智能路灯控制系统

一 设计的任务和要求一 设计的任务和要求 设计并制作一套智能路灯控制系统 控制系统结构如图 1 所示 输入 显示 装置 支路控制器 单元控制器1单元控制器2 LED灯1LED灯2 图 1 路灯控制系统示意图 基本要求基本要求 1 支路控制器有时钟功能 能设定 显示开关灯时间 并控制整条 支路按时开灯和关灯 2 支路控制器应能根据环境明暗变化 自动开灯和关灯 4 支路控制器能分别独立控制每只路灯的开灯和关灯时间 5 当路灯出现故障时 灯不亮 支路控制器应发出声光报警信号 并显示有故障路灯的地址编号 二二 路灯控制系统基本原理路灯控制系统基本原理 本设计是基于 STC 单片机的智能路灯控制系统 由电源电路 单片机控制 模块 光控电路 红外遥控与检测 液晶显示六个模块组成 单片机通过光控 电路来检测环境亮度控制总的路灯开关 在设定灯开的时间段内 如果没有人 或车通过时 电路的分开关元件处于断开状态 路灯不亮 当通过红外检测系 统检测到有人或车通过时 电路的分开关元件闭合 路灯形成通路 路灯亮 同时通过 A D 转换芯片把灯的亮度的模拟信号转变成数字信号传送给单片机 单片机输出控制信号又通过 D A 转换芯片来调节路灯的明暗 光敏电阻监控路 灯的好坏 当路灯坏了光敏电阻就会返回一个信号给单片机 让单片机驱动蜂 鸣器报警 并由显示屏显示哪个灯坏了 整个设计应用单片机和硬件组合来对 系统进行控制 设计简单 成本低 稳定性好 三 三 设计方案设计方案 根据题目基本要求 设计任务主要完成单片机 AT89C51 对光学传感器传输 的信号进行处理 从而控制路灯的亮与灭 同时对行程中的有关数据进行处理 并显示 并在此过程中如果出现故障 灯不亮 时则发出声光报警 为完成相 应功能 系统可以划分为以下几个基本部分 单片机 光敏监测电路 信息显 示 声光报警电路 A D 转换 时钟控制电路 如图 1 所示 图 2 系统设计框图示意图 四 硬件设计四 硬件设计 1 1 AT89C51AT89C51 最小系统板最小系统板 AT89C51 最小系统板电路图 图 3 最小系统电路图 2 2 光控制电路 光控制电路 用光敏电阻作光电开关电路 其灵敏度相当高 由单片机处理光信号 照 度较低时 单片机控制电路导通 当有一定照度的光照射时 光敏电阻阻值变 小 单片机控制电路断开 实现功能 单片机 时钟控制电路 时钟存储单元 输入显示电路 光敏检测电路 声光报警电路 A D 转换 恒流源驱动 LED1 LED2 交通情况监测 图 4 光控制电路图 3 3 电源电路 电源电路 根据整机要求 电源电路应为信号产生电路提供5V电压 其中 5V电压需 要 稳压输出 为此选用了7815 7915两种三端集成稳压器 这种三端固定 电压输 出式集成稳压器 使用简单 价格较低 且由于内部具有过压过流保护 使整机 的电源电路稳定 性能可靠 外接9V交流电输入 经绝对值电路 然后 滤波通过7805 7905产生 5V的直流电压 电源部分电路图如图5所示 V 13 2 VV GN D INOU T 781 2 Tr 压压压压压 A BC I0 压压压压压压压压压 U1 220V U2 U1 U0 C 470 uF C1 0 3 3uF C2 100 uF R2 68k 18D B10 20K R1 图 5 电源电路 4 4 显示电路 显示电路 多位 LED 显示时 常将所有位的段选线并联在一起 由一个 8 位 I O 口控 制 而共阴极点或共阳极点分别由另一个 8 位 I O 口控制 也可采用并行扩展 口构成显示电路 如图 6 所示 图 6 数码管显示电路图 5 5 路灯故障检测 路灯故障检测 采用光敏二极管检测路灯的开灯与关灯 然后将信号传送到单片机 由单 片机程序控制蜂鸣器发出报警声 在实验板上装一个蜂鸣器 利用单片机控制 声光 LED1 MK1 Mic1 1K R15 1K R23 Bell 5V Q6 8550 光 光 光 光 光 光 图 7 声光报警电路 图 8 LED 恒流源电路图 6 6 LEDLED 恒流源恒流源 采用 W7805 提供 5V 的直流稳压电源 如图八所示 五 软件设计五 软件设计 本软件设计的程序设计包括判断各个按钮按下之后能够实现什么功能 