【精品】模拟路灯毕业设计论文

1、模拟路灯控制系统第一章绪论城市路灯照明是人们常生活中必不可少的公共设施。路灯照明耗电量 约占总耗电量的15%,全国各地无不面对电力紧张带来的各种问题。因此在 利用好哦路灯为我们服务的同时如何减少电量、能源的浪费成为我们不得不 考虑的一个很重要的课题。1.1课题的背景和意义没有光明的口子，我们无法想象。亮度控制和人类的生产、生活有着密 切的关系，同时也是工业生产中最常见的工艺参数，例如机械、电子、石油、 化工等各类工业中广泛需要亮度的检测与控制。随着能源的日益匮乏，人们 生活水平的提高，人们对自己的生存环境越来越关注，而环境亮度的控制对 出行的安全和健康有直接的影响，所以对亮度的检测和控制就非常

2、有必要了。 总之，环境亮度检测控制与调节仪器的设计和开发具有非常大的市场和使用 价值。本设计师基于at89c51单片机进行设计的，at89c51单片机内程 序存储器含有4kb的flash存储器，允许在线编程，擦写周期可达100次， 片内数据存储内含128字节的ram, i/o 口具有32跟可编程i/o线，可以通 过编程实现对亮度的检测和控制。如今单片机已经成为世界潮流，单片机将 在我国得到更全面的推广应用。1.2基于89c51单片机的模拟路灯控制系统的研究当今天单片机的发展相当迅速，产品更新换代周期也越来越快，其结构不断 改进、功能日益增强、性能价格比越来越高。目前全世界单片机制造商也有很多

3、家，产品有很多的系列。它们在我国均得到了广泛应用。模拟路灯控制系统是生 产生活和城市道路建设屮必备的系统z。根据设计题目要求，基于单片机为中 心，通过at89c51单片机实现对路灯定吋开关及吋间显示的控制。红外传感部分 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。红外传感器可 以接受物体在一定范围内发出的红外线，因此，将红外线置于适当的位置，便可 实现灯依次点亮的控制。通过对at89c51单片机进行编程，使用单片机的两个端 口分别对两只路灯进行控制，并舍帝国不同的开灯和关灯时间。路灯故障时，之 路控制器产生低电平，送入at89c51单片机，产生报警信号。1.3传感器的研究现状传感

4、器是将非电量信号转换成电信号以实现信息检测的器件。传统的由分立 元件构成的传感器，不仅体积大，不便于安装和维修，而且功能简单，性能指标 差，远远满足不了现代科技发展的需求。按功能分类，传感器分为气体、压力、 温度、湿度、光亮度、加速度、位移、倾角、色泽、视觉传感器等。集成传感器 是采用专门的设计与集成工艺，把构成传感器的敏感元件、晶体管、二极管、电 阻、电容等基木元件，制作在一个芯片上，能完成信号检测及信号处理的集成电 路。因此集成传感器乂被称作传感器集成电路。随着电子计算机、工业自动化、信息、交通、化工、能源、环保、地球资源 开发、宇航及遥感等现代科学技术的发展，对集成传感器的需求也与日俱增

5、。目 前，集成传感器的应用领域已渗透到国民经济各个部门以及人类的日常生活中。 传感技术对国民经济的发展起着巨大的推动作用。红外技术发展到现在，已经为大家所熟知，这种技术已经在现代科技、国防 和工农业等领域获得了广泛的应用。红外线传感系统是用红外线为介质的测量系 统。按照功能能够分成五类：（1）辐射计，用于辐射和光谱测量；（2）搜索和跟踪系统，用于搜索和跟踪红外目标，确定其空间位置并对它的 运动进行跟踪；（3）热成像系统，可产牛整个目标红外辐射的分布图像；（4）红外测距和通信体统；（5）混合系统，是指以上各类系统中的两个或者多个的组合；红外传感器根据探测机理尅分为；光子探测器（基于光电效应）和热

6、探测器 （基于热效应）红外传感辭工作原理；（1）待测目标。根据待测目标的红外辐射特性可进行红外系统的设定。（2）大气衰减。待测目标的红外辐射通过地球大气层事，由于气体分子和 各种气体以及各种溶胶粒的散射和吸收，将使得红外源发出的红外辐射发牛衰减（3）光学接收辭。它接受目标的部分红外辐射并传输给红外传感器。相当于 雷达天线，常用是物镜（4）辐射调制器。对来自待测目标的辐射调制成变的辐射光，提供目标方位 信息，并可滤除打面积的干扰信号。乂称调制盘和斩波辭，它具有多种结构。（5）红外探测器。这是红外系统的核心，他是利用红外辐射与物质相互所呈 现岀来的物理效应探测红外辐射的传感器，多数情况下是利用这种

