word文檔可自由復制I編輯word文檔可自由復制I編輯word文檔可自由復制I編輯摘要本次課程設計題目是《基于單片機智能路燈的設計》，此課題要求以路燈控制器為對象，完成硬件接線系統和軟件系統程序的設計，實現以傳統手動和行人通過控制兩種方式來控制路燈的亮滅功能，屬于軟硬件結合的題目。其中單片機體積小，功耗小，價格低，用途靈活，無處不在，屬專用計算機。是一種特殊器件，需經過專門學習方能掌握應用，應用中要設計專用的硬件和軟件。近年來，單片機以其體積小、價格廉、面向控制等獨特優點，在各種工業控制、儀器儀表、設備、產品的自動化、智能化方面獲得了廣泛的應用。與此同時，單片機應用系統的可靠性成為人們越來越關注的重要課題。影響可靠性的因素是多方面的，如構成系統的元器件本身的可靠性、系統本身各部分之間的相互耦合因素等。其中系統的抗干擾性能是系統可靠性的重要指標。隨著夜晚的來臨，城市里華燈初上，人們消除了白天的繁忙，漫步于城市的街道。在城市照明中發揮著舉足輕重的作用，而其所依靠的就是路燈自動控制系統。路燈控制方式很多，本系統采用AT89S52系列的單片機和相關的傳感器設備來設計智能路燈控制器，實現了根據實際行人情況通過8052芯片的P1口來控制路燈開關的功能。利用單片機控制路燈，達到了節能、自動控制的目的，避免了傳統電路對能源的浪費，且方便了工作人員的管理。本系統實用性強，操作簡單，而且路燈采用LED燈，LED是目前最為節能的發光元件，可以節省大量電能，而且LED發光柔和，亮度適中，對環境無污染，已經用于各種照明場合。因此，智能光控節能路燈必將在未來得到廣泛應用。目錄引言.....................................................................1設計思路..................................................................................1最小系統.................................................................4硬件接線圖...............................................................................4電路及元件介紹...........................................................................4軟件程序.................................................................................6路燈控制................................................................73.1電路設計原理圖及說明.......................................................................7行人檢測................................................................84.1電路設計原理圖及說明.......................................................................9手動控制...............................................................105.1電路設計原理圖及說明.......................................................................10智能路燈...............................................................116.1電路設計原理圖及說明.......................................................................11流程圖..................................................................127.1主流程圖...................................................................................127.2中斷流程圖...........................................................13總程序...................................................................................