第一章绪论 1．1设计概述 1．1．1设计背景 1．1．2设计意义 1．2系统模块设计目标 第二章总体设计 第三章系统硬件设计 3．1AT89S52 单片机概述 3．1．1AT89S52 单片机的内部组成 3．1．2AT89S52 单片机的功能特性 3．2显示模块设计 3．3物体检测模块设计 143．4 环境监视测定单元设计 153．5 电源单元设计 193．6 功率调节单元设计 203．7 系统各模块方案设定 20第四章 软件系统设计 214．1 系统软件设计说明 214．2 程序结构框图 21第五章 测试与结果分析 215．1 测试方法与结果 225．1．1 时钟设定和定时开关路灯测试 225．1．2 环境明暗检测测试 225．1．3 交通情况测试 225．1．4 路灯故障检验测试报警测试 225．1．5 自制单元控制器稳压电源测试 225．1．6 自制单元控制器恒流驱动电源测试 235．1．7 功率输出测试 235．2 测试结果分析 24总结 25参考文献 26石家庄职业技术学院毕业论文 第一章绪论 1．1 设计概述 1．1．1 设计背景 随着我们国家城市的发展、经济的繁荣、社会的进步和人们提高生活水平及环境质量的要 求，城市道路照明和城市的夜景照明慢慢的变成了城市规划、建设和管理中的一项重要工作。 城市道路照明是方便城市居民必备的生活条件,而城市的夜景照明是再塑和美化城市形象、 鼓舞民心、振奋精神的一项非常有意义的工作。近几年来，全国许多大城市、甚至一些中 小城市的各级领导，都格外重视道路照明和夜景照明工作。城市亮化作为形象工程的重要 组成部分，慢慢的被政府所重视，大量的资产金额的投入进行建设和改造，使得我们的城市夜晚 变得灯火辉煌，绚丽多彩，但问题也随之而来,能耗的逐年攀升，由此产生的某些问题亦逐 渐显露出来，如城市路灯的维护量增大,带来人员不足；维护费用增加,社会成本过高,电费 支出过多，财政承担相对困难；光污染现象严重„„这样一些问题的产生无疑给当地的路灯管 理部门的各方面工作带来非常大的压力，急切加以解决。尤其是在当前环境条件每况愈下的 形势下，低碳、节能、环保越来越收到人们的重视.旧式的控制管理系统存在功耗大，公共资源 得不到充分应用，效率低等消极影响.伴随着微电子技术的发展和单片机技术在各行各业中 的应用，近几十年来，基于单片机的交通灯智能控制管理系统对城市路灯系统来进行全面的升级, 不仅实现了智能控制，而且降低了运行成本.因此，智能路灯控制管理系统的推广，能改变城 建系统企业传统的管理服务方式，提升服务效率，并对提高城市形象起到了极大的推动作 早在90年代初，发达国家就已经广泛的使用了智能照明调控系统，来降低城市照明 的费用支出。国家发改委、建设部、国家质量技术监督局已在2000 年下发了223 号文件 《关于进一步推进”中国绿色照明工程的意见》的通知，提出推广节能、高效的灯具 和智能照明调控系统,深入开展绿色照明节能工作.智能照明设备具备了软启动、稳压、节能 功能,用户可根据道路照明的现状，科学的设定节能时间和节能比率。智能照明调控系统为 照明设备提供各种自动化控制功能，通过电脑控制和管理软件实现无故障智能化和无人值 守，提高安全可靠性，实现城市照明智能化管理。更深远意义在于，通过节约可观的电能 消耗,就可以轻松又有效的减少火力发电厂（2002 年火力发电占我国年总发电量的81．83%）对 大气CO、SO、NO 和粉尘、灰渣的排放量，减少污染，保护自然环境。 模拟交通灯控制管理系统 本系统正是本着节能减排，保护自然环境的目的，开发设计的一个模拟路灯控制管理系统。通过软件控制,来分别实现路定时开关路灯,路灯开关灯时间可调，跟据环境明暗状况自动开 关灯，跟近车辆经过情况自动调节路灯亮灭,以及故障报警、功率调节等功能。 1．1．2 设计意义 路灯节能系统产生的直接及间接的社会经济效益是巨大的. 1．我们大家可以通过直观的计算来判断：单从电费支出上能够准确的看出，采用智能路灯节能 控制设备后，以最低节电率计算，每年可节省大量的财政支出; 2．路灯控制管理系统技术的提升,又可大幅度的降低全市路灯的维护量，缩减运行维护成本， 节约财政支出。 