路灯控制系统毕业论文.doc

2016届毕业生毕业论文题 目: 路灯系统 院系名称： 专业班级： 学生姓名： 学 号： 指导教师： 教师职称： 20 年 月 日目录摘要1一、 设计的目的及意义21.1、设计的现状及背景21.2、设计的目的21.3、设计的意义3二、 主要器件介绍32.1、主控器件42.1.1、主要特性52.1.2、引脚功能52.1.3、串口通信72.2 、LCD1602的原理102.2.1 LCD1602的概述102.2.2LCD1602的操作时序102.2.3 LCD1602的基本命令112.3 、DS1302芯片介绍132.3.1、DS1302的概述132.3.2、DS1302的引脚功能142.3.3、DS1302的控制原理142.4 、光敏电阻介绍162.5 、热电释传感器介绍172.6 、LM393芯片介绍192.6.1LM393概述192.6.2LM393特点202.6.3LM393引脚及其功能20三、 电路的设计及原理233.1最小系统原理图23 3.2 红外热释电传感器电路253.4、LCD1602原理图263.5、LED灯驱动原理图273.6独立键盘的设计及原理283.7、DS1302设计及原理29四、 程序设计29致谢31参考文献32附录一：33附录二：源程序342路灯系统摘要城市照明工程作为城市公共设施的重要组成部分，对完善城市功能，改善城市人居环境，提高人民生活水平发挥着重要作用。近年来，随着城区总面积的不断扩大，道路照明设施也随着变化。为方便广大市民夜间出行，美化城市环境，市路灯管理如果管理不当，那将会浪费多少能源。路灯管理的方便性和路灯节能对一个城市而言非常重要。随着电子技术的发展，对路灯的定时设定功能，也可以分别独立控制路灯的开启和关闭；能够同时具有光控功能，根据光照亮度进行调节。在白天模式的时候，还能根据环境明暗的变化控制路灯的开启和关闭路灯，在夜晚模式的情况下，根据交通路面情况自动开关灯。路灯系统是生产生活和城市道路建设中必备的系统之一。本设计我们以单片机为中心，通过STC89C51单片机实现对路灯自动开关手动开关定时开关及时间显示的控制。光敏传感器部分电路通过可根据外界环境明暗的变化，能够自动进行开灯和关灯。1、 设计的目的及意义1.1、设计的现状及背景随着社会的不断发展，人类的生活水平不断提高，电力能源已经成为人们日常生活中不可缺少的部分。展望未来，再用50年的时间，在本世纪中叶我国基本实现现代化，使人民享有更高的物质与精神文明。这一宏伟目标能否顺利实现，在相当大的程度上取决于电力能源在未来50年稳健的发展。在我国电力能源应用方面，城市路灯所消耗的能源占用了很大的比重。据不完全统计，城市公共照明在我国照明耗电中占30的比例。目前，全国660多座城市约有各种路灯400万盏，为了提高路面亮度，若平均每盏灯增加50W。则共需增容20万千瓦，全年多耗电约7亿千瓦时由于多增加光源、灯具、灯杆等照明设施，带来的初次购置费及日常的维护费也会明显增加。从绿色照明角度考虑，多发出7亿千瓦时的电力，增排的二氧化碳和二氧化硫等有害气体对空气质量会产生巨大的影响，将破坏空气质量，不利于环保。但是城市的发展离不开路灯照明，它服务于交通安全和人们的生活，美化了城市容貌，为创造良好的投资环境起着举足轻重的作用。随着我国经济的快速发展，城市市政建设步伐加快，城市道理照明工程建设受到越来越多的重视而在城市夜晚变得灯火辉煌、绚丽多彩的同时，电能消耗也逐年攀升。作为城市道路的路灯照明，一方面耗能增大，另一方面维护量也增大。因此如何采取节能技术，降低城市公共照明能耗，成为人们关注讨论和研究的问题。1.2、设计的目的城市照明工程作为城市公共设施的重要组成部分，对完善城市功能，改善城市人居环境，提高人民生活水平发挥着重要作用。近年来，随着城区总面积的不断扩大，道路照明设施也随着变化。为方便广大市民夜间出行，美化城市环境，市路灯管理如果管理不当，那将会浪费多少能源。路灯管理的方便性和路灯节能对一个城市而言非常重要。路灯系统是生产生活和城市道路建设中必备的系统之一。本设计我们以单片机为中心，通过STC89C51单片机实现对路灯自动开关手动开关定时开关及时间显示的控制。光敏传感器部分电路通过可根据外界环境明暗的变化，能够自动进行开灯和关灯。热电释传感器可以接收人体在一定范围内发出的红外线，因此，将红外传感器置于适当位置，便可实现控制灯点亮的。通过对AT89C51单片机进行编程，使用单片机的端口对路灯进行控制，并设定三种不同的工作模式。最终，达到所要求设计的各项指标。1.3、设计的意义目前各大城市的交通路灯的能源利用率存在一个普遍的问题，这就是路灯的能源利用率不高，我国小型城市在夜晚9点后，我国大中型城市在午夜12点后，道路上几乎空无一人，可城市照明从这一时段直至清晨6点路灯熄灭。