领域

现在的单片机功能越来越强大，集成度越来越高，有很多曾经的外围器件都已经在内部集成。

它的功能很多：比较器；模数/数模转换器；PWM；多种多样的接口；LCD驱动；存储器等等。同时它也是计算机—单片微型计算机。部分单片机的计算能力已经比早期PC的CPU 强大，速度也越来越快。甚至也有类似双核CPU的设计出现。因为能够运行程序，所以可以做很多的事情。几乎您上网用的计算机能做的事情，它都同样能做。只是能力没那么强大。比如：可以读写硬盘、可以接受按键输入、可以显示输出、可以驱动打印、您甚至可以给它接个鼠标。当然这可能涉及一些接口的问题，但是CPU也不是直接做这些事情的。

它的输入输出，如前面所说，也是多种多样的。可以是模拟量，也可以是数字量，标准的USB接口也已经集成在了单片机内部。

此外，单片机的体积小、价格低、可靠性高、适用面宽、有着其本身的指令系统等诸多优势，在各行各业都得到广泛应用。单片机的应用领域可归纳为几个方面：（1）智能化家用电器：各种家用电器普遍采用单片机智能化控制代替传统的电子线路控制，升级换代，提高档次。如洗衣机、空调、电视机、录像机、微波炉、电冰箱、电饭煲以及各种视听设备等。

（2）办公自动化设备：现代办公室使用的大量通信和办公设备多数嵌入了单片机。如

打印机、复印机、传真机、绘图机、考勤机、电话以及通用计算机中的键盘译码、磁盘驱动等。

（3）商业营销设备：在商业营销系统中已广泛使用的电子秤、收款机、条形码阅读器、IC卡刷卡机、出租车计价器以及仓储安全监测系统、商场保安系统、空气调节系统、冷冻保险系统等都采用了单片机控制。

（4）工业自动化控制：工业自动化控制是最早采用单片机控制的领域之一。如各种测控系统、过程控制、机电一体化、PLC等。在化工、建筑、冶金等各种工业领域都要用到单片机控制。

（5）智能化仪表：采用单片机的智能化仪表大大提升了仪表的档次，强化了功能。如数据处理和存储、故障诊断、联网集控等。

（6）智能化通信产品：最突出的是手机，当然手机内的芯片属专用型单片机。

（7）汽车电子产品：现代汽车的集中显示系统、动力监测控制系统、自动驾驶系统、通信系统和运行监视器（黑匣子）等都离不开单片机。

（8）航空航天系统和国防军事、尖端武器等领域：单片机的应用更是不言而喻。

单片机应用的意义不仅在于它的广阔范围及所带来的经济效益，更重要的意义在于，单片机的应用从根本上改变了控制系统传统的设计思想和设计方法。以前采用硬件电路实现的大部分控制功能，正在用单片机通过软件方法来实现。以前自动控制中的PID调节，现在可以用单片机实现具有智能化的数字计算控制、模糊控制和自适应控制。这种以软件取代硬件并能提高系统性能的控制技术称为微控技术。随着单片机应用的推广，微控制技术将不断发展完善。

3.3 单片机的发展趋势

随着微电子技术和集成电路技术的迅速发展，目前各个公司研制出了能够适用于各种领域的单片机。高性能单片机芯片市场也异常活跃，采用新技术，使单片机的种类、性能不断提高，应用领域迅速扩大[4]。单片机的改进和发展归纳起来有以下几个方面：（1）CPU的改进：现在CPU开始采用双CPU结构，提高了芯片的处理能力。

（2）存储器的发展：增大了片内存储器容量；片内采用EEPROM和Flash可在线编程，读/写更方便；采用了编程加密技术。

（3）内部资源增多：片内资源越丰富，产品的体积就越小，可靠性就越高。

（4）I/O接口形式增多，性能提高。

（5）引脚的多功能化：单片机现在普遍采用管脚复用的设计方案。

（6）低电压和低功耗：单片机制造时普遍采用CMOS工艺。

4 硬件电路设计

4.1 AT89c51简介

MCS-51系列单片机是由美国的Intel 公司开发研制，并于1980年推出的产品。与MCS-48系列单片机相比，其以典型的体系结构和完善的专用寄存器集中管理方式，方便的逻辑位操作功能及丰富的指令系统[5]，堪称一代“名机”，为之后的其他单片机的发展奠定了基础。因此，MCS-51系列单片机结构先进，功能强大，增加了更多的电路单元和功能模块，指令数达111条。其中的代表作便是AT89C5x 系列单片机，而本文所用的便是AT89C51单片机。现简要介绍如下：

1. 中断系统

8051具备较完善的中断功能，有两个外中断、两个定时/计数器中断和一个串行中断，可满足不同的控制要求，并具有2级的优先级别选择。

2. 时钟电路

8051内置最高频率达12MHz 的时钟电路，用于产生整个单片机运行的脉冲时序，但8051单片机需外置振荡电容。

3. 8051的引脚说明

8051系列单片机中的8031、8051及8751均采用40Pin 封装的双列直接DIP 结构，右图是它们的引脚配置，40个引脚中，正电源和地线两根，外置石英振荡器的时钟线两根，4组8位共32个I/O 口，中断口线与P3口线复用。现在我们对这些引脚的功能加以说明：

XTAL2

XTAL1

ALE 30EA

PSEN 29RST

P0.0/AD0

39P0.1/AD138P0.2/AD237P0.3/AD336P0.4/AD435P0.5/AD534P0.6/AD633P0.7/AD732P1.01P1.12P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78

P3.0/RXD 10P3.1/TXD 11P3.2/INT012P3.3/INT113P3.4/T014P3.7/RD

P3.6/WR 16P3.5/T115P2.7/A1528P2.0/A821P2.1/A922P2.2/A1023P2.3/A1124P2.4/A1225P2.5/A1326P2.6/A1427U1

AT89C51

图4-1 AT89C51引脚

Pin9: RESET/复位信号复用脚，当8051通电，时钟电路开始工作，在RESET引脚上出现24个时钟周期以上的高电平，系统即初始复位。初始化后，程序计数器PC指向0000H，P0-P3输出口全部为高电平，堆栈指针写入07H，其它专用寄存器被清“0”。RESET由高电平下降为低电平后，系统即从0000H地址开始执行程序。然而，初始复位不改变RAM（包括工作寄存器R0-R7）的状态，8051的初始态[6]。

8051的复位方式可以是自动复位，也可以是手动复位，见下图。此外，RESET/还是一复用脚，V cc掉电其间，此脚可接上备用电源，以保证单片机内部RAM的数据不丢失。

图4-2 AT89C51的复位方式

·Pin30:ALE当访问外部程序器时，ALE(地址锁存)的输出用于锁存地址的低位字节。而访问内部程序存储器时，ALE端将有一个1/6时钟频率的正脉冲信号，这个信号可以用于识别单片机是否工作，也可以当作一个时钟向外输出。更有一个特点，当访问外部程序存储器，ALE会跳过一个脉冲。如果单片机是EPROM，在编程其间，将用于输入编程脉冲。

·Pin29:当访问外部程序存储器时，此脚输出负脉冲选通信号，PC的16位地址数据将出现在P0和P2口上，外部程序存储器则把指令数据放到P0口上，由CPU读入并执行。

·Pin31:EA/程序存储器的内外部选通线，8051和8751单片机，内置有4kB的程序存储器，当EA为高电平并且程序地址小于4kB时，读取内部程序存储器指令数据，而超过4kB 地址则读取外部指令数据。如EA为低电平，则不管地址大小，一律读取外部程序存储器指令。显然，对内部无程序存储器的8031,EA端必须接地。

