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毕业设计论文定稿样本
毕业设计(论文)
课题名称模拟路灯控制系统
学生姓名
学号
专业
指导教师
自动化与信息工程系
2009年11月10日
重庆三峡职业学院毕业设计(论文)评语及成绩
专业
班级
姓名
题目
模拟路灯控制系统
指导教师评语:
签字:
年月日
答辩记录及评语:
记录员:
年月日
综合成绩:
答辩小组组长签字:
系主任签字:
年月日
模拟路灯控制系统
引言
随着我国加入世贸(WTO),为了创造一个良好的投资环境,塑造一个美丽的国际化城市,更好的与国际接轨,全国各大城市的市政建设步伐都逐步加快,公路系统蓬勃发展,因此装扮美丽城市夜景的路灯照明工程得以迅猛发展。
由于单片机具有集成度高,处理能力强,可靠性高,系统结构简单,价格低廉的优点,因此在路灯照明工程中被广泛应用。
近年来随着计算机在社会领域的渗透,单片机的应用正在不断地走向深入。
单片机技术中的计时系统是单片机在的一个典型的应用。
通过计时系统来对时间进行有效的控制。
在路灯设计的定时系统中将得到更好的应用.
路灯控制系统在城市中的用途很广泛,本路灯控制器系统针对实际情况的需要进行优化设计的。
在本设计中,输入是开关按钮,进行时间控制,显示是LCD液晶显示屏和LED二极管,时间为正常24小时走时,可用键盘调节定时开关时间,达到控制的目的。
二极管为模拟路灯的控制,让本设计更加的形象化。
此设计中分了两路控制按钮和一路总控制按钮。
该设计系统可以实现时间设置路灯的开关,对小时和分钟可以进行调整;启动后进入计时显示,计时用六位数码管显示;当一天时间过去后可以循环继续控制,用LCD液晶显示屏进行显示。
摘要:
模拟路灯控制系统以凌阳16位单片机为控制系统核心,具备控制各支路单独运行和联动运行的功能。
通过传感器将环境参数获取由单片机处理后控制各支路灯的运行状态。
该系统具有根据环境明暗变化自动开灯和关灯功能;故障报警和调光功能;根据交通情况调节各支路的协调运行;路灯控制系统由恒流源供电,采用开关电源方式控制LED的状态。
该系统设计合理,性价比较高。
Abstract:
StreetlightcontrolsystemtosimulateSunplus16-bitmicrocomputercontrolsystem,you'llhavecontrolofeachbranchisrunningaseparateoperationandinteractioncapabilities.Environmentalparametersthroughsensorswillgetprocessedbythemicrocomputercontrollingtheoperationalstatusofeachbranchstreetlamp.Thesystemhasthelightofenvironmentalchangesinlightandshade,andturnoffthelightsautomaticallyturnonthelightsfunction;faultalarmanddimmingfunction;adjusteddependingonthetrafficsituationinthecoordinationofeachbranchoperation;streetlightcontrolsystemconsistsofconstantcurrentsourcepowersupply,switchingpowersupplycontroltheuseofLED'scondition.Thesystemdesignisreasonable,cost-effective.
Keywords:
SCMconstantcurrentsourcesensorled
关键字:
单片机恒流源传感器led
目录
第一章方案论证与设计…………………………………….6
第二章系统总体设…………………………………………….6
第三章路灯控制系统的设…………………………………….6-13
3.1主控单元设计…………………………………………………6
3.2恒流单元电路设计…………………………………………….7
3.3红外对管电路………………………………………………....8-9
3.4光敏测量电路………………………………………………....10-11
3.5键盘和显示电路……………………………………………….11-12
3.6声光报警电路………………………………………………….12
3.7计时系统………………………………………………………12
3.8取样电路………………………………………………………12-13
第四章路灯控制系统的软件设计……………………………13-28
4.1系统设计软件流程图…………………………………………..13-14
4.2软件程序………………………………………………………14-28
