智能路灯详细设计说明书

1 第五章第五章 详细设计详细设计 5 15 1 单片机最小系统单片机最小系统模块模块 5 1 15 1 1 模块描述模块描述 本模块主要是完成单片机的最小系统设计 用来使单片机能正常工作 由电源电路 晶振电路 复位电路 单片机组成 5 1 25 1 2 单片机元件单片机元件介绍介绍 晶振电路 单片机内部有一个高增益 反相放大器 其输入端为芯片引脚 XTAL1 其输出端为引脚 XTAL2 其中 XYAL1 接外部晶体的一个引脚 在单片机内部 它是一个反向放大器的输入端 若采用外部振荡器 该引脚接收振荡器的信号 即 八次信号直接接到内部时钟发生器的输入端 XTAL2 节外部晶体的另一端 在单片机 内部接到反向放大器的输入端 当采用外接晶体振荡器时 此引脚可以不接 复位电路 复位操作有两种基本形式 一种是上电复位 另一种是按键复位 按 键复位具有上电复位功能外 若要复位 只要按图中的 RESET 键 电源 VCC 经电阻 R1 R2 分压 在 RESET 端产生一个复位高电平 上电复位电路要求接通电源后 通 过外部电容充电来实现单片机自动复位操作 上电瞬间 RESET 引脚获得高电平 随 着电容的充电 RERST 引脚的高电平将逐渐下降 RERST 引脚的高电平只要能保持足 够的时间 2 个机器周期 单片机就可以进行复位操作 单片机 各引脚功能说明 VCC 供电电压 GND 接地 P0 口 P0 口为一个 8 位漏级开路双向 I O 口 每脚可吸收 8TTL 门流 当 P1 口 的管脚第一次写 1 时 被定义为高阻输入 P0 能够用于外部程序数据存储器 它可 以被定义为数据 地址的第八位 在 FIASH 编程时 P0 口作为原码输入口 当 FIASH 进行 校验时 P0 输出原码 此时 P0 外部必须被拉高 P1 口 P1 口是一个内部提供上拉电阻的 8 位双向 I O 口 P1 口缓冲器能接收输 出 4TTL 门电流 P1 口管脚写入 1 后 被内部上拉为高 可用作输入 P1 口被外部 下拉为低电平时 将输出电流 这是由于内部上拉的缘故 在 FLASH 编程和校验时 P1 口作为第八位地址接收 P2 口 P2 口为一个内部上拉电阻的 8 位双向 I O 口 P2 口缓冲器可接收 输出 2 4 个 TTL 门电流 当 P2 口被写 1 时 其管脚被内部上拉电阻拉高 且作为输入 并因此作为输入时 P2 口的管脚被外部拉低 将输出电流 这是由于内部上拉的缘 故 P2 口当用于外部程序存储器或 16 位地址外部数据存储器进行存取时 P2 口输 出地址的高八位 在给出地址 1 时 它利用内部上拉优势 当对外部八位地址数 据存储器进行读写时 P2 口输出其特殊功能寄存器的内容 P2 口在 FLASH 编程和校 验时接收高八位地址信号和控制信号 P3 口 P3 口管脚是 8 个带内部上拉电阻的双向 I O 口 可接收输出 4 个 TTL 门 电流 当 P3 口写入 1 后 它们被内部上拉为高电平 并用作输入 作为输入 由于外部下拉为低电平 P3 口将输出电流 ILL 这是由于上拉的缘故 P3 口也可 作为 AT89S52 的一些特殊功能口 P3 口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信 号 RST 复位输入 当振荡器复位器件时 要保持 RST 脚两个机器周期的高电平时 间 ALE PROG 当访问外部存储器时 地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地 位字节 PSEN 外部程序存储器的选通信号 在由外部程序存储器取指期间 每个机器 周期两次 PSEN 有效 但在访问外部数据存储器时 这两次有效的 PSEN 信号将不出 现 EA VPP 当 EA 保持低电平时 则在此期间选择外部程序存储器 0000H FFFFH 不管是否有内部程序存储器 XTAL1 反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入 XTAL2 来自反向振荡器的输出 3 5 1 3 硬件接线图硬件接线图 XTAL2 18 XTAL1 19 ALE 30 EA 31 PSEN 29 RST 9 P0 0 AD0 39 P0 1 AD1 38 P0 2 AD2 37 P0 3 AD3 36 P0 4 AD4 35 P0 5 AD5 34 P0 6 AD6 33 P0 7 AD7 32 P1 0 T2 1 P1 1 T2EX 2 P1 2 3 P1 3 4 P1 4 5 P1 5 6 P1 6 7 P1 7 8 P3 0 RXD 10 P3 1 TXD 11 P3 2 INT0 12 P3 3 INT1 13 P3 4 T0 14 P3 7 RD 17 P3 6 WR 16 P3 5 T1 15 P2 7 A15 28 P2 0 A8 21 P2 1 A9 22 P2 2 A10 23 P2 3 A11 24 P2 4 A12 25 P2 5 A13 26 P2 6 A14 27 U1 AT89C52 R3 10k C1 22PF C2 22PF X1 12M C3 10UF R1 300 D1 LED RED 最小系统硬件接线图 5 1 45 1 4 软件程序软件程序 ORG 0000H AJMP START ORG 0030H START MOV P1 0FFH LCALL DELAY MOV P1 00H LCALL DELAY SJMP START 4 DELAY MOV R5 10 DEL MOV R6 200 DEL1 MOV R7 123 NOP DEL2 DJNZ R7 DEL2 DJNZ R6 DEL1 DJNZ R5 DEL RET END 5 1 55 1 5 模块功能模块功能 该模块就是为了单片机能够正常工作 要求 1 晶振电路给单片机提供时钟工作源 2 复位电路可以上电复位 当单片机在工作过程中 可以人为手动复位 3 单片机可以装载程序 实现程序的功能 5 25 2 行人检测模块行人检测模块 5 2 1 模块描述模块描述 本模块由单片机 按钮 电阻 2K 组成完成对行人的检测 在设计的时候 主要是用高电平来模拟红外传感器的检测信号 当有人通过为低电平 无人通过为 高电平 在开始时单片机就初始状态 P1 口即为高电平 模拟情况下接了 8 个按钮 在实际的电路中根本没有电源给传感器供电 为了提高电源给传感器 此处提供了 上拉电源 5 2 2 所用元件介绍所用元件介绍 热释红外传感器 RE200B 是传感器的一种 RE200B 采用热释电材料极化随温度变 化的特性探测红外辐射 并配合双灵敏元互补方法抑制温度变化产生的干扰 提高 了传感器的工作稳定性 参数包括 双元热释电红外传感器 RE200B 灵敏元面积 2 0 1 0mm2 基片材料 硅 基片厚度 0 5mm 5 工作波长 7 14 m 平均透过率 75 输出信号 2 5V 420 k 黑体 1Hz 调制频率 0 3 3 0Hz 带宽 72 5db 增益 噪声 200mV mVp p 25 平衡度 20 工作电压 2 2 15V 工作电流 8 5 24 A VD 10V Rs 47k 25 源极电压 0 4 1 1V VD 10V Rs 47k 25 工作温度 20 70 保存温度 35 80 视场 139 126 说明 该传感器采用热释电材料极化随温度变化的特性探测红外辐射 采用双 灵敏元互补方法抑制温度变化产生的干扰 提高了传感器的工作稳定性 1 上述特性指标是在源极电阻等于 47K 条件下测定的 用户使用传感器时 可根 据自己的需要调整 R2 的大小 2 注意灵敏元的位置及视场大小 以便得到最佳光学设计 3 所有电压信号的测量都是采用峰一峰值定标 平衡度 B 中的 EA 和 EB 分别表示 两个灵敏元的电压输出信号的峰一峰值 4 使用传感时 管脚的弯曲或焊接部位应离开管脚基部 4mm 以上 5 使用传感器前 应先参考说明书 尤其要防止接错管脚 5 2 3 行人检测电路原理图行人检测电路原理图 行人检测电路硬件接线图 6 5 2 4 模块功能模块功能 1 高低电平模拟红外传感器信号能检测是否有行人通过 2 有人通过为低电平 灯亮 3 无人通过为高电平 灯灭 5 35 3 手动控制模块手动控制模块 5 3 15 3 1 模块描述模块描述 本模块可以实现对路灯的手动控制 如果发生紧急情况或者路灯自动控制部分发生 了故障 维修人员没有及时修复 致使路灯无法工作 为了不影响正常生活 人们 可以自己开启路灯开关 实现对路灯的控制 5 3 2 电路设计原理图电路设计原理图 5 3 3 模块功能模块功能 通过手动部分可以处理紧急情况 让所有灯全亮 在紧急的情况下 所有的路 7 灯都要打开 此时通过手动开关打开路灯 紧急情况过后 关闭所有路灯 系统恢 复正常 5 45 4 智能路智能路灯模块灯模块 5 4 1 模块描述模块描述 本模块将单片机 LED 显示灯 电阻 470 进行连接 进行路灯的开关控 制 连接 LED 显示灯时采用共阳极连接的方法 连接单片机时 用将 LED 显示灯 与 P2 口的连接方式 即按照顺序依次从 P2 0 P2 7 一一对应连接 在进行路灯控制 程序设计的时候 主要考虑传感器的获取信号 由于单片机高电平带负载能力很弱 采用低电平控制 LED 路灯 5 4 25 4 2 电路设计原理图电路设计原理图 8 XTAL2 18 XTAL1 19 ALE 30 EA 31 PSEN 29 RST 9 P0 0 AD0 39 P0 1 AD1 38 P0 2 AD2 37 P0 3 AD3 36 P0 4 AD4 35 P0 5 AD5 34 P0 6 AD6 33 P0 7 AD7 32 P1 0 1 P1 1 2 P1 2 3 P1 3 4 P1 4 5 P1 5 6 P1 6 7 P1 7 8 P3 0 RXD 10 P3 1 TXD 11 P3 2 INT0 12 P3 3 INT1 13 P3 4 T0 14 P3 7 RD 17 P3 6 WR 16 P3 5 T1 15 P2 7 A15 28 P2 0 A8 21 P2 1 A9 22 P2 2 A10 23 P2 3 A11 24 P2 4 A12 25 P2 5 A13 26 P2 6 A14 27 U1 AT89C51 C1 22PF C2 22PF X1 12M R1 470 R2 470 R3 470 R4 470 R5 470 R6 100 R7 470 R8 470 R9 2K R10 2K R11 2k R12 2k R13 2k R14 2k R15 2k R16 2k R17 10k C3 10uF SW1 SW SPST SW2 SW SPST D8 LED GREEN D7 LED GREEN D5 LED GREEN D4 LED GREEN D2 LED GREEN D3 LED GREEN D1 LED GREEN D6 LED GREEN 5 4 35 4 3 模块功能模块功能 1 保证系统正常工作 当程序启动后 单片机处于设置的原始状态 所以灯全关 红外传感器打开 手动控制开关处于关灯状态 此时系统开始正常工作 2 节能 如果有行人进入智能路灯面前 红外传感器检测到信号 并以电压的形式吧 信号送给单片机 单片机根据传感器送来的信号个传感器的布置 点亮相应的传感 器所处的位置 LED 路灯 当行人通过这个路灯后 达到下一个路灯时 上一个路灯 熄灭