隧道照明设计.doc

公路隧道照明控制器设计设计总说明 随着我国山区高速公路的快速建设和发展，隧道工程在公路工程建设中所占的比例越来越大，与此同时，隧道照明系统的设计和维护也变得越来越重要。隧道照明与普通道路照明不同，最大体现在白天也要照明，白天的照明强度比夜间的反而更强，加上隧道照明不同于一般的道路照明，有其明显的特殊性，白天照明比夜间照明更加复杂，包含人对明暗的适应能力、明暗过渡的视觉问题。 本次设计是以光敏传感器采集光照信号通过AD转换给予单片机能识别的数字信号，以此来控制八盏灯的亮灭情况。而用八盏灯的亮灭情况来模拟公路隧道照明的亮暗程度，当采集光照信号强时八盏灯全部亮；当光照强度达到中时，间隔四盏灯亮；当光照强度弱时，中间两盏灯亮。以这种方式来避免进出隧道所产生的“黑洞效应”和“白洞效应”。关键词：单片机 ；灯光控制 ；采集光照Highway tunnel lighting controller design Design General Information With the rapid development of Chinas construction and mountainous highways , tunnels and highway construction projects in the proportion is growing, at the same time , tunnel lighting system design and maintenance are becoming increasingly important. Road tunnel lighting and general lighting is different, the largest lighting also reflected in the day , the day than at night the lighting intensity but stronger, plus tunnel lighting from a general road lighting, has its obvious particularity lighting during the day than at night lighting more complex , including people s ability to adapt to light and dark, light and dark transition visual problems.The design is based on light-sensitive sensor to collect light signals given STC89C52 can identify digital signal by the AD converter , in order to control the lamp light off eight cases . And with eight lamp light off situation to simulate how light or dark highway tunnel lighting when collecting light signal strength when eight lights all lit ; When the light intensity reached , the interval four lamps lit ; when the light intensity is weak, the middle two lamps lit. In this way to avoid the black hole effect and white hole effect arising out of the tunnel .Keywords: SCM ，lighting control ，Collecting