基于單片機的路燈穩壓控制系統_畢業論文設計(完整版)

　　

【正文】 h Superconducting Cables[J].Journal of Electronic Science and Technology of China,20xx.(210) [12] ,NATO AST on Sigital image processing[J].1980(105145) [13] Power datasheets[R].20xx(TOP242249) [14] Power semiconductor datasheets[R].20xx [15] Clovis C Answer Book Solutions to the Exercises in The C Programming Language[R].20xx 二、 設計（論文）主要研究的內容、預期目標：（技術方案、路線） 主要研究內容： 1. 利用光傳感器來控制繼電器開關路燈的設計； 2. 對路燈電壓進行穩壓控制的設計； 3. 對路燈電壓 /電流進行反饋采樣的設計； 4. 對采樣電壓進行調壓的設計。 基于單片機的路燈穩壓控制系統 第 4 頁 共 6 頁 圖 1 自動光控啟?？刂瞥绦蛄鞒虉D 圖 2 穩壓判斷控制程序流程圖 開啟路燈 光信號 信號采集 控制器判斷是否有光照射？ N 關閉路燈 Y 保留顯示設定值 |實際值 設 定差值 |大于 1? 原來的顯示設定值 +差值 恢復現場 顯示 結果 返回 N N Y Y 保護現 場 實際值 設定值 ？ 原來的顯示設定值 差值 基于單片機的路燈穩壓控制系統 第 5 頁 共 6 頁 將采集到的電壓信號與額定電壓相比較，如果采樣電壓與額定電壓差值大于 1，則判斷差值是否為負；否則顯示額定值。 四、 設計（論文）研究方法及步驟（進度安排）： 20xx 年 12 月 20 日～ 20xx 年 1月 10 日 要求理解畢業設計任務書，查閱相關資料；完成開題報告；完成中英文資料翻譯； 2 月 16日～ 4月 6日 要求根據所查閱的資料，完成論文提綱； ①理解設計原理，進行程序設計； ②設計相關電路設計、調試； ③產品基本實現功能。 隨著科學技術的不斷發展，特別 是計算機技術的突飛猛進，人們節電意識的不斷提高，穩壓控制電源將會成為城市建設的首選。4 各功能模塊主要硬件實現 23 系統測試 44 附錄四 實物圖 但我們并不知道，隨著照明路燈的劇增，路燈的用電量也在急劇增加。本設計主要以三端穩壓電路來實現輸入電壓的穩定，利用數模轉換電路來實現輸出電壓 /電流的采集、反饋， 接著 讓單片機來控制輸出， 從而形成一個閉環反饋回路。這樣，當輸出電壓需要精確輸出，或需要再一個小范 圍內改變時，困難就較大。傳統的直流穩壓電源通常采用電位器和波段開關來實現電壓的調節，并由電壓表指示電壓值的大小。 目前我國市場上有多種路燈節能控制產品，能達到一定節能效果，但就功能和效果上還不能盡如人意，主要由以下幾類情況： 采用自禍變壓器及磁飽和電抗器的降壓技術。電流模塊電源采用電流型控制模式，集中式散熱技術，實時多人物監控，具有高效、高可靠、超低輻射，維護快捷等優點，機箱結構緊湊，防腐與散熱也作了多方面的加強。 基于單片機的路燈穩壓控制系統 第 4 頁，共 48 頁 第二部分 主要介紹了本設計總的設計思路 并 提出了幾種方案的實現與論證，并對該方案運用的基礎知識和所使用的器件作出了扼要的介紹。在制作過程中發現， PWM 占空比的線性變化使相應的電流呈非線性變化，經分析發現濾波電容的存在對占空比很小的 PWM 波積分效果明顯，導致電壓的非線性變化更顯著，特別是 PWM 占空比很小時（希望得到輸出的電壓很小），利用單片開關電源的 PWM 技術控制開關的占空比來調整輸出電壓的，以達到穩定輸出的目的。采用此 方案是對方案二的改進， 能有效的縮短調節時間，進一步提高輸出精度。雖然 7805 是按照固定電壓值來設定的，但是當接入適當的外部器件后，就能獲得各種不同的電壓和電流。在可調式集成穩壓器中， 317 系列穩壓器輸出連續可調的正電壓， 337 系列穩壓器輸出連續可調的負電壓，其可調范圍為 ～ 37V，最大輸出電流為 。 圖 LM317 應用電路 數模轉換芯片 數模轉換芯片 TLC5620 是帶有 4個電壓輸出型的 8 位數模轉換器， DAC0832是一種常用的 CMOS 數模轉換器，以下是對這兩種數模轉換芯片的方案比較。數字輸入的施密特觸發器特性可以抑制高頻噪聲。由于輸入帶有緩沖， DAC 對參考源總是呈現高阻抗。特殊的電路也能提供 TTL邏輯輸入電壓的水平兼容。 雙緩沖方式：兩個寄存器均處于受控狀態?？偸д{誤差最大為177。其內部電源輸入與參考電 壓的復用，使得芯片的模擬電壓輸入在 0～ 5V 之間。 ADC0832 引腳功能及引腳圖如圖 所示，實物圖如圖 所示。 基于單片機的路燈穩壓控制系統 第 11 頁，共 48 頁 Vcc/REF：電源輸入及參考電壓輸入（復用）。 低失調電壓漂移： ℃ 。 LCD1602 引 腳如圖 所示。 