1、 光電測(cè)試課程設(shè)計(jì) 基于光電傳感器的路燈控制系統(tǒng) 姓 名： 陳楊林，陳志文，梁明峰，徐木海班 級(jí)： 06電科1班 學(xué) 號(hào)： 200630570102 200630570103 200630570113 200630570127 指導(dǎo)老師： 代秋芳、劉江、羅霞 日期： 2009.12.152009.12.25 論文提交日期 2009年12月25日 論文答辯日期 2009年12月25日 華南農(nóng)業(yè)大學(xué)工程學(xué)院 摘 要 隨著城市市政建設(shè)的發(fā)展，傳統(tǒng)的路燈控制與維護(hù)手段已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能適應(yīng)城市現(xiàn)代化發(fā)展的速度。城市市政建設(shè)日新月異，寬闊的街道，各種各樣的路燈給城市帶來(lái)了光明的同時(shí)也增添了城市的夜間魅力。但是由

2、于道路，路燈眾多，傳統(tǒng)的人工管理模式已經(jīng)和快速，現(xiàn)代化的城市建設(shè)不相適應(yīng)?，F(xiàn)代計(jì)算機(jī)集控技術(shù)的發(fā)展的城市市政管理帶來(lái)了福音。城市路燈控制系統(tǒng)是現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)運(yùn)用于城市市政建設(shè)中有效且必然的產(chǎn)物，實(shí)現(xiàn)了城市路燈系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)集中控制、監(jiān)測(cè)與管理。本文將介紹用小器件模擬現(xiàn)實(shí)物品，如用LED模擬路燈，設(shè)計(jì)個(gè)簡(jiǎn)單的基于光電傳感器的路燈控制系統(tǒng)，闡述系統(tǒng)控制思想，介紹各單元模塊設(shè)計(jì)思想。關(guān)鍵詞：光控 路燈控制 單片機(jī) 目 錄1系統(tǒng)方案選擇4 1.1方案論證與比較4 1.1.1光控電路4 1.1.2單片機(jī)控制電路5 1.1.3 其他因素51.2系統(tǒng)總體電路圖62 電路分析6 2.1 光控電路6 2.2 主控

3、電路7 2.3 路燈電路7 2.4 顯示電路8 2.5 工作流程圖83討論及進(jìn)一步研究建議94課程設(shè)計(jì)心得9參考文獻(xiàn)10Abstract11附錄 源程序121系統(tǒng)方案論證 設(shè)計(jì)任務(wù)是設(shè)計(jì)制作一個(gè)有一個(gè)光控裝置，一個(gè)終端控制和路燈組成的基于光電傳感的路燈控制系統(tǒng)，其中能夠?qū)崿F(xiàn)根據(jù)時(shí)間和光強(qiáng)信息實(shí)現(xiàn)路燈的智能控制。根據(jù)題目要求系統(tǒng)主要光控電路，單片機(jī)，顯示電路，和路燈驅(qū)動(dòng)電路組成。系統(tǒng)方案如圖所示。 圖1 方案一系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖主 控 制 器光 控 電 路 路 燈顯示電路 圖2 方案二系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖1.1方案論證與比較1.1.1光控電路 方案一，其電路原理如圖所示。 圖3 方案一光控電路 該電路使用光敏電阻

4、RG和電阻R組成一個(gè)分壓電路，74ls04整形放大，輸出極性相反的信號(hào)。 方案二，其電路原理如圖所示。 圖4 方案二光控電路 該電路使用光敏電阻和R組成一個(gè)分壓電路，沒(méi)有經(jīng)過(guò)整形輸出信號(hào)至p0.41.1.2單片機(jī)控制電路 方案一，單片機(jī)采用了ATmega8 。ATmega8是AVR高檔單片機(jī)成員之一，片內(nèi)帶有8K字節(jié)的Flash存儲(chǔ)器，功耗小，其中完成路燈工作狀念的判斷、路燈點(diǎn)亮?xí)r間的定時(shí)和控制繼電器工作。 方案二，單片機(jī)采用了c8051f300.c8051f300是非常高端的一種51單片機(jī)，運(yùn)算速度快，通用性高，其中完成路燈點(diǎn)亮?xí)r間的定時(shí)、根據(jù)光強(qiáng)控制輸出.1.1.3 其他因素 方案一，具有