light目录目录31绪论11.1课题研究背景及意义11.2隧道照明控制技术国内外研究现状11.2.1国外研究现状11.2.2国内研究现状21.3设计要求及其主要内容22隧道照明控制分析42.1隧道照明视觉问题分析42.2隧道照明控制模式介绍42.2.1分级调光控制模式42.2.2无级调光控制模式42.3 公路隧道照明控制器设计方案53系统硬件电路设计63.1 器件选型63.1.1 STC89C52单片机基本介绍63.1.2 PCF8591芯片介绍83.1.3 74HC373芯片介绍93.1.4 SR420361K数码管93.2单片机最小系统113.3公路隧道照明控制器设计原理框图113.3四位数码管的显示模块123.4隧道照明灯光控制模块124系统软件设计144.1 Keil uvision4软件介绍144.2主程序设计144.3显示子程序设计164.4隧道灯光控制子程序175仿真与调试195.1 PROTEUS软件介绍195.2 系统仿真调试与结果分析196实物搭建与调试216.1 实物搭建216.2 实物调试与结果分析217总结23致谢24参考文献25附录1 元器件清单26附录2 系统仿真图26附录3 系统实物图27附录4 系统的程序281绪论1.1课题研究背景及意义 随着我国经济的高速发展，现有的交通远远不能满足城市交通的发展需求，我国的各重要城市常常出现交通拥挤的现象，同时过长的的通行时间严重阻碍各经济发达地区之间的交流和经济发展，因此发展高等级公路网是一个解决交通问题的重要手段，而公路隧道在其中发挥了突出作用，它不但可以承受具大的交通量，还可以缩短各城市的距离大大提高运行效率，为用户提供了安全、方便、快捷、经济的交通运输条件，全面促进城市的经济繁荣。我国提出了大力发展西部地区经济的战略规划，所谓要致富先修路，解决路的问题就解决了经济发展的大部分问题。而我国的西部基本上是山区，在修铁路和高速公路的时候必须穿越许多的山地，因此必须修建大量的隧道。在这种形势下，对隧道工程的需求将会越来越大，隧道工程的数量将大幅度增加，隧道的长度也将明显增长。所以隧道照明具有很大的研究意义以及应用前景。1.2隧道照明控制技术国内外研究现状1.2.1国外研究现状 国外公路隧道的照明技术研究开始早，经过多年的研究和实践，技术相对成熟。例如，早在20世纪60年代，意、法两国之间的MontBlanc隧道就已经按照交通量的变化进行照明调光 1 。 80年代后，世界各国相继出台了隧道照明规范，以规范隧道照明的设计和施工，减少交通事故。其中，当时被广泛接受的标准时CIE（国际照明委员会）1982年制定的（CIE NO.30.2,1998）。随后，这个标准分别在1990年、1995年进行修订。在此同时，各国也相继实施了各自的标准，这些发达国家由于照明理论和技术相对比较完善，因此已经形成规范性的标准。 在历史发展的今天，大部分国外发达国家的隧道照明系统已经渐渐由高科技智能化转为可持续人性化。在东欧各国，已普遍实现“逆光照明”与“二次配光技术”，不仅可节约能源和灯具，而且使光源得到了充分利用；欧美发达国家已淘汰了高压钠灯，使用新型的电磁感应无极灯、光纤维隧道灯、欧司朗的 Kz 系列光源和飞利浦的 Cosmo 照明系统。1.2.2国内研究现状 经过几十年的发展，我国在公路隧道照明领域取得了瞩目成果和创新，但是仍存在很多问题，主要表现在：（1） 隧道照明理论的研究要较为薄弱，尚未有中国的隧道照明理论流派在国际隧道照明学界能有一席之地，对于隧道照明理论的原始创新还需要有更大的突破，对于中间视觉理论、洞外亮度参数、入口段亮度折减系数等问题均需进一步深入研究。（2） 对隧道照明专业人才的培养不够重视，致使隧道照明专业人才相当短缺，制约着隧道照明设计技术的提高和技术理论的创新。（3）我国隧道照明的现代化和自动化水平还有待进一步提高，洞外亮度检测仪，等国产设备的可靠性和准确性与国外产品还有一定的差距。 虽然目前我国公路隧道正处于迅猛发展时期，但与国外成熟的技术相比，国内公路隧道的照明技术研究起步较晚，技术也相对基础，实施经验和基础性的工作仍然存在很大不足。 2000 年 1 月，我国在现有经验的基础上，借鉴国外公路隧道的成功经验和先进技术，颁布了公路隧道通风照明设计规范(JTJ0261999)，规范中对照明系统构成、隧道各照明段的亮度和长度、洞外亮度和减光措施、照明纵向和总均匀度、光源分级、调光分级、照度与亮度计算推荐方法、灯具及布置等都做了详细的规范说明。