7、和互作用所呈 现出的电学效应，此类探测辭可分为光子探测辭和热敏探测辭两大类型（6）探测辭制冷辭。由于某些探测器必须要在低温下工作，所以相应的系统 必须有制冷设备。经过制冷，设备可以缩短相应时间，提高探测灵敏度。（7）信号处理系统。将探测的信号进行放大、滤波，并从这些信号中提取出 信息，然后将此类信息转化为所需的格式，最后输送到控制设备或者显示辭中。（8）显示设备。这是红外设备的终端。常用的显示设备有示波器、显像管、 红外感光材料、指示仪器和记录仪。1.4 a/d转换器简介a/d转换器，或简称adc,通常是指一个将模拟信号转变为数字信号的电子 原件。通常的模数转换器是将一个输入电信号转换为一个输

8、出的数字信号。由于数 字信号木身不具有实际意义，仅仅表示一个先对大小。故任何一个模数转换器都 需要一个参考模拟量作为转换的标准，比较常见的参考标准为最大的可转换信号 大小。而输出的数字量则表示输入信号相对于参考信号的大小。模数转换器最重 要额参数是转换的精度，通常用输出的数字信号的位数的多少表示。转换器能够 准确输出的数字信号的位数越多，表示转换器呢个够分辨输入信号的性能也就越 好。a/d转换一般要经过采样、保持、量化及编码4个过程。在实际电路中，有 些过程是合并进行的。如采样和保持，量化和编码在转换过程中是听说实现的。一般来说。a/d比d/a要贵，尤其是高速的ad,因为在某些特殊场合，如导弹

9、 的摄像头部分要求要求有高速的转换能力。一般那样ad要上千美元。还有通过 ad的并联提高ad的转换效率，多个ad同时处理数据能满足处理器的数字信号 需求。第二章系统设计及方案论证2.1系统设计主要技术指标与参数1、能够通过led发光二极管的明暗实现对环境亮度的检测。2、按时开关灯、显示开关灯时间，控制开关灯时间。3、根据环境明暗变化，实现自动开关灯的目的。4、能够根据交通情况自动调节亮灯状态，当物体依次经过时，灯一次点亮。5、通过at89c51单片机编程实现对每只路灯的开关时间进行独立设定的效果。6、实现了故障时报警，并显示有故障路灯的四肢编码的效果。7、本电路设计成本极低，思路明确，具有很好

10、的性价比。2. 2设计方案的论证及系统设计2.2.1 +5v电源设计方案一：采用半波整流电路获得，220v交流电源经过整流滤波后可以得到所 需求的电源电压，但是电压不稳定，及稳定性差。半波整流产生的电源电压不恒 定且具有间歇性，顾在设计中不采用！方案二：采用桥式整流电路获得，220v交流电源经过整流滤波后可以得到所 需的电源电压+5v,整流效果好，经桥式正路滤波后得到约16.8v的电源电压，经 过7805三端文雅器及滤波电容得到电路中所需的+5v电源。方案二，桥式整流失 真性能小，安全可靠，便于操作实现，故我们选择方案二来设计所需要的电源部 分。图2-1 +5v电源设计222、系统总体方案设计

11、部分总体控制系统选择方案一：采用凌阳16位spce061a单片机。此单片机功能较强、兼容性好、; 具有体积小、集成度高、易扩展、可靠性高、功耗小以及具有较高的数据处理和 运算能力。但是其价格也是比较昂贵的。方案二：采用目前比较通用的51系列单片机。此单片机的运算能力强，软件 编程灵活，自由度大，可用软件编程实现各种算法和逻辑控制，并h由于其功耗 低、体积小、技术成熟和成木低等优点，使其在各个领域应用广泛综上所述，选用方案二。显示设计方案一：采用多位数码管，数码管低能耗、低损耗、低压、寿命长、耐老化、 防晒、防潮、防火、防高（低）温，对外界环境要求低，易于维护，同吋其精度 比较高，称量快，精确可

12、靠，操作简单。但是要完成显示则需占用多个接口。方案二：使用液晶显不屏显不。液晶显不屏（lcd）具有轻薄短小、低耗电量、 无辐射危险，平面直角显示以及影像稳定不闪烁等优势可视面积大，画面效果好, 分辨率高，抗干扰能力强等特点。可以用较少的接口显示多个信息，很适合该项 设计。综上所述，选用方案二。键盘设计方案一：采用4*4键盘，它的键位较多，对时间即功能的设置较为方便快捷, 但同吋它占用单片机资源量大。方案二：采用4位键盘，它键位叫较少，占用接口较少，对于各个方面的设 置、调节已经足够。乂能留出接口供其他功能使用。为了最大限度利用资源，选用方案二。路灯控制设计方案一：采用继电黠，当输入量（如电流，