4. 存储器系统

8051单片机存储器在的物理结构上分为程序存储器空间和数据存储器空间，程序存储器ROM：我们为了让单片机实现某一功能，需要利用利用汇编语言或其他语言编写一些源程序，然后再烧录到芯片中。

我们编写的这些程序，就存储在程序存储器空间中。数据存储器RAM：我们编写的源程序，在运行的过程中，会产生一些临时的运算结果，这些结果需要临时存放在一个地方，这个地方就是数据寄存器。

8051单片机具有四个存储器空间：

（1）片内程序存储器，即单片机芯片内置的存储空间

（2）片外程序存储器，即当单片机芯片内置的存储空间不够使用时，我们需要外加的

一个存储器芯片

（3）片内数据存储器，即单片机芯片内置的存储空间

（4）片外数据存储器，即当单片机芯片内置的存储空间不够使用时，我们需要外加的一个存储器芯片

但从用户使用的角度，8051存储器地址空间分为三类：

1.片内片外统一编址的0000H--FFFFH的64K字节的程序存储器地址空间，用16位地址。

2.64K字节片外数据存储器空间，地址也是从0000H--FFFFH用16位地址。

3.256字节数据存储器空间，用8位地址[7]。

一、程序存储器地址空间

8051程序存储器用于存放编写好的程序和表格常数。程序存储器通过16位程序计数器PC寻址。寻址能力为64K字节。片内ROM为4KB。地址为0000H--0FFFH。片外最多可扩至64K字节。地址为1000H--FFFFH。片内片外是统一编址的。当引脚EA接高电平时，8051程序计数器PC在0000H--0FFFH范围内，即前4K字节地址执行片内ROM中的程序。当指令地址超过0FFFH后，就自动转向片外ROM中取指令。

程序存储器的某些单元是留给系统使用的。存储单元0000H--0002H用作8051上电复位后引导程序存放单元。因为8051上电复位后程序计数器PC的内容为0000H，所以CPU总是从0000H开始执行程序，如果在这三个单元中有跳转指令，那么，程序就被引导到转移指令所指的ROM空间去执行。

0003H--0023H单元被均匀的分为5段。用作5个中断服务程序的入口。因为5个入口之间间隔较小，因此一般来说，这五个入口都是存放着一条跳转指令，而把真正的中断服务程序安排在后面的存储单元中。

二、数据存储器空间

数据存储器RAM用于存放运算中的结果、数据暂存或缓冲、标志位等。数据存储空间也分为片内和片外两大部分，即片内RAM和片外RAM。

(1) 片外数据存储器

外部数据存储器又称为外部数据RAM，当805l片内256个字节的数据RAM不能满足数量上的要求时，可通过总线端口和其它I／O端口扩展外部数据RAM(扩展方法见相关章节)，其最大容量可达64K字节。地址从0000H--FFFFH。外部数据RAM与内部数据RAM的功用基本相同，但外部数据RAM不能进行堆栈操作[8]。

(2) 片内数据存储器

片内RAM数据存储器最大寻址空间为256字节。他们又分为两个部分。

低128字节00H--7FH是真正的RAM区

低128字节中地址00H一1F的32个单元，安排为四组工作寄存器。每组又分为8个寄存器区R0--R7。

4.2 光敏电阻介绍

光敏电阻是一种特殊的电阻，其阻值随着光线强度的变化而变化。其工作原理是基于内光电效应。在半导体光敏材料两端装上电极引线，将其封装在带有透明窗的管壳里就构成光敏电阻如图所示。为了增加灵敏度，两电极常做成梳状。构成光敏电阻的材料有金属的硫化物、硒化物、碲化物等半导体。

半导体的导电能力取决于半导体导带内载流子数目的多少。当光敏电阻受到光照时，价带中的电子吸收光子能量后跃迁到导带，成为自由电子，同时产生空穴，电子—空穴对的出现使电阻率变小。光照愈强，光生电子—空穴对就越多，阻值就愈低。当光敏电阻两端加上电压后，流过光敏电阻的电流随光照增大而增大。入射光消失，电子-空穴对逐渐复合，电阻也逐渐恢复原值，电流也逐渐减小。

在光敏电阻两端的金属电极之间加上电压，其中便有电流通过，受到适当波长的光线照射时，电流就会随光强的增加而变大，从而实现光电转换。光敏电阻没有极性，纯粹是一个电阻器件，使用时既可加直流电压，也可以加交流电压。

光敏电阻是采用半导体材料制作，利用内光电效应工作的光电元件。它在光线的作用下其阻值往往变小，这种现象称为光导效应，因此，光敏电阻又称光导管。用于制造光敏电阻的材料主要是金属的硫化物、硒化物和碲化物等半导体。通常采用涂敷、喷涂、烧结等方法在绝缘衬底上制作很薄的光敏电阻体及梳状欧姆电极，然后接出引线，封装在具有透光镜的密封壳体内，以免受潮影响其灵敏度。光敏电阻的原理结构如图所示。在黑暗环境里，它的电阻值很高，当受到光照时，只要光子能量大于半导体材料的禁带宽度，则价带中的电子吸收一个光子的能量后可跃迁到导带，并在价带中产生一个带正电荷的空穴，这种由光照产生的电子—空穴对增加了半导体材料中载流子的数目，使其电阻率变小，从而造成光敏电阻阻值下降。光照愈强，阻值愈低。入射光消失后，由光子激发产生的电子—空穴对将逐渐复合，光敏电阻的阻值也就逐渐恢复原值[9]。

图4-3 光敏电阻原理图

4.3 LM324简介

LM324芯片是价格便宜的模拟电路中常用的带差动输入功能的四运算放大器。可工作在单电源下，电压范围是3.0V-32V 或+16V 。其特点可归纳如下：（1）短跑保护输出（2）真差动输入级(3)可单电源工作：3V-32V(4)低偏置电流：最大100nA （LM324A ）(5)每封装含四个运算放大器。(6)具有内部补偿的功能。(7)共模范围扩展到负电源 (8)行业标准的引脚排列(9)输入端具有静电保护功能[10]。由于LM324芯片四运放电路具有电源电压范围宽，静态功耗小，可单电源使用，价格低廉等优点，因此被广泛应用在各种电路中。 4.4 单片机最小系统电路

单片机最小系统是单片机系统的核心，其他的外围电路都是在最小系统的基础上实现的。单片机最小系统是由单片机、复位电路、时钟电路、电源和地端组成，一般情况下，单片机系统采用外接石英晶体与内部运放组成时钟振荡器作为系统时钟源，而在多机系统中，单片机只作为一个功能模块使用，为节省硬件和统一系统的时钟信号，常采用外时钟源。单片机最小系统是单片机控制电路的核心[11]。

在整个系统中，单片机控制电路是整个系统的核心，负责对光电检测电路采集到光信号进行处理和加工，并按照之前设定好的指令进行执行、运算，并将结果传送给相应的执行电路。

单片机控制电路相关的电路原理图如下图所示：

XTAL2

XTAL1

ALE 30EA

PSEN 29RST

P0.0/AD0

39P0.1/AD138P0.2/AD237P0.3/AD336P0.4/AD435P0.5/AD534P0.6/AD633P0.7/AD732P1.01P1.12P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78