另外，由于近年来的电能浪费尤为严重，受到有关部门的广泛重视，目前主要的研究方向已不再是讨论如何设计照明系统，而是转向如何能够在满足规范要求的前提下行之有效的对照明系统进行优化控制，才能实现照明系统的智能化与节能降耗3。 近年来，在半导体电子产品迅猛发展的推动作用下，许多可调光、智能化的隧道照明控制方法应运而生，我国高速公路隧道照明节能技术研究因此取得了一定的成果。2010 年重庆交通科研院的韩直研究员编著了公路隧道节能一书，从隧道照明光源、照明方式及控制方式等不同角度分析了公路隧道照明节能技术的研究方向7；长安大学的郭兰英通过缩小手动、分段时序以及自动控制中每级的亮度变化，在视觉上实现隧道照明系统的连续调光，既提高了系统的安全性，又节约了电能。1.3设计要求及其主要内容 设计一个公路隧道照明控制系统。该系统能够检测每天每时每刻的天气情况，根据不同的天气情况，自动调节隧道内灯光的照明亮度。1.确定整个系统的设计方案； 2.选择元器件，完成系统硬件电路图；3.完成各功能模块的软件编写；4.使用Protues对设计的系统进行仿真，以验证设计的正确性，搭建系统，完成实物调试。 本次设计以单片机为核心，光敏传感器采集光照强度通过AD转换输送给单片机，以此来控制八盏灯的亮灭情况来模拟公路隧道灯光照明亮度。2隧道照明控制分析2.1隧道照明视觉问题分析 公路隧道作为公路的一个特殊路段，其管状结构决定了洞内外亮度相差悬殊，降低了道路的通行能力，威胁到车辆的行车安全。为了提高这一瓶颈路段的通行能力，确保行车安全，需要科学设置灯光照明系统。 隧道照明与普通道路照明不同，最大体现在白天也要照明，白天的照明强度比夜间的反而更强，加上隧道照明不同于一般的道路照明，有其明显的特殊性，白天照明比夜间照明更加复杂，包含人对明暗的适应能力。 如汽车驾驶员在白天从明亮的环境接近、进入和通过隧道的过程中，将发生种种特殊的视觉问题：进入隧道前由于隧道内外亮度差别极大，从隧道外部去看照明很不充分的隧道，入口处会看到一个“黑洞”；汽车由明亮的外部进入隧道后，由于亮度的急剧变化，会出现视觉“适应的滞后现象”；在隧道出口处，出现极强的眩光，产生一个很亮的洞口，这样才能提高行车安全，避免发生安全事故4。2.2隧道照明控制模式介绍2.2.1分级调光控制模式 分级调光控制是指隧道照明系统分为晴天、阴天、夜间三级照明控制模式，每级照明模式对应相应的照明回路控制，系统根据不同的天气情况对隧道照明灯具进行开关量调节。在公路隧道照明控制系统中，主要使用分级调光控制模式，通过控制照明回路的开关，调节隧道照明亮度。但是这种控制模式对隧道灯具的布设要求较高，调整范围较大，控制效果过于粗放，容易在隧道内形成“斑马线”，使得行车舒适性差，给行车安全造成隐患，同时还存在过度照明，隧道照明系统内有70%左右的能耗被过度照明消耗9。2.2.2无级调光控制模式 无级调光控制是指根据照明参数的变化而连续调节照明灯具的使用功率，从而实现不同亮度等级的转变，实现隧道照明较为平滑的调控。无级调光控制模式较分级调光模式更为准确，可以按照要求调节隧道照明灯具的功率，不需要灯具满负荷的工作，改变了传统公路隧道照明系统亮度需求和灯具能耗的不可控制性，有效地避免了过度照明，不但能使隧道内照度更加均匀变化，而且节约电能10。2.3 公路隧道照明控制器设计方案 本次设计的控制模式选择的是分级调光控制模式，隧道照明系统分为晴天、阴天、夜间三级照明控制模式，相对应的灯光控制设计为八盏灯全亮、间隔四盏灯亮、中间两盏灯亮。本次设计的控制思想是以光敏传感器采集光照信号通过AD转换给予单片机能识别的信号，以此来控制八盏灯的亮灭情况。以八盏灯的亮灭情况来模拟公路隧道照明的亮暗程度，当采集光照信号强时八盏灯全部亮；当采集光照强度达到中时，间隔四盏灯亮；当采集光照强度弱时，中间两盏灯亮。以这种灯光控制方式来避免进出隧道所产生的“黑洞效应”和“白洞效应”，来达到安全行驶的目的。3系统硬件电路设计3.1 器件选型3.1.1 STC89C52单片机基本介绍 STC89C52是一种带8K字节闪烁可编程可擦除只读存储器的低电压，高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。