即使是在北京、上海等大城市的繁华地点，凌晨2点以后，道路上也是人烟稀少。在这样低交通流量的道路上仍然保持较高的照度是明显没有必要的。因此，设计出一种智能型的路灯控制系统是相当重要的，它不但要求能够在节能的同时也要求对人们的出行和对城市的发展没有大的影响。本设计是以单片机AT89S51、时钟芯片DS1302、光敏电阻为主要控制单元的硬件电路，采用了时间控制和环境参数控制相结合的控制策略。实现了路灯定时开关，根据天气情况光照强度决定路灯的开启，午夜12点以后路灯隔着开启。此控制系统大大节省了电力资源使其充分利用，具有可靠、使用寿命长、稳定性高、价格便宜的特点，能满足路灯控制的需要，具有广泛的应用前景。随着人们对节能环保的诉求越来越高，以及十城万盏半导体照明工程的启动，我国基本确定了以LED室外照明为主攻方向。其中，LED路灯备受瞩目，被政府视为推动照明应用市场的重要切入点2、 主要器件介绍系统主要有STC89C52RC单片机最小系统和LCD1602液晶显示、热电释传感器模块光敏电路等组成。2.1、主控器件本设计是STC89C52RC单片机为控制核心，BY8001mp3模块为MP3信号输出综合实现所有功能。系统框图如下图：单片机控制方案图单片机是STC公司最新推出的一种新型51内核的单片机。片内含有Flash程序存储器、SRAM、UART、SPI、PWM等模块。封装图如下图：2.1.1、主要特性1.增强型8051单片机，6时钟/机器周期和12时钟/机器周期可以任意选择，指令代码完全兼容传统8051.2.工作电压：5.5V3.3V（5V单片机）/3.8V2.0V（3V单片机）3.工作频率范围：040MHz，相当于普通8051的080MHz，实际工作频率可达48MHz4.用户应用程序空间为8K字节5.片上集成512字节RAM6.通用I/O口（32个），复位后为：P1/P2/P3/P4是准双向口/弱上拉，P0口是漏极开路输出，作为总线扩展用时，不用加上拉电阻，作为I/O口用时，需加上拉电阻。7. ISP（在系统可编程）/IAP（在应用可编程），无需专用编程器，无需专用仿真器，可通过串口（RxD/P3.0,TxD/P3.1）直接下载用户程序，数秒即可完成一片8. 具有EEPROM功能9. 具有看门狗功能10.共3个16位定时器/计数器。即定时器T0、T1、T211.外部中断4路，下降沿中断或低电平触发电路，PowerDown模式可由外部中断低电平触发中断方式唤醒12.通用异步串行口（UART），还可用定时器软件实现多个UART13.工作温度范围：-40+85（工业级）/075（商业级）2.1.2、引脚功能VCC（40引脚）：电源电压VSS（20引脚）：接地P0端口（P0.0P0.7，3932引脚）：P0口是一个漏极开路的8位双向I/O口。作为输出端口，每个引脚能驱动8个TTL负载，对端口P0写入“1”时，可以作为高阻抗输入。在访问外部程序和数据存储器时，P0口也可以提供低8位地址和8位数据的复用总线。此时，P0口内部上拉电阻有效。在FlashROM编程时，P0端口接收指令字节；而在校验程序时，则输出指令字节。验证时要求外接上拉电阻。P1端口（P1.0P1.7，18引脚）：P1口是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O口。P1的输出缓冲器可驱动（吸收或者输出电流方式）4个TTL输入。对端口写入1时，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电位，这是可用作输入口。P1口作输入口使用时，因为有内部上拉电阻，那些被外部拉低的引脚会输出一个电流。P2端口（P2.0P2.7，2128引脚）：P2口是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O端口。P2的输出缓冲器可以驱动（吸收或输出电流方式）4个TTL输入。对端口写入1时，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，这时可用作输入口。P2作为输入口使用时，因为有内部的上拉电阻，那些被外部信号拉低的引脚会输出一个电流P3口引脚复用功能引脚号复用功能P3.0RXD（串行输入口）P3.1TXD（串行输出口）P3.2（外部中断0）P3.3（外部中断1）P3.4T0（定时器0的外部输入）P3.5T1（定时器1的外部输入）P3.6（外部数据存储器写选通）P3.7（外部数据存储器读选通）RST（9引脚）：复位输入。