自動化論文智能路燈控制系統設計-資料下載頁

【導讀】隨著經濟的不斷發展，路燈照明系統成了保證交通通行順暢的必要條件。交通的順利通行；當夜晚來臨時，交通車流量低谷時期路燈也會一直開著,浪費能源。能路燈系統的產生彌補了之前的不足。智能路燈控制系統，可以通過按鍵設置手動與自動的模式。自動模式下將一年分為三個。測控制路燈的亮滅；夜晚時，還增加了傳感器檢測車流量來控制路燈狀態的功能。約了能源，是未來照明系統的首選，有很好的推廣價值。

　　

【正文】 引腳： VL 是液晶顯示器對比度的調整端， 接電源時對比度最弱，接地時對比度最高 ； ⑷ 第 4 引腳： RS 為寄存器選擇，當輸入為高電平時選擇的是數據寄存器，當輸入的是低電平時選擇的是指令寄存器 ； ⑸ 第 5 引腳： R/W 是讀寫信號線，高電平時執行讀操作，低電平時執行寫操作 ； ⑹ 第 6 引腳： E 端是使能端，當其高電平變成低電平時，液晶模塊執行命令 ； ⑺ 第 714 引腳： D0D7 是位雙向準數據線 ； ⑻ 第 15 引腳：背光源正極 ； ⑼ 第 16 引腳：背光源負極 。 圖 LCD 顯示器接口電路圖 LCD1602 顯示原理 線段的 顯示是點陣圖形式液晶由 M*N 個顯示單元構成，例如 LCD 顯示屏有 64 行，128 列，每 8 列對應 1 字節 8 位，共 16*8 個點組成，屏上有 64*16 個顯示單元與顯示G N DV C CVLRSR /WED0D1D2D3D4D5D6D7B L +B L L C D 1L C D 1 6 0 2+ 5 V+ 5 VD A T B 0D A T B 1D A T B 2D A T B 3D A T B 4D A T B 5D A T B 6D A T B 7RSRWL C D _ E NR P 11 0 K沈陽 工業 大學 繼續教育 學院 畢業設計 (論文 ) 19 RAM 區 1024 字節相對應，每一個字節內容和顯示屏上相對應位置的亮暗相對應的。例如屏幕的第一行的亮暗由 RAM 區的 000H00FH 的 16 個字節的內容決定，當 000H=FFH時，此時屏幕左上角有一條短亮線，長度是 8 個點。當 3FFH=FFH 時，屏幕右下角顯示一條短亮線。這就是線段的顯示的基本原理 [11]。 字符的顯示是用 LCD 顯示字符比較復雜，一個字符由 6*8 或 8*8 點陣組成，要先找到與顯示屏上幾個位置對應的顯示 RAM 區的 8 字節，并且還要使字節的不同位等于1，其他的為 0，等于 1 的點亮，反之則不亮。這樣就組成一個字符。 按鍵部分電路設計 本設計中硬件使用了 8 個按鍵，實際使用時需要根據控制范圍的大小來決定按鍵的多少，從而完成手動模式下對各段路燈亮滅的控制和系統設置的功能。 按鍵功能有：按鍵 1 開始設置時間，按鍵 2 是確認作用，按鍵 3 可對年加時，按鍵4 可對月加時，按鍵 5 可對日加時，按鍵 6 可對時加時，按鍵 7 可對分加時。按鍵 8 可以控制其中一個燈的亮滅。 采用行列式按 鍵，通過單片機的 P3 口進行按鍵的掃描， PA35~PA38 為控制行的掃描， PA3 PA34 為控制列的掃描，然后單片機編程對按鍵進行掃描，來執行對應的按鍵功能，其中 PZ1 為 10K 上拉電阻的電阻排，經過上拉后按鍵在空閑狀態時為高電平。鍵盤接口電路如圖 所示 。 圖 按鍵接口電路圖 串口轉并口電路的設計 單片機的接口有限，本設計要對接口做一個相應的擴展。所以采用了兩片 74HC595連一起用。 74HC595 是具有 8 位移位寄存器和一個存儲器，具有高阻關斷，三態輸出功能。 