基于單片機的路燈穩壓控制系統 第 12 頁，共 48 頁 表 LCD 引腳定義 引腳號 引腳名 電平 輸入 /輸出 作用 1 VSS 電源地 2 VCC 電源（ +5V） 3 VEE 對比調整電壓 4 RS 0/1 輸入 0=輸入指令 ， 1=輸入數據 5 R/W 0/1 輸入 0=向 LCD 寫入指令或數據 1=從 LCD 讀取信息 6 E 1,10 輸入 使能信號， 1 時讀取 信息， 1 0(下降沿 )執行指令 7 DB0 0/1 輸入 /輸出 數據總線 line0（最低位） 8 DB1 0/1 輸入 /輸出 數據總線 line1 9 DB2 0/1 輸入 /輸出 數據總線 line2 10 DB3 0/1 輸入 /輸出 數據總線 line3 11 DB4 0/1 輸入 /輸出 數據總線 line4 12 DB5 0/1 輸入 /輸出 數據總線 line5 13 DB6 0/1 輸入 /輸出 數據總線 line6 14 DB7 0/1 輸入 /輸出 數據總線 line7 15 A +VCC LCD 背光電源正極 16 K 接地 LCD 背光電源負極 本章小結 綜合以上各個方案的論證， 本設計總原理框圖如圖 所示。 模數轉換ADC0832 三端穩壓 LM317 電壓采樣 電流采樣 電源 單片機 STC89C52 液晶屏顯示 鍵盤 控制 數模轉換 DAC0832 三端穩壓LM317 光信號采集 燈 信號反饋 繼電器驅動 電壓放大 OP07 基于單片機的路燈穩壓控制系統 第 14 頁，共 48 頁 圖 單片機控制電路 穩壓控制模塊 該穩壓控制模塊主要由 DAC083 LM33 LM317 及運放 OP07 組成。當單片機輸出數據增加 1 時，最終輸出電壓增加 ，當調節電壓的時候，可以以每次 的梯度增加或 者降低電壓。最后數據由單片機系統進行相應處理，基于單片機的路燈穩壓控制系統 第 17 頁，共 48 頁 而且該芯片是采用串行數據傳送方式，硬件電路簡單。 而采用 LCD 顯示屏顯示則更為清晰、直觀，而且還能使電路簡單，更適合我們學生使用。 讀數據：輸入： RS=H， RW=H， E=H；輸出： D0～ D7=數據。 基于單片機的路燈穩壓控制系統 第 20 頁，共 48 頁 圖 光信號采集電路 單片機 口作為光控信號的輸入口， 口作為輸出端，與繼電器驅動相連。 基于單片機的路燈穩壓控制系統 第 21 頁，共 48 頁 圖 繼電器驅動電路 軟件設計 主程序模塊 圖 軟件主程序流程圖 開始 初始化 數據采集 A/D 轉換子程序 反饋比較子程序 取鍵號 電壓是否增加？ 電壓是否減?。? 調用電壓 加 子程序 調用電壓 減 子程序 Y Y N N D/A 轉換輸出控制燈 基于單片機的路燈穩壓控制系統 第 22 頁，共 48 頁 軟件主程序流程圖如圖 所示，負責與各子程序模塊的接口和檢查鍵盤功能號。 圖 按鍵掃描子程序流程圖 N N N Y Y Y 開始 掃描按鍵 第三個鍵按下 輸出返回值 退出 是否有鍵 按下 消 抖 第一個鍵 是否按下？ 第 二個鍵 是否按下？ 基于單片機的路燈穩壓控制系統 第 24 頁，共 48 頁 系統測試 硬件測試 在進行 DAC0832 電壓的調試 時 ，調節電位器 R6 使三端穩壓器 LM337穩定輸出電壓為 5V。 在檢測運算放大器是否起到電壓放大作用時，如果電壓沒有放大， 先檢查運放的每個引腳是否接對，再檢查運放的 VCC 驅動電源是否接上，最后檢查元器件是否損壞。測量結果如表 所示。 圖 仿真結果 基于單片機的路燈穩壓控制系統 第 27 頁，共 48 頁 總結 和展望 經過幾十天的艱苦奮戰，在老師的悉心指導下終于完成了畢業設計的基本要求，雖然過程是艱苦的，但是我一步一個腳印的走了過來，最終獲得了成功的喜悅。在這次畢業設計之中，我學到了許多寶貴經驗。 軟件調試 采用 keil uvision2 進行調試。這時先看看三極管的每個引腳是否 接錯，如果沒有再用萬用表測量每兩個腳之間的阻值，檢查三極管是否燒壞。 運 算放大器 OP07 的正輸入端電壓是來自于 DAC0832 的輸出。液晶LCD1602 直接顯示 CPU 設定的數值。 繼電器選擇 5V 電 壓供電，觸點電流為 1A，吸合電流設為 50mA，將基極電流控制在 ，故選擇三極管的 100?? ，基極電流所以三極管的集電極電流（負載電流）的額點值要大于 50mA，三極管的集電極 發射極和集電極 基極間的最大額定值 ,CBO CEOVV要大于 5V，即 50 , 10 0,CI mA ??? 5 , 5CB O CE OV V V V??， 所以選用 9013 三極管，它的 參數為 集電極 基極擊穿電壓CBOV 為 30 V，集電極 發射極擊穿電壓 CEOV 為 25 V，集電極電流為 500 mA ，基極電流為 50mA。 KEY2 為翻頁按鍵 ，最近設置的電壓大小保存在單片機的存儲器里，這樣就能省去了反復設置電壓的麻煩 。 LCD 最常用的是 1602 液晶模塊， LCD1602 可以在 LCD 顯示屏上完整顯示32 個英文字符和日文等一些字符，符合顯示英文文字信息量較小的地方，同時還 可以清晰顯示英文名稱和電壓電流單位，電壓（三位：十位、個位、小數位），電流（三位：個位、兩位小數）。 電壓 /電流采樣電路如圖 所示。其中單端輸入電壓以 0V（ GND）為基準。其中 DAC0832的基準電壓 Verf 來源是通過調節 LM337 基準源。所以，當 MCU