3．倘若全国路灯管理部门都能积极采用新技术的话，除了节约大量电费和维护资金 以外，同时还可节约大批的原煤等资源，更加有助于环境保护,既节约了能源又落实了国家可 持续发展的方针政策. 高科技技术节能产品的应用若能够在我国城市路灯行业得以全面推广和应用,那么 它所创造巨大的社会效益及其产生的深远影响都是不可估量的。 1．2 系统模块设计目标 基于此，我们设计了基于单片机控制的智能交通路灯控制管理系统,能实现一下功能要求： 1．基础要求 （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）支路控制器应能依据环境明暗变化，自动开灯和关灯. (3）支路控制器应能根据交通情况自动调节亮灯状态：当可移动物体M（在物体前端 标出定位点，由定位点确定物置)由左至右到达S 点时（见图1．2），灯1 亮；当物体 M到达B 亮；若物体M由右至左移动时，则亮灯次序与上相反.（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）当路灯发生故障时（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。 石家庄职业技术学院毕业论文 输入、显示装置 支路控制器 单元控制器1 单元控制器2 LED灯1 LED灯2 图1．1 示意图 LED灯1 LED灯2 40 20 40 4040 40 定位点图1．2 2．发挥部分 （1）自制单元控制器中的LED 灯恒流驱动电源。 (2）单元控制器具有调光功能，路灯驱动电源输出功率能在规定时间按设定要求自动 减小，该功率应能在20%～100%范围内设定并调节，调节误差2%。 （3）其它（性价比等）。 3．说明 （1）光源采用1 W的LED 灯，LED 的类型不作限定. （2)自制的LED 驱动电源不得使用产品模块. (3）自制的LED 驱动电源输出端需留有电流、电压测量点. （4）系统中不得采用接触式传感器。 (5)基本要求(3）需测定可移动物体M上定位点与过“亮灯状态变换点”（S、B、S等 点）垂线cm。 模拟交通灯控制管理系统 第二章总体设计 本设计由主控单元、LCD 显示模块、物体检测模块、环境明暗检测模块、电源模块、 功率调节等模块组成，其结构框图如图2．1 所示. 主控单元 按键输入 LCD显示 电源模块 环境明暗 检测模块 交通情况 光电检测 恒流控制 稳压控制 单元控制驱动模块1 单元控制驱动模块2 LED1 LED2 电压、电 流显示 电压、电 流显示 图2．1 模拟路灯控制管理系统结构框图 方案一：支路控制器和两个单元控制器分别采取了单片机来控制，并通过串行总线方式 来进行通信；采用矩阵键盘输入，并通过LED 数码管对设定时间、故障路灯和功率调节设 定范围进行显示；通过光敏电阻检测环境明暗，实现自动开灯和关灯；另外通过光敏电阻 检测路灯故障，并显示。应用超声波模块对物体运动状态进行仔细的检测，自动控制LED 路灯工 作状态。 方案二：支路控制器采用AT89S52 单片机为核心，控制两个单元电路。应用独立式按 键进行功能选择，通过12864 液晶实时显示设定时间、故障路灯编号和功率调节的范围。 通过光敏电阻检测环境明暗程度实现自动开灯和关灯功能，同时还能检测路灯故障。应用 漫反射式红外光电开关对物体运动状态进行仔细的检测，当物体经过设定位置时，光电开关把检 测到的信号传给支路控制驱动模块，主控单元发出指令,通过单元控制驱动模块来调节LED 路灯工作状态。 方案比较：方案一采用串行总线方式，矩阵键盘可节省单片机IO 口资源，但电路复 杂，调试困难，成本较高。相比之下方案二能够完全满足本题目需求，控制结构相对比较简单，成 本低，许多功能通过软件实现,整个电路元器件少，系统完全由一个单片机控制 ，LCD 晶12864显示更直观、清晰，系统具有更好的稳定性，性能好价格低。因此,我们采用方案二. 石家庄职业技术学院毕业论文 第三章系统硬件设计 3．1 AT89S52 单片机概述 3．1．1 AT89S52 单片机的内部组成