课程设计报告-马路路灯控制器

合肥工业大学计算机学院

创新设计报告

设计题目：马路路灯自动控制器

专业：电子信息科学与技术

班级： 10-01班

组长：

副组长：

组员：

2012年6月18日—2012年7月15日

马路路灯自动控制器

摘要：

随着时代的发展，城市现代化建设步伐不断加快，能源的供需矛盾也越来越突出，节电节能、绿色照明的要求越来越迫切，越来越高。现在再采用那些传统的手控、钟控城市照明系统的方法已不能满足要求。本马路路灯自动控制器采用光敏电阻作为传感器，经系统电路把光信号转化为电压信号送AT89S52处理器进行处理，根据光线强弱实现路灯开关的智能控制，避免人离开后无人关灯的情况，有效地节省电能，除此之外，亦可通过按键手控路灯或键盘定时开启关闭路灯，实现路灯的多种方式控制。

关键字：光敏电阻，路灯智能控制，定时控制，手动控制

设计题目及要求：

设计要求：

1：能够根据环境光线强度自动开、关路灯。

2：能够根据时间自动开、关路灯。

3：能够判断路灯灯泡是否损坏。

4: 自由发挥其他功能.

5: 要求有单片机硬件系统框图，电路原理图，软件流程图。

一、系统方案：

1、方案论证与比较：

1)光控部分：

方案1：

光敏电阻与定值电阻串联，利用光敏电阻的光电特性产生不同电信号实现对路灯的

控制，光线强时光敏电阻阻值小，分压小，产生低电平信号，此时路灯熄灭；当光

线弱时光敏电阻阻值大，分压大，产生高电平信号，此时路灯开启方案2：

光敏电阻与可调电阻串联，利用可调电阻改变光敏电阻的分压比，从而实现通过可

调电阻改变使路灯熄灭开启的光线强度。

从上面两个方案来看，方案一使路灯熄灭开启的光线强度是固定的，而方案二可实

现根据不同坏境对光照的不同需求来调整不同光照强度下关闭和打开路灯，故选用

方案二。

2）时控部分：

方案：

采用数码管作为时间显示模块，4*4键盘设定路灯的定时开启和关闭时间，避免晚上路灯通宵亮的情况，节省电能

3）手控部分：

方案：

通过按键去控制路灯的开启和熄灭，防止光敏电阻损坏时无法开启熄灭路灯

2、总体方案：

总体方案的方框图如下：

二、单元电路：

1、单片机最小系统电路：

2、光敏电阻分压电路：

光敏电阻与可调电阻串联，利用光敏电阻的光电特性产生不同电信号实现对路灯的控制，光线强时光敏电阻阻值小，分压小，产生低电平信号，此时路灯熄灭；当光线弱时光敏电阻阻值大，分压大，产生高电平信号，此时路灯开启。

此外，采用可调电阻串联，利用可调电阻改变光敏电阻的分压比，从而实现通过可调电阻改变使路灯熄灭开启的临界光线强度，以满足不同环境对光照强度的不同要求，克服使用固

定电阻时使路灯亮灭的光线强度只能是定值的缺点。

3、时控及手控电路：

该马路路灯自动控制器不仅可以根据光线强度的大小去控制路灯的亮灭，而且可以通过设定时间或手控按键去控制，如上图，“定时开启”键用于设定路灯的开启时间；“定时关闭”键用于设定路灯的关闭时间，防止路灯通宵亮的情况，以节省电能；“手控”键用于手动控制路灯的亮灭，以备不时之需，如光敏电阻损坏时可手动去开关灯，有效避免光敏电阻不起作用导致路灯不能开启的情况。