P3.0/RXD 10P3.1/TXD 11P3.2/INT012P3.3/INT113P3.4/T014P3.7/RD

P3.6/WR 16P3.5/T115P2.7/A1528P2.0/A821P2.1/A922P2.2/A1023P2.3/A1124P2.4/A1225P2.5/A1326P2.6/A1427U1

AT89C51

CRYSTAL

22pf

G N D

20uf

VCC

V C C

10k

G N D

图4-4 单片机最小系统电路

4.5 光电检测电路

在设计中使用光敏电阻作为光传感器件对外界光线进行检测，主要是利用了光敏电阻在

光线的作用下其阻值往往变小的这种光导效应现象，也有基于光敏二极管、光敏三极管等光电检测元件的相关电路，如下图所示是光电检测电路将检测到的信号以高低电平的形式传送给单片机，从而完成整个光电检测的过程。

11U2:A

LM324

LDR1

TORCH_LDR

RV1

110k

10k

图4-5 光电检测电路

4.6 路灯控制电路

路灯控制电路是智能路化灯控制器电路的发光部分，也是整个硬件电路的基本组成部分之一，这一部分电路相对来说比较简单，起控制作用的元件是单片机[12]

，其控制功能主要通过指令系统的指令来实现。

这一部分电路主要有8个LED 灯、8个470欧姆的电阻、电源和单片机组成。该部分电路如下图所示：

P1.01

P1.12P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78

AT89C51

100

D1LED-GREEN

D2LED-GREEN

D3LED-GREEN

D4LED-GREEN

D5LED-GREEN

D6LED-GREEN

D7LED-GREEN

LED-GREEN

图4-6 路灯控制电路

4.7 硬件电路原理图

经过长时间的设计，仿真，才得出了本次毕业设计的硬件电路部分。通过前面的分析，我们可以发现本次设计课题的硬件电路部可分为以下四个组成部分：单片机控制电路部分、路灯控制电路部分、光电检测与执行电路部分和两位一体的数码显示电路电路部分。

将前面介绍的电路加以分析和组合，就可以得到整个硬件电路部分的相关原理图，现将硬件原理图表示如下：

XTAL2

XTAL1

ALE 30EA

PSEN 29RST

P0.0/AD039P0.1/AD138P0.2/AD237P0.3/AD336P0.4/AD435P0.5/AD534P0.6/AD633P0.7/AD732P1.01P1.12P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78

P3.0/RXD 10P3.1/TXD 11P3.2/INT012P3.3/INT113P3.4/T014P3.7/RD

P3.6/WR 16P3.5/T115P2.7/A1528P2.0/A821P2.1/A922P2.2/A1023P2.3/A1124P2.4/A1225P2.5/A1326P2.6/A1427U1

AT89C51

VCC

100

G N D

22pf

CRYSTAL

G N D

20uf

VCC VCC

GND

R11

10k

R12

10k

U2:A

LM324

LDR1

TORCH_LDR

54%

RV1

110k

100

R13

100

LED-GREEN

图4-7 总体电路图

5 软件设计

5.1 protues软件介绍

Proteus软件是英国Labcenter electronics公司出版的EDA工具软件[13]。它不仅具有其它EDA工具软件的仿真功能，还能仿真单片机及外围器件。它是目前最好的仿真单片机及外围器件的工具。虽然目前国内推广刚起步，但已受到单片机爱好者、从事单片机教学的教师、致力于单片机开发应用的科技工作者的青睐。

其功能特点如下: Proteus软件具有其它EDA工具软件（例：multisim）的功能。这些功能是：原理布图；PCB自动或人工布线；SPICE电路仿真。

革命性的特点：

1.互动的电路仿真

用户甚至可以实时采用诸如LED/LCD、键盘、RS232终端等动态外设模型来对设计进行交互仿真。

2.仿真处理器及其外围电路

可以仿真51系列、AVR、PIC等常用主流单片机。还可以直接在基于原理图的虚拟原型上编程，再配合显示及输出，能看到运行后输入输出的效果。配合系统配置的虚拟逻辑分析仪、示波器等，Proteus建立了完备的电子设计开发环境。

具有3大功能模块:

（1）—个易用而又功能强大的ISIS原理布图工具；

（2）PROSPICE混合模型SPICE仿真;

（3） ARES PCB设计.

Protues提供了丰富的资源:

（1）Proteus可提供的仿真元器件资源：仿真数字和模拟、交流和直流等数种元器件，有30多个元件库。（2）Proteus可提供的仿真仪表资源：示波器、辑分析仪、虚拟终端、SPI调试器、I2C调试器、信号发生器、模式发生器、交直流电压表、交直流电流表。理论上同一种仪器可以在一个电路中随意的调用。（3）除了现实存在的仪器外，Proteus还提供了一个图形显示功能，可以将线路上变化的信号，以图形的方式实时地显示出来，其作用与示波器相似，但功能更多。这些虚拟仪器仪表具有理想的参数指标，例如极高的输入阻抗、极低的输出阻抗。这些都尽可能减少了仪器对测量结果的影响。（4）Proteus 可提供的调试手段 Proteus提供了比较丰富的测试信号用于电路的测试。这些测试信号包括模拟信号和数字信号。

软件仿真:

支持当前的主流单片机，如51系列、AVR系列、PIC12系列、PIC16系列、PIC18系列、Z80系列、HC11系列、68000系列等。

(1）提供软件调试功能(2）提供丰富的外围接口器件及其仿真，RAM，ROM，键盘，马达，

LED，LCD，AD/DA，部分SPI器件，部分IIC器件。这样很接近实际。在训练学生时，可以选择不同的方案，这样更利于培养学生。(3）提供丰富的虚拟仪器利用虚拟仪器在仿真过程中可以测量外围电路的特性，培养学生实际硬件的调试能力。(4）具有强大的原理图绘制功能。

电路功能仿真:

在Proteus绘制好原理图后，调入已编译好的目标代码文件：*.HEX，可以在Proteus 的原理图中看到模拟的实物运行状态和过程。

Proteus是单片机课堂教学的先进助手：Proteus不仅可将许多单片机实例功能形象化，也可将许多单片机实例运行过程形象化。前者可在相当程度上得到实物演示实验的效果，后者则是实物演示实验难以达到的效果。它的元器件、连接线路等却和传统的单片机实验硬件高度对应。这在相当程度上替代了传统的单片机实验教学的功能，例：元器件选择、电路连接、电路检测、电路修改、软件调试、运行结果等。

课程设计、毕业设计是学生走向就业的重要实践环节。由于PROTEUS提供了实验室无法相比的大量的元器件库，提供了修改电路设计的灵活性、提供了实验室在数量、质量上难以相比的虚拟仪器、仪表，因而也提供了培养学生实践精神、创造精神的平台随着科技的发展，“计算机仿真技术”已成为许多设计部门重要的前期设计手段。它具有设计灵活，结果、过程的统一的特点。可使设计时间大为缩短、耗资大为减少，也可降低工程制造的风险。相信在单片机开发应用中PROTEUS也能茯得愈来愈广泛的应用。

但是此的软件缺点: （1）器件库溃乏，库中缺少很多重要芯片，严重影响电路仿真（2）软件出错或乱码，此时仿真效果不及硬件仿真。

5.2 keil c51简介

Keil C51是美国Keil Software公司出品的51系列兼容单片机C语言软件开发系统[14]，与汇编相比，C语言在功能上、结构性、可读性、可维护性上有明显的优势，因而易学易用。用过汇编语言后再使用C来开发，体会更加深刻。

Keil C51软件提供丰富的库函数和功能强大的集成开发调试工具，全Windows界面。另外重要的一点，只要看一下编译后生成的汇编代码，就能体会到Keil C51生成的目标代码效率非常之高，多数语句生成的汇编代码很紧凑，容易理解。在开发大型软件时更能体现高级语言的优势。下面详细介绍Keil C51开发系统各部分功能和使用。