STC89C52RC引脚功能说明：主电源引脚VSS和VSSVSS（40脚）接+5V电压；VSS（20脚）接地。2、外接晶体引脚XTAL1和XTAL2XTAL1（19脚）接外部晶体的一个引脚。在单片机内部，它是一个反相放大器的输入端，这个放大器构成了片内振荡器。当采用外部振荡器时，对HMOS单片机，此引脚应接地；对SHMOS单片机，此引脚作为驱动端。XTAL2（18脚）接外晶体的另一端。在单片机内部，接至上述振荡器的反相放大器的输出端。采用外部振荡器时，对HMOS单片机，该引脚接外部振荡器的信号，即把外部振荡器的信号直接接到内部时钟发生器的输入端；对XHMOS，此引脚应悬浮。控制或与其它电源复用引脚RST/VPD、ALE/PROG、PSEN和EA/VPPRST/VPD（9脚）当振荡器运行时，在此脚上出现两个机器周期的高电平将使单片机复位。推荐在此引脚与VSS引脚之间连接一个约8.2k的下拉电阻，与VSS引脚之间连接一个约10F的电容，以保证可靠地复位。VSS掉电期间，此引脚可接上备用电源，以保证内部RAM的数据不丢失。当VSS主电源下掉到低于规定的电平，而VPD在其规定的电压范围（50.5V）VPD就向内部RAM提供备用电源。ALE/PROG（30脚）：当访问外部存贮器时，ALE（允许地址锁存）的输出用于锁存地址的低位字节。即使不访问外部存储器，ALE端仍以不变的频率周期性地出现正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此，它可用作对外输出的时钟，或用于定时目的。然而要注意的是，每当访问外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。ALE端可以驱动（吸收或输出电流）8个LS型的TTL输入电路。对于EPROM单片机（如8751），在EPROM编程期间，此引脚用于输入编程脉冲（PROG）。PSEN（29脚）：此脚的输出是外部程序存储器的读选通信号。在从外部程序存储器取指令（或常数）期间，每个机器周期两次PSEN有效。但在此期间，每当访问外部数据存储器时，这两次有效的PSEN信号将不出现。PSEN同样可以驱动（吸收或输出）8个LS型的TTL输入。EA/VPP（引脚）：当EA端保持高电平时，访问内部程序存储器，但在PS（程序计数器）值超过0FFFH（对851/8751/80S51）或1FFFH（对8052）时，将自动转向执行外部程序存储器内的程序。当EA保持低电平时，则只访问外部程序存储器，不管是否有内部程序存储器。对于常用的8031来说，无内部程序存储器，所以EA脚须常接地，这样才能只选择外部程序存储器。对于EPROM型的单片机（如8751），在EPROM编程期间，此引脚也用于施加21V的编程电源（VPP）。控制或与其它电源复用引脚RST/Vpd，ALE/PROG，PSEN和EA/Vpp。 RST/Vpd当振荡器运行时。在此引脚上出现两个机器同期的高电平（由低到高跳变），将使单片机复位。在VSS掉电期间，此引脚可接上备用电源，由Vpd向内部RAM提供备用电源，以保持内部RAM中的数据。 ALE/PROG正常操作时为ALE功能（允许地址钱存），提供把地址的低字节锁存到外部锁存器。ALE引脚以不变的频率（振荡周期的1/6）周期性地发出正脉冲信号。因此，它可用作对外输出的时钟，或用于定时目的。但要注意，每当访问外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。ALE端可以驱动（吸收或输出电流）八个LSTTL电路。对于EPROM型单片机，在EPROM编程期间，此引脚接收编程脉冲（PROG功能）。 PSEN外部程序存储器读选通信号输出端。在从外部程序存储器取指令（或数据）期间；PSEN在每个机器周期内两次有效。PSEN同样可以驱动八个LSTTL输入。 EAVppEA为内部程序存储器和外部程序存储器选择端。当EA为高电平时，访问内部程序存储器（PS值小于4K）。当EA为低电平时，则访问外部程序存储器。