判 断开灯关灯的时间 其中 动态显示是在中断子程序中进行的 每一次中断的 时间为 1MS 每中断一次扫描一次 实现动态显示 正常走时的动态显示是在 T0 中断中进行动态扫描的 设置开灯关灯的时间是在 T1 中断中进行动态扫描 的 主程序流程图为 系统软件设计采用模块化思想 主要由单片机完成 实现 LED 显示 数据 转换和存储 系统软件设计主要由故障检测程序 路灯执行时间 环境光控制 路灯亮灭等子程序组成 其中 路灯执行开关时间和环境决定路灯亮灭流程图 下图所示 主程序清单 ORG 0000H AJMP MAIN ORG 0003H AJMP YIDONG ORG 000BH AJMP INTT0 ORG 0030H MAIN NOP 系统赋初值 SDISP1 CLR P2 0 CLR C JB P3 1 SDISP1 NOP ACALL KEYSCAN MOV A 40H CJNE A 06H SDISP1N SDISP1N JNC SDISP1 MOV 30H 40H SETB P3 1 SDISP2 MOV P2 0FFH CLR P2 1 CLR C JB P3 1 SDISP2 NOP ACALL KEYSCAN MOV A 40H CJNE A 0AH SDISP2N SDISP2N JNC SDISP2 MOV 31H 40H SETB P3 1 SDISP3 MOV P2 0FFH CLR P2 2 CLR C JB P3 1 SDISP3 NOP ACALL KEYSCAN MOV A 40H CJNE A 06H SDISP3N SDISP3N JNC SDISP3 MOV 32H 40H SETB P3 1 SDISP4 MOV P2 0FFH CLR P2 3 CLR C JB P3 1 SDISP4 NOP ACALL KEYSCAN MOV A 40H CJNE A 0AH SDISP4N SDISP4N JNC SDISP4 MOV 33H 40H SETB P3 1 SDISP5 MOV P2 0FFH CLR P2 0 CLR C JB P3 1 SDISP5 NOP ACALL KEYSCAN MOV A 40H CJNE A 06H SDISP5N SDISP5N JNC SDISP5 MOV 35H 40H SETB P3 1 SDISP6 MOV P2 0FFH CLR P2 1 CLR C JB P3 1 SDISP6 NOP ACALL KEYSCAN MOV A 40H CJNE A 0AH SDISP6N SDISP6N JNC SDISP6 MOV 36H 40H SETB P3 1 SDISP7 MOV P2 0FFH CLR P2 2 SETB P2 1 CLR C JB P3 1 SDISP7 NOP ACALL KEYSCAN MOV A 40H CJNE A 06H SDISP7N SDISP7N JNC SDISP7 MOV 37H 40H SETB P3 1 SDISP8 MOV P2 0FFH CLR P2 3 SETB P2 2 CLR C JB P3 1 SDISP8 NOP ACALL KEYSCAN MOV A 40H CJNE A 0AH SDISP8N SDISP8N JNC SDISP8 MOV 38H 40H SETB P3 1 SDISP9 MOV P2 0FFH CLR P2 0 CLR C JB P3 1 SDISP9 NOP ACALL KEYSCAN MOV A 40H CJNE A 06H SDISP9N SDISP9N JNC SDISP9 MOV 3AH 40H SETB P3 1 SDISPA MOV P2 0FFH CLR P2 1 CLR C JB P3 1 SDISPA NOP ACALL KEYSCAN MOV A 40H CJNEA 0AH SDISPAN SDISPAN JNC SDISPA MOV 3BH 40H SETB P3 1 SDISPB MOV P2 0FFH CLR P2 2 CLR C JB P3 1 SDISPB NOP ACALL KEYSCAN MOV