Keil C51单片机软件开发系统的整体结构

C51工具包的整体结构，如图(1)所示，其中uVision与Ishell分别是C51 for Windows和for Dos的集成开发环境(IDE)，可以完成编辑、编译、连接、调试、仿真等整个开发流程。开发人员可用IDE本身或其它编辑器编辑C或汇编源文件。然后分别由C51及A51编译器编译生成目标文件(.OBJ)。目标文件可由LIB51创建生成库文件，也可以与库文件一起经L51连接定位生成绝对目标文件(.ABS)。ABS文件由OH51转换成标准的Hex文件，以供调试器dScope51或tScope51使用进行源代码级调试，

也可由仿真器使用直接对目标板进行调试，也可以直接写入程序存贮器如EPROM 中[15]。使用独立的Keil 仿真器时，注意事项：

仿真器标配11.0592MHz 的晶振，但用户可以在仿真器上的晶振插孔中换插其他频率的晶振。

仿真器上的复位按钮只复位仿真芯片，不复位目标系统。 5.3 主程序

AT89C51单片机的各路接口有高低电平之分，各路接口与外围电路之间连接起来，通过导入单片机内部程序来控制接口的电平高低从而达到控制外部电路的目的。而本文中的控制系统则是通过导入文中的程序完成的，见附录中程序。路灯开关控制流程图如下图：

开始

初始化

guang=0?

P1=0

guang=0?

Y Y

P1=~0

延时10

秒

延时10秒

图5-1 主程序流程图

6 系统调试及仿真

6.1 系统调试

系统调试包括两部分：硬件调试部分及软件调试部分。

硬件调试指做成实物后，通过调试发现电路中的短路、虚焊、过焊等问题并加以解决。由于本次论文设计并未做成实物，故这一步省去。

软件调试主要是程序的调试，指硬件图设计好以后，通过向单片机内烧入程序进行仿真，根据仿真的结果来判定程序的正确与否，从而达到调试的目的。 6.2 系统仿真

系统的硬件及软件都已经调试完成，然后利用protues 进行系统仿真。在仿真中，利用光敏电阻模拟天黑天亮，用滑动变阻器来调整光亮的强度。

在天亮的情况下路灯不亮，仿真图如下所示：

XTAL2

XTAL1

ALE 30EA

PSEN 29RST

P0.0/AD0

39P0.1/AD138P0.2/AD237P0.3/AD336P0.4/AD435P0.5/AD534P0.6/AD633P0.7/AD732P1.01P1.12P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78

P3.0/RXD 10P3.1/TXD 11P3.2/INT012P3.3/INT113P3.4/T014P3.7/RD

P3.6/WR 16P3.5/T115P2.7/A1528P2.0/A821P2.1/A922P2.2/A1023P2.3/A1124P2.4/A1225P2.5/A1326P2.6/A1427U1

AT89C51

VCC

100

G N D

22pf

CRYSTAL

G N D

20uf

VCC VCC

GND

R11

10k

R12

10k

U2:A

LM324

LDR1

TORCH_LDR

54%

RV1

110k

100

R13

100

LED-GREEN

图6-1 白天灯灭

基于51单片机智能路灯控制器设计与实现

摘要摘要现在，随着微电子技术和集成电路技术的快速发展，单片机技术无处不在。单片机作为计算机科学与技术的重要组成部分，作为嵌入式系统的先头兵，片上系统的先行者，已经被广泛应用到了各行各业，尤其是与控制相关的领域，极大的提高了产品的智能化程度和技术水平，已经成为了当今社会十分重要的技术领域。随着社会需求和单片机应用领域的不断扩展，各类智能产品、控制系统都是以单片机技术为核心来进行开发设计的。本系统采用MSC—51系列单片机89C51和相关的光电检测设备及设计智能路灯控制器，实现了能根据实际光线条件通过8051芯片的P1口控制路灯开关功能。随着社会文明的不断发展，城市照明已不仅局限于街道照明，而且发展成了城市景观等装饰性照明的综合市政工程。关键词：路灯单片机技术设计

ABSTRACT ABSTRACT Nowadays, with the rapid development of micro-electronic technology and integrated circuit technology, Single Chip Micro-computer (MCU) technology is being used everywhere. MCU has been used in all kinds of industries, especially in the areas concerning the controlling as the important ingredient in the computer science and technology, the front-runner in the embedded system. It has improved products’Intellectualized and technical standards and been a quite important technical area in our recent social needs and the applied areas of MCU expanding, types of mental produce and control systems are designed with MCU as the central technology. The system uses MSC MSU-51 and Relevant photo electric equipment to design intelligentized controller of streets lights and realize the function of controlling the switches according to the actual conditions of light through P1 port of 8051 chip. As the ever-accelerated development of social civilization, City light is not only confined to the street lighting but also developed into the urban landscape and decorative Keywords: lamp MCU-technology design

光控路灯

题目: 自动光控路灯系统设计班级：学生姓名：实习时间：2010-11-22——2010-12-03

1.功能要求（1）白天时，路灯自动关闭（路灯可用小灯泡代替。但必须用继电器控制路灯）；（2）晚上时，路灯自动打开；（3）可以调节亮度触发点。 2.方案论证光敏电阻的阻值随入射光的强弱变化而变化，无光照时的阻值叫暗阻，通常很大；在光线照射时的阻值很小，叫亮阻。通过测量，得到本次试验中的光敏电阻亮阻值约为10K，暗阻值约为500K。此次试验中使用的继电器为3V标号，通过测量发现，当它两端输入电压超过2.45V时，其常开触点闭合。光电器件是利用半导体材料的光电效应进行工作的，光敏电阻接受光信号后电阻值发生变化，将其转换为电信号加到的三极管的基极，经处理后从集电极输出，输出电压随光照强度的增加而增大，通过继电器实现路灯的自动转换。在本系统的设计中，如何提高系统在光线临界状态的稳定性，是设计的难点所在。由于光敏电阻的电阻值变化是连续的，因此在靠近临界点时，容易造成不稳定，在设计中若能用三极管放大电路来完成处理，则这样可以完成较为精确的控制；若采用分立元件来处理，可以采用稳压管来稳定工作点，只有当分压大于稳压管的击穿电压时，电路才能起控。总体设计分为两个模块：主控模块，被控模块。主控模块和被控模块之间通过继电器进行连接。考虑到本次放大电路要达到的性能要求，因此确定为放大电路的放大级数至少为两级。在整个过程中，我们小组先后尝试过三种方案，并最终敲定了第三种。方案一：前一级采用电流放大（共集电极放大），后一级采用电压放大（共射级放大）。采用这个方案是理所当然的。因为前一级用共集电极放大电路的话，这样输入电阻大，可将光敏电阻阻值的变化最大程度地引入放大电路，继

路灯照明智能控制管理系统(单灯控制)

城市路灯照明智能控制管理系统建设方案山东贝宁电子科技开发有限公司 2017年10月

目录第1章建设背景 (3) 1.1 城市照明存在的问题 (3) 1.2 发展智慧照明的必要性 (4) 第2章建设意义和建设目标 (5) 2.1 建设意义 (5) 2.2 建设目标 (6) 第3章建设内容 (6) 第4章平台建设方案 (7) 4.1 照明智能控制管理系统 (7) 4.2 路灯集中控制器 (10) 4.2.1 遥控功能 (11) 4.2.2 遥测功能 (12) 4.2.3 遥信功能 (12) 4.2.4 遥调功能 (12) 4.2.5 查询统计分析功能 (12) 4.2.6 卫星自动校时功能(GPS) (12) 4.2.7 报警管理功能 (13) 4.2.8 系统安全管理 (13) 4.3 单灯节能管理系统 (13) 4.3.1 节能规划方案 (14) 4.3.2 单灯控制节能 (15) 4.3.3 单灯管理节能 (15) 4.4 多路电流检测系统 (18)