对于EPROM型单片机，在EPROM编程期间，此引脚上加21VEPROM编程电源（Vpp）。5、输入/输出（I/O）引脚P0、P1、P2、P3（共32根）P0口（39脚至32脚）：是双向8位三态I/O口，在外接存储器时，与地址总线的低8位及数据总线复用，能以吸收电流的方式驱动8个LS型的TTL负载。P1口（1脚至8脚）：是准双向8位I/O口。由于这种接口输出没有高阻状态，输入也不能锁存，故不是真正的双向I/O口。P1口能驱动（吸收或输出电流）4个LS型的TTL负载。对8052、8032，P1.0引脚的第二功能为T2定时/计数器的外部输入，P1.1引脚的第二功能为T2EX捕捉、重装触发，即T2外部控制端。对EPROM编程和程序验证时，它接收低8位地址。P2口（21脚至28脚）：是准双向8位I/O口。在访问外部存储器时，它可以作为扩展电路高8位地址总线送出高8位地址。在对EPROM编程和程序验证期间，它接收高8位地址。P2可以驱动（吸收或输出电流）4个LS型的TTL负载。P3口（10脚至17脚）：是准双向8位I/O口，在MSS-51中，这8个引脚还用于专门功能，是复用双功能口。P3能驱动（吸收或输出电流）4个LS型的TTL负载。 图3-1 STC89C52引脚图 3.1.2 PCF8591芯片介绍 PCF8591是一个单片集成、单独供电、低功耗、8-bitCMOS数据获取器件。PCF8591具有4个模拟输入、1个模拟输出和1个串行IC总线接口。PCF8591的3个地址引脚A0,A1和A2可用于硬件地址编程，允许在同个IC总线上接入8个PCF8591器件，而无需额外的硬件。在PCF8591器件上输入输出的地址、控制和数据信号都是通过双线双向IC总线以串行的方式进行传输。PCF8591的功能包括多路模拟输入、内置跟踪保持、8-bit模数转换和8-bit数模转换。PCF8591的最大转化速率由IC总线的最大速率决定。引脚图示如3-2AIN0AIN3：模拟信号输入端。A0A3：引脚地址端。VDD、VSS：电源端（2.56V）SDA、SCL：I2C总线的数据线、时钟线。OSC：外部时钟输入端，内部时钟输出端。EXT：内部、外部时钟选择线，使用内部时钟时EXT接地。AGND：模拟信号地。AOUT：D/A转换输出端。VREF：基准电源端。 图3-2 PCF8591引脚图 3.1.3 74HC373芯片介绍 74HC373是8数据锁存器，主要用于数码管、按键等等的控制，如图3-3所示。OE：output_enable,输出使能;LE：latch_enable,数据锁存使能,latch是锁存的意思;Dn：第n路输入数据;On：第n路输出数据;74HC373 的输出端 O0O7 可直接与总线相连。当三态允许控制端OE为低电平时，O0O7 为正常逻辑状态，可用来驱动负载或总线。当OE为高电平时，O0O7 呈高阻态，即不驱动总线，也不为总线的负载，但锁存器内部的逻辑操作不受影响。当锁存允许端 LE 为高电平时，O随数据D而变。当LE为低电平时，O被锁存在已建立的数据电平。 图3-3 74HC373引脚图3.1.4 SR420361K数码管 本设计用的是0.36英寸红色四位数码管SR420361K： 图3-4 数码管图 四位数码管是一种半导体发光器件，其基本单元是发光二极管。数码管按段数分为七段数码管和八段数码管，八段数码管比七段数码管多一个发光二极管单元（多一个小数点显示）；按发光二极管单元连接方式分为共阳极数码管和共阴极数码管。共阳数码管是指将所有发光二极管的阳极接到一起形成公共阳极(COM)的数码管。共阳数码管在应用时应将公共极COM接到+5V，当某一字段发光二极管的阴极为低电平时，相应字段就点亮。当某一字段的阴极为高电平时，相应字段就不亮。共阴数码管是指将所有发光二极管的阴极接到一起形成公共阴极(COM)的数码管。共阴数码管在应用时应将公共极COM接到地线GND上，当某一字段发光二极管的阳极为高电平时，相应字段就点亮。当某一字段的阳极为低电平时，相应字段就不亮。 图3-5 数码管引脚图 本设计中的SR420361K数码管从正面看（数字朝上，小数点靠近自己），上方的六根管脚（从左到右）依次是1af23b，下面的六根管脚（从左到右）依次是edpcg4，其中1234是四位数码管 的位选，因为本数码管是共阴的，故低电平有效，反之，共阳的高电平有效，p管脚为小数点显示，另外的abcdefg是单个数码管的段显示。