13、电压等）达到规定值时，使被控 制的输出电路导通或断开的电器。具有动作快、工作稳定、使用寿命长、体 积小等优点。但它不能满足电路脉冲控制的要求，方案二：采用开关三极管，可以通过对三极管给于高低电平使其实现通断， 它能更直接及时的反应出单片机给它发出信号，即脉冲信号，实现灯的亮灭和调 节其亮度。不过三极管的缺点是分压比较大，且通过大电流很容易烧坏。方案三：用irf640场效应管，优点是大功率，抗压能力强，通过的电流能达 到18a,导通阻值非常小而且压降小，容易调试。综上所述，选用方案三。故障釆集设计方案一：采用灯上串联电阻测其分压量，分析是否断路，此方法电路连接简 单，但是经分析此法仍有不妥之处，

14、如果将电阻串联进去，不但会影响发光二极 管的电压，电流也会受影响而使光源无法达到预定的功率，所以不予考虑使用此 方案。方法二：釆用光敏电阻，将其置于灯光可照到处，当发出令灯亮而其没有检 测到光亮时即为等出现故障，综上所述，选用方案二。检测物体设计方案一：采用超声波传感器，超声波传感器是利用超声波的特性研制而成 的传感器。它具有频率高、波长短、绕射现象小，特别是方向性好、能够成 为射线而定向传播等特点。但其精度底，成本高，方案二：釆用光电开关，其便宜，易制，精确，通常精度都是1度以内，坚 实.轻巧，受温度影响较小。经过试验，它能够满足条件要求，能达到精确测定物 体位置。2.23路灯控制电路驱动:

15、如图2-2所示的电路是用w7805正集成稳压器组成的恒流源应用电路。图 示电路屮正集成稳压器w7805工作在悬浮状态。在其输出端和公共端之间接入 一个电阻，形成一固定电流，让此电流流过负载rl后，再回到电源。选择w7805 输出电压低的稳压辭，主要是为了提高效率。调节r的大小，可以改变恒流源的 值（当然不能超过该稳压器的最大输出电流）。输出电流符合下式： lout=vout/r+ld式中，id为稳压器静态电流，小于10ma。当r较小即输出电流较大时， 可以忽略id,但lout不能太小，否则id的变化将影响lout恒流的精度。当负 载rl变化时，稳压器w7805用改变自身的压差来维持通过负载的电

16、流不变。考虑到题目要求精度，选用方案二。12v12v图22总体设计方案图如下图232.24硬件设计及其原理图本系统用到了显示模块，故障采集模块，检测物体模块，报警装置，键盘模 块和最小系统，还有路灯控制驱动模块。路灯控制电路驱动:路灯采用的是功率1w的led,额定电流300ma,所以路 灯驱动电路要做成恒流源，必须保证电路的电流不变，图24是我们设计的恒流源 电路图：显示电路如图:x1u1>xtal1c1crysta3cpf5ctal2rstpdima.dopd.1d1pd2xftd2p03d3pd.idip05d5pd5w.d6pd.7xftd7r11kc3bl-129页31psen

17、ale eap2hwsp2.1/a9 p221d p2311 p2.wm2 p2j&ca.13p2j6jaup2.mi535373535433322122232*2526273810111213u1s161tifa1bscs1k3lcd1lhd16l8ok2k4p1u p1.1p12 p1jp1.ip1sp1j5p1.tp3im?xd p3.1/txd p321 亟p3jwnttp3.im0p35/t1 p3j6xur p3.t/rd图24电路简单分析：当黑天（或者光线较暗时），p3.6、p3.7发出高电平，使得led 灯发光，在夜晚安静时灯处于熄灭状态，当物体经过此处时，由于光电传感

18、器的作用，p3.6发出高电平，p3.7发出高电平，是led等点亮。白天时（或者光线太 亮时）p3.6、p3.7输出低电平，电路正常工作；当黑夜时，灯若不被点亮，则输出 为低电平，单片机接受到低电平，发出报警信号，同时显示故障的地址。在木系统中釆用1602lcd液晶显示器，能同时显示日期和具体时间，当检测 到故障时能显示出故障地址。检测物体设计：当光电开关检测到s点没有物体经过的时候，光电开关给单 片机一个高电平信号，程序正常运行，当检测到s点有物体时，光电开关给单片 机一个低电平信号，单片机控制路灯点亮。moc3d53图25报警装置设计：釆用蜂鸣器和发光二极管，使其对两个灯的故障发出报警信号。