4.5 路灯线缆监测报警系统 (18) 4.5.1 自动报警 (19) 4.5.2 抗干扰 (20) 4.6 软件平台 (20) 4.6.1 城市照明智能控制管理系统软件（pc端） (20) 4.6.2 城市照明智能控制管理系统软件（手机端） (21) 4.7 节能分析及社会效益 (22)

第1章建设背景 1.1城市照明存在的问题随着照明设施数量越来越多，如何有效地管理好城市照明设施是城市管理部门目前的最大课题。此外，大量的维护工作和维护成本及不宜及时发现的安全隐患，也给城市管理带来巨大的困难。在当前形势下，采用以往的过于粗放、被动、无监督和评价机制的传统管理模式已不能满足现代化城市照明管理的需要，创建一种全新的管理模式来推动城市的照明管理和亮化管理已成为迫在眉睫的首要工作。一、监控管理方式落后且维护成本高目前城市照明管理还是采用比较传统的时钟控制方式，特别是重大节日或阴雨天不能根据需要进行亮灯情况调整，不能对单灯进行控制，不能根据实际情况（例如：天气突变、重大事件、重要节日灯）及时校时和修改开关灯事件，无法实现按需照明；路灯运行情况无法实时、准确监控，出现灯具故障或路灯控制器损坏造成白天亮灯情况，无法及时反馈到监控中心；另外，缺乏路灯故障处理情况跟踪、分析机制，影响照明生产管理考核，从而影响到领导的管理决策判断；路灯的数量非常多，并且分布非常广，而现有的照明设施故障发现机制主要采用人工巡查模式，工作量巨大，需要投入大量的人力物力，并且还可能留有盲区。二、能源消耗大随着城市的迅速发展，城市城区道路照明和亮体工程建设得到了迅速发展，路灯和景观灯数量日益增加。城市照明用电的电能消耗越发成为政府财政支出的沉重负担，不符合国家节能减排，低碳环保政策；目前无法实现按需照明，造成了30%-40%的电能浪费，同时造成了光污染，并且极大缩短了灯具的寿命。三、照明设施损坏所带来的大面积停电等问题

基于单片机的光控路灯设计含程序和仿真图

机电工程系课程设计报告题目: 光控路灯专业：___应用电子技术______ 班级：___应电（1）班_______ 学号：___100601****_________ 姓名：____潘某某____________ 指导老师：____某某某___________ 答辩日期：___2012年6月6号___

目录一、绪论 (3) 二、对本课程设计的分析 (4) 2.1所需的软硬件 (4) 2.2工作原理 (4) 三、主要电路模块的实现方案比较及选择 (5) 3.1光敏电阻感应模块与AD/DA转换模块 (5) 3.2IIC总线模块 (6) 3.3LED灯与数码管显示模块 (7) 3.4单片机最小系统模块 (9) 四、系统电路图 (10) 五、系统的软件设计 (12) 六、结论 (13) 七、课程设计过程中遇到的主要问题以及解决办法 (13) 八、心得体会 (14) 九、附件 (15)

一、绪论随着社会的发展，路灯已经成为一个城市的照明系统中不可分割的一部分，在城市照明中发挥着举足轻重的作用，而其所依靠的就是路灯自动化控制系统。但当前大多采用的是定时的路灯自动化控制系统。其通常都是采用全夜式开启路灯的自动化控制系统。但因为夏天跟冬天因为天亮与天黑的时差颇大，使得夏天晚上过早的路灯就开启，早上又过晚的关闭。且世界奇观这么多，偶尔总会出现点极端的天气状况，会造成白天天过黑、夜晚又如白昼般亮的情况（如日全食等），而路灯又不会自动开启或者关闭，这就使得交通事故的发生概率增大，路灯在这种情况下失去了其应有的价值和意义也造成能源的白白浪费。而且现在路灯已经全球基本普及，大到世界有名的大城市，小到小城镇、小乡村都已经有了路灯，可想而知世界能源在这块的浪费上是多么的巨大。光控路灯不仅可以解决这类问题，还可以使路灯在有需要的时候自动开启或者关闭，避免了路灯在不需要的时候自动开启或者关闭。大大的避免了能源不必要的浪费，对于地球环保和能源的节约，可以起到巨大的作用。一个城市每年在这块能源的经济支出上对于普通人来说简直是一个天文数字，一个人一辈子的用电可能都没有城市路灯几天的使用量大。光控路灯如果可以普及化，不仅可以为城市省下了一大笔的开支，使其可以将节省下的资金投资到更有意义的地方去，使得城市可以更好、更快的发展。对于世界来说，更是可以取得巨大的节约能源效果，对于绿色地球的实现做出巨大的贡献。路灯自动化的控制方式有很多，本系统采用STC 89C52和七段数码管显示器、LED灯等相关的光电检测、控制、显示设备，来设计智能光控路灯自动化系统。实现能根据外界光线条件通过IIC总线模块、AD/DA转换模块等的处理实现控制路灯的自动化开启或者关闭功能。本设计是以光敏电阻对于外界光线强弱的感应能力为基础进行的路灯自动化控制系统设计。当光线强度弱到一定程度的时候，路灯就会自动灭掉；当光线强到一定程度的时候，路灯就会自动开启。本设计以当外界光线强度弱到使光敏电阻阻值大于等于200欧的时候，LED灯会自动开启；小于200欧的时候，自动关闭。

基于Multisim的声光控路灯控制系统设计与仿真

信息工程学院课程设计报告书题目: 基于Multisim的声光控路灯控制系统设计与仿真课程：电子线路课程设计专业：电气工程及其自动化班级：学号：学生姓名：指导教师： 2015年 01月 06日

信息工程学院课程设计成绩评定表

摘要现在，在公共场所和公共楼道中，灯光长时间量着的现象是十分的普遍，这给社会造成了极大的能源浪费。另一方面，由于频繁开关或者人为因素，墙壁开关的损坏率很高，增大了维修量、浪费了资金。声光控路灯则无这种问题。针对目前社会上很多地方使用长明灯照明，不能实现灯光的照明智能化造成电能的巨大浪费。为响应科学减排和节能科学发展的号召而设计了声光控路灯控制系统。本系统利用自制直流稳压电源供电，根据光敏电阻的阻值变化判断光线强弱，用咪头测声音信号，LM324 对信号进行放大和构成比较电路。由74LS08D 的与门，实现对信号的筛选，从而对开关部分发出开启或关闭的信号。继电器控制驱动灯泡，由RC 充放电路进行延时。通过对外界信号的选择，声光控路灯实现自动控制灯亮。仅当光线较暗并且有声响时，路灯才会自动点亮，并延时20 秒左右熄灭。此系统能很好的控制路灯的亮灭，即在有声音和无光情况下灯亮，其他情况下灯灭，从而达到节能的效果。声光控路灯控制器可以自动实现人来灯亮，人走灯灭，既方便又实用。不仅节约了电能，而且能延长灯泡的使用寿命。可广泛应用于楼梯，走廊，卫生间及生活小区等公共场所的照明控制。词控制器经济实用，即使一般的脚步声也能使灯泡发光照明。关键字：声光控制；LM324；继电器；延时 Abstract Now, in public places and public corridor, light long time measured by the phenomenon is very common, which caused a great waste of energy to the society. On the other hand, due to frequent switching or man-made factors, the damage to the wall switch rate is very high, increasing the amount of repair, waste of funds. Sound and light control of street lamp is not the problem. In view of the present society many places use pilot lamp lighting, can not realize intelligent lighting lighting caused a huge waste of energy. In response to the science and energy-saving emission reduction of scientific development to design the sound and light control of street lamp control system. Homemade DC stabilized voltage power supply by using this system, according to the photosensitive resistor change to determine the light intensity, measured voice signal by microphone, LM324 for signal amplification and comparison circuit. By 74LS08D and gate, screening of signal, which sends a signal to open or close to the switch part. Relay control driver bulb, for delay by the RC charging and discharging circuit. To the outside world through the selection of signal, sound and light control of street lamp realizes the automatic control of light. Only when the light is dark and sound, lights will automatically light up, and delay 20 seconds out. This system can control the lamp good light out, with sound and light circumstances lights, in other cases the lamp, so as to achieve the effect of saving energy. The sound and light control of street lamp controller can automatically realize people to light, people walk lamp, convenient and practical. Not only the electric energy saving, but also can prolong the service life of the bulb. Can be widely applied to the stairs, corridors, bathrooms lighting control and living area and other public places. Word controller is economical and