第五章设计结论………………………………………………28
第一章方案论证与设计
1.1微控制器选型
方案一:
采用51单片机价格便宜,应用广泛,但是接口不能满足系统需要,需要多个51单片机才能完成功能,支路间控制需要和总站通信,实现较为复杂
方案二:
采用凌阳公司的SPCE061A单片机作为控制器的方案。
61单片机具有丰富的资源,32个端口能满足模拟路灯控制系统需要,总站和各支路间控制在一个单片机上能完成,具有易于编写和调试等优点。
这些特点极大地提高了开发效率。
鉴于以上的比较,采用方案二。
1.2显示方式的选择与论证
方案一:
用LED显示
方案二:
采用LCD液晶显示
比较论证:
方案一优点亮度高、成本低。
但不能显示汉字,显示内容较少。
而方案二串行接口,显示简单,可显示各种字体的数字、汉字、图象,还可以自定义显示内容,显示内容也较丰富;方便操作者读取信息,及一些扩展功能的实现。
考虑到本题的要求,只需要一片LCD就可以实现,故我们选择方案二。
第二章系统总体设
整个系统由八个独立的部分组成:
电源、MCU、光电传感器、光敏传感器、PWM、声光报警、LED1和LED2如下图所示,电源给整个系统供电,各传感器获取环境状态并传给控制单元处理后控制灯的状态和报警的状态,外界光线的明暗程度直接影响LED灯的明暗状态,这种状态则由单片机发送出的PWM波控制。
LED采用开关电源方式控制。
总体框图
第三章路灯控制系统的设
3.1主控单元设计
主控制单元以SPACE061A为核心,通过键盘输入设定系统的运行初始状态;光线传感器将感应到的环境明暗的变化信号及传给单片机而改变各支路的运行状态情况;红外传感器用以根据交通情况及车的位置自动调节灯的状态;LCD显示灯亮、灭状态和灯故障支路;系统处于故障状态时声光报警系统自动报警并在LCD显示故障位置,LED通过采样显示亮灭状态。
整个控制单元如图1。
图1主控制单元电路设计
3.2恒流单元电路设计
为能保证各支路LED的恒流供电,电源系统采用LM317组成的恒流源对每一支路提供独立恒流供电,电路如图2所示。
恒流源取样来自输出电流,当负载电阻减小时,控制LM317内部功率器件,使输出电流按预定的恒流值保持不变,为此需要使输出电压随着负载电阻的减小而随之降低,在极端情况下,负载电阻阻值降为零(短路状态),输出电压也随之降到零,以保持输出电流的恒定。
图2恒流源电路
3.3红外对管电路
红外对管主要用于物体检测。
红外接收头的最低工作电压是3V;用红外发射接收管检测障碍物,检测距离会随着电压的减小而缩短。
在A、B、C三处分别安装红外对管,电路如图3。
当检测物体通过时给单片机信号,通过单片机自动调节各支路的灯状态。
图3红外发射接收电路
红外发射与接收程序的驱动程序用于红外发射管发射数据和接收管接收数据,发射端口初始化程序的功能是把IOB8初始化为同相低电平的输出口,红外接收头是数据的解码。
图4发射函数流程图
发射函数流程图如图4所示,这里的ms是由1KHz中断辅助完成,每进入一次1KHz改变一次ms数,所以在使用发射函数前先要调用中断初始化函数开1KHz.
接收端口初始化程序的功能是把IOB15初始化为带上拉电阻的输入口,中断初始化程序的功能是设置TimerA,使IOB8输出38KHz的方波,供红外发射调制;另外开1KHz中断供发射数据。
如图所示,该函数的主要功能是读接收到数据0的个数。
图5接收函数程序流程图
正常工作情况下,如果没有接收到数据,接收端为高电平,当有数据到来时,接收端会变为低电平。
这个函数也可以在1KHz中断中调用,因为发射信号是ms的整数倍信号,所以在接收时也可以每ms接收一次。
程序里安置一个计数器,每响应一次中断,计数器加1,这样在发射数据时就可以根据计数器的值判断是否达到预定ms时间,IRQ4_1KHz中断服务函数流程如图6
IRQ4_1KHz中断服务函数流程图
红外解码程序的驱动程序用于红外接收头的数据接收。
3.4光敏测量电路
光敏测量电路(图6)的功能是实现对外界光线的强弱程度进行测量,无论是否到单片机内部设定的时间,外界的光线的光照度不够时,系统自动启动开灯程序,打开路灯,并根据外界光线的强弱调整路灯的灯光强弱,起到充分利用电能及节约用电的目的。
图6光敏测量电路
光线检测模块电路如图,电源电压经稳压管TL431稳压到2.5V,提供给R18和光敏电阻RTD组成的分压电路,光敏电阻R18分得的电压通过LO输出。
可以直接把SPCE061A单片机ADC的任一通道与LO连接,利用单片机进行A/D转换,并计算出对应的光线强度。
光线监测函数程序流程图,该函数返回测量光线状态(标志)。
为了确保测量结果准确,在10ms内测量10次,取平均值,这里开1KHz中断同样是为了完成这个功能。
软件流程图如下所示
图8光线检测函数流程图
3.5键盘和显示电路
键盘采用行列扫描方式,对键盘上的某一行送低电位,其他为高电位,然后读取列值,若列值中有一位是低,表明该行与低电位对应列的键被按下。