5、主機(jī)控制和路燈狀態(tài)檢測(cè)功能，并可進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)多級(jí)網(wǎng)絡(luò)控制。 方案二，采用了液晶顯示，并且編程簡(jiǎn)便，還有可實(shí)現(xiàn)多級(jí)光強(qiáng)判斷。 綜合上述，考慮到電路結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)便性，設(shè)計(jì)的可行性，產(chǎn)品的綜合性價(jià)比和進(jìn)一步擴(kuò)展性等因素，我們決定選擇方案二。 2.2系統(tǒng)總體電路圖 圖5 系統(tǒng)總體電路原理圖2 電路分析2.1 光控電路 圖6 光控電路圖 該模塊電路主要完成對(duì)環(huán)境光線的檢測(cè).通過(guò)光敏電阻將光照強(qiáng)度轉(zhuǎn)化成電壓。白天光線強(qiáng)時(shí)，光敏電阻阻值遠(yuǎn)小于R，此時(shí)輸入P0.4為低電平。當(dāng)晚上光線弱時(shí)，則光敏電阻阻值遠(yuǎn)大于R,此時(shí)輸入P0.4為高電平，單片機(jī)接受到高電平，就能夠控制燈點(diǎn)亮。2.2 主控電路 圖7主控電路圖 主控制

6、器，即單片機(jī)C8051F300根據(jù)P0.4的輸入經(jīng)芯片內(nèi)置AD轉(zhuǎn)換，獲得光照強(qiáng)度，編程PWM控制P0.0的輸出，以控制LED燈的亮滅并實(shí)現(xiàn)燈的亮度可調(diào)，當(dāng)P0.4輸入低電平，P0.0輸出高電平，當(dāng)P0.4輸入高電平，P0.0輸出低電平。另外，定時(shí)程序也控制P0.0的輸出，當(dāng)?shù)竭_(dá)某時(shí)刻，P0.0輸出低電平或高電平以控制LED的亮滅。2.3 路燈電路 圖8 路燈電路圖 路燈部分，當(dāng)單片機(jī)P0.0輸出高電平，LED燈滅，當(dāng)P0.0輸出低電平時(shí)，LED燈亮。因P0.0輸出的低電平為PWM控制，電壓可變，以至LED燈亮度可調(diào)2.4 顯示電路 圖9 顯示電路圖 LCD12864用以顯示有光和無(wú)光。光控路燈

7、亮度情況，定時(shí)情況。2.5工作流程圖 主 程 序 晚 上 白 天無(wú)光？燈 亮定時(shí)是 否 有 光？燈 亮燈滅是開(kāi)關(guān)是否按下否是無(wú)光有光 圖10 程序工作流程圖3討論及進(jìn)一步研究建議 本控制系統(tǒng)研究的只是利用單片機(jī)根據(jù)光強(qiáng)和時(shí)間控制燈的開(kāi)關(guān)，且定時(shí)是預(yù)先編寫(xiě)程序時(shí)就設(shè)置好的，要想改動(dòng)設(shè)的時(shí)間就得修改程序重新燒錄進(jìn)單片機(jī)，因此可用外界鍵盤(pán)加以改進(jìn)，使之能夠用鍵盤(pán)輸入，免去重新燒寫(xiě)。另外還可加設(shè)噪聲傳感器路實(shí)時(shí)檢測(cè)路面交通噪聲信號(hào)大小，并將其轉(zhuǎn)變成模擬電信號(hào)，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后送入CPU,通過(guò)模糊控制算法實(shí)時(shí)處理人車(chē)流量信息，動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)燈光強(qiáng)弱，實(shí)現(xiàn)節(jié)能控制。為了更好更準(zhǔn)確地更有效控制路燈，可加設(shè)燈電路狀態(tài)

8、檢測(cè)電路，檢測(cè)路燈狀況，監(jiān)測(cè)路燈工作狀態(tài)及好壞，通過(guò)LCD顯示。這樣的一個(gè)系統(tǒng)比較好地實(shí)現(xiàn)了人機(jī)交互，方便管理和維護(hù)路燈。大體結(jié)構(gòu)圖如下： 圖11 進(jìn)一步研究的系統(tǒng)框圖4課程設(shè)計(jì)心得 本次課程設(shè)計(jì)要實(shí)現(xiàn)基本要求還是比較地簡(jiǎn)單的，但要實(shí)現(xiàn)一些外擴(kuò)展功能，如檢測(cè)燈的好壞，還是挺困難，挺耗費(fèi)成本，在課程設(shè)計(jì)限制的時(shí)間內(nèi)，我們略顯力不從心，因此，外擴(kuò)展功能就沒(méi)怎么去實(shí)現(xiàn)。我們明白，課程設(shè)計(jì)的目的并不在于設(shè)計(jì)一個(gè)真正的完善的路燈控制系統(tǒng)，而是通過(guò)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)，學(xué)習(xí)和學(xué)會(huì)一個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)流程與方法。 參 考 文 獻(xiàn) 1李鐵楠.城市道路照明設(shè)計(jì).光源與照明. 2006（2）：116-117 2楊本文，鄭旭東