引脚排列依然是从左下角的那个脚（1脚）开始，以逆时针方向依次为1-12脚，下图中的数字与之一一对应。3.2单片机最小系统 单片机最小系统,或者称为最小应用系统,是指用最少的元件组成的单片机可以工作的系统，如图3-6所示。 对51系列单片机来说,单片机+晶振电路+复位电路,便组成了一个最小系统。但是一般我们在设计中总是喜欢把按键输入、显示输出等加到上述电路中,成为小系统，分为四个部分：1、晶振：至于大小有你的单片机时钟周期要求而决定(运用于计时，与两个电容并联使用，电容大小由你的晶振决定。)2、复位电路3、电源（用于供电，一般用电脑的USB口供电）4、烧制程序的口（可用串口配合MAX232配合使用，也可以做个并口输入，这个要根据你使用单片机的种类决定，比如ATC可用并口，STC一般只用串口输入等等） 图3-6 最小系统图3.3公路隧道照明控制器设计原理框图 本次设计的原理框图如图3-7所示分为显示模块、灯光控制、光源采集三个模块，其核心控制元件是单片机最小系统。 单 片 机显示模块灯光控制光源采集 图3-7 隧道照明控制器原理框图 3.3四位数码管的显示模块 数码管驱动芯片，为三态输出的八透明锁存器，控制段显，RN1为限流电阻，保证数码管长期工作和合适的亮度。p0口上拉电阻，保证没有数据输入，输出时，P0口始终保持高电平，当有输出时，提供足够的输出电流，如图3-8所示。 图3-8 数码管显示模块图3.4隧道照明灯光控制模块 灯光控制电路是公路隧道照明控制器设计的发光部分，也是整个硬件电路的基本组成部分之一，这一部分电路相对来说比较简单，起控制作用的元件是单片机，其控制功能主要通过指令系统的指令来实现。这一部分电路主要有8个LED灯、8个电阻、单片机组成的。仿真原理图中用光敏电阻来模拟光敏传感器，PCF8591AD转换模块的主要功能就是将光照强度信号转换成单片机能识别的信号。如图3-9所示。 图3-9 灯光控制模块图4系统软件设计4.1 Keil uvision4软件介绍 Keil C51是美国Keil Software公司出品的51系列兼容单片机C语言软件开发系统，与汇编相比，C语言在功能上、结构性、可读性、可维护性上有明显的优势，因而易学易用。用过汇编语言后再使用C来开发，体会更加深刻。Keil C51软件提供丰富的库函数和功能强大的集成开发调试工具，全Windows界面。另外重要的一点，只要看一下编译后生成的汇编代码，就能体会到Keil C51生成的目标代码效率非常之高，多数语句生成的汇编代码很紧凑，容易理解。2009年2月发布Keil uVision4，Keil uVision4引入灵活的窗口管理系统，使开发人员能够使用多台监视器，并提供了视觉上的表面对窗口位置的完全控制的任何地方。新的用户界面可以更好地利用屏幕空间和更有效地组织多个窗口，提供一个整洁，高效的环境来开发应用程序。新版本支持更多最新的ARM芯片，还添加了一些其他新功能。4.2主程序设计本次设计的控制思想是以光敏传感器采集光照信号通过AD转换给予单片机能识别的信号，以此来控制八盏灯的亮灭情况。以八盏灯的亮灭情况来模拟公路隧道照明的亮暗程度，当采集光照信号强时八盏灯全部亮；当采集光照强度达到中时，间隔四盏灯亮；当采集光照强度弱时，中间两盏灯亮。程序流程图如图4-1 结束 图4-1 主程序流程图4.3显示子程序设计 显示子程序实现了显示光照强度的功能模块，如图4-2流程图所示。 开始显示十位显示个位显示小数点 返回 图4-2 显示子程序流程图 4.4隧道灯光控制子程序 隧道灯光控制子程序实现了灯光控制模块功能，根据采集的光照信号传送给单片机给以灯光控制，当光照强度大于等于80%时，八盏灯全部亮；当光照信号大于50%小于80%时，中间间隔四盏灯全部亮；当光照信号小于等于50%时，中间两盏灯亮，流程图如4-4所示。 开始调用AD采集子程序光照强度80%光照强度50%80%光照强度50%控制八盏灯全亮控制中间两盏灯亮控制四盏灯亮 结束返回YYYY Y N N 图4-4 灯光控制子程序流程图5仿真与调试此次设计我们所用的软件是proteus、keil uvision4。