19、图2-6故障采集设计：当电路工作在自动模式时，电路给出路灯亮的信号吋，故障电路处于正常工 作状态，当电路处于时间模式时，故障电路不工作。次数起始时间开灯时间、设置关灯时间 设置实际开灯 时间实际关灯 时间112分00秒15分00秒16分00秒15分1秒16分2秒220分00秒21分35秒22分20秒21分35秒22分21秒由于使用的秒表晶振和ds1302的晶振的不同，有一定的差异属于正常情况,总体测试定时开灯和关灯时间非常精确。2、测试物体经过测试点到垂线的距离(单位cm)序号方向距离s点垂线距离距离s点垂线距离距离s点垂线距离1自左到右1.01.11.02自右到左1.21.01.13自左到右

20、1.11.31.24自右到左1.31.01.1根据题目要求可移动物体m上定位点与过“亮灯状态变换点”(s、b、s，等 点)垂线间的距离，该距离w2cm,测试结果完全可以满足要求。3、当电路工作在自动模式时测试，环境采集模块采集环境光源，正常环境下 路灯处于关闭状态，用手遮住光线，光敏电阻能很灵敏的给单片机一个信号，路 灯亮。当手拿开时路灯关闭。4、声光报警部分，为了区别两个灯的故障不同，釆用了，01号灯出现故障时 蜂鸣器的频率比较高，二极管的闪动也快，02号灯出现故障时蜂鸣器的频率比较 低，二极管的闪动也慢，测试结果完全通过。5、运用pwm来控制路灯的功率，程序中可以设置相应的功率输出来调节脉

21、 冲波的占空比，用电压表测量路灯led两端的电压，用毫伏表测量led中通过的 电流，由功率公式w=ui得岀大概功率值，led路灯的额定功率是1w。01路灯 功率设 定电流(ma)电压(v)实际功 率/额定 功率02路灯 功率设 定电流(ma)电压(v)实际功 率/额定 功率30%94.53.129%30%95.33.029%50%131.73.851%50%132.83.749%70%176.24.070%70%177.14.072%结论：经过总体测试，本系统以基本能完成题目要求。第三章89c51单片机概述3.1单片机概述单片机(single chip microcomputer) 乂称“单片

22、微控制器"“嵌入式控制器”。 它是一种被广泛用于各种产品的半导体器件，是一种把中央处理器cpu、存储器、 定时器和i/o接口电路等一些计算机的主要功能不见集成在一块集成电路芯片上 的微型计算机。3. 2单片机的发展随着科技与经济的发展，单片机已经渗透到世人牛活的方方面面，在工业应 用领域尤为突出。大到航空各种仪表的控制，小到手机、家电甚至程控电玩等， 都已经深深烙上了单片机的痕迹，差不多任何带遥控功能的电子设备或电器都有 单片机：数码相机、手机、摄像机、自动应答系统、激光打印机、特殊功能电话、 寻呼机、高科技冰箱、洗碗机及洗衣干衣机等不胜枚举。3. 3单片机领域的发展及人才缺口据调查

23、目前我国的单片机从业人员在2007年只有十几万人。随着社会的发 展，单片机的从业人员将更为抢手。据不完全统计，到2010年，我国单片机设计 从业人员达300万人之多。目前单片机已渗透到我们生活的各个领域，几乎很难 找到哪个领域没有单片机的足迹。导弹的导航装置，飞机上各种仪表的控制，计 算机的网络通讯与数据传输，工业自动化过程的实时控制和数据处理，广泛使用 的各种智能ic卡，民用豪华轿车的安全保障系统，录像机、摄像机、全自动洗衣 机的控制，以及程控玩具、电子宠物等等，这些都离不开单片机。更不用说全自 动控制领域的机器人、智能仪表、医疗器械了。因此，单片机的学习、开发与应 用将造就一批计算机应用与

24、智能化控制的工程师和科学家。科技越发达，智能化 的东西就越多。学习单片机是社会发展的必然需求。据统计，我国的单片机年需 求量已达1-3亿片，且每年以大约16%的速度增长，但相对于世界市场我国的占有 率还不到1%。特别是沿海地区的电子厂，其产品多数要用到单片机，并不断地向 内地辐射。这说明单片机应用在我国才刚刚起步，有着广阔的前景。培养单片机 应用人才，特别是工程技术中普及单片机知识有着重要的现实意义。 目前我 国单片机设计人才培养途径有三个：一是高校，像北大、清华、浙大、上海交大 等。但一个学校一年也就培养百十来人，培养出来的学生还不能马上用，得经过 一段吋间的培训。二是设计公司自己培养。三是

25、国外留学归来的人才。 这样就 造成单片机人才的大量紧缺。3.4单片机的组成与工作原理3.4.1 8051单片机的内部系统组成的基本框图mcs51系列单片机的典型芯片是8051,所以一 8051为例介绍mcs51系 列单片机。-0-po pl p2 p3txd rxdinto intimcs-51单片机结构框图3.4.2单片机的工作原理单片机是一种在线实卩寸控制计算机，在线就是现场控制，需要的是有较强的 抗干扰能力，较低大额成本，这也是和离线式计算机的（比如家用pc机）的主要 区别。单片机是靠程序的，并且可以修改。通过不同的程序实现不同的功能，尤其 是特殊的独特的一些功能，这是别的器件需要费很大