9、.城市路燈照明節(jié)能方案及運(yùn)行管理.湖北電力， 2006（8）:61-62 3秦榮茂.淺談城市路燈的控制技術(shù).電氣知識(shí)，2004（3）：26 Abstract With the city municipal building, the traditional means of control and maintenance of street lights have not adapt to the speed of development of urban modernization. City municipal building with each passing day, the wid

10、e streets, a variety of lights to the city to bring a bright and also added to the city's night-time charm. However, due to roads, street number, the traditional manual management mode has been, and fast, incompatible with modern urban construction. Set of modern computer control technology deve

11、lopment has brought the gospel of urban administration. City street light control system is used in modern computer technology effectively in urban municipal construction and inevitable by-product to achieve the city's streetlight system, centralized control of a computer, monitoring and managem

12、ent. This article describes a small device simulation with the real items, such as street lamps with LED simulation, design a simple street-based photoelectric sensor control system, described the system of thought control, introducing each unit module design.Key words:light-operated road lighting c

13、ontrol MCU 附 錄 源程序 #include "main.h"#include "delay.h"#include "lcd.h"extern void Init_Device(void);sbit led0 = P03;sbit bb=P02; /晚上控制int l=1;void pwm(unsigned char i) if(i<150) /光強(qiáng)強(qiáng)度：1檔 PCA0CPM0 = 0x00; PutStr(1,0,"光強(qiáng):5檔"); if(i>=150) PCA0CPM0 = 0x42; i

14、f(i>=150&&i<170) PCA0CPH0=255; PutStr(1,0,"光強(qiáng):4檔"); if(i>=170&&i<200) PCA0CPH0=240; PutStr(1,0,"光強(qiáng):3檔"); if(i>=200&&i<215) PCA0CPH0=200; PutStr(1,0,"光強(qiáng):2檔"); if(i>=220) PCA0CPH0=0; PutStr(1,0,"光強(qiáng):1檔"); void main() u

15、nsigned char i; Init_Device(); delay(1000); delay(1000); delay(1000); delay(1000); delay(1000); delay(1000); delay(1000); delay(1000); delay(1000); LcmInit(); delay(1000); TL0 = (65536-50000)/256; TH0 = (65536-50000)%256; / PCA0CPH0=255; loop2: while(1) /白天控制 PutStr(0,0,"此時(shí)時(shí)間：白天"); AD0BUSY

16、 = 1; while(!AD0INT); AD0INT=0; i=ADC0H; pwm(i);if(bb=0) /晚上控制 LcmClearTXT(); PutStr(0,0,"此時(shí)時(shí)間：晚上"); while(1) AD0BUSY = 1; while(!AD0INT); AD0INT=0; i=ADC0H; if(i<200) PCA0CPM0 = 0x00; PutStr(1,0,"晚上有光，神了！"); else if(i>200) PCA0CPM0 = 0x42; PCA0CPH0 = 0; PutStr(1,0,"晚上

17、無(wú)光，開(kāi)燈！"); PutStr(2,0,"定時(shí)開(kāi)關(guān): 8 秒"); TR0 = 1; l=1; while(l); goto loop2; void time0() interrupt 1 static unsigned int a; TL0 = (65536-50000)/256; TH0 = (65536-50000)%256; a+; if(a=50) PutStr(2,0,"定時(shí)開(kāi)關(guān): 7 秒"); if(a=100) PutStr(2,0,"定時(shí)開(kāi)關(guān): 6 秒"); if(a=150) PutStr(2,0,&q

18、uot;定時(shí)開(kāi)關(guān): 5 秒"); if(a=200) PutStr(2,0,"定時(shí)開(kāi)關(guān): 4 秒"); if(a=250) PutStr(2,0,"定時(shí)開(kāi)關(guān): 3 秒"); if(a=300) PutStr(2,0,"定時(shí)開(kāi)關(guān): 2 秒"); if(a=350) PutStr(2,0,"定時(shí)開(kāi)關(guān): 1 秒"); if(a=400) PutStr(2,0,"定時(shí)開(kāi)關(guān): 0 秒"); if(a=400) a = 0; TR0=0; led0=1; l=0; PutStr(3,0,"同志們！天亮了"); delay(50000); delay(50000); delay(50000); delay(50