否则扫描下一行。
它主要完成两个方面的任务,一是通过键盘输入,设定初始设定值,二是检测是否有键按下。
4x4键盘电路图如图四所示。
图94x4键盘电路图
按键(次)
时间设置
LED1状态
LED2状态
F1+6
当前时间
F2+6
亮
灭
F2+12
灭
灭
F3+6
灭
亮
F3+12
灭
灭
F4+1
亮
F4+2
亮
F4+3
亮
4x4键盘功能
3.6声光报警电路
Q4、Q6为间隙振荡电路,W用来调节振荡频率,Q5、Q7及Y为音频振荡电路,改变C可改变其音调,由DS1和LED4、LED5产生不同音调声音和发光效果。
图10声光报警电路
声光报警电路能快速清楚的知道故障点,方便快速解决故障。
当LED灯出现故障(灯不亮),继电器导通,支路控制器发出声光报警。
3.7计时系统
在系统测试及分析中,需要设置路灯的初始工作时间,当前时间和路灯开关持续时间,显示时间以24小时为周期,执行递加函数作周期性计时,将当前时间、路灯开/关时间显示在液晶显示屏上。
3.8取样电路
取样电路如图所示,图中所示。
J1是模拟路灯故障开关,正常工作时,J1闭合,给开关管Q1提供基极电压,Q1相当于开关接通,通过R2取样,经电压跟随器U1和同相比例放大器U2放大后,输出高电平,电路正常工作;当出现故障时,J1开路,开关管Q1没有基极电压,Q1电子开关相当于开路,恒流源没有形成回路,R2取样电压为0,经电压跟随器U1和同相比例放大器U2,取样输出(Q2的输出端)为0,通过单片机控制,判断电路出现故障,并显示出哪一路开路,此时路灯也不亮。
取样电路
第四章路灯控制系统的软件设计
4.1系统设计软件流程图
软件流程图如下所示:
系统采用功能菜单的方式提供系统的初始状态设置,在系统启动后,采用轮训的方式查询各种状态,在满足该状态是进入处理程序。
当完整的硬件系统构成,载入软件程序可自动控制路灯状态。
4.2软件程序
《Main》
#include"SPCE061A.h"
#include"Lig_Measure.h"
externvoidopen(void);
externvoidclose(void);
externvoiddelay(void);
intmain(void)
{
unsignedintKey,r;//保存键值
while
(1)
{
__asm("fiqoff");//关中断
r=Light_Measure();
if(r==1)//若测量值为1时
{
open();//开中断
delay();//延时
}
else//否则
{
close();//关中断
delay();//延时
}
*P_IOA_Data&=0xfffb;//IOA2口回低电平
*P_Watchdog_Clear=0x0001;//清看门狗
}
}
}
.PUBLIC_ADGet
_ADGet:
r1=0x0000
[P_DAC_Ctrl]=r1
r1=0x0001//选择ADC通道0和通道1
[P_ADC_MUX_Ctrl]=r1
r1=0x0001//使能ADC
[P_ADC_Ctrl]=r1
r1=[P_ADC_MUX_Data]//启动ADC
?
Loop:
r1=[P_ADC_MUX_Ctrl]
testr1,0x8000//判断转换是否完成?
jz?
Loop//没有则继续转换
r1=[P_ADC_MUX_Data]//取转换数据
r1=r1lsr4
r1=r1lsr2//右移六位,只取八位数据进行显示
r2=0x0001
[P_Watchdog_Clear]=r2//清看门狗
retf
.PUBLIC_ADGet1
_ADGet1:
r1=0x0000
[P_DAC_Ctrl]=r1
r1=0x0002//选择ADC通道0和通道1
[P_ADC_MUX_Ctrl]=r1
r1=0x0001//使能ADC
[P_ADC_Ctrl]=r1
r1=[P_ADC_MUX_Data]//启动ADC
?
Loop:
r1=[P_ADC_MUX_Ctrl]
testr1,0x8000//判断转换是否完成?
jz?
Loop//没有则继续转换
r1=[P_ADC_MUX_Data]//取转换数据
r1=r1lsr4
r1=r1lsr2//右移六位,只取八位数据进行显示
r2=0x0001
[P_Watchdog_Clear]=r2//清看门狗
Retf
#include"SPCE061A.h"//包含头文件
unsignedintADData,Counter;//ADData用来累加10次测量数据
voidLight_Init(void)
{
*P_IOA_Dir&=0xfffd;//初始化IOA1(LINE2)为悬浮输入口
*P_IOA_Attrib|=0x0002;
*P_IOA_Data&=0xfffd;
}
unsignedintLight_Measure(void)
{
unsignedintFlag;//定义一个测量标志
floatiLM;//iLM用来存放转换后的电压数据.