14結束語....................................................................15謝辭.........................................................................................16參考文獻..................................................................17元件清單...............................................................1811引言1.1設計思路本次設計的題目是《基于單片機的智能路燈的設計》。要求實現以路燈為控制對象，完成軟件和硬件的設計，以手動和行人控制兩種方式實現路燈的亮滅功能。其中硬件電路部分主要包括以下部分：單片機最小系統、路燈控制電路部分、行人檢測電路部分。工作原理簡圖如下：本系統需要如下電路元器件，其中電路元器件及相關參數如下：（1）AT89S52實驗板一塊；（2）單片機最小系統所需的12M晶振一個；（3）路燈控制電路部分所需的LED燈八個，470歐姆電阻八個，單刀單置開關兩個；（4）行人檢測電路所需的2K電阻八個，紅外傳感器一個；（5）+5V直流電源一個。系統總框圖如下：行人檢測手動控制AT89C51單片機路燈控制Proteus軟件介紹：英國Labcenter公司推出的Proteus軟件是一款極好的單片機應用開發平臺，它以其特有的虛擬仿真技術很好地解決了單片機及其外圍電路的設計和協同仿真問題，可以在沒有單片機實際硬件的條件下，利用PC以虛擬仿真方式實現單片機系統的軟、硬件同步仿真調試，使單片機應用系統設計變得簡單容易。Proteus軟件涵蓋了PIC、AVR、MCS8051、68HC11、ARM等微處理器模型，以及多種常用電子元器件，包括74系列、CMOS4000系列集成電路、A/D和D/A轉換器、鍵盤、LCD顯示器、LED顯示器，還提供示波器、邏輯分析儀、通信終端、電壓/電流表等各種虛擬儀表，這些都可以直接用于仿真設計，極大地提高了設計效率和設計水平。Proteus軟件已有20多年的歷史，在國外應用較為普遍，尤其在教育界的口碑極佳。近年來Proteus軟件被引入國內，在多所高等工科院校中得到成功應用。在單片機教學中采用Proteus軟件，使單片機的學習過程變得直觀形象，可以直接在基于原理圖的虛擬模型上進行編程，并實現源碼級的程序仿真調試，如有顯示及輸出，還能看到程序運行后的輸出效果，配合各種虛擬儀表來展現整個單片機系統的運行過程，很好地解決了長期以來困擾單片機教學過程中軟件和硬件無法很好結合的難題。Proteus軟件已有20多年的歷史，在國外應用較為普遍，尤其在教育界的口碑極佳。近年來Proteus軟件被引入國內，在多所高等工科院校中得到成功應用。在單片機教學中采用Proteus軟件，使單片機的學習過程變得直觀形象，可以直接在基于原理圖的虛擬模型上進行編程，并實現源碼級的程序仿真調試，如有顯示及輸出，還能看到程序運行后的輸出效果，配合各種虛擬儀表來展現整個單片機系統的運行過程，很好地解決了長期以來困擾單片機教學過程中軟件和硬件無法很好結合的難題。在Proteus軟件平臺上學習單片機知識，比以往單純學習書本知識更易于接受，以原理圖虛擬模型進行程序仿真調試，更易于提高單片機編程能力，還可以通過繪制和修改原理電路圖增加很多實踐經驗。KeilC51軟件介紹：KeilC51是美國KeilSoftware公司出品的51系列兼容單片機C語言軟件開發系統，與匯編相比，C語言在功能上、結構性、可讀性、可維護性上有明顯的優勢，因而易學易用。Keil提供了包括C編譯器、宏匯編、連接器、庫管理和一個功能強大的仿真調試器等在內的完整開發方案，通過一個集成開發環境（uVision）將這些部分組合在一起。運行Keil軟件需要WIN98、NT、WIN2000、WINXP等操作系統。如果你使用C語言編程，那么Keil幾乎就是你的不二之選，即使不使用C語言而僅用匯編語言編程，其方便易用的集成環境、強大的軟件仿真調試工具也會有很好的效果。KeilC51軟件提供豐富的庫函數和功能強大的集成開發調試工具，全Windows界面。另外重要的一點，只要看一下編譯后生成的匯編代碼，就能體會到KeilC51生成的目標代碼效率非常之高，多數語句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解。在開發大型軟件時更能體現高級語言的優勢。下面詳細介紹KeilC51開發系統各部分功能和使用。C51工具包的整體結構，其中uVision與Ishell分別是C51forWindows和forDos的集成開發環境(IDE)，可以完成編輯、編譯、連接、調試、仿真等整個開發流程。開發人員可用IDE本身或其它編輯器編輯C或匯編源文件。