当输入连续两个机器周期以上高电平时为有效，用来完成单片机单片机的复位初始化操作。看门狗计时完成后，RST引脚输出96个晶振周期的高电平。特殊寄存器AUXR（地址8EH）上的DISRTO位可以使此功能无效。DISRTO默认状态下，复位高电平有效。ALE/（30引脚）：地址锁存控制信号（ALE）是访问外部程序存储器时，锁存低8位地址的输出脉冲。在Flash编程时，此引脚（）也用作编程输入脉冲。在一般情况下，ALE以晶振六分之一的固定频率输出脉冲，可用来作为外部定时器或时钟使用。然而，特别强调，在每次访问外部数据存储器时，ALE脉冲将会跳过。如果需要，通过将地址位8EH的SFR的第0位置“1”，ALE操作将无效。这一位置“1”，ALE仅在执行MOVX或MOV指令时有效。否则，ALE将被微弱拉高。这个ALE使能标志位（地址位8EH的SFR的第0位）的设置对微控制器处于外部执行模式下无效。VPP（31引脚）：访问外部程序存储器控制信号。为使能从0000H到FFFFH的外部程序存储器读取指令，必须接GND。注意加密方式1时，将内部锁定位RESET。为了执行内部程序指令，应该接VCC。在Flash编程期间，也接收12伏VPP电压。XTAL1（19引脚）：振荡器反相放大器和内部时钟发生电路的输入端。XTAL2（18引脚）：振荡器反相放大器的输入端。2.1.3、串口通信一条信息的各位数据被逐位顺序传送的通信方式成为串行通信。根据信息的传送方向，串行通信可以可以进一步划分为单工、半双工和全双工 3 种。信息只能单方向传送为单工；信息能双向传送但不能同时双向传送为半双工；信息能够同时双向传送则成为全双工。 8051 系列单片机有一个全双工串行口， 全双工的串行通信只需要一根输出线和输入线。串行通信又有异步通信和同步通信这两种方式。异步通信用起始位“0”表示字符的开始，然后从低位到高位逐位传送数据，最后用停止位“1”表示字符结束。一个字符又称作一帧信息，一帧信息包括 1 位起始位、8 位数据位、1 位停止位，若数据位增加到第 9 位， 在 8051 系列单片机中， 第九位数据可以用作奇偶校验位， 也可以用作地址/数据帧标志。8051 系列单片机串行 I/O 接口的工作原理就是： 当要发送数据时， 单片机自动将 SBUF 内的 8 位并行数据转换为一定格式的串行数据， 从 TXD 引脚按规定的波特率来输出； 当要接收数据时， 要监视 RXD 引脚，一旦出现起始位“0” ，按规定的波特率将外围设备送来的一定格式的串行数据转换成 8 位并行数据，等待用户读取 SBUF 寄存器，若不及时读取，SBUF 中的数据有可能被刷新。8051 系列单片机上有通用异步接收/发送器用于串行通信，发送时数据由 TXD 引脚输出，接收时数据从 RXD 引脚输入。有两个缓冲器（Serial Buffer） ，一个作发送缓冲器，另外一个作为接收缓冲器。UART 是可编程的全双工的串行口。SBUF是可以直接寻址的专用寄存器。物理上，它对应着两个寄存器，即一个发送寄存器一个接收寄存器，CPU写SBUF就是修改发送寄存器；读SBUF就是读接收寄存器。接收器是双缓冲的，以避免在接收下一帧数据之前，CPU未能及时的响应接收器的中断，没有把上一帧的数据读走而产生两帧数据重叠的问题。对于发送器，为了保持最大的传输速率，一般不需要双缓冲，因为发送时CPU是主动的，不会产生重叠问题。SCON是一个逐位定义的8位寄存器，用于控制串行通信的方式选择、接收和发送，指示串口的状态，SCON即可以字节寻址也可以位寻址，字节地址98H，地址位为98H9FH。它的各个位定义如下：SM2在工作方式2和3中是多机通信的使能位。在工作方式0中，SM2必须为0。在工作方式1中，若SM2=1且没有接收到有效的停止位，则接收中断标志位RI不会被激活。在工作方式2和3中若SM2=1且接收到的第9位数据（RB8）为0，则接收中断标志RB8不会被激活，若接收到的第9位数据（RB8）为1，则RI置位。此功能可用于多处理机通信。REN为允许串行接收位，由软件置位或清除。置位时允许串行接收，清除时禁止串行接收。TB8是工作方式2和3要发送的第9位数据。在许多通信协议中该位是奇偶位，可以按需要由软件置位或清除。在多处理机通信中，该位用于表示是地址帧还是数据帧。RB8是工作方式2和3中接收到的第9位数据（例如是奇偶位或者地址/数据标识位），在工作方式1中若SM2=0，则RB8是已接收的停止位。在工作方式0中RB8不使用。TI 为发送中断标志位，由硬件置位，软件清除。工作方式0中在发送第8位末尾由硬件置位；在其他工作方式时，在发送停止位开始时由硬件置位。TI=1时，申请中断。