26、力气才能做到的有些则是花 很大力气也很难做到的，一个不是很复杂的功能要是在美国50年代开发的74系 列，或者60年代的cd4000系列这些纯硬件来搞的话，电路一定是一块大的pcb 板！但是如果要是用美国70年代成功投入市场的系列单片机，结果就会有天壤之 別！因为单片机的通过你编写的程序可以实现高智能，高效率，以及高可靠性！由于单片机对成本是敏感的，所以目前占统治地位的软件还是最低级汇编语 言，他是出了二进制机器码以上最低级的语言了，既然这么低级为什么好呀用呢？ 很多的高级语言已经达到了可视化编程的水平为什么不用呢？原因很简单，就是 单片机没有家用电脑那样的cpu,也没有硬盘那样的额海量存储设备

27、，一个可视 化该机语言编写的小程序里面即使只有一个按钮，也会达到儿十k的尺寸！对于 家用pc的硬盘讲没什么，课时对于单片机来讲是不能接受的。单片机在硬件资源 方面的利用率必须很高才行，所以汇编虽然原始缺还是在大量使用。一样的道理, 如果把矩形计算机上的操作系统和应用软件拿到pc机上来运行，家用pc也是承 受不了的。3. 5单片机的组成1. 中央处理器(cpu)中央处理辭(cpu)是单片机的核心，完成运算和控制功能，mcs51单片 机的cpu能处理8为二进制数或代码，顾称8位机。2. 内部数据存储器(内部ram)8051芯片中共有256个内部ram单元，但其中后128个单元被专用寄存器 占用，能

28、作为存储器供用户使用的只有前128个单元，用于存储可读写的数据。 一次通常所说的内部数据存储器就是指前128个单元，简称内部ramo3. 并行i/o 口8051中共有4个8位i/o 口(p0、pl、p2、p3),以实现数据的并行输出输入 等。4. 串行i/o 口mcs-51单片机有一个全双工的串行口，以实现单片机与其他设备之间的串行 数据通信，该串口功能较强，既可作为全双工异步通信收发器使用，也可以作为 同步移位器使用。5. 定时常/计数器8051内共有2个16为的定时器/计数器，已实现硬件定时或计数功能，并可 根据需要用到定时或计数结果对计算机进行控制。6. 中断控制系统mcs-51系列单片

29、机的中断功能较强，用以满足控制应用的需要。8051共有5 个中断源，为外部中断2个，定时器/计数器溢出中断2个，串行口中断1个。分 为高级和低级两个中断优先级。7. 时钟电路mcs-51系列单片机的内部有时钟电路，但晶振和微调电容需外接。系统允许 最高频率为12mh乙第四章主要器件介绍4. 1微处理器的选择目前在单片机系统中，应用比较广泛的微处理器芯片主要为8xc5x系列单片 机。该系列单片机均釆用标准mcs-51内核，硬件资源相互兼容，品类齐全，功 能完善，性能稳定，体积小，价格低廉，货源充足，调试和编程方便，所以应用 极为广泛。例如比较常用的at89c51单片机，4k bytes flas

30、h片内程序存储器，128 bytes 的随机存取数据存储器(ram), 32个外部双向输入/输出(i/o) 口，5个中断优 先级2层中断嵌套中断，2个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，看 门狗(wdt)电路，片内时钟振荡器。仅仅是为了完成时钟设计或者是环境温度釆集设计，应用at89s51单片机完 全可以实现。但是将两种功能结合在一片单片机上，就需要更多的i/o引脚，故本 设计釆用具有40根i/o引脚的at89c51单片机。at89c51单片机是一款低功耗，低电压，高性能cmos 8位单片机，片内含 4kb (可经受1000次擦写周期)的flash可编程可反复擦写的只读程序存储器 (

31、eprom),器件釆用cmos工艺和atmei公司的高密度、非易失性存储器 (nuram)技术制造，其输出引脚和指令系统都与mcs-51兼容。片内的flash 存储器允许在系统内可改编程序或用常规的非易失性存储器编程器来编程。因此, at89c51是一种功能强，灵活性高且价格合理的单片机，可方便的应用在各个控 制领域。at89c51具有以下主要性能：1.4kb可改编程序flash存储器；2. 全静态工作：033hz；3. 128x8字节内部ram；4. 40个外部双向输入/输出(i/o) 口；5. 6个中断优先级；6. 2个16位可编程定时计数器；7. 可编程串行通道；&片内时钟振荡器