基于单片机的智能路灯控制系统外文文献

毕业设计(论文)外文资料翻译系别光电信息系专业测控技术与仪器班级 B090102 姓名马丽娜学号 36 外文出处 Spriger Link 附件 1. 原文； 2. 译文 2013年3月

Based on single chip microcomputer intelligent street light control system 【abstract 】 A street light automatic control system design, combined with the control, electric lamp switch control function; And street lamp fault detection and fault street lamp according to the function of the number. Use on STC 89C51 as the core Control unit; Using DS1302 clock chip to control the point open to turn off the lights when street lamps; By a photosensor complete collection of ambient light and street light fault detection, so as to realize the number of optically controlled open to turn off the lights and fault street lamp display. This system Can through the RS - 232 communication port with the street light control room of the upper machine communication. 【key words】STC 89C51; Clock chip DS1302; photosensor Introduction For the most part at present domestic cities and regions of the street lamp Lighting adopts electric control, time control and single point of electrons Control, maintenance management and manual inspections and the masses The traditional way, because of the lack of scientific and effective monitoring Means, large area lighting during the day, night not large area Light phenomenon occurs frequently, often can't find and in a timely manner Processing, not only caused power resources, human resources Cost, improve the operating costs of the system and to citizens Life bring inconvenience. Intelligent road lighting system can according to different area Domain of different functional requirements, at different times and different every day Natural light or under different traffic flow conditions, the press According to a specific setting, realize dynamic wisdom of road lighting Can management, namely the TPO management (TIME/PLACE, TIME Location/OCCASION occasions). Intelligent road lighting Control system, through the comprehensive consideration and analysis and road Ming is closely related to the intensity of illumination time, road, environment and hand it in Scene control methods of factors such as flow rate, in the

led路灯智能控制系统设计

LED路灯智能控制系统设计 LED路灯智能控制系统设计内容提要：LED路灯在当前已得到越来越多的应用，一些城市甚至已经将传统的高压钠灯全部都更换为LED路灯，不过，在更换为LED路灯后，却沿用了传统光源的控制方式，使得路灯的控制方式单一，不便于管理，且浪费了较多的能源。本文从智能控制系统的建设目的、系统设计原则、系统架构、后台控制软件的基本功能等几方面加以阐述，以希望读者能从中吸取有益经验。关键词：LED路灯智能控制设计中图分类号：S611文献标识码： A 一、系统建设目的道路照明智能控制系统使用物联网、传感器、自组网、云计算等高新技术，通过单灯控制、单灯监测的方式，相较传统管理模式，应达到以下几项基本功能： ①按需照明：基于更加精细化的控制方法，根据天气规律、人车活动规律、重要路段照明等要求，灵活调整路面照度，真正做到保障交通安全与节能减排之间的完美契合。 ②主动发现：精细到每盏灯、每个组件的故障由系统主动上报，为建立快速的维修响应机制奠定基础；避免夜间有灯不亮、白天亮灯等百姓最关注的问题。 ③高效管理：精细到每盏灯的工作情况一目了然，减少日常大量的巡灯工作，合理规划维修维护路径，使得人力资源能够投入到更具有服务价值的工作中。 ④精细监测：精细到每个照明设施组成部分的实时数据监测，对设施寿命、质量进行全程监控，使得设备采购、更换更加科学、准确。 ⑤合理规划：基于现代化的专业地理信息系统，所有路灯设施分布一目了然，为整个照明设施建设规划、全面掌控提供详尽的数据化支持。 ⑥经济投入：高科技并不意味着高投入，无需布线、维护简单、

超长寿命是城市路灯智能管理系统的基本要求。二、系统基本设计原则智慧城市照明是指将城市中的每一盏路灯、每一处景观亮化通过信息传感设备与互联网连接起来，实现集中、远程、智能控制与管理，需要将物联网、传感器、云计算、互联网等先进技术融合在一起，以实现按需照明和精细化管理的目的。 ①路灯照明的公共服务属性原则优先保证路灯的功能性，保障夜间活动安全，提高夜晚环境质量，构建城市夜晚的明暗层次和主次脉络，增强市民夜间活动的意愿。通过市民活动区域的分析，充分发挥照明之于城市的社会功能，根据城市不同区域（居住、商业、工业等）的功能需要，为各分区的活动和相互间的交通、联系提供区别化的照明时间和照度水平。实现照明功能性要求和照明节能之间的最佳契合点。通过采用单灯控制与无级调光，结合地理信息系统，根据每盏路灯所处的环境及交通等因素合理分时选择其照明输出，满足道路照明要求的原则下达到最优的节能效率，实现真正的按需照明。 ②海量数据的智能处理与分析原则采用基于单灯管理的LED 道路照明物联网管理系统后，对于每盏灯具均能实现控制与数据采集。但随着数据点的大量增加，必须从应用出发，对基础数据优先级划分，有区别的实现数据展现及重要信息的优先获得，且定义准确的智能分析策略。对于大数量的灯具进行控制，同时又能达到每盏灯具均能做到按需照明，则必须采用合理的、快速的控制方法，管理系统不应造成管理人员、使用人员、维护人员的工作负担。 ③系统设计及技术选择的原则由于照明功能与地理信息紧密相关，真正的按需照明实现必须紧密结合地理信息系统，根据每盏灯具所处位置、所应该担负的照明职能，结合时间和外部因素变化，合理的实现控制与数据监测。作为物联网系统的重要基础，单一通信方式很难解决道路中所面临的各种环境，因此系统必须支持多种通信技术，而每种通信技术均

智能路灯概念及现状

智能路灯概念及现状目前广州中国科学院软件应用技术研究所(简称"广州软件所")在这领域处于国际领先水平，在国内有大量的实施案例。由于传统路灯的弊端:如能源浪费严重、管理手段单一、信息化水平低下、缺乏故障主动报警机制、故障灯位置难以发现等一系列问题。近几年来国内很多城市都已经开始采用智能路灯技术，对传统路灯进行改造。仅2012年的《广东省推广使用LED照明产品实施方案》就提出:广东全省道路、公共场所、政府机关、国有企事业单位等财政或国有资本投资建设的照明工程以及南沙、前海、横琴等新规划建设的新区要求一律使用LED照明产品，根据方案，珠三角地区要力争在2013年底前，东西北地区在2014年底前，普及LED公共照明，带动全社会普及LED照明，实现全省同比口径下照明节能50%以上。智能路灯大有可为。[1] 折叠编辑本段智能路灯技术架构及产品功能介绍采用基于3G和物联网技术的公共管理平台，结合了LED等高新技术。广州中国科学院软件应用技术研究所的智能路灯(又叫智慧照明)主要由节点控制器、集中控制器、视频车辆检测器和云控制中心四部分组成。产品功能为:

