模拟路灯控制系统毕业论文.doc

毕业设计（论文）任务书 毕业设计（论文）题目： 模拟路灯控制系统 专业： 高职应用电子技术专业 姓名： 毕业设计（论文）的内容要求： 应用单片机串行通信控制两个分机，两个分机各自控制路灯 。 利用恒流源驱动高亮发光二极管，并且具有PWM调光功能。 指导教师（签名）： 系主任： 年 月 日毕业设计（论文）指导教师意见书系别：电气工程系 填表日期： 年 月 日学生姓名学号班级设计（论文）题目意 见 指导教师职称工作单位目 录摘要. . .01第一章 IAT89S52单片机介绍.041.1 单片机时序 .041.1.1 时钟电路.041.1.2 复位电路.04第二章 SMD802恒流源介绍.05第三章 显示模块的选择.06第四章 感应模块的选择.06第五章 理论分析与设计.07第六章 结构框图及程序.08结论. .12参考文献.13摘要：本系统以AT89S52为核心部件，利用MC74F245N和ULN2803AG对数码管进行段码与位码的控制，从而使数码管进行显示，两个单元控制模块与总机控制模块进行通信，总机处理各单元信号，从而达到系统各部分的控制。利用AT89S52单片机控制LED灯的明亮程度，光敏电阻根据不同的环境发出不同的信号与总机进行通信。用霍尔传感器识别物体M，当运动到S点时发出低电平给单元单片机，再与支路控制系统通信，支路控制器作出响应，路灯根据指令变化。利用光敏电阻完成支路控制器根据环境明暗变化，实现自动开灯和关灯。关键词：单片机 控制系统 恒流源 多机通信 光敏电阻第一章 IAT89S52单片机介绍1.1 单片机时序1.1.1 时钟电路 MCS-51片内有个高增益的反向放大器，其输入端（XTAL1)和输出端（XTAL2)用于外接石英晶体或陶瓷谐振器和微调电容，构成了稳定的自激振荡器，其发出的脉冲直接送入内部的时钟电路。电容C1和C2对频率有微调作用，电容值一般取30PF左右，振荡频率范围是1.2-12MHZ。MCS-51在通常情况下，使用振荡频率为6MHZ的石英晶体，而12MHZ频率的石英晶体主要在高速串行通信情况下使用。 在有多片单片机组成的系统中，为了各单片机之间的时钟信号的同步，应当引入唯一的公用外部脉冲信号作为各单片机的振荡脉冲。MCS-51在使用外部振荡信号时，对HMOS型单片机（如8051）的XTAL2端用来输入外部脉冲信号，XTAL1端接地。对于CHMOS型单片机（80C51),外部脉冲信号从XTAL1输入，而XTAL2悬空。1.1.2 复位电路 复位是单片机的初始化操作，其主要功能是把PC初始化为0000H，使单片机从0000H单元开始执行程序。除了进入系统的正常初始化之外，当单片机系统在运行出错或操作错误使系统处于死锁状态时，也可按复位键重新启动。 RST引脚是复位信号的输入端，复位信号是高电平有效，其有效时间应持续24个振荡周期以上。单片机复位后，除PC初始化为0000H外，还对片内的特殊功能寄存器有影响。 RST端的外部复位电路有两种操作方式：上电复位和按键手动复位。上电自动复位是利用电容充电来实现的，上电瞬间，RC电路充电。RST端出现正脉冲，随着充电电流的减少，RST的电位逐渐下降。按键手动复位有电平方式和脉冲方式两种。按键电平复位是相当于RST端通过电阻接高电平，按键买重复位利用RC微分电路产生正脉冲。第二章SMD802恒流源介绍 方案一：最简单的恒流源，就是用一只恒流二极管。实际上，恒流二极管的应用是比较少的，除了因为恒流二极管的恒流特性并不是非常好之外，电流规格比较少，价格比较贵也是重要原因。最常用的简易恒流源如 图(1) 所示，这种恒流源优点是简单易行，而且电流的数值可以自由控制，没有特殊的元件，有利于降低产品的成本。缺点是不同型号的管子，其be电压不是一个固定值，即使是相同型号，也有一定的个体差异。因此不适合精密的恒流需求。价格便宜，但电路结构复杂，稳定性不高。方案二：基于MOS场效应管的恒流源，电路采用闭环反馈控制，在0 mA5 000 mA电流连续可调，在设计中对电路关键元件场效应管、采样电阻的选取进行详细计算。