CPU响应中断后，发送下一帧数据。在任何工作方式中都必须由软件清除TI。RI为接收中断标志位，由硬件置位，软件清除。工作方式0中在接收第8位末尾由硬件置位；在其他工作方式时，在接收停止位的中间由硬件置位。RI=1时，申请中断，要求CPU取走数据。但在工作方式1中，SM2=1且未接收到有效的停止位时，不会对RI置位。在任何工作方式中都必须由软件清除RI。系统复位时，SCON的所有位都被清除。（1） 工作方式0 SM0=0且SM1=0时，串口选择工作方式0，实质这是一种同步移位寄存器模式。其数据传输的波特率固定为Fosc/12，数据由RXD引脚输入或输出，同步时钟由TXD引脚输出。接收/发送的是8位数据，传输是低位在前，帧格式如下：. D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 . （2）工作方式1 当SM0=0且SM1=1时，串口选择工作方式1，其数据传输的波特率由定时/计数器T1、T2的溢出速率决定，可通过程序设定。当T2CON寄存器中的RCLK和TCLK置位时，用T2作为发送和接收波特率发生器，而RCLK=TCLK=0时，用T1作为波特率发生器，两者还可以交叉使用，即发送和接收采用不同的波特率。数据由TXD引脚发送，由RXD引脚接收。发送或接收一帧的数据为10位，即1位起始位（0）、8位数据位（低位在先）和1位停止位（1）。帧格式如下：起始位0 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 停止位1 类似于工作方式0，当执行任一条SBUF指令时，就启动串行数据的发送。在执行写入SBUF的指令时，也将“1”写入发送移位寄存器的第9位，并通知发送控制器有发送请求。实际上，发送过程始于内部的16分频计数器下次满度翻转（全“1”变全“0”）后的那几个机器周期的开始。所以，每位的发送过程与16分频计数器同步，而不是与“写SBUF”同步。（3） 方式 2 和方式 3 这两种方式都是 11 位异步接收/发送方式。他们的操作过程都是完全一样的，所不同的是波特率而已。方式 3 波特率同方式 1（定时器 1 作为波特率时钟发生器） 。方式 2 和方式 3 的发送起始于任何一条 SBUF 数据装载指令。当第 9 位数据（TB8）输出之后，TI 将被置位（TI=1） 。方式 2 和方式 3 的接收数据前提条件也是 REN 被编程为 1。 在第 9 位数据接收到后， 如果下列条件同时满足，即 RI=0 且 SM2=0 或者接收到的第 9 位为 1，则将已接受的数据装入 SBUF 缓冲器和 RB8，并将RI 置位（RI=1）否则接收数据无效。8051 串行口的不同寻常的特征是包括第 9 位方式。它允许把在串行口通信增加的第 9 位用于标志特殊字节的接收。用这种方式，一个单片机可以和大量的其他单片机对话而不打扰不寻址的单片机，这种多机通信方式必须工作在严格的主从方式，由软件进行分析。2.2 、LCD1602的原理2.2.1 LCD1602的概述液晶显示的原理是利用液晶的物理特性，通过电压对其显示区域进行控制，有电就有显示。LCD1602是有32个5x7点阵组成的行字符型显示屏。其操作方法如下：读写时序操作读状态RS=L，R/W=H，E=H输出D0D7写指令RS=L，R/W=L，D0D7指令码，E=高脉冲读数据RS=H，R/W=H，E=H输出D0D7数据写数据RS=H，R/W=L，D0D7数据，E=高脉冲2.2.2LCD1602的操作时序写操作时序图2.2.3 LCD1602的基本命令1、 RAM地址映射图2、 指令码1602液晶模块内部的控制器共有11条控制指令，如表10-14所示：指令1：清显示，指令码01H,光标复位到地址00H位置。指令2：光标复位，光标返回到地址00H。指令3：光标和显示模式设置I/D：光标移动方向，高电平右移，低电平左移S:屏幕上所有文字是否左移或者右移。高电平表示有效，低电平则无效。指令4：显示开关控制。D：控制整体显示的开与关，高电平表示开显示，低电平表示关显示C：控制光标的开与关，高电平表示有光标，低电平表示无光标B：控制光标是否闪烁，高电平闪烁，低电平不闪烁。指令5：光标或显示移位S/C：高电平时移动显示的文字，低电平时移动光标。指令6：功能设置命令DL：高电平时为4位总线，低电平时为8位总线N：低电平时为单行显示，高电平时双行显示F:低电平时显示5x7的点阵字符，高电平时显示5x10的点阵字符。指令7：字符发生器RAM地址设置。指令8：DDRAM地址设置。指令9：读忙信号和光标地址BF：为忙标志位，高电平表示忙，此时模块不能接收命令或者数据，如果为低电平表示不忙。