折叠集中/单灯控制通过各类终端设备，在系统操作界面对路灯回路或单灯进行实时控制，按照明策略执行定时任务。 Oslash; 远程控制:可以对任意一盏、一路或任意自定义组的路灯进行开关灯、调光; Oslash; 可视化操控:提供每盏灯的具体经纬度坐标信息，允许在地图上对每盏灯进行操作，可以完成关、开灯、调光灯功能，每个单灯的故障报警信息可以在地图上动态显示，提供两种以上主流地图支持; Oslash; 移动终端监控管理:用户可通过手机和pad等移动终端的操作对灯具进行管理，具有故障提醒和定位、灯具参数实时查询等功能，做到移动办公、移动管理。折叠定时任务可以下发定时任务，定时控制开关灯、分时段调光等。折叠来车检测，智能调光能自动检测路段是否有车经过，根据情况自动调节路灯照明亮度，可以进行来车数量统计，节能率统计，以达到节能效果。

光控路灯的设计

课程设计任务书题目路灯光控开关的设计专业、班级学号姓名主要内容：利用二极管，光电池，继电器等器件设计一个可以通过光线变化自动控制路灯开关的电路。基本要求： (1). 能正确控制路灯开关。 (2). 写出相关设计原理。 (3). 画出电路图。主要参考资料： (1)传感器与传感器技术何道清编科学出版社 (4)传感器理论与设计基础单成祥编国防工业出版社完成期限指导教师签名：课程负责人签名：年月日

路灯光控开关的设计摘要:光控路灯可以根据光线明暗自动控制开关状态，主要用在楼道等公共场所。光电池是能将光信号转换成电信号的器件，通过三极管组成的多级放大电路可实现控制功能。此次实验的路灯控制器是由光电池，放大器，继电器，二极管，电源电路等元件组成，核心是光电池转换光信号，传送到继电器，然后由继电器控制电路通断。通过此次设计了解常用路灯控制的各种方法，及各自的优缺点，通过相互的比较，确定设计方案。通过此次课程设计能增强动手能力和实际电路设计能力，更深刻理解相关电路原理及光敏元件光电特性，继电器控制通断原理，加强对相关理论知识的理解。关键词：继电器；光敏元件；关照变化；控制

目录 1.设计目的 (4) 2.基本要求 (4) 3.设计方案 (4) 3.1 路灯控制器原理 (4) 3.2 电路分析 (5) 3.3 器件选择 (7) 4.电路原理图 (10) 6.元器件列表 (12) 7.心得体会 (13) 8.参考文献 (14)

1.设计目的利用二极管，光电池，继电器等器件设计一个可以通过光线变化自动控制路灯开关的电路。 2.基本要求 (1). 能正确控制路灯开关。 (2). 写出相关设计原理。 (3). 画出电路图。 3.设计方案 3.1 路灯控制器原理此路灯控制器设计主要由电池，放大器，继电器，二极管，电源电路等元件组成，继电器是一种当输入量（电、磁、声、光、热）达到一定值时，输出量将发生跳跃式变化的自动控制器件。在这个电路中随着光照的变化，继电器会相应的吸合或者断开，即决定路灯工作与否。白天有光照，光电池输出电动势，BG1加正向偏压，BG1和BG2处于截止状态，继电器J不吸合，灯L不亮。当夜晚没有光照，光电池无电动势，BG1加反向偏压，当上升到一定程度后，BG1导通，BG2随之导通，继电器J吸合，灯L点亮。

基于89C51单片机的光控路灯设计

基于89C51单片机的光控路灯设计指导老师：翁志刚学生姓名：沈韦青葛宜兵任务：基于单片机条件下，设计一光控路灯模型。要求：1、光照条件充足时，路灯保持熄灭状态，光照不足时，路灯自动开启照明。 2、使用器材：光敏电阻、模数转换器、单片机等。 3、电路简洁，制作原理图并要求仿真。设计方案：方案一

方案二说明：因为本课程设计的要求用单片机来实现光控路灯的设计，所以采用方案二，总体设计分为两个模块：主控模块和被控模块。主模块与被控模块之间通过单片机进行连接。摘要：近年来随着科技的飞速发展，单片机的应用正在不断深入，同时带动传统控制检测技术日益更新。在实时检测和自动控制的单片机应用系统中，单片机往往作为一个核心部件来使用，仅单片机方面知识是不够的，还应根据具体硬件结构软硬件结合，加以完善。路灯控制方式很多，本系统采用MSC-51系列单片机89C51和相关的光电检测设备来设计智能光控路灯控制器，实现了能根据实际光线条件通过89C51芯片的P1口控制路灯开关功能。随着社会文明的

不断发展，城市照明不仅局限于街道的照明，而且发展成了城市景观等装饰性照明的综合市政工程，社会对亮灯率、开关灯的准确率、故障检测的实时性和维修的及时性要求不断提高，利用51系列单片机可编程控制八位逻辑I、O端口实现路灯开关控制的智能化，达到节能、自动控制的目的。避免传统电路对能源的浪费，路灯的自动控制更方便管理，本系统实用性强，操作简单。本文首先介绍了单片机及嵌入式系统的基本概念、特点和应用。描述了多功能基于51单片机的光控路灯的设计过程。详细说明了以51单片机为核心的软、硬件的研制过程和方法。利用proteus软件设计了电路原理图。完成光控路灯的设计。一、引言：随着社会经济的发展，城市照明设施的功能从单纯的以照明为主转变为实现美化环境、改善形象、活跃夜市经济的目的。对城市灯饰的管理与控制迫切需要一种科学、合理、高效的方法。因此，提供一种有效而合理的控制与管理的方法，对城市路灯与饰灯的运行状态进行智能监控显得极为重要。针对城市路灯这样“终端多、地域广、户外、分散、信息量不大”等特点，可以选择单片机智能光控的方式来解决。这样，既克服了传统的路灯控制方法、控制方式单一而无法满足实时监控和管理要求的弱点，又能适应现代城市队灯饰控制的要求。

光控路灯系统设计

自动光控路灯系统设计 1.功能要求（1）白天时，路灯自动关闭（路灯可用小灯泡代替。但必须用继电器控制路灯）；（2）晚上时，路灯自动打开；（3）可以调节亮度触发点。 2.方案论证利用光照强度为传感器，目前最为常用且性价比较高的就是光敏电阻，利用其光线较强时，电阻值较低，而光线较暗时则电阻较大的特点。总体设计分为两个模块：主控模块，被控模块。主控模块和被控模块之间通过继电器进行连接。 3. 系统电路工作原理：光敏电阻接受光信号后电阻值发生变化，将其转换为电信号加到的三极管的基极，经处理后从集电极输出，输出电压随光照强度的减弱而增加，通过继电器实现路灯的自动转换。当光照强度很大时，光敏电阻阻值很小，三极管VT1分得的电压较小，三极管VT1、VT2截止，继电器不工作，灯泡不亮；当光照强度很小时，光敏电阻阻值很大，三极管VT1分得的电压较大，三极管VT1、VT2导通，继电器工作，灯泡亮。通过调节滑动变阻器，可调节亮度触发点。