32、。此外，at89s51是用静态逻辑来设计的，其工作频率可下降到0hz,并提供 两种可用软件来选择的省电方式空闲方式(idle mode)和掉电方式(powerdown mode）o在空闲方式中，cpu停止工作，而ram、定时器/计数器、串行口 和中断系统都继续工作。在掉电方式中，片内振荡器停止工作，由于时钟被“冻 结”，使一切功能都暂停，只保存片内ram中的内容，直到下一次硬件复位为止。46rs9101112131415161?is19201p1.0vccp1.1po.op1.2p0.1p1.3p0.2p1.4p03p1.5p0.4p1.6p0.5p1.?p0.6rstp0.?p3.0 rxd

33、eaatpp3.1 txdale progp3.2 intopsexp3.3 ixt1p2.7p3.4 top2.6p3.5t1p2.5p3.6p2.4p3.7rdp23xt.al2p2.2xt.al1p2.1gndp2.040393s34八a3130292s图3-1 at89c51芯片pd1p封装引脚图at89s51为适应不同的产品需求，采用pdip、tqfp、plcc三种封装形式，本系统采用双列 直插pdip封装形式，如图3.1。4. 2光电开关基本原理光电开关英文叫:photoelectric switch概述光电开关是传感器大家族屮的成员，它把发射端和接收端z间光的强弱变化 转化为电流

34、的变化以达到探测的目的。由于光电开关输出回路和输入回路是电隔 离的（即电缘绝），所以它可以在许多场合得到应用。采用集成电路技术和smt 表面安装工艺而制造的新一代光电开关器件，具有延时、展宽、外同步、抗相互 干扰、可靠性高、工作区域稳定和自诊断等智能化功能。这种新颖的光电开关是 一种采用脉冲调制的主动式光电探测系统型电子开关，它所使用的冷光源有红外 光、红色光、绿色光和蓝色光等，可非接触，无损伤地迅速和控制各种固体、液 体、透明体、黑体、柔软体和烟雾等物质的状态和动作。接触式行程开关存在响 应速度低、精度差、接触检测容易损坏被检测物及寿命短等缺点，而晶体管接近 开关的作用距离短，不能直接检测非

35、金属材料。但是，新型光电开关则克服了它 们的上述缺点，而且体积小、功能多、寿命长、精度高、响应速度快、检测距离 远以及抗光、电、磁干扰能力强。目前，这种新型的光电开关已被用作物位检测、 液位控制、产品计数、宽度判别、速度检测、定长剪切、孔洞识别、信号延时、 自动门传感、色标检出、冲床和剪切机以及安全防护等诸多领域。此外，利用红 外线的隐蔽性，还可在银行、仓库、商店、办公室以及其它需要的场合作为防盗 警戒之用。421光电开关的分类1按检测方式分常用光电开关的分类方法：按检测方式可分为反射式、对射式和镜面反射式 三种类型。对射式检测距离远，可检测半透明物体的密度（透光度）。反射式的工 作距离被限定

36、在光束的交点附近，以避免背景影响。镜面反射式的反射距离较远, 适宜作远距离检测，也可检测透明或半透明物体。2按结构分类光电开关按结构可分为放大器分离型、放大器内藏型和电源内藏型三类。 放大器分离型是将放大器与传感器分离，并采用专用集成电路和混合安装工艺制 成，由于传感器具有超小型和多品种的特点，而放大器的功能较多。因此，该类 型采用端子台连接方式，并可交、直流电源通用。具有接通和断开延时功能，可 设置亮、音动切换开关，能控制6种输出状态，兼有接点和电平两种输出方式。 放大器内藏型是将放大器与传感一体化，采用专用集成电路和表面安装工艺制成, 使用直流电源工作。其响应速度局面（有0.1ms和ims

37、两种），能检测狭小和高速 运动的物体。改变电源极性可转换亮、暗动，并可设置自诊断稳定工作区指示灯。 兼有电压和电流两种输出方式，能防止相互干扰，在系统安装屮十分方便。电源 内藏型是将放大器、传感器与电源装置一体化，采用专用集成电路和表面安装工 艺制成。它一般使用交流电源，适用于在生产现场取代接触式行程开关，可直接 用于强电控制电路。也可自行设置自诊断稳定工作区指示灯，输出备有ssr固态 继电器或继电器常开、常闭接点，可防止相互干扰，并可紧密安装在系统中。光电开关工作原理所示是反射式光电开关的工作原理框图。图屮，由振荡回路产生的调制脉冲 经反射电路后，由发光管gl辐射出光脉冲。当被测物体进入受光