4、路灯状态及损坏报警电路：

该路灯控制器的报警原理为：本系统采用了两个光敏电阻，其中一个处于路灯的背光区，用于接受外界环境光照，以控制路灯的亮灭。另外一只紧靠路灯，处于路灯的向阳区，用于判断路灯是否损坏。若路灯损坏，则第一个光敏电阻产生使路灯点亮的信号后，另外一只光敏电阻依然为高阻值，报警灯亮；反之，若路灯没有损坏，用于判断路灯是否损坏的光敏电

阻必为低阻值。

三、控制算法：

1、键盘扫描：

采用行列检测法，先检测第一行，判断P1口是否等于0xf0，若检测到不等于0xf0，则有按键按下，反之，则无按键按下。接着依次对P1口分别赋0xfe,0xfd,0xfb,0xf7，并加入消抖功能，逐行扫描，检测按键值变化，返回相对应的值，从而实现对4行4列按键的检测

2、数码管显示：

将所有位数码管的段选线并联在一起，由位选线控制是哪一位数码管有效。选亮数码管采用动态扫描显示，即轮流向各位数码管送出字形码和相应的位选，利用发光管的余辉和人眼视觉暂留作用，使人的感觉好像各位数码管同时都在显示。利用数码管动态显示原理，分别通过单片机控制数码管的段选和位选，从而实现控制数码管显示不同的数字。

3、光控及时控：

采用两个光敏电阻，其中一个接于P3^1，用于控制路灯的亮灭。另一个光敏电阻接于P3^3，用于判断路灯是否损坏。同时通过矩阵键盘可以调整设置路灯的启动关闭时间

4、手控：

当光敏电阻损坏或不起作用时通过“手控”按键去控制路灯的开启和熄灭

四、软件控制程序流程

五、测试方案及测试结果：

采用以AT89C52为核心的马路路灯控制器进行各项指标测试

测试结果：

基本要求部分：

1、能够根据环境光线强度自动开、关路灯：

将光敏电阻置于黑暗中，光线弱路灯亮；将光敏电阻置于光线强的地方，路灯灭。

2、能够根据时间自动开、关路灯：

通过“定时开启”按键将路灯的开启时间设置为18:00，当时间到时，虽然光敏电阻不起作用，但实现了定时开启路灯功能；通过“定时关闭”按键将路灯的熄灭时间设置为凌晨02：30，当时间到时，实现了定时熄灭路灯功能，有效避免因光敏电阻的作用而使路灯通宵亮浪费电能。

3、能够判断路灯灯泡是否损坏：

当路灯损坏时报警灯红灯亮。

拓展功能部分：

4、可以通过手动控制路灯开启熄灭：

通过“手控”按键可控制路灯的开启熄灭。

5、通过可调电阻改变使路灯熄灭开启的临界光线强度：

通过可调电阻实现。

测试结果分析:

基本要求部分：

1、光线强时光敏电阻阻值小，分压小，产生低电平信号，此时路灯熄灭；当光线弱时光敏

电阻阻值大，分压大，产生高电平信号，此时路灯开启。

2、通过按键产生路灯开启关闭标志位，从而实现路灯开启时间和关闭时间的设定。

3、本系统采用了两个光敏电阻，其中一个处于路灯的背光区，用于接受外界环境光照，以

控制路灯的亮灭。另外一只紧靠路灯，处于路灯的向阳区，用于判断路灯是否损坏。路灯损坏，第一个光敏电阻产生使路灯点亮的信号后，另外一只光敏电阻依然为高阻值，报警灯亮。

拓展功能部分：

4、通过“手控”按键产生路灯开启熄灭标志位，从而实现手控路灯

5、利用可调电阻改变光敏电阻的分压比，从而实现通过可调电阻改变使路灯熄灭开启的光

线强度。

附录：

1.参考文献：

[1] 杨恢先黄辉先《单片机原理及应用》人民邮电出版社

[2] 大能南光群刘金华《单片机课程设计指导书》北京理工大学

[3] 大学生电子实验室https://www.360docs.net/doc/c412555884.html,/BBS/

[4] 电子工程世界https://www.360docs.net/doc/c412555884.html,

2．总电路图

3．程序代码

/********************************************************

功能说明：

（1）能够根据环境光线强度自动开、关路灯。

（2）能够根据时间自动开、关路灯。

（3）能够判断路灯灯泡是否损坏。

发挥功能：可以通过手动控制路灯开启熄灭

接线说明：P3^1、P3^3光敏电阻接口，P3^2、P3^0控制LED，P2控制位选，P0控制段选，P1控制键盘使用说明：时钟；0N/c为手控LED键；乘号设定定时开启LED；+号设定关闭LED；-重设时间