5.1 PROTEUS软件介绍 Proteus是英国Labcenter公司开发的电路分析与仿真软件。该软件的特点是：集原理图设计、仿真和PCB设计于一体，真正实现从概念到产品的完整电子设计工具。具有模拟电路、数字电路、单片机应用系统、嵌入式系统（不高于ARM7）设计与仿真功能。具有全速、单步、设置断点等多种形式的调试功能。具有各种信号源和电路分析所需的虚拟仪表。支持KeilC51uVision2、MPLAB等第三方的软件编译和调试环境。具有强大的原理图到PCB板设计功能，可以输出多种格式的电路设计报表。拥有PROTEUS电子设计工具，就相当于拥有了一个电子设计和分析平台。5.2 系统仿真调试与结果分析 在未做板子之前，我已经根据原理图做过模拟仿真，但做的都只是模块化的仿真，板子做出来后，根据整体程序进行仿真。 在进行仿真前，检查好电路，看看是否有虚焊或漏焊，电路是否有短路、断路问题出现。当一切都正常后，调入一个简单的测试程序，检查电路是否工作，开始时，并不是一试就出来，在经过电路的检查，检查电压值，发现硬件没问题，再去修改软件，改了两次，最终电路正常显示了，说明电路板是正确的，接着进行模块性的测试，模块都出来后，进行整体调试。 通过对proteus仿真软件的学习，能够熟悉地使用该软件的基本操作命令，最后设计出隧道照明控制器的仿真原理图。但是最终数码管显示光照强度出现一点问题，一开始数码管总是处于闪烁状况，最后竟没有了显示。估计是软件程序的编程出了问题，如图5-1。 图5-1 仿真图 6实物搭建与调试6.1 实物搭建 在实物搭建前首先必须得有个合理的布局，这样不仅会为以后焊接实物省下不少麻烦，还可以方便检查最终电路出现的问题。在焊接前必须查清楚实物中各个管脚的功能，再与电路图中一一对应，一定要细心，切记不要搞错。在下载程序调试前一定要用万用表检查好电路，看看是否有短路、断路状况出现，否则可能会影响整个电路板的运行。还有特别注意别有虚焊、漏焊这种状况发生，一切正常后，下载程序进行调试。开始时，并不是一试就成功了，通过电路硬件和软件的多次检查，最终就是数码管显示模块没有达到设计要求。在整个实物过程中最重要的就是细心，不要急，搞清楚再去焊接，这样出错的几率就比较少，也方便以后电路出错时的检查。6.2 实物调试与结果分析 总体电路调试主要分为硬件电路调试和软件电路调试两部分。硬件电路主要发现以下几类问题，由于焊接技术欠佳，造成的虚焊，些许焊点不规范等问题。在硬件电路的调试过程中，我明白了硬件调试的步骤，也同时向老师学会了一些调试技巧，若芯片不能正常工作，应首先测试其片选、时钟等信号，然后在考虑起工作时序的问题。并且也学会了如何找出问题的所在和一些问题的解决方法等。在整个毕业设计过程中，我也遇到了许多困难，如程序可以仿真但在实际电路中很不稳定，通过查阅相关资料，最终得到解决。在模拟仿真就出现过数码管显示问题，一开始还有数字显示，过一段时间处于闪烁状况，到最后数码管压根没有显示了。我想可能是CPU运行问题，可是最后实物焊接好后，也是这块出现了问题，数码管总是显示四个八。分析之后觉得可能是程序编程那块出现了问题，因为是初次焊接，很多线路的布局不是很合理，如图6-1。 图6-1 实物图 7总结 本次毕业设计主要讲述了单片机的相关知识、隧道照明控制器设计的软硬件系统及相关程序和总体电路调试与功能实现。 在硬件部分设计中，主要介绍了几种本文用到的STC89C52单片机、PCF8591和74HC373芯片，除此之外，还有四位数码管显示光照强度模块。本次设计主要是通过光敏传感器采集光照信号通过PCF8591AD模拟转换给STC89C52能识别的数字信号，以此控制八盏二极管灯的亮灭状况，来实现对隧道照明控制器的设计，达到本次设计要求说的根据外侧环境来控制隧道灯光亮暗程度。最后展示了本次设计的原理图、实物图。 在相关软件及程序设计部分，主要介绍了proteus、keil uvision4的主要功能。最后列出了本次设计所要实现功能的程序。本次公路隧道照明控制器设计通过光源采集模块能够很好的控制八盏灯的灯光亮灭情况，达到设计要求所说的自动调节隧道内的灯光照明亮度。