38、器作用范围时， 被反射回来的光脉冲进入光敏三极管duo并在接收电路中将光脉冲解调为电脉冲 信号，再经放大器放大和同步选通整形，然后用数字积分或rc积分方式排除干扰, 最后经延时（或不延时）触发驱动器输岀光电开关控制信号。光电开关一般都具 有良好的回差特性，因而即使被检测物在小范围内晃动也不会影响驱动器的输出 状态，从而可使其保持在稳定工作区。同时，自诊断系统还可以显示受光状态和 稳定工作区，以随时监视光电开关的工作。4.2.2光电开关的特点mgk系列光电开关是现代微电子技术发展的产物，是hgk系列红外光电开 关的升级换代产品。与以往的光电开关相比具有自己显著的特点：具有自诊断稳定工作区指示功能

39、，可及吋告知工作状态是否可靠；对射式、反射式、镜面反射式光电开关都有防止相互干扰功能，安装方便；对es外同步（外诊断）控制端的进行设置可在运行前预检光电开关是否正 常工作。并可随吋接受计算机或可编程控制器的中断或检测指令，外诊断与自诊 断的适当组合可使光电开关智能化；响应速度快，高速光电开关的响应速度可达到0.1ms,每分钟可进行30万次检 测操作，能检出高速移动的微小物体；釆用专用集成屯路和先进的smt表面安装工艺，具有很高的可靠性；体积小（最小仅20x31x12mm）.重量轻，安装调试简单，并具有短路保护功 能。软件流程如下第五章软件流程及清单结论：通过以上设计思想和具体设计，可以实现（1

40、）亮度值显示（2）按时开关灯、显示开关灯时间，控制开关灯时间（3）根据环境能够明暗变化，实现自动开关的目的（4）能够根据交通情况自动调节亮灯状态。当物体依次经过时灯一次点亮（5）通过at89c51单片机编程实现了对每只路灯的开关时间进行独立设定 的效果（6）实现了故障时报警，并显示有故障路灯的地址编码号的效果总结为期几个月的毕业设计结束了，这这段时间里我在老师和同学的帮助下完成 了模拟路灯控制系统的设计。毕业设计做为综合性的升级，它不同于以前教学中的实验、课程设计等实践 环节。以前所作的一席位设计主要是根据相关的课本及老师给的资料去完成的。 而毕业设计则是对我们大学四年所学知识的一个综合的训练

41、及考核，是对所学知 识的应用能力和运用能力的考核。真正做到了理论联系实际，并在时间中不断学 习和自我完善。从刚确定毕业设计题fi以來，我首先查阅了相关的资料，然后去分析设计， 并根据实际情况选择适合自己的方案，从而达到最优方案。在研究设计电路时， 做的很顺利。但是在调试时愈大了很大的困难，但在老师和同学的帮助下，完成 的设计达到了预定的要求。同时，通过这次毕业设计我的各方面有了很大的提高, 特别是在理论和实践结合方而使我们受益匪浅，是大学里学习的理论知识在根本 上得到一次最完整的时间和提高。也为我即将而临的工作奠定了很好的基础。同时，在本次设计屮深深认识到自己个方面的不足z处，本着提高动手能力

42、 以及检测四年所学知识的目的，我严格要求自己，没一环节都认真对待，定期向 老师报告进展情况和请教不动的地方，得以完成设计任务。虽然设计中遇到了很多的困难，曾经走过很多的弯路，甚至有时懊恼不已， 但是最终我还是坚持下来了，这是值得自己欣慰的。一个设计教会你，有些事情 你必须亲力亲为，只有百分百的努力但是不一定有百分百的收获，但是没有努力 就绝没有收获，貌似有些残酷，前面的路很长，我们即将遇到的困难还有很对， 我们要不断地学习，不断地进步，这样才不会被困难击倒。21世纪是一个科学与 技术高速发展的时代，尤其我们计算机更是日新月异，我们不能停留在原地，我 们要适应时代的发展。通过再学习，不断提升自己

43、的知识水平，这样才能使我们 再计算机这个行业里永远走下去参考文献1单片机原理及应用清华大学出版社 孙俊逸等编著2单片机原理及接口技术清华大学出版社胡汉才编著3模拟电子技术基础高等教育出版社华成英 童诗白主编（第四版）4数字电子技术（第二版）中国水利岀版社李中发主编5黄皎，刘建国，高敏单，片机c语言编程应注意的若干问题j微计算机信息.2003年19卷 第7期6嵌入式c语言程序设计人民邮电出版社 侯振鹏 改编7c语言程序设计（第三版）m清华大学出版社谭浩强编著致谢首先感谢我的指导老师刘宝静老师，在做毕业设计和论文的撰写过程屮，她 给予了我悉心地指导和耐心的教诲，在刘老师的悉心指导下，我的毕业设计和

