基于51单片机路灯控制系统设计概要(共17页).doc
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1、精选优质文档-倾情为你奉上目 录专心-专注-专业路灯控制系统设计(1)张磊 沈阳航空航天大学自动化学院摘要:本设计以 STC89C52单片机为核心控制芯片,此单片机可靠性高、性价比高、精度高、 微型化、易于操控、管脚功能简单。整个电路采用模块化设计,由单片机最小系统模块、显示模块、光电传感器模块组成。光电传感器发送信号给单片机综合分析处理,实现路灯控制系统的各种功能。在此基础上设计了系统的总体方案,最后通过硬件和软件实现了各个模块的功能。相关模块附有硬件电路图、程序流程图、功能与原理的说明。最后经实验证明, 这套系统软硬件设计能有效结合、 抗干扰能力强、功能完善, 可以实现对汽车流量的监测并能
2、达到节能的目的,可应用于马路路灯的控制。关键词:STC89C52; 亮灭;流量0 前言 此路灯控制系统最主要的模块是光电开关(光电传感器)模块,既是控制路灯亮灭的传感器也是计算流量的传感器。此光电传感器是利用被检测物对光束的遮挡或反射,由同步回路选通电路,从而检测物体有无的。物体不限于金属,所有能反射光线的物体均可被检测。此光电开关属于漫反射式光电开关,它是一种集发射器和接收器于一体的传感器,当有被检测物体经过时,物体将光电开关发射器发射的足够量的光线反射到接收器,于是光电开关就产生了开关信号。当被检测物体的表面光亮或其反光率极高时,对射式和镜反射式都不适用,漫反射式的光电开关才是是首选的检测
3、模式,因为红外线光电开关在环境照度高的情况下都能稳定工作。所以此路灯控制系统具有稳定性好,可靠性高,体积小重量轻,节能等优点。此设计系统的原理还在许多方面得到了应用,例如在行程控制、直径限制、转速检测、气流量控制等方面。我们相信光电开关会做得越来越先进,它的应用也会越来越广泛。1 总体方案设计针对本课题的设计任务,进行分析得到:该路灯监测系统设计主要由以下几个模块组成:单片机最小系统模块、光电传感器模块、显示模块。在这几个模块中最主要的是光电传感器的模块,其功能是监测车辆以实现对路灯亮灭的控制和流量监测。单片机模块主要用于对数据的处理。显示模块用于显示汽车流量。将此三个模块有效地结合在一起才能
4、完成设计要求。光电传感器模块利用的是光电开关,也称光电传感器,此模块为最重要的组成部分,其他模块都是根据它产生的信号脉冲来控制的。单片机模块选用用STC89C52单片机作为控制芯片,连接好最小系统板并与光电传感器构成组合电路,此模块是电子设计的基础模块,单片机的复位电路和晶振接法固定,简单且易于控制。光电传感器选用的是漫反射式光电开关,有接收和放送两部分组成,其性能稳定,性价比高,抗干扰能力强,在强光下依然能正常工作,经多方面考虑选用了漫反射式光电开关。显示模块则用数码管显示,简单有效显示汽车流量。本设计的系统总体框图如图(1)所示。单片机最小系统放光二极管数码管显示光电传感器 图(1) 系统
5、总体框图2 硬件电路设计2.1 STC89C52单片机系统 此系统主要由复位电路和晶振电路组成。单片机共40个管脚,根据每个管脚的不同功用连接电路。VCC(40):电源+5V;VSS(20):接地;P0口(32-39):双向I/O口,既可作低8位地址和8位数据总线使用,也可作普通I/O口;P3口(10-17):多用途端口,既可作普通I/O口,也可按每位定义的第二功能操作;P2口(21-28):既可作高8位地址总线,也可作普通I/O口;P1口(1-8): 准双向通用I/O口;RST(9):复位信号输入端;ALE/PROG:地址锁存信号输出端;PSEN:内外程序存储器选择线;XTAL1(19)和X
6、TAL2(18):外接石英晶体振荡器。STC89C52单片机最小系统如图(2)所示。图(2 ) STC89C52单片机最小系统2.2 光电传感器模块光电传感器是利用被检测物对光束的遮挡或反射,由同步回路选通电路,从而检测物体有无的。物体不限于金属,所有能反射光线的物体均可被检测。光电开关将输入电流在发射器上转换为光信号射出,接收器再根据接收到的光线的强弱或有无对目标物体进行探测。每当物体通过一次,发射部分发射的光束经目标后产生漫反射,接收部分接收到光束后经信号调理电路产生脉冲,脉冲信号输入到单片机,单片机进行脉冲计数便可实现对物体的计数统计。当开关发射光束时,目标产生漫反射,发射器和接收器构成
7、单个的标准部件,当有足够的组合光返回接收器时,开关状态发生变化,作用距离的典型值一直到3米。此光电传感器作用距离是10cm。特征:有效作用距离是由目标的反射能力决定,由目标表面性质和和颜色决定;较小的装配开支,当开关由单个元件组成时,通常是可以达到粗定位;采用背景抑制功能调节测量距离;对目标上的灰尘敏感和对目标变化了的反射性能敏感。光电传感器又称光电开关,是由振荡回路产生的调制脉冲经反射电路后,由发光管GL辐射出光脉冲。当被测物体进入受光器作用范围时,被反射回来的光脉冲进入光敏三极管DU。并在接收电路中将光脉冲解调为电脉冲信号,再经放大器放大和同步选通整形,然后用数字积分或RC积分方式排除干扰
8、,最后经延时(或不延时)触发驱动器输出光电开关控制信号。光电开关一般都具有良好的回差特性,因而即使被检测物在小范围内晃动也不会影响驱动器的输出状态,从而可使其保持在稳定工作区。同时,自诊断系统还可以显示受光状态和稳定工作区,以随时监视光电开关的工作。光电传感器如图(3)所示。 图(3) 光电传感器本设计所用光电传感器模块共有三个引脚,一根是电源正极、一根接地、一根输出信号,工作电压为5v,检测距离为10cm,工作环境为-20+55温度范围内,符合设计基本要求。将供电的两个引脚分别接电源和地,输出信号端接到单片机的P1.1口,当没有物体通过时传感器输出高电平,有物体通过时传感器输出低电平,低电平
9、触发单片机控制系统,单片机进行计数并将发光二极管点亮。其工作示意图如图(4)。 图(4) 光电传感器工作示意图2.3显示模块设计本设计采用的是动态数码管显示。数码管显示可以分为静态显示和动态显示两种形式,静态显示就是各位同时显示。为此,各位LED数码管的位选端应连在一起固定接地或接+5v。每位数码管的段选端应分别接一个8位锁存器/驱动器。而动态显示是诸位轮流显示,为实现这种显示,各位LED数码管的段选段应并接在一起,由同一个8位I/O口或锁存器/驱动器控制,而各位数码管的位选端分别由相应的I/O口线或锁存器控制。显示模块连接电路图如图(5)所示。图(5) 显示模块电路图3 软件设计本设计主要分
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