但是由于分级控制模式等级少导致过度照明，造成能源浪费。 在实物焊接的时候可能是数码管那块出现出现了问题导致显示不出来光照强度，没有达到设计要求所说的能够检测每时每刻的天气状况。 通过这次隧道照明控制器的设计，让我更熟练了对单片机的应用以及程序的编程能力，加强了我的动手、思考和解决问题的能力，同时也加强了对板子的调试能力，懂得如何一步一步去检查错误。开始调试时不成功，经过认真思考和检测，找到了问题所在。致谢 本次毕业设计是在张晓群老师的悉心指导下完成的，毕设期间由于工作实习的原因一开始没把毕设放在心上，导致毕设方向老是不明确，中心控制思想不清楚，是我们组里进度最慢，表现最差的。最后是张老师的一席话点醒了我，让我懂得：现在的我应该把毕设放在第一位，以后工作的机会多得是。在你认真做毕设的时候还能学到一些以前课本你没学到的东西，会对我日后工作有所帮助。之后无论是在学习、工作上张老师都给予我无微不至的关心和照顾，让我受益匪浅，谨此向张老师致以最崇高的敬意和最衷心的感谢。 在此次毕设进行期间，韩宏权、赵飞给予了我很大的帮助，尤其是实物焊接细节这一块让我避免了很多低级错误，使毕设能够顺利的完成，在此对他们表示忠诚地感谢。 最后，衷心感谢那些帮助过我、支持过我的的老师、同学们。还有，感谢学院这四年对我的培养和那些一直在背后默默支持我、理解我的家人和朋友们。参考文献1、JTJ026.1-1999，公路隧道照明设计规范S2、赵忠杰 高等级公路隧道照明工程设计与研究J.西安公路交通大学学报，1999,(4),55-57.3、叶黎明 江鹤高速公路莲花山隧道照明系统的优化设计J.广州交通科技，2002，（3），44-47.4、照明学会 编 照明手册（第二版），2005 ISBN 7-03-015419-35、李建忠主编 单片机原理及应用M 西安电子科技大学出版2008.2 6、杨坚隧道照明设计浅谈J林业建设20089(第32卷第3期)7、交通部部颁标准，公路隧道通风照明设计规范(CJJ452006)S，人民交通出版社，20068、王学堂，赵展旗隧道照明控制工程研究，西安公路交通大学学报，1998，(1)9合肥源辉光电子有限公司，无级调光控制技术在公路隧道中的节能应用【J】，智能建筑与城市信息，2010（7）；5-610周健，吕晓峰，杨洋，公路隧道LED灯照明系统无级调光控制研究【J】，公路隧道，2010（3）；40-4311、DeviceNet Communication Module and Protocol，Volume1，Release2.0，June30,199912、Deng.E,Cuk.s.Negative Incremental Impedance and Stability of Fluorescent LampsJ.IEEE,1997 附录1 元器件清单序号名称数量1STC89C52最小系统1个274HC3731个3PCF85911个40.36英寸四位数码管1个52K电阻8个6200电阻8个7100K电阻1个8220uf电容1个9104电容3个10光敏传感器1个11发光二极管8个 附录2 系统仿真图附录3 系统实物图 附录4 系统的程序/* 实验名 :AD和DA实验* 使用的IO : * 实验效果 :LCD1602显示读取到的AD值*注意 ：*/#include#includei2c.h#define WRITEADDR 0x90#define READADDR 0x91#define DIGP0sbit LSA=P24;sbit LSB=P25;sbit LSC=P26;sbit LSD=P27;unsigned char code DIG_CODE10=0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f;unsigned char Num=0;unsigned int disp4=0x3f,0x3f,0x3f,0x3f;unsigned char timecount=0;void Pcf8591SendByte(unsigned char channel);unsigned char Pcf8591ReadByte();void Timer