基于51單片機的路燈控制系統設計開題報告

一、本課題的內容及討論意義

1、論文討論的目的和意義

如今，照明電路的數量越來越多，使得城市街道、小區內的路燈的用電量占城市用電量的比重越來越大，在用電頂峰期時，電網超負荷運行，電網電壓都低于額定值，在用電低谷期供電電壓又高于額定值，當電壓高時不但影響照明設備的使用壽命，而且耗電量也大幅增加，當低谷時，照明設備有不能正常工作。

所以，對城市的路燈的設計已經成為了當務之急，特殊是午夜之后車流量急劇削減時，應當適當的關閉路燈，節省用電。但是我國的既節能又能延長路燈壽命的技術相比國外卻是落后了，因此智能節能路燈掌握系統的設計對于城市的進展至關重要。本論文旨在設計一套對外界光線和電壓信號的采集來掌握路燈的自動啟停以及智能調壓的掌握系統，它能對路燈進展穩壓、調壓、自啟動并延長路燈壽命的作用。

2、論文討論內容

本設計可以通過對外界光線和電壓信號的采集來掌握路燈的自動啟停以及智能調壓從而削減城市路燈照明耗電量，又對輸入電壓進展穩壓調整來提高用電效率。要求獨立選擇芯片、設計電路、編制程序、調試、完成整個系統功能。主要內容如下：

(1)依據掌握技術的特點，進展路燈系統設計的整體討論與設計。(2)針對光線和電壓信號的采集，采納數據采集技術。

(3)通過按鍵可對相關的參數值進展設置，從而實現對不同時間進展不同的開燈模式。

(4)當電壓符合額定電壓時，系統自動進展穩壓。(5)在午夜之后降低電壓以調整路燈亮度，實現調壓。

二、本課題的討論現狀和進展趨勢

目前，路燈系統一般采納鈉燈、水銀燈、金鹵燈等燈具。這類燈具有發光效率高、光色好、安裝簡易等優點，被廣泛使用，但同時也存在著諸如：功率因子低、對電壓要求嚴格、耗電量大等缺點。

我國目前大局部城市都采納全夜燈的方式進展照明，普遍存在的問題有兩點：一方面由于后半夜行人稀有，采納全夜燈的方式鋪張太大，因此，有的地方實行前半夜全亮，后半夜全滅的照明方式；有的地方在后半夜采納亮一隔一或亮一隔二的節能措施，此種方式雖然節省了電費支出，卻帶來了社會治安和交通安全問題，不利于城市安全問題。

另一方面，在后半夜因行人稀有，而應當降低路燈的亮度，以避開光源污染，影響居民的晚間的休息。但由于后半夜是用電低谷期，電力系統電壓上升，路燈反而比白天更亮了。這不僅造成了能源鋪張，還大大影響了設備和燈具的`使用壽命。目前，路燈照明廣泛采納高壓鈉燈，其設計壽命在12023小時以上，在正常狀況下至少可用3年，但是由于超壓使用，現在路燈的使用壽命僅僅只有1年左右，有的甚至只有幾個月，造成維護和材料的極大鋪張。較高的電壓不僅不能讓負載設備更好的工作，而且還會造成發熱及過早損壞，還會造成不必要的電費開支。

而且，我國絕大多數地區的路燈關開燈都是采納人工掌握或者定時掌握，這樣也有很多不利之處：若采納人工掌握，則路燈開關存在著肯定的不確定性，同時也占用了肯定的人力資源；定時掌握則存在著夏冬季白黑晝時間不同的狀況，使得天還沒黑路燈就開，天還沒亮路燈就滅的狀況，大大影響了人們的日常誕生活。本設計通過使用AT89c51單片機對系統進展智能掌握，使系統到達自動啟停及智能調壓。