2.3 、DS1302芯片介绍本文概括介绍了DS1302时钟芯片的特点和基本组成通过实例详细说明了有关功能的应用软件关于DS1302各寄存器的详细位控功能请参考DALLAS 达拉斯公司的相应产品资料。2.3.1、DS1302的概述DS1302是DALLAS公司推出的涓流充电时钟芯片，内含有一个实时时钟/日历和31字节静态RAM ，通过简单的串行接口与单片机进行通信， 实时时钟/日历电路提供秒、 分 、时、 日、 日期 、月、 年的信息 ，每月的天数和闰年的天数可自动调整， 时钟操作可通过AM/PM指示决定采用24或12小时格式。DS1302与单片机之间能简单地采用同步串行的方式进行通信，仅需用到三个口线： 1 、RES 复位 ；2 、I/O 数据线； 3 、SCLK串行时钟 ；时钟/RAM 的读/写数据以一个字节或多达31个字节的字符组方式通信 。DS1302工作时功耗很低保持数据和时钟信息时功率小于1mW 。DS1302是由DS1202改进而来增加了以下的特性：双电源管脚用于主电源和备份电源供应，Vcc1为可编程涓流充电电源 ，附加七个字节存储器它广泛应用于电话 、传真、 便携式仪器以及电池供电的仪器仪表等。产品领域 下面将主要的性能指标作一综合：实时时钟具有能计算2100年之前的秒、分时、日、日期、星期、月、年的能力还有闰年调整的能力31 8位暂存数据存储RAM串行I/O口方式使得管脚数量最少宽范围工作电压 2.0 5.5V工作电流 2.0V时,小于300nA读/写时钟或RAM数据时：有两种传送方式，单字节传送和多字节传送（字符组方式）8脚DIP封装或可选的8脚SOIC封装 简单3线接口与TTL兼容Vcc=5V 2.3.2、DS1302的引脚功能X1 X2 32.768KHz晶振管脚GND 地RST 复位脚I/O 数据输入/输出引脚SCLK 串行时钟Vcc1,Vcc2 电源供电管脚2.3.3、DS1302的控制原理DS1302内部寄存器CH:时钟停止位 寄存器2的第7位12/24小时标志CH=0 振荡器工作允许 bit7=1,12小时模式CH=1 振荡器停止 bit7=0,24小时模式WP: 写保护位 寄存器2的第5位:AM/PM定义WP=0 寄存器数据能够写入 AP=1 下午模式WP=1 寄存器数据不能写入 AP=0 上午模式TCS: 涓流充电选择DS: 二极管选择位TCS=1010 使能涓流充电DS=01 选择一个二极管TCS=其它 禁止涓流充电DS=10 选择两个二极管DS=00或11, 即使TCS=1010, 充电功能也被禁止1 、 写保护寄存器操作当写保护寄存器的最高位为0时，允许数据写入寄存器。写保护寄存器可以通过命令字节8E 8F来规定禁止写入/读出 。写保护位不能在多字节传送模式下写入。当写保护寄存器的最高位为 1 时，禁止数据写入寄存器。2、 时钟停止位操作当把秒寄存器的第7位时钟停止位设置为0时，起动时钟开始。当把秒寄存器的第7位时钟停止位设置为 1 时，时钟振荡器停止HT1380进入低功耗方式。3、多字节传送方式当命令字节为BE或BF时，DS1302工作在多字节传送模式， 8个时钟/日历寄存器从寄存器0地址开始连续读写从0位开始的数据。 当命令字节为FE或FF时，DS1302工作在多字节RAM传送模式， 31个RAM寄存器从0地址开始连续读写从0位开始的数据。2.4 、光敏电阻介绍根据光敏电阻的光谱特性，可分为三种光敏电阻器：紫外光敏电阻器：对紫外线较灵敏，包括硫化镉、硒化镉光敏电阻器等，用于探测紫外线。红外光敏电阻器：主要有硫化铅、碲化铅、硒化铅。锑化铟等光敏电阻器，广泛用于导弹制导、天文探测、非接触测量、人体病变探测、红外光谱，红外通信等国防、科学研究和工农业生产中。可见光光敏电阻器：包括硒、硫化镉、硒化镉、碲化镉、砷化镓、硅、锗、硫化锌光敏电阻器等。主要用于各种光电控制系统，如光电自动开关门户，航标灯、路灯和其他照明系统的自动亮灭，自动给水和自动停水装置，机械上的自动保护装置和“位置检测器”，极薄零件的厚度检测器，照相机自动曝光装置，光电计数器，烟雾报警器，光电跟踪系统等方面。光敏电阻的主要参数是：（1）光电流、亮电阻。光敏电阻器在一定的外加电压下，当有光照射时，流过的电流称为光电流，外加电压与光电流之比称为亮电阻，常用“100LX”表示。（2）暗电流、暗电阻。光敏电阻在一定的外加电压下，当没有光照射的时候，流过的电流称为暗电流。外加电压与暗电流之比称为暗电阻，常用“0LX”表示。（3）灵敏度。灵敏度是指光敏电阻不受光照射时的电阻值（暗电阻）与受光照射时的电阻值（亮电阻）的相对变化值。（4）光谱响应。光谱响应又称光谱灵敏度，是指光敏电阻在不同波长的单色光照射下的灵敏度。