然后分別由C51及A51編譯器編譯生成目標文件(.OBJ)。目標文件可由LIB51創建生成庫文件，也可以與庫文件一起經L51連接定位生成絕對目標文件(.ABS)。ABS文件由OH51轉換成標準的Hex文件，以供調試器dScope51或tScope51使用進行源代碼級調試，也可由仿真器使用直接對目標板進行調試，也可以直接寫入程序存貯器如EPROM中。使用獨立的Keil仿真器時，注意事項：仿真器標配11.0592MHz的晶振，但用戶可以在仿真器上的晶振插孔中換插其他頻率的晶振。仿真器上的復位按鈕只復位仿真芯片，不復位目標系統。仿真芯片的31腳（/EA）已接至高電平，所以仿真時只能使用片內ROM，不能使用片外ROM；但仿真器外引插針中的31腳并不與仿真芯片的31腳相連，故該仿真器仍可插入到擴展有外部ROM（其CPU的/EA引腳接至低電平）的目標系統中使用。最小系統硬件接線圖XTAL218XTAL218XTAL119ALE30EA31PSEN29RST9P0.0/AD039P0.1/AD138P0.2/AD237P0.3/AD336P0.4/AD435P0.5/AD534P0.6/AD633P0.7/AD732P1.0/T21P1.1/T2EX2P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78P3.0/RXD10P3.1/TXD11P3.2/INT012P3.3/INT113P3.4/T014P3.7/RD17P3.6/WR16P3.5/T115P2.7/A1528P2.0/A821P2.1/A922P2.2/A1023P2.3/A1124P2.4/A1225P2.5/A1326P2.6/A1427U1AT89C52R3k10C1PF22C2PF22X1M12C3UF10R1300D1LED-RED圖2-1最小系統硬件接線圖最小系統組成：電源電路、晶振電路、復位電路、單片機電路及元件介紹晶振電路：單片機內部有一個高增益、反相放大器，其輸入端為芯片引腳XTAL1，其輸出端為引腳XTAL2。其中XYAL1接外部晶體的一個引腳，在單片機內部，它是一個反向放大器的輸入端。若采用外部振蕩器，該引腳接收振蕩器的信號，即八次信號直接接到內部時鐘發生器的輸入端；XTAL2節外部晶體的另一端，在單片機內部接到反向放大器的輸入端，當采用外接晶體振蕩器時，此引腳可以不接。復位電路：復位操作有兩種基本形式：一種是上電復位，另一種是按鍵復位。按鍵復位具有上電復位功能外，若要復位，只要按圖中的RESET鍵，電源VCC經電阻R1、R2分壓，在RESET端產生一個復位高電平。上電復位電路要求接通電源后，通過外部電容充電來實現單片機自動復位操作。上電瞬間RESET引腳獲得高電平，隨著電容的充電，RERST引腳的高電平將逐漸下降。RERST引腳的高電平只要能保持足夠的時間（2個機器周期），單片機就可以進行復位操作。入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。P3口也可作為AT89S52的一些特殊功能口，P3口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。RST：復位輸入。當振蕩器復位器件時，要保持RST腳兩個機器周期的高電平時間。ALE/PROG：當訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節。/PSEN：外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取指期間，每個機器周期兩次/PSEN有效。但在訪問外部數據存儲器時，這兩次有效的/PSEN信號將不出現。/EA/VPP：當/EA保持低電平時，則在此期間選擇外部程序存儲器（0000H-FFFFH），不管是否有內部程序存儲器。XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內部時鐘工作電路的輸入。XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。2.3軟件程序ORG0000HAJMPSTARTORG0030HSTART:MOVP1,#0FFHLCALLDELAYMOVP1,#00HLCALLDELAYSJMPSTARTDELAY:MOVR5,#10DEL:MOVR6,#200DEL1:MOVR7,#123NOPDEL2:DJNZR7,DEL2DJNZR6,DEL1DJNZR5,DELRETEND33路燈控制3.1電路設計原理圖及說明圖3-1路燈控制電路接線圖此部分由單片機、LED顯示燈、電阻（470）組成連接LED顯示燈時，注意其極性及連接方式，連接方式包括共陽極連接和共陰極連接兩種方法，而在本電路中要采用共陽極連接的方法。連接單片機時，要注意將LED顯示燈與P2口的連接方式，即按照順序依次從P2.0~P2.7一一對應連接。