近年來，隨著科技的不斷進展，各種路燈掌握器也被不斷的討論出來。其中，美國和日本主要集中在討論緊湊型熒光燈和鎮流器熒光燈兩個方面。而我國目前的市場上有多種路燈節能掌握產品，能到達肯定的節能效果，但就功能和效果上還不能盡如人意，主要有以下幾種狀況：第一種，采納自耦變壓器及磁飽和電抗器的降壓技術。其缺乏是由于反響速度較慢，用電頂峰時電壓降到非穩定區簡單造成燈光閃滅，不能自動調整，同時假如電壓突然上升，則會對燈具造成損壞，相對來說穩壓效果較差；其次種是采納電子器件構成的可控硅式設備。該設備主要實行簡潔的相控技術，缺乏之處是元器件較簡單發熱損壞。而為了更好的到達掌握的目的，現在國內外都開頭采納智能掌握方式，如光控、聲控、時控等，國外甚至開頭采納太陽能供能光控方式來掌握路燈，根本可以到達完全自給自足的效果。

綜上所述，將來的智能路燈掌握必將向著更安全、更環保、更節能、更高效率的方向進展。

三、本課題的討論方案及工作規劃

1、設計方案

本次課程設計是由傳感器通過外界光信號的強弱來產生電壓信號，再由單片機掌握實現路燈的自動啟停及智能穩壓。本設計通過使用AT89c51單片機芯片來設計電路，編制程序，仿真，調試，完成整個系統的功能。整個掌握系統主要包括四個模塊：信號采集模塊、數據處理模塊、穩壓模塊和掌握模塊。

2、技術路線

設計要求采集輸入電壓信號，通過A/D轉換后輸入掌握器，當外界光信號的強度低于肯定數值時，通過軟啟動開啟路燈。當光信號強度高于肯定數值時，通過軟啟動關閉路燈，并將采集輸入電壓信號，與已設定的標準電壓值進展比擬，并對輸入電壓進展穩壓，再通過時鐘電路對路燈亮度進展調整，在午夜之后對路燈亮度進展降低，最終到達節電穩壓。技術方案如下列圖：

外部光線強度光敏電阻AT89c51單片機A/D轉換器繼電器驅動

鍵盤掌握LED顯示報警電壓放大三端穩壓器路燈

3、關鍵問題

(1)信號采集電路設計

該模塊需要檢測環境光的變化，依據環境光的明暗進展路燈開關的自動掌握?；诖艘蟛杉{由光敏電阻組成的分壓電路進展檢測。光敏電阻器又稱光導管，特性是在特定光的照耀下，其阻值快速減小，可用于檢測可見光。在不同的光強下，光敏電阻的電阻值會發生明顯變化，光敏電阻器是利用半導體的光電效應制成的一種電阻值隨入射光的強弱而轉變的電阻器；入射光強，電阻減小，入射光通過檢測不同光強下電阻值的變化量來掌握路燈的開和關。

(2)穩壓模塊設計

通過采集三端穩壓器輸出的電壓并將該電壓與設定電壓進展比擬，進而調整輸出電壓的大小，到達穩壓的目的。本設計使用美國國家半導體公司的三端可調正穩壓器集成電路LM317。

(3)時鐘電路設計

為實現路燈對電壓進展智能補償，從而到達智能調壓，本設計采納美國DALLAS公司的實時時鐘電路DS1302，該芯片一種高性能、低功耗、帶RAM的實時時鐘電路，它可以對年、月、日、周日、時、分、秒進展計時，具有閏年補償功能，工作電壓為2.5V～5.5V。采納三線接口與cPU進展同步通信，并可采納突發方式一次傳送多個字節的時鐘信號或RAM數據。DS1302內部有一個31×8的用于臨時性存放數據的RAM存放器。另外該芯片有備份電源引腳，可以在斷電后仍能工作，以保證時鐘的精確性。

3、時間安排

(1)20xx.2.20—20xx.2.29查閱相關資料，理解設計任務書。

(2)20xx.3.1—20xx.4.1搜尋資料，完成開題報告。

(3)20xx.4.1—20xx.4.20硬件調試，排解故