4.系统的软件仿真电路打开PROTEUS软件，在元件库里查找电路图中所需要的元器件，添加至当前页面。按照所设计的原理图进行画图。画完之后，认真检查。确定没有错误后，运行，查看是否符合设计要求。并对电阻进行参数的调节，以达到预期设计的要求。下图是用PROTEL软件所画的设计图：注：仿真图上所示电路中光敏电阻用电位器（RV1）代替 5.调试与性能分析仿真调试及各数据记录：阻值：1M% Q1 Q2 继电器 LAMP Ube Ube Uce U I 70% 0.79 0.88 0.09 11.9 0.04 亮20% 0.78 0.88 0.11 11.8 0.04 亮10% 0.76 0.87 0.47 11.5 0.04 亮9% 0.75 0.86 4.24 7.71 0.03 亮8% 0.74 0.85 8.27 3.73 0.01 灭5% 0.69 0.44 12.0 0.00 0.00 灭

基于单片机的智能路灯控制系统资料

包头轻工职业技术学院专业论文论文题目：基于单片机的智能路灯控制系统学号：_________________________ 作者：_________________________ 专业名称：_________________________ 2016年05月08日闫昱隆风力发电 13152123150292

包头轻工职业技术学院论文题目：作者：_________________________ 指导教师：单位：单位：论文提交日期：2016年 05月 08日卢尚工包头轻工职业技术学院基于单片机的智能路灯控制系统闫昱隆

包头轻工职业技术学院摘要设计了一个路灯自动控制系统，具有时控、光控相结合的路灯开关控制功能；以及路灯故障检测并显示故障路灯编号的功能。采用STC 89C51单片机作为核心控制部件；利用时钟芯片DS1302对路灯进行时控开关灯控制；由光敏器件完成环境光照度的采集与路灯故障检测，从而实现光控开关灯与故障路灯的编号显示。本系统可以通过RS-232标准通信端口与路灯控制室的上位机进行通信。关键词：STC 89C51单片机；时钟芯片DS1302；光敏器件

目录摘要 .............................................................................................................................. - 3 -目录..................................................................................................................................... - 1 -1引言 ................................................................................................................................... - 2 -2系统硬件设计................................................................................................................... - 3 - 2.1 硬件设计.............................................................................................................. - 3 - 3.1 TCP/IP协议栈设计 .................................................................................................... - 5 -5致谢 ................................................................................................................................... - 6 -参考文献： .......................................................................................................................... - 7 -

基于51单片机的路灯控制系统设计开题报告

一、本课题的内容及研究意义 1、论文研究的目的和意义如今，照明电路的数量越来越多，使得城市街道、小区内的路灯的用电量占城市用电量的比重越来越大，在用电高峰期时，电网超负荷运行，电网电压都低于额定值，在用电低谷期供电电压又高于额定值，当电压高时不但影响照明设备的使用寿命，而且耗电量也大幅增加，当低谷时，照明设备有不能正常工作。所以，对城市的路灯的设计已经成为了当务之急，特别是午夜之后车流量急剧减少时，应该适当的关闭路灯，节约用电。但是我国的既节能又能延长路灯寿命的技术相比国外却是落后了，因此智能节能路灯控制系统的设计对于城市的发展至关重要。本论文旨在设计一套对外界光线和电压信号的采集来控制路灯的自动启停以及智能调压的控制系统，它能对路灯进行稳压、调压、自启动并延长路灯寿命的作用。 2、论文研究内容本设计可以通过对外界光线和电压信号的采集来控制路灯的自动启停以及智能调压从而减少城市路灯照明耗电量，又对输入电压进行稳压调节来提高用电效率。要求独立选择芯片、设计电路、编制程序、调试、完成整个系统功能。主要内容如下： (1) 根据控制技术的特点，进行路灯系统设计的整体研究与设计。 (2) 针对光线和电压信号的采集，采用数据采集技术。 (3) 通过按键可对相关的参数值进行设置，从而实现对不同时间进行不同的开灯模式。 (4) 当电压符合额定电压时，系统自动进行稳压。 (5) 在午夜之后降低电压以调节路灯亮度，实现调压。二、本课题的研究现状和发展趋势目前，路灯系统一般采用钠灯、水银灯、金卤灯等灯具。这类灯具有发光效率高、光色好、安装简易等优点，被广泛使用，但同时也存在着诸如：功率因子低、对电压要求严格、耗电量大等缺点。我国目前大部分城市都采用全夜灯的方式进行照明，普遍存在的问题有两点：一方面因为后半夜行人稀少，采用全夜灯的方式浪费太大，因此，有的地方采取前半夜全亮，后半夜全灭的照明方式；有的地方在后半夜采用亮一隔一或亮一隔二的节能措施，此种方式虽然节约了电费支出，却带来了社会治安和交通安全问题，不利于城市安全问题。另一方面，在后半夜因行人稀少，而应该降低路灯的亮度，以避免光源污染，影响居民的晚间的休息。但由于后半夜是用电低谷期，电力系统电压升高，路灯反而比白天更亮了。这不仅造成了能源浪费，还大大影响了设备和灯具的使用寿命。目前，路灯照明广泛采用高压钠灯，其设计寿命在12000小时以上，在正常情况下至少可用3年，但是由于超压使用，现在路灯的使用寿命仅仅只有1年左右，有的甚至只有几个月，造成

基于51单片机的声控和光控路灯的设计

毕业论文声控和光控路灯的设计系别专业年级学号姓名指导教师

摘要随着科技的飞速发展，自动化已经运用在了生活中的方方面面，而路灯就是一个很好的例子。如何能够利用51单片机作为中央处理器实现路灯的节能是本设计的主要内容。通过书本知识学习、指导老师的辅导以及资料文献的查阅，确定51单片机为主要芯片，然后因为要实现声光控功能，那就必须使用到光敏电阻和驻极体话筒电阻来实现光和声音转换为电信号，利用单片机最小系统模块、声控模块、光控模块等几大模块为主的硬件来实现本次设计。本设计分别通过利用声控和光控模块的驻极体话筒和光敏电阻将声音信号和光信号通过转换为51单片机能够识别的电信号来实现声光控功能。通过运用所学知识和必要绘图仿真编程软件绘制出系统原理图、整体电路图、程序流程图，完成系统电路设计、光敏传感器模电变换设计、声控整流滤波放大并进行程序编写、仿真、硬件调试等，终于设计实现了利用51单片机使白天由光控电路起作用控制灯不亮，晚上由声控电路起作用控制开关闭合灯亮，并且延时一段时间熄灭。从而达到节能环保的目的，最终达到本次论文的要求。关键词：51单片机光控电路声控电路光敏电阻驻极体话筒

Design Of Acoustic And Electric Lamp ABSTRACT With the rapid development of science and technology, automation has been used in every aspect of life, but the street is a good example of. How to realize the energy saving lamp as the central processor is the main content of this design using 51 single-chip microcomputer. Through the book knowledge learning, teacher's guidance and literature data access, to determine the 51 microcontroller as the main chip, then because of the need to achieve sound and light control function, it must use the photosensitive resistance and the electret microphone resistance to realize the conversion of light and sound into electrical signals, use the MCU minimum system module, voice module, optical module several modules of hardware to implement the design. The design of sound and light control module respectively through the electret microphone and photosensitive resistance will sound signals and optical signals are converted to electrical signals by 51 single chip computer can recognize to achieve sound and light control function. Through the use of drawing the system principle diagram, the whole circuit diagram, program flow chart of the knowledge and the necessary graphics simulation software, complete the system circuit design, mold design, the photosensitive sensor electric transform voice rectifier filter amplifier and programming, simulation,

7.基于单片机的智能光控路灯的设计

基于51单片机智能路灯控制器设计与实现

光控路灯

路灯照明智能控制管理系统(单灯控制)

基于单片机的光控路灯设计含程序和仿真图

基于Multisim的声光控路灯控制系统设计与仿真

基于单片机的智能路灯控制系统 外文文献

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