分析影响恒流源稳定性的各种因素，进行电路设计如图（2），但稳定性不高，故放弃本方案。 方案三：利用SMD802做恒流驱动电源，SMD802是一个高效、低成本的可降压、升压、升降压的控制芯片。内部包含了一个高压线性电源 , 它向内部所有线路提供能量 , 也可以提供给外部低压电路 。在输入功率小于25W，可很容易的在线路中加入无源功率因素校正电路得以实现。精度准确，可靠性高，驱动电流大，能够快速响应，最终选择方案三（如图3）：图（3）恒流源驱动电路图第3章 显示模块的选择方案一：采用数码管显示。数码管具有价格低廉，货源充足，极容易买到，且大大的降低了成本，提高了本设计的性价比。数码管显示还有使用难度小的优点。方案二：采用1602液晶显示。1602液晶的功耗极小，显示字迹清晰美观驱动程序简单，使用方便，但是该显示模块，价格昂贵，考虑性价比，故不采用该方案。方案三：采用12864液晶显示。点阵型显示模块，可显示各种文字及图形，可与CPU直接接口，具有8位标准数字总线，6条电源线及控制线，采用KS0107控制IC，其价格较贵，故放弃此方案。综上所述最后采用方案一。第四章 感应模块的选择方案一：采用红外管和HS0038发射和接受来感应，检测是否有车经过，电路简单，反应灵活，但抗干扰能力低，环境要求比较高。方案二：采用超声波识别。超声波探测的优点是比较耐脏污，即使传感器上有尘土，只要没有堵死就可以测量，可以在较差的环境中使用，缺点是精度较低，且成本较高。方案三：采用霍尔传感器识别物体M，当运动到S点时发出低电平给单元单片机，再与支路控制系统通信，支路控制器作出响应，路灯根据指令变化。霍尔传感器稳定性好，抗外界干扰能力强，如抗错误的干扰信号等，因此不易因环境的因素而产生误差。所以采用方案三。第五章 理论分析与设计1总体设计思路利用AT89S52单片机最小系统作为本系统的控制模块。利用MC74F245N和ULN2803AG对数码管进行段码与位码的控制，从而使数码管进行显示，两个单元控制模块与总机控制模块进行通信，总机处理各单元信号，从而达到系统各部分的控制。用霍尔传感器识别物体M，当运动到S点时发出低电平给单元单片机，再与支路控制系统通信，支路控制器作出响应，路灯根据指令变化。如图（5）、（6）。 2下位机设计 利用AT89S52单片机控制LED灯的明亮程度，光敏电阻根据不同的环境发出不同的信号与总机进行通信。总机机和单元控制电路数据发送，在单片机系统中，比较常用的方法是直接调用串口发送单个字节数据的函数。这种方法的缺点是需要处理器在发送过程中全程参与，优点是所要发送的数据能够立即的出现在通信线路上，能够立即被接收端接收到。另外一种方法是采用中断发送的方式，所有需要发送的数据被送入一个缓冲区，利用发送中断将缓冲区中的数据发送出去。如图（7） 图七 第六章 结构框图及程序三、软件设计流程图：图（5）总体框图主机程序： ORG 0000HSTART: AJMP MAIN ORG 000BH AJMP SERVE ORG 0100HMAIN: MOV SP,#60H;设置堆栈首址 MOV R0,#77H;设置缓冲地址 MOV R7,#08HML1: MOV R0,#00H;缓冲地址清零 INC R0 DJNZ R7,ML1ML2: MOV R0,#40H MOV R7,#20HML3: MOV R0,#00H;缓冲地址清零 INC R0 DJNZ R7,ML3 MOV TMOD,#21H MOV TL0,#0DCH MOV TH0,#0BH MOV TH1,#0F3H;装初值高位 MOV TL1,#0F3H;装初值低位 MOV SCON,#50H;串行口工作方式1，允许接收 MOV PCON,#80H;波特率加倍 SETB EA SETB ET0 SETB TR0 SETB TR1 SETB P1.7 MOV 2FH,#00H MOV 2EH,#00H MOV 43H,#01H MOV 44H,#77H MOV 45H,#48H MOV 46H,#50H MOV 47H,#58H MOV 39H,#0FFHTING: SETB P3.2 SETB P3.3 SETB