若将不同波长下的灵敏度画成曲线，就可以得到光谱响应的曲线。（5）光照特性。光照特性指光敏电阻输出的电信号随光照度而变化的特性。从光敏电阻的光照特性曲线可以看出，随着的光照强度的增加，光敏电阻的阻值开始迅速下降。若进一步增大光照强度，则电阻值变化减小，然后逐渐趋向平缓。在大多数情况下，该特性为非线性。（6）伏安特性曲线。伏安特性曲线用来描述光敏电阻的外加电压与光电流的关系，对于光敏器件来说，其光电流随外加电压的增大而增大。（7）温度系数。光敏电阻的光电效应受温度影响较大，部分光敏电阻在低温下的光电灵敏较高，而在高温下的灵敏度则较低。2.5 、热电释传感器介绍HC-SR501是基于红外线技术的自动控制模块，采用德国原装进口LHI778探头设计，灵敏度高，可靠性强，超低电压工作模式，广泛应用于各类自动感应电器设备，尤其是干电池供电的自动控制产品。电气参数功能特点: 1、全自动感应:人进入其感应范围则输出高电平，人离开感应范围则自动延时关闭高电平，输出低电平。 2、光敏控制（可选择，出厂时未设）可设置光敏控制，白天或光线强时不感应。 3、温度补偿(可选择，出厂时未设)：在夏天当环境温度升高至3032，探测距离稍变短，温度补偿可作一定的性能补偿。 4、两种触发方式：（可跳线选择） a、不可重复触发方式:即感应输出高电平后，延时时间段一结束，输出将自动从高电平变成低电平； b、可重复触发方式：即感应输出高电平后，在延时时间段内，如果有人体在其感应范围 活动，其输出将一直保持高电平，直到人离开后才延时将高电平变为低电平（感应模块检 测到人体的每一次活动后会自动顺延一个延时时间段，并且以最后一次活动的时间为延时 时间的起始点)。 5、具有感应封锁时间(默认设置:2.5S封锁时间)：感应模块在每一次感应输出后（高电平变 成低电平），可以紧跟着设置一个封锁时间段，在此时间段内感应器不接受任何感应信号。 此功能可以实现“感应输出时间”和“封锁时间”两者的间隔工作，可应用于间隔探测产 品；同时此功能可有效抑制负载切换过程中产生的各种干扰。(此时间可设置在零点几秒 几十秒钟)。 6、工作电压范围宽：默认工作电压DC4.5V-20V。 7、微功耗:静态电流50微安，特别适合干电池供电的自动控制产品。 8、注意事项： 1.感应模块通电后有一分钟左右的初始化时间，在此期间模块会间隔地输出0-3次，一分钟后进入待机状态。 2.应尽量避免灯光等干扰源近距离直射模块表面的透镜，以免引进干扰信号产生误动作；使用环境尽量避免流动的风，风也会对感应器造成干扰。 3.感应模块采用双元探头，探头的窗口为长方形，双元（A元B元）位于较长方向的两端，当人体从左到右或从右到左走过时,红外光谱到达双元的时间、距离有差值，差值越大，感应越灵敏，当人体从正面走向探头或从上到下或从下到上方向走过时，双元检测不到红外光谱距离的变化，无差值，因此感应不灵敏或不工作；所以安装感应器时应使探头双元的方向与人体活动最多的方向尽量相平行，保证人体经过时先后被探头双元所感应。为了增加感应角度范围，本模块采用圆形透镜，也使得探头四面都感应，但左右两侧仍然比上下两个方向感应范围大、灵敏度强 实物图如下2.6 、LM393芯片介绍2.6.1LM393概述LM393是两个独立的高精度的电压比较器组成的集成电路，失调电压低，最大为2.0mv。它专为过的宽电压范围、单电源供电而设计，也可以以双电源供电，而且无论电源电压的大小，电源消耗的电流都很低。他还有一个特性：即使是但电压源供电，比较器的共模输入电压范围接近低电平。1. 高精度比较器2. 减少由于温漂引起的失调电压3. 可以单电源供电4. 共模输入电压范围接近低电平5. 兼容逻辑电路2.6.2LM393特点2.6.3LM393引脚及其功能引脚序号符号功能1OUT A输出A2IN A-反向输入端A3IN A+同相输入端A4GND接地段5IN B+同相输入端B6IN B-反向输入端B7OUT B输出B8VCC电源电压典型应用电路：在本设计中应用基本电路，作为一个基本比较器使用，对于将模拟信号转换为数字信号。3、 电路的设计及原理3.1最小系统原理图单片机最小系统由电源接口，开关，时钟电路，下载接口，复位电路和STC89c52单片机组成。复位电路：当在89C51单片机的RST引脚引入高电平并保持2个机器周期时，单片机内部就执行复位操作（若该引脚持续保持高电平，单片机就处于循环复位状态）复位电路通常采用上电自动复位和按钮复位两种方式。最简单的上电自动复位电路中上电自动复位是通过外部复位电路的电容充放电来实现的。只要Vcc的上升时间不超过1ms,就可以实现自动上电复位。除了上电复位外，有时还需要按键手动复位。