A 40H CJNE A 06H SDISPBN SDISPBN JNC SDISPB MOV 3CH 40H SETB P3 1 SDISPC MOV P2 0FFH CLR P2 3 CLR C JB P3 1 SDISPC NOP ACALL KEYSCAN MOV A 40H CJNE A 0AH SDISPCN SDISPCN JNC SDISPC MOV 3DH 40H SETB P3 1 MOV TMOD 01H MOV TH0 3CH MOV TL0 0B0H SETB EA SETB ET0 SETB EX0 SETB IT0 MOV R5 14H MOV P2 0FFH MOV 34H 00H MOV 39H 00H MOV 3EH 00H LOOP1 JNB P3 5 LOOP2 ACALL JUDGE3 LOOP2 MOV R4 3AH SETB TR0 ACALL DISPLAY AJMP LOOP1 键盘扫描程序 KEYSCAN MOV P1 0FFH CLR P1 4 MOV A P1 ANL A 0FH XRL A 0FH JZ NOKEY1 LCALL DELY10MS MOV A P1 ANL A 0FH XRL A 0FH JZ NOKEY1 MOV A P1 ANL A 0FH CJNE A 0EH NK1 MOV 40H 1 LJMP DK1 NK1 CJNE A 0DH NK2 MOV 40H 4 LJMP DK1 NK2 CJNE A 0BH NK3 MOV 40H 7 LJMP DK1 NK3 CJNE A 07H NK4 MOV 40H 14 LJMP DK1 NK4 NOP DK1 MOV A 40H MOV DPTR TABLE MOVC A A DPTR MOV P0 A DK1A MOV A P1 ANL A 0FH XRL A 0FH JNZ DK1A RET NOKEY1 MOV P1 0FFH CLR P1 5 MOV A P1 ANL A 0FH XRL A 0FH JZ NOKEY2 LCALL DELY10MS MOV A P1 ANL A 0FH XRL A 0FH JZ NOKEY2 MOV A P1 ANL A 0FH CJNE A 0EH NK5 MOV 40H 2 LJMP DK2 NK5 CJNE A 0DH NK6 MOV 40H 5 LJMP DK2 NK6 CJNE A 0BH NK7 MOV 40H 8 LJMP DK2 NK7 CJNE A 07H NK8 MOV 40H 0 LJMP DK2 NK8 NOP DK2 MOV A 40H MOV DPTR TABLE MOVC A A DPTR MOV P0 A DK2A MOV A P1 ANL A 0FH XRL A 0FH JNZ DK2A RET NOKEY2 MOV P1 0FFH CLR P1 6 MOV A P1 ANL A 0FH XRL A 0FH JZ NOKEY3 LCALL DELY10MS MOV A P1 ANL A 0FH XRL A 0FH JZ NOKEY3 MOV A P1 ANL A 0FH CJNE A 0EH NK9 MOV 40H 3 LJMP DK3 NK9 CJNE A 0DH NK10 MOV 40H 6 LJMP DK3 NK10 CJNE A 0BH NK11 MOV 40H 9 LJMP DK3 NK11 CJNE A 07H NK12 MOV 40H 15 LJMP DK3 NK12 NOP DK3 MOV A 40H MOV DPTR TABLE MOVC A A DPTR MOV P0 A DK3A MOV A P1 ANL A 0FH XRL A 0FH JNZ DK3A RET NOKEY3 MOV P1 0FFH CLR P1 7 MOV A P1 ANL A 0FH XRL A 0FH JZ NOKEY4 LCALL DELY10MS MOV A P1 ANL A 0FH XRL A 0FH JZ NOKEY4 MOV A P1 ANL A 0FH CJNE A 0EH NK13 MOV 40H 10 LJMP DK4 NK13 CJNE A 0DH NK14 MOV 40H 11 LJMP DK4 NK14 CJNE A 0BH NK15 MOV 40H 12 LJMP DK4 NK15 CJNE A 07H NK16 MOV 40H 13 LJMP DK4 NK16 NOP DK4 MOV A 40H MOV DPTR TABLE MOVC A A DPTR MOV P0 A DK4A MOV A P3 ANL A 0FH XRL A 0FH JNZ DK4A RET NOKEY4 LJMP KEYSCAN 时钟功能 INTT0 PUSH ACC PUSH PSW CLR ET0 CLR TR0 MOV A 0B7H ADD A TL0 MOV TL0 A MOV A 3CH ADDC A TH0 MOV TH0 A SETB TR0 DJNZ R5 OUTT0 ADDSS MOV R5 14H MOV R0 3CH ACALL ADD1 MOV A R3 CLR C CJNE A 60H ADDMM ADDMM JC OUTT0 ACALL CLR0 MOV R0 3AH ACALL ADD1 MOV A R3 CLR C CJNE A 60H ADDOUT ADDOUT JC OUTT0 ACALL CLR0 OUTT0 POP PSW POP ACC SETB ET0 RETI 加 1 子 程 序 ADD1 MOV A R0 INC R0 SWAP A ORL A R0 ADD A 01H DA A MOV R3 A ANL A 0FH MOV R0 A MOV A R3 DEC R0 SWAP A ANL A 0FH MOV R0 A ACALL JUDGE1 ACALL JUDGE2 RET 判断亮灯及灭灯 JUDGE1 MOV A 3DH CJNE A 33H EXIT1 MOV A 3CH CJNE A 32H EXIT1 MOV A 3BH CJNE A 31H EXIT1 MOV A 3AH CJNE A 30H EXIT1 JB P3 5 EXIT1 ACALL ACTION1 EXIT1 NOP RET ACTION1 CLRP3 7 CLR P3 6 RET JUDGE2 MOV A 3DH CJNE A 38H EXIT2 MOV A 3CH CJNE A 37H EXIT2 MOV A 3BH CJNE A 36H EXIT2 MOV A 3AH CJNE A 35H EXIT2 JB P3 5 EXIT2 ACALL ACTION2 EXIT2 NOP RET ACTION2 SETB P3 7 SETB P3 6 RET JUDGE3 CLR P3 7 CLR P3 6 JNB P3 5 EXIT12 SETB P3 7 SETB P3 6 EXIT12 RET 对计时单元清零 CLR0 CLR A MOV R0 A INC R0 MOV R0 A RET DELY10MS MOV R6 10 D1 MOV R7 248 DJNZ R7 DJNZ R6 D1 RET TABLE DB 3FH 06H 5BH 4FH 66H 6DH 7DH 07H 7FH 6FH 77H 7CH 39H 5EH 79H 71H 数码管显示 DISPLAY MOV R2 0FEH PLAY MOV A R4 MOV R1 A MOV A R2 MOV P2 A MOV A R1 ANL A 0FH MOV DPTR TABLE MOVC A A DPTR MOV P0 A LCALL DL1MS INC R4 MOV A R2 JNB ACC 4 ENDOUT RL A MOV R2 A AJMP PLAY ENDOUT SETB P2 0 SETB P2 1 SETB P2 2 SETB P2 3 RET 1 毫秒延时程序 DL1MS MOV R6 08H DL1 MOV R7 10H DL2 DJNZ R7 DL2 DJNZ R6 DL1 RET DELAY MOV R0 0FFH END 六 结论六 结论 本文设计了一个智能路灯控制系统 该控制系统包括 1 个支路控制器和 2 个单元