P1.7MMM: MOV R6,#00H MOV R7,#0C8H;判键延时;*主程序*MMM1: ACALL DISPLAY JNB P1.2,MMM04 JNB P1.3,LUD01 JNB P1.4,LUD02 JNB P1.5,LUD0Z JNB P1.6,TING JNB P3.4,HUO1 JNB P3.5,HUOZ JNB P3.6,HUO2 JB P3.7,KAD JNB P3.7,GUAD SJMP MMM1GUAD: LJMP GUANDKAD: LJMP KAID;*中转站*LUD01: LJMP LUD1LUD02: LJMP LUD2LUD0Z: LJMP LUDZMMM04: LJMP MMM4分机1： ORG 0000H;*初始化程序* SRART: MOV TMOD,#20H MOV TH1,#0F3H MOV TL1,#0F3H;波特率 MOV SCON,#50H MOV PCON,#80H MOV SP,#60H SETB TR1MML: MOV R7,#1FH MOV R0,#40HMML1: MOV R0,#00H INC R0 DJNZ R7,MML1 MOV 2FH,#00HMAIN: JBC TI,FASHE;上传数据 JBC RI,JIESHU;接数据命令 MOV A,40H CJNE A,#01H,MAIN0 MOV A,42H CJNE A,#01H,MAIN3QQ0: SETB P0.0HOUWAI: JB P3.7,CUOWU0 CLR 7FHRET0: SJMP MAINCUOWU: JB 7FH,RET0 MOV 50H,#01H SETB 7FH SJMP FASHECUOWU0: ACALL DELY JB P3.7,CUOWUMAIN3: CLR P0.0 SJMP MAINMAIN0: MOV A,40H CJNE A,#03H,MAIN MOV A,41H CJNE A,#01H,MAIN1 SJMP QQ0MAIN1: CJNE A,#02H,MAIN2 CLR P0.0 SJMP MAINMAIN2: CJNE A,#03H,MAIN3 SJMP QQ0分机2：ORG 0000H;*初始化程序* SRART: MOV TMOD,#20H MOV TH1,#0F3H MOV TL1,#0F3H;波特率 MOV SCON,#50H MOV PCON,#80H MOV SP,#60H SETB TR1MML: MOV R7,#1FH MOV R0,#40HMML1: MOV R0,#00H INC R0 DJNZ R7,MML1 MOV 50H,#01H MOV 51H,#04HMAIN: JBC TI,FASHE;上传数据 JBC RI,JIESHU;接数据命令 MOV A,40H CJNE A,#02H,MAIN0 MOV A,43H CJNE A,#01H,MAIN3QQ0: SETB P0.0HOUWAI: JB P3.7,CUOWU0 CLR 7FHRET0: SJMP MAINCUOWU: JB 7FH,RET0 MOV 50H,#02H SETB 7FH SJMP FASHECUOWU0: ACALL DELY JB P3.7,CUOWUMAIN3: CLR P0.0 SJMP MAINMAIN0: MOV A,40H CJNE A,#03H,MAIN MOV A,41H CJNE A,#01H,MAIN1 SJMP QQ0MAIN1: CJNE A,#02H,MAIN2 SJMP QQ0MAIN2: CJNE A,#03H,MAIN3 SJMP MAIN3结论经过同组三人的紧密团结、精诚合作，小组终于顺利的完成设计任务，通过大家的艰苦奋战，最终不但完成了本次大赛的基本要求而且基本完成了发挥部分。虽然还有很多设想还没实现，但是我们还是受益匪浅。在比赛期间我们遇到了许多无法预料的困难，这些困难是我们的宝贵经验，这让我们充分认识到了合作的重要性和思维的无限性，与此同时动手能力和解决问题能力也有所提高。 回头再看我们的整个设计过程，由于时间限制