44、论 文得以顺利完成。在整个学习阶段，老师严谨的治学态度和一审作则的严谨作风 给我留下了深刻的印象，这也是我毕业后走向社会所应学习的宝贵财富，再次我 表示深深地谢意.我从石守礼老师身上学到了好多的东西。期间还请教了很多的同 学和老师，从而更好的完成毕业设计。石老师认真负责的工作态度、严谨的治学 精神和深厚的理论水平都使我受益匪浅。从毕业设计定下来到查资料再到设计的分析设计，经历了几个月的时间，经 过这几个月的努力，设计终于完成，虽然屮间遇到了很多的困难，使我一度不知 所措，但是经过六老师的指导逐个客服。虽然然我的设计还有很多不足z处、不 完善的地方但是由于时间和能力有限只能做到这些了，一些设计任

45、务未能完成， 有些设计还不够完美，待以后继续努力吧。但这毕竟是自己独立完成的第一个电子设计，虽然有很多缺憾，但是感觉还 是挺欣慰的。设计的实现将在更好的服务城市照明的同时为社会节约大量的能源。 最后我要衷心感谢刘老师在我的设计过程中给予我的极大帮助，使我能够及 时、顺利地完成此次的毕业设计，同时也感谢那些帮助过我的同学们。谢谢！ ！附录a英文资料street light iong-distance supervisory systemthe c i ty street i i ght i i i um i nat i on i s i n the peop i e da i i yi i fe

46、 the essent i a i pub i i c ut i i ity.the street i i ghti i iumi nat i on power consumpt i on approximate iy composes the tota i power consumpt i on 15%, each p i ace a i i faces each k i nd of quest i on wh i ch the eiectr i c power br i ngs intense. fac i ng the power suppiy t i ght s ituat i on,

47、 the street ii ght does an i nspect i on regard i ng the mun i c i pa i admin i strat i on department to say i s an i tern needs to consume the mass i ve manpower the work, each k i nd of temporary emergency eiectr i c i ty sav i ng measure i s widely used: n i ght i s separated guan deng, the adjus

48、tment street i ight switch time, in uses eiectr icity in the tense day to close iandscapei i iuminat ion and so on, when wi i i use electr icity the peaksfrom now on, these measures are poss i b i y put as i de, the nextyear wi i i use e i ectr icity the peak to approach, a i i wi i i beab i e to ma

49、ke a fresh start such e i ectr icity sav i ng measure,uses e i ectr icity i ntense dur i ng the a i i ev i at i on, br i ngs theresources actuai iy the waste and to the peopie daily i i fenegat i ve i nf i uence. the a i i ev i at i on uses e i ectr icity anx i ousbest and the effect i ve means i s

50、to uses eiectr icity theimpiementat i on i ntei iectuai i zat i on management, reduces thewaste, enab ied our each once e iectr icity al i to make the bestuse of th i ngs! beg i ns us i ng the advanced street i i ght contro isystem, may open to the city street i i ght imp iementat ionun i f i cat i

51、on shuts, to the n i ght i i ght i ng system and thestreet light reai-time mon i tori ng and the management,guarantees stab ie, the a i i-weather movement highlyeffecti ve, controls not not essentiai “the enti ren i gh t ligh t illumina tiori&#8221 ;, saves the e i ec tri calenergy con

52、sumption effect i veiy. regard i ng the city pub i ici i ght i ng system, uses i ntei iectuai i zed the managementsystem management system i s rea i i zes the energy to save, thereduced resources waste, the sat i sf i ed peopie i i ves therequest, the demonstrat ion modernizat ion city dresses up th

53、el i scenery sc i ence so iution.street iight long-distance control system out line:the street light long-d i stance superv i sory system mayreai i ze to the street light, the square, the wharf and soon needs the iong time i i iumination the situation lamps andianterns controi, the iong-d i stance c

54、ontroi i amps andlanterns switch, examines the i amps and lanterns the activestatus, thus reai izes the high eff iciency, the low costmanagement .take the power i i ne carr i er-currentcommunication as the core intel i igent street i ight controlsystem, has eas i iy wiring character i st ics and so

55、on toimp i ement, to exempt, does not destroy the fac i i i ty presentsituation and the envi ronment, does not interfere with thenorma i work and the i i fe order, the constructi on simple andd i rect, the time i imit for a project i s short. may save themass i ve eiectri cal bill cost and the manag

56、ement resuit, isadvocates now saves a soc i a i very good sc i encei ntei iectuai i zat i on management equ i pment.thi s iong-d i stanee control system has used the advanced power i i ne car r i er commun i cation techno i ogy, has mer i ts and so on energy conservat i on, green env i ronmentai protect i on, but widely appi ies in the urban road street i ight monitor, the control, the idea can with the diagnos i s and so on, by saves th