本设计就是用的按键手动复位。按键手动复位有电平方式和脉冲方式两种。其中电平复位是通过RST（9）端与电源Vcc接通而实现的。按键手动复位电路见下图。时钟频率用12MHZ时C取10uF,R取10k。时钟电路：STC89C52RC单片机的时钟信号通常有两种方式产生：一是内部时钟方式，二是外部时钟方式。内部时钟方式如图3所示。在89S51单片机内部有一振荡电路，只要在单片机的XTAL1（18）和XTAL2（19）引脚外接石英晶体（简称晶振），就构成了自激振荡器并在单片机内部产生时钟脉冲信号。图中电容C1和C2的作用是稳定频率和快速起振，电容值在530pF，典型值为30pF。晶振CYS的振荡频率范围在1.212MHz间选择，典型值为12MHz和6MHz。下载接口：89c52系列单片机具有在系统可编程（）特性，的好处是：省去购买通用编程器，单片机在用户系统上即可下载烧录用户程序，而无须将单片机从已生产好的产品上拆下，再用通用编程器将程序代码烧录进单片机内部。有些程序尚未定型的产品可以一边生产，一边完善，加快了产品进入市场的速度，减小了新产品由于软件缺陷带来的风险。由于可以在用户的目标系统上将程序直接下载进单片机看运行结果对错，故无须仿真器。单片机出厂时就已完全加密。需要单片机内部的电放光后上电复位（冷起动）才运行系统程序，如从检测到合法的下载命令流就下载用户程序，如检测不到就系统复位到用户程序区。具体如下图所示：3.2 红外热释电传感器电路 当传感器没有检测到人体辐射出的红外线信号时，在电容两端产生极性相反、电量相等的正、负电荷，所以，正负电荷相互抵消，回路中无电流，传感器无输出。 当人体静止在传感器的检测区域内时，照射到两个电容上的红外线光能能量相等，且达到平衡，极性相反、能量相等的光电流在回路中相互抵消，传感器仍然没有信号输出。 当人体在传感器的检测区域内移动时，照射到两个电容上的红外线能量不相等，光电流在回路中不能相互抵消，传感器有信号输出。输出高电平信号：可方便与各类电路实现对接。 3.3 LM393电压比较器电路LM393偏置网络确立了其静态电流与电源电压范围 2.030V无关. 通常电源不需要加旁路电容。 差分输入电压可以大于Vcc并不损坏器件.保护部分必须能阻止输入电压向负端超过-0.3V. LM393的输出部分是集电极开路,发射极接地的 NPN输出晶体管,可以用多集电极输出提供或ORing功能.输出负载电阻能衔接在可允许电源电压范围内的任何电源电压上,不受 Vcc端电压值的限制.此输出能作为一个简单的对地SPS开路(当不用负载电阻没被运用),输出部分的陷电流被可能得到的驱动和器件的值所限制.当达到极限电流(16mA)时,输出晶体管将退出而且输出电压将很快上升.输出饱和电压被输出晶体管大约60ohm 的SAT限制。当负载电流很小时,输出晶体管的低失调电压(约1.0mV)允许 输出箝位在零电平。3.4、LCD1602原理图液晶显示器以其微功耗、体积小、显示内容丰富、超薄轻巧的诸多优点，在袖珍式仪表和低功耗应用系统中得到越来越广泛的应用。引入液晶显示的目的主要是为了显示频率值、金属类型、精度设置时的一些提示语，其次，有了显示器对键盘的调试将更加方便。液晶显示的要求比较低，1602A内置有基本ASCII字符的显示编码，使用起来比较方便。且价格低廉可以满足需求。字符型液晶模块是一种用57点阵图形来显示字符的液晶显示器，根据显示的容量可以分为1行16个字、2行16个字、2行20个字等等，这里以常用的2行16个字的1602液晶模块来介绍它的编程方法。1602LCD采用标准16脚带背光接口。VL为液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地时对比度最高，对比度过高时会产生“鬼影”。P0端口（P0.0P0.7，3932引脚）：P0口是一个漏极开路的8位双向I/O口。作为输出指令字节。验证时要求外接上拉电阻。3.5、LED灯驱动原理图本设计使用12个1W高亮度LED灯，根据单片机的电流特性，不足以直接驱动LED灯。有三极管的输出特性，利用晶体管的饱和和截止特性构成开关电路。通过二级三极管电流放大实现对水泵控制，P20为高电平时基极与集电极之间反向偏置，不导通；当P20为低电平时，基极与集电极之间正向偏置，导通。电路工作，水泵工作工作，单片机只需要吸收娇小的输入电流。3.6独立键盘的设计及原理键盘分编码键盘和非编码键盘。键盘上闭合键的识别由专用的硬件编码器实现，并产生键编码号或键值的称为编码键盘，如计算机键盘。而靠软件编程来识别的称为非编码键盘；在单片机组成的各种系统中，用的最多的是非编码键盘。