*********************************************************/

#include

#define uchar unsigned char

#define uint unsigned int

#define S P2 //数码管位选

//sbit buzz=P3^0; //蜂鸣器接口

sbit RED=P3^0; //报警灯接口

sbit a=P3^1; // 光敏电阻接口，控制路灯开关

sbit e=P3^3; // 光敏电阻接口,判断路灯是否损坏

sbit LED=P3^2; //LED控制端口

uint count;

uchar temp,b=0,c=0,d=0,wei=0,k=0,L=0,m=0;

uint num=10;

uint hour=12; //显示时间

uint min=0; //显示时间

uint second=0; //显示时间

uint hour1=0; //设定时间

uint min1=0; //设定时间

uint second1=0; //设定时间

uint hour2=18; //开启LED时间

uint min2=0; //开启LED时间

uint second2=0; //开启LED时间

uint hour3=2; //关闭LED时间

uint min3=0; //关闭LED时间

uint second3=0; //关闭LED时间

uint i=0,n=0;

uchar code table[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x40}; //共阴数码管

uchar weixuan[8]={ 0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,0xef,0xdf,0xbf,0x7f}; //位选

uchar tempx[8]={1,2,10,0,0,10,0,0}; //段选

//--------------LED控制函数---------------//

void light()

{

if(a==1&&c!=1) // a为光敏电阻接口，控制路灯开关

{

d=0; //避免定时开启的影响b=1; //LED开启控制标志位

}

else

b=0; //LED关闭控制标志位

if(b==1||d==1)

LED=0; //开LED

else

LED=1; //关LED

}

//------------------------延时-----------------------//

void delay(uint delaytime)

{

while(delaytime--);

}

//-----------------------路灯损坏报警--------------//

void baojing ()

{

RED=0;

}

//-----------------------数码管显示-------------------//

void display()

{

S=weixuan[wei]; //位选

P0=table[tempx[wei]]; //段选

wei++;

if(wei>7)

wei=0;

}

//------------------------数值转换-------------//

void change()

{

tempx[0]=hour/10;

tempx[1]=hour%10;

tempx[3]=min/10;

tempx[4]=min%10;

tempx[6]=second/10;

tempx[7]=second%10;

}

//------------------键盘扫描-----------------------------//

void keyscan()

{

P1=0xfe; //检测第一行

temp=P1;

temp=temp&0xf0;

while(temp!=0xf0) //初始列置高电平，行置底电平

{

delay(5);//消抖

temp=P1;

temp=temp&0xf0;

while(temp!=0xf0)

{ //确认按键按下

temp=P1;

switch(temp)

{

case 0xee:num=7;

break;

case 0xde:num=8;

break;

case 0xbe:num=9;

break;

case 0x7e:

break;

}

while(temp!=0xf0)

{

temp=P1; //检验是否释放

temp=temp&0xf0;

}

}

}

P1=0xfd; //检测第二行

temp=P1;

temp=temp&0xf0;

while(temp!=0xf0)

{

delay(5);

temp=P1;

temp=temp&0xf0;

while(temp!=0xf0)

{

temp=P1;

switch(temp)

{

case 0xed:num=4;

break;

case 0xdd:num=5;

break;

case 0xbd:num=6;

break;

case 0x7d: //乘号设定开启LED

{

hour2=hour1;

min2=min1;

second2=second1;

}

break;

}

while(temp!=0xf0)

{

temp=P1;

temp=temp&0xf0;

}

}

}

P1=0xfb; //检测第三行

temp=P1;

temp=temp&0xf0;

while(temp!=0xf0)

{

delay(5);

temp=P1;

temp=temp&0xf0;

while(temp!=0xf0)

{

temp=P1;

switch(temp)

{

case 0xeb:num=1;

break;

case 0xdb:num=2;

break;

case 0xbb:num=3;

break;

case 0x7b://-号重设时间

{ hour=hour1;

min=min1;

second=second1;

}

break;

}

while(temp!=0xf0)

{

temp=P1;

temp=temp&0xf0;

}

}

}

P1=0xf7; //检测第四行

temp=P1;

temp=temp&0xf0;

while(temp!=0xf0)

{

delay(5);

temp=P1;

temp=temp&0xf0;

while(temp!=0xf0)

{

temp=P1;

switch(temp)

{

case 0xe7://0N/c为手控LED

{ while(P1&0xf0!=0xf0) ;

L++;

if(L==2)

{

L=0;

}

break;

}

case 0xd7:num=0;

break;

case 0xb7:

break;

case 0x77: //+号设定关闭LED

{

hour3=hour1;

min3=min1;

second3=second1;

}

break;

}

while(temp!=0xf0)

{

temp=P1;

temp=temp&0xf0;

}

}

}

if(num!=10)

{

i++;

}

}

//----------------------重设时间---------------------------//

void fuzhi()

{

if(num!=10)

{

switch(i)

{

case 1: { hour1=num;num=10;}

break;

case 2: {hour1=hour1*10+num;num=10;}

break;

case 3: {min1=num;num=10;}

break;

case 4: {min1=min1*10+num;num=10;}

break;

case 5: {second1=num;num=10;}

break;

case 6: {second1=second1*10+num;i=0; num=10;}

break;

default: break;

}

}

}

//-------------------定时开启关闭LED----------------------//

void DTLED()

{

if(hour==hour2)

{

if(min==min2)

{

if(second==second2)

{

d=1; // 定时开启LED

}

}

}

if(hour==hour3&&min==min3&&second==second3)

{

d=0; // 定时关闭LED

c=1; //禁止光敏电阻起作用

}

if(hour>=6)

c=0; //允许光敏开关起作用

}

//---------------------初始化-------------------//

void inital()

{

b=0; //关LED

TMOD=0x11;//工作方式1,16位定时/计时器

TH0=(65536-50000)/256;

TL0=(65536-50000)%256;

ET0=1;//允许定时器T0中断

TR0=1;//开启定时器T0

TH1=(65536-1000)/256;

TL1=(65536-1000)%256;

ET1=1;//允许定时器T1中断

TR1=1;//开启定时器T1

EA=1; //开启总中断

}

void main()

{

inital();

while(1)

{

DTLED(); //定时开启关闭LED

light(); //LED控制函数

keyscan(); //键盘扫描函数

fuzhi(); //重设时间

change(); //数值转换

if(k==1&&LED==0&&e==1) // e为光敏电阻接口,判断路灯是否损坏baojing(); //路灯损坏报警

else

RED=1;

if(L==1)LED=0;

}

}

//---------------------T0中断-----------------------//

void timer0() interrupt 1

{

count++;

if(count==20) //中断时间为1秒

{

second++;

count=0;

if(second==60)

{

second=0;

min=min+1;

if(min==60)

{

min=0;

hour=hour+1;

if(hour==24)

{

hour=0;

}

}

}

}

TH0=(65536-50000)/256;

TL0=(65536-50000)%256;

}

//--------------------T1中断--------------------//

void timer1() interrupt 3

{

display(); //数码管显示

k=1; //报警函数运行标志TH1=(65536-1000)/256;

TL1=(65536-1000)%256;

}