在進行路燈控制程序設計的時候，主要考慮傳感器的獲取信號，在設計初期，采用高電平控制LED燈，結果，燈的亮度很低，發現，單片機高電平帶負載能力很弱，于是，采用低電平控制LED路燈。44行人檢測4.1電路設計原理圖及說明圖4-1行人檢測電路硬件接線圖此部分由單片機、按鈕、電阻（2K）組成。在設計的時候，主要是用高電平來模擬紅外傳感器的檢測信號，當有人通過為低電平，無人通過為高電平。在開始時單片機就初始狀態P1口即為高電平，模擬情況下接了8個按鈕。在實際的電路中根本沒有電源給傳感器供電，為了提高電源給傳感器，此處提供了上拉電源。各引腳功能分別為:電源供電端(內部開關管D極，DRAIN)、信號輸出端(內部開關管S極，SOURCE)、接地端(GROUND)。55手動控制5.1電路設計原理圖及說明5-1手動控制部分通過手動部分可以處理緊急情況，讓所有燈全亮。智能路燈6.1電路設計原理圖及說明XTAL218XTAL1XTAL218XTAL119ALE30EA31PSEN29RST9P0.0/AD039P0.1/AD138P0.2/AD237P0.3/AD336P0.4/AD435P0.5/AD534P0.6/AD633P0.7/AD732P1.01P1.12P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78P3.0/RXD10P3.1/TXD11P3.2/INT012P3.3/INT113P3.4/T014P3.7/RD17P3.6/WR16P3.5/T115P2.7/A1528P2.0/A821P2.1/A922P2.2/A1023P2.3/A1124P2.4/A1225P2.5/A1326P2.6/A1427U1AT89C51C122PFC2PF22X1M12R1470R2470R3470R4470R5470R6100R7470R8470R9K2R102KR11k2R12k2R132kR14k2R152kR16k2R17k10C310uFSW1SW-SPSTSW2SW-SPSTD8LED-GREEND7LED-GREEND5LED-GREEND4LED-GREEND2LED-GREEND3LED-GREEND1LED-GREEND6LED-GREEN當程序啟動后，單片機處于設置的原始狀態；所以燈全關，所以紅外傳感器打開手動控制開關處于關燈狀態。此時系統開始正常工作。如果有行人進入智能路燈面前，紅外傳感器檢測到信號，并以電壓的形式吧信號送給單片機，單片機根據傳感器送來的信號個傳感器的布置，點亮相應的傳感器所處的位置LED路燈，當行人通過這個路燈后，達到下一個路燈時，上一個路燈熄滅。所處位置處和所處位置下一個燈亮。從而實現自動控制，達到節能的效果。當人通過最后一個路燈后，最后一個燈延時8s熄滅。在緊急的情況下，所有的路燈都要打開，此時通過手動開關打開路燈，緊急情況過后，關閉所以路燈。系統恢復正常。流程圖7.1主流程圖開始初始化設初值，開中斷手動開關是否按下檢查是否有行人通過進入相應的中斷程序控制相應的路燈點亮YYNN7.2中斷流程圖進入緊急手動全開中斷緊急情況結束后返回主程序路燈全關路燈全開功能的實現：在緊急的情況下，所有的路燈都要打開，此時通過手動開關打開路燈，緊急情況過后，關閉所以路燈。系統恢復正常。總程序#include<reg51.h>#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedintsbitsw1=P3^2;sbitsw2=P3^3;uintnum,j;voiddelays(uintx){uinti;while(x--){if(i=0,i<110,i++);}}intmain(){while(1){TMOD=0x01;TH0=(65535-110000)/256;TL0=(65535-110000)%256;EA=1;ET0=1;P1=0xff;P0=0xff;while(sw1==1&&sw2==0){if(P1==0xfe)P2=0xfc;if(P1==0xfd)P2=0xf9;if(P1==0xfb)P2=0xf3;if(P1==0xf7)P2=0xe7;if(P1==0xef)P2=0xcf;if(P1==0xdf)P2=0x9f;if(P1==0xbf)P2=0x3f;if(P1==0x7f)j=0xba;while(j==0xba){TR0=1;while(num==160){TR0=0;num=0;P2=0xff;j=0;break;}}if(sw1==0){P2=0x00;break;}}if(sw1==0){P2=0x00;delays(20);}if(sw1==1&&sw2==0){delays(20);P2=0xff;}}}voidtime()interrupt1{TH0=(65535-50000)/256;TL0=(65535-50000)%256;num++;}