非编码键盘有分为：独立键盘和行列式（又称为矩阵式）键盘。键盘接口必须具有去抖动、防串键、按键识别和键码产生4个基本功能。 （1）去抖动:每个按键在按下或松开时，都会产生短时间的抖动。抖动的持续时间与键的质量相关，一般为520mm。所谓抖动是指在识别被按键是必须避开抖动状态，只有处在稳定接通或稳定断开状态才能保证识别正确无误。去抖问题可通过软件延时或硬件电路解决。 （2）防串键：防串键是为了解决多个键同时按下或者前一按键没有释放又有新的按键按下时产生的问题。常用的方法有双键锁定和N键轮回两种方法。双键锁定，是当有两个或两个以上的按键按下时，只把最后释放的键当作有效键并产生相应的键码。N键轮回，是当检测到有多个键被按下时，能根据发现它们的顺序依次产生相应键的键码。 （3）被按键识别：如何识别被按键是接口解决的主要问题，一般可通过软硬结合的方法完成。常用的方法有行扫描法和线反转法两种。行扫描法的基本思想是，由程序对键盘逐行扫描，通过检测到的列输出状态来确定闭合键，为此，需要设置入口、输出口一个，该方法在微机系统中被广泛使用。线反转法的基本思想是通过行列颠倒两次扫描来识别闭合键，为此需要提供两个可编程的双向输入/输出端口。3.7、DS1302设计及原理4、 程序设计上电后，单片机复位，有单片机检测BY8001的工作状态，比如工作模式，音效，是否有播放设备，这里通过串口通信完成，当BY8001的检测没有问题的时候，将BY8001的状态都会发送单片机，并由LCD1602液晶显示,扫描按键是否按下，当有按键按下的时候，单片机将数据发送给BY8001。程序要完成以下功能：1、独立键盘，可以设置路灯3种工作模式；2、独立按键，可以设置时间及定时时间3、用1602液晶显示时间及路灯工作状态；4、从DS1302读取时间程序流程图如下：致谢通过这一阶段的努力，我的毕业设计终于完成了，这意味着我的大学生活即将结束。在大学阶段，我在学习上和思想上都受益匪浅，这除了自身的努力外，与各位老师、同学和朋友的关心、支持和鼓励是分不开的。在本论文的完成过程中，我的指导老师倾注了大量的心血，从选题到开题报告，从写作提纲到一遍又一遍地指出每稿中的具体问题，严格把关，循循善诱，在此我衷心感谢。同时我还要感谢在我学习期间给我极大关心和支持的各位老师以及关心我的同学和朋友。写作毕业论文是一次在系统学习的过程，毕业论文的完成，同样也意味着新的学习生活的开始，我将铭记我曾是一名工大学子，在今后的工作中把工大的优良传统发扬光大。感谢各位专家的批评指导。参考文献1 韩瑜,焦小澄.高效的LCD模块显示程序设计方法J.计算机工程与应用.2004，22(1):123-126.2 汤竞南,沈国琴.51单片机C语言开发与实例M.北京:人民邮电出版社,2008:1-4,89-95.3 赵妍妮.I2C总线的单片机C语言实现及应用J.微机发展,2001,12(4):172-174.4黄继昌，电子元器件应用手册，北京，北京人民邮电出版社，2004年5赵辉，Protel99电子线路CAD，北京，北京邮电大学出版社，20076毕淑娥，电工与电子技术基础，哈尔滨，哈尔滨工业大学出版社，2008.67李全利，单片机原理及应用，北京，清华大学出版社，2006.28夏路易，单片机在控制系统中的应用，北京，北京希望电子出版社，20069李朝青，单片机原理及接口技术，北京，北京航空航天大学出版社，2004附录一：附录二：源程序#include#define uchar unsigned char#define uint unsigned int#define LCD1602_dat P0 sbit LED=P20;sbit led_1=P24;sbit led_2=P23;sbit led_3=P22;sbit LCD1602_rs=P25; /I/O 定义sbit LCD1602_rw=P26; /I/O 定义sbit LCD1602_e=P27;sbit SCLK=P37;/DS1302时钟sbit SDA=P36;/DS1302数据sbit RST=P35;/DS1302片选sbit key_1=P13;sbit key_2=P14;sbit key_3=P15;sbit key_4=P16;sbit Red=P21;sbit Sen=P34;uchar Time11;uchar state,mode,ms;bit s1,ok,ss;void delay(uint T) /延时程序while(T-);/* * * * 名称: : : : DS1302WriteByte* * * * 说明: : : : 无* * * * 功能: : : : 写入 t 8bit 数据* * * * 调用: