基于光电传感器的路灯控制系统..

2016届本科毕业设计电铃自动控制电路的设计

姓名：高宇博

学院：物理与电气信息学院

专业：电子信息工程

学号：140331011

指导教师：郑世旺

2016年5月5日

目录

摘要与关键词……………………………………………………………………………………………II

0 引言 (1)

1 工作原理 (1)

1.1 设计方案 (1)

1.2 设计方框图和流程图 (1)

2 测量系统的总体结构设计 (2)

2.1 单片机 (2)

2.2 打铃电路 (2)

2.3 系统驱动电路 (2)

2.4 掉点存储单元 (3)

2.5信号输入电路 (3)

3 系统硬件设计 (4)

3.1单片机 (4)

3.1.1AT89S51单片机的主要特性 (5)

3.2其他模块 (5)

3.2.1显示电路 (5)

3.2.2掉电存储电路 (5)

4 结语 (6)

参考文献 (6)

致谢 (6)

附录 (7)

基于光电传感器的路灯控制系统设计电路分析

重庆科创职业学院杜德银

[ 摘要 ]

城市市政建设日新月异，宽阔的街道，各种各样的路灯给城市带来了光明的同时也增添了城市的夜间魅力。但是由于道路、路灯众多，传统的人工管理模式已经和快速、现代化的城市建设不相适应。为解决城市路灯照明系统存在的灯光控制方法和管理手段落后，所用灯具科技含量低等问题，设计了一个模拟路灯控制系统。采用高效节能 LED 路灯作为光源，采用 AT89S52 单片机作为控制中心，利用传感器模块、光控路灯模块、恒流源模块来实现，根据环境、交通等因素，单片机采集光敏电阻、声敏电阻的信号控制路灯的亮灭，采用切换多种模式方式设定并实现自动控制的功能，按照规定的时间自动管理路灯的功能。实现了路灯的智能化控制，节省了电力能源和人力资源。

[ 关键词 ]

传感器光控声控单片机

1. 元件的介绍

1.1 光电传感器基本知识

光电传感器最根本的原理是光电效应，光电效应又分为外光电效应和内光电效应。外光电效应：在光线作用下，物体内的电子逸出物体表面向外发射的现象称为外光电效应。在光线作用下，物体的导电性能发生变化或产生光生电动势的效应称为内光电效应。内光电效应又可分为以下两类：

(1) 光电导效应。在光线作用下，对于半导体材料吸收了入射光子能量，若光子能量大于或等于半导体材料的禁带宽度，就激发出电子 -空穴对，使载流子浓度增加，半导体的导电性增加，阻值减低，这种现象称为光电导效应。光敏电阻就是基于这种效应的光电器件。

(2) 光生伏特效应。在光线的作用下能够使物体产生一定方向的电动势的现象称为光生伏特效应。基于该效应的光电器件有光电池。常用的光电传感器有光敏电阻、光电池、光敏二极管、光敏三极管等。利用这些传感器各自的特点加上巧妙的设计，光电传感器几乎被应用于生活的各个方面。

1.2 光电传感器的原理和应用光电传感器是通过把光强度的变化转换成电信号的变化来实现控制的，它的基本结构如图 1-1，首先它把被测量的量光的变化转换成光信号的变化，然后借助光电元件进一步将光信号转换成电信号，光电传感器一般由光源、光学通路和光电元件三部分组成。光电检测方法具有精度高，反应快，非接触等优点，而且可测参数多，传感器的结构简单，形式灵活多样，因此，光电式传感器的检测和控制的功能在生活中应用非常广泛。

图１-1 光电传感器的基本结构

光电传感器是一种依靠被测物与光电元件和光源之间的关系，来达到测量目的的，因此光电传感器的光源扮演着很重要的角色，光电传感器的电源要是一个恒光源，电源稳定性的设计至关重要，电源的稳定性直接影响到测量的准确性，常用光源有以下几种：

（1）光敏电阻器是利用半导体的光电效应制成的一种电阻值随入射光的强弱而改变的电阻器；入射光强，电阻减小，入射光弱，电阻增大。

（2）发光二极管是一种把电能转变成光能的半导体器件。它具有体积小、功耗低、寿命长、响应快、机械强度高等优点，并能和集成电路相匹配。因此，广泛地用于计算机、仪器仪表和自动控制设备中。

（3）光敏三极管在低照度入射光下工作时，或者希望得到较大的输出功率时，也可以配以放大电路。

这次设计我们主要用的是光敏电阻的特性和电阻串联分压的原理来完成这次设计的主要功能。

半导体的导电能力取决于半导体导带内载流子数目的多少。当光敏电阻受到光照时，价带中的电子吸收光子能量后跃迁到导带，成为自由电子，同时产生空穴，电子 - 空穴对的出现使电阻率变小。光照愈强，光生电子 - 空穴对就越多，阻值就愈低。当光敏电阻两端加上电压后，流过光敏电阻的电流随光照增大而增大。入射光消失，电子 - 空穴对逐渐复合，电阻也逐渐恢复原值，电流也逐渐减小。

根据光敏电阻的光谱特性，可分为三种光敏电阻器：

紫外光敏电阻器：对紫外线较灵敏，包括硫化镉、硒化镉光敏电阻器等，用于探测紫外线。

红外光敏电阻器：主要有硫化铅、碲化铅、硒化铅。锑化铟等光敏电阻器，广泛用于导弹制导、天文探测、非接触测量、人体病变探测、红外光谱，红外通信等国防、科学研究和工农业生产中。

可见光光敏电阻器：包括硒、硫化镉、硒化镉、碲化镉、砷化镓、硅、锗、硫化锌光敏电阻器等。主要用于各种光电控制系统，如光电自动开关门户，航标灯、路灯和其他照明系统的自动亮灭，自动给水和自动停水装置，机械上的自动保护装置和“位置检测器”，极薄零件的厚度检测器，照相机自动曝光装置，光电计数器，烟雾报警器，光电跟踪系统等方面。

温度系数：在一定光照下，温度每变化 1℃，光敏电阻阻值的平均

变化率，硫化镉光敏电阻的温度特性。

1.3 AT89S52

1.3.1 功能特性描述

AT89S52 是一种低功耗、高性能 CMOS8 位微控制器，具有 8K 在系统可编程 Flash 存储器。使用 Atmel 公司高密度、非易失性存储器技术制造，与工业 80C51 产品指令和引脚完全兼容。片上 Flash 允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。在单芯片上，拥有灵巧的 8位 CPU 和在系统可编程 Flash，使得 AT89S52 为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。 AT89S52 具有以下标准功能：8k 字节 Flash，256 字节 RAM，32 位I/O 口线，看门狗定时器，2 个数据指针，三个 16 位定时器 / 计数器，一个 6 向量 2 级中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。另外，T89S52 可降至 0Hz 静态逻辑操作，支持 2 种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU 停止工作，允许 RAM、定时器 / 计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM 内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。8 位微控制器 8K 字节在系统可编程 Flash AT89S52 。

1.3.2 引脚结构

图 1-2 AT89S52 的引脚结构

1.3.3 管脚说明