Light_Init();//光线测量端口初始化
ADData=0;//初始化为0
Counter=0;
iLM=0.0000;//初始化为0
Flag=1;//初始化为测量状态
}
*P_INT_Ctrl=0x0010;//允许IRQ4_1KHz中断
__asm("intirq");//开中断
while(Flag)//测量
{
if(Counter==10)//测量10次
{
__asm("intoff");
ADData=ADData/10;//取10次测量数据的平均值
iLM=ADData*3.3/0x3ff;//计算电压iLM=ADData*3.3/0x03ff;
Counter=0;//计数器清零
ADData=0;//变量清零
Flag=0;//标志位清0
}
*P_Watchdog_Clear=0x0001;//清看门狗
}
if((iLM!
=0)&&(iLM<2.46))
{
if(iLM>1.4760)//光敏电阻为>15K,太暗:
2.46*15/(15+10)计算两个临界电压点,TL431实测得到的稳压值为2.46V
{
*P_Watchdog_Clear=0x0001;//清看门狗
return1;
}
elseif(iLM<0.4100)//光敏电阻为<2K,光线太刺眼:
2.46*2/(2+10).2K大约对应500lm,75lm到500lm之间为工作学习比较合适的光线
{
*P_Watchdog_Clear=0x0001;//清看门狗
return2;
}
else
{
*P_Watchdog_Clear=0x0001;//清看门狗
return0;//光敏电阻为2K } } .TEXT .public_RES_Table; .external__RES_GX_48K_sa .public_RES_GX_48K_SA; .external__RES_GX_48K_ea; .public_RES_GX_48K_EA; .external__RES_Q_48K_sa .public_RES_Q_48K_SA; .external__RES_Q_48K_ea; .public_RES_Q_48K_EA; .external__RES_RUH_48K_sa .public_RES_RUH_48K_SA; .external__RES_RUH_48K_ea; .public_RES_RUH_48K_EA; .external__RES_TQ_48K_sa .public_RES_TQ_48K_SA; .external__RES_TQ_48K_ea; .public_RES_TQ_48K_EA; .external__RES_TR_48K_sa .public_RES_TR_48K_SA; .external__RES_TR_48K_ea; .public_RES_TR_48K_EA; .external__RES_ZYYJ_48K_sa .public_RES_ZYYJ_48K_SA; .external__RES_ZYYJ_48K_ea; .public_RES_ZYYJ_48K_EA; _RES_Table: _RES_GX_48K_SA: .DWoffset__RES_GX_48K_sa,seg__RES_GX_48K_sa; _RES_GX_48K_EA: .DWoffset__RES_GX_48K_ea,seg__RES_GX_48K_ea; _RES_Q_48K_SA: .DWoffset__RES_Q_48K_sa,seg__RES_Q_48K_sa; _RES_Q_48K_EA: .DWoffset__RES_Q_48K_ea,seg__RES_Q_48K_ea; _RES_RUH_48K_SA: .DWoffset__RES_RUH_48K_sa,seg__RES_RUH_48K_sa; _RES_RUH_48K_EA: .DWoffset__RES_RUH_48K_ea,seg__RES_RUH_48K_ea; _RES_TQ_48K_SA: .DWoffset__RES_TQ_48K_sa,seg__RES_TQ_48K_sa; _RES_TQ_48K_EA: .DWoffset__RES_TQ_48K_ea,seg__RES_TQ_48K_ea; _RES_TR_48K_SA: .DWoffset__RES_TR_48K_sa,seg__RES_TR_48K_sa; _RES_TR_48K_EA: .DWoffset__RES_TR_48K_ea,seg__RES_TR_48K_ea; _RES_ZYYJ_48K_SA: .DWoffset__RES_ZYYJ_48K_sa,seg__RES_ZYYJ_48K_sa; _RES_ZYYJ_48K_EA: .DWoffset__RES_ZYYJ_48K_ea,seg__RES_ZYYJ_48K_ea; //EndTable .PUBLICT_SACM_S480_SpeechTable//公共定义光线测量代数 T_SACM_S480_SpeechTable: .DW_RES_GX_48K_SA//0"光线" .DW_RES_RUH_48K_SA//1"柔和" .DW_RES_TQ_48K_SA//2"太强" .DW_RES_TR_48K_SA//3"太弱" .DW_
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