8位串行輸入， 8 位串行或并行輸出。本設計中采用了兩片 74HC595 連起來一起用。單片機的 I/O 接口，其中每一個都可以對一個數字量進行控制，而點亮一個發光二極管。 但S W 1 S W 2 S W 3 S W 4S W 5 S W 6 S W 7 S W 8P 2 2P 2 3P 2 4P 2 5P 2 6P 2 7沈陽 工業 大學 繼續教育 學院 畢業設計 (論文 ) 20 接口畢竟有限，當不夠用時就必須進行相應的擴展。所以本設計就采用了 74HC595 這樣的一個 8 位串入并出移位寄存器，這樣就可以產生多個的數字輸出。如圖所示 各引腳功能： ⑴ Q1^7 是并行數據輸出口，是存儲器的數據輸出口 ； ⑵ Q7’是串行輸出口，應該接 SPI 總線的 MISO 接口 ； ⑶ STcp 存儲寄存器的時鐘脈沖輸入口 ； ⑷ SHcp 移位寄存器的時鐘脈沖輸入口 ； ⑸ OE的非 是輸出使能端 ； ⑹ MR 的非 是芯片復位端 ； ⑺ Ds 是串行數據輸入端 。 圖 74HC595驅動二極管 電路圖 電源電路的設計 本設計中需要用的穩壓工作電源為 +5V，而實際的路燈卻需要 220V 的工作電壓，由于本設計是模擬智能路燈的設計，所以采用的是穩定電源 +5V。電源電路的電路圖如圖 所示。 圖中 J1 為接線端子， SK 為雙路自鎖開關， D1（ IN4007）是起到保護作用的二極管，防止電源接反而燒毀電路，電容 C C2 為輸入輸出的濾波作用的電容，將此電路接入+9~+12V 電壓就會 穩定輸出 5V 直流電 壓 ，供智能路燈的電路使用。 圖 電源電路圖 D1I N 4 0 0 7SKP O W E R K GU in3GND1O U T24U P 11 1 1 7 3 . 3+ 3 .3 VV C C1D2D+3ID4G N D5G N D6G N D7G N D8G N D9J1M I N I U S B+ 5 VC11 0 u fC21 0 u fL E 1R E DR23KSER14SRCLK11SRCLR10RCLK12E13O015O11O22O33O44O55O66O77Q79U274H C 595SER14SRCLK11SRCLR10RCLK12E13O015O11O22O33O44O55O66O77Q79U374H C 595+ 5VDATACPR C KOEDATA0DATA1DATA2DATA3DATA4DATA5DATA6DATA7DATA8DATA9DATA10DATA11DATA12DATA13DATA14DATA15沈陽 工業 大學 繼續教育 學院 畢業設計 (論文 ) 21 4 系統軟件設計 系統軟件設計 本設計中使用了 C 語言進行程序的編寫，開發單片機時有 C 語言和匯編語言。匯編語言是用文字助記符來表示指令的符號語言，優點是占用資源少、程序執行效率高。C 語言是結構化的高級語言，優點是可讀性好，移植容易，普遍使用一種計算機語言。缺點是占用資源多。二者相比較本設計更適用于 C 語言的編寫，所以選擇了 C 語言的程序編寫。 Keil C51 是美國 Keil Software 公司產出的的 51系列兼 容了單片機 C 語言軟件開發系統， C 語言在功能性、結構性、可讀性上都有很強大的優勢，所以可以活學活用。用過匯編語言后再使用 C 語言軟件來開發，體會將更加深刻。 Keil C51 軟件提供豐富的庫函數和功能強大的集成開發的調試工具。而且只要看一下編譯后生成的匯編代碼，就能夠體會到 Keil C51 生成的目標代碼效率相當之高，多數的語句生成匯編代碼都很緊湊，便于理解。在開發大型軟件時更能體現出高級語言的優勢。 系統主程序 系統主程序流程圖如圖 所示。 沈陽 工業 大學 繼續教育 學院 畢業設計 (論文 ) 22 圖 主程序流程圖 上圖是本系統的主程序，系統初 始化主要是液晶顯示 LCD1602 初始化，設置后將開始 是否為自動模 式？ Y N 鍵盤控制亮滅 定時時刻是否到？ Y 光照度小于 15勒克斯？ N N 時間是否在23:003:00？ 是否有車輛 /行人？ Y Y Y N N 手動模式 系統初始化 調用鍵盤掃描子程序 調用定時時間設置子程序 燈滅 燈亮 開中斷 調用顯示子程序 沈陽 工業 大學 繼續教育 學院 畢業設計 (論文 ) 23 屏幕清屏。時鐘芯片 DS1302 初始化， ADC 初始化 作為 AD 輸入通道。定時器初始化，清除定時時間。然后開中斷，調用顯示子程序再調用鍵盤子程序判斷是哪種模式，若是 手動模式下路燈的亮滅則完全由人工通過按鍵分段分區控制。若是時間模式調用 定時時刻設置子程序，判斷時間是否在設置好的時間段內，在就點亮，不在時間段內是熄滅的。不在時間段內再次判斷光照度是否小于 15 勒克斯，小于燈亮，大于燈繼續是熄滅狀態。在時間段內再次判斷時間是否在 23:003:00 內，在就檢測是否有 車和行人通過，有燈就點亮，沒有就繼續熄滅。 定時時間子程序 定時時刻子程序流程圖如圖 所示 。 沈陽 工業 大學 繼續教育 學院 畢業設計 (論文 ) 24 圖 DS1302 時鐘芯片流程圖 DS1302 與微處理器進行數據交換時，先由微處理器向電路發送命令字節，最高位D7=1，若 D7=0 禁止寫則就是寫保護。 D6=0 是時鐘數據， D6=1 是 RAM 數據。 D5D6是輸入輸出寄存器， D0=0 是寫操作， DO=1 是讀操作。 DS1302 工作時首先發送命令字節，單字節傳送 8 位命令字節傳送之后，在下 2 個 SCLK 周期的上升沿輸入數據字節。 鍵盤掃描子程序 鍵盤掃描子程序流程圖如圖 所示。 開始 初始化 向該地址寫數據 延時一段時間 使 DS1302 不具備寫保護 地址增加 復位端產生一個高電平 寫地址數據 數據是否寫完？ 顯示數據 結束 Y N 沈陽 工業 大學 繼續教育 學院 畢業設計 (論文 ) 25 圖 鍵盤掃描子程序流程圖 Y N 鍵 3 按 下？ N Y N N N 鍵 2按下？ N N N N N Y Y Y Y Y Y Y Y LED2 亮 LED1 亮 LED3 亮 LED4 亮 LED5 亮 LED6 亮 LED7 亮 LED8 亮 手動模式 鍵 2 按下？ 鍵 2按下？ 鍵 2 按下？ 鍵 2 按下？ 鍵 2按下？ 鍵 2 按下？ 鍵 2 按下？ 開始 進入時間模式 鍵 2 按下？ 時間模式設定 鍵 2 按下 鍵 7 按下 鍵 4 按下 鍵 5 按下 鍵 6 按下 年加 1 月加 1 日加 1 時加 1 分加 1 確認設置 返回 沈陽 工業 大學 繼續教育 學院 畢業設計 (論文 ) 26 上圖是鍵盤掃描子程序流程圖，本設計中 LCD1602 有兩行顯示，第一行顯示的是時間。設置時間按兩下 2 鍵，按 3 鍵對年加 1；按 4 鍵對月加 1；按 5 鍵對日加 1；按 6鍵對分加 1；按 7 鍵對分加 1，設置好再按一次 1 鍵就確認當前時間設置，第二行顯示的是當前的模式，按 1 鍵切換模式；按 2 鍵確定當前模式；按 3 鍵改變模式。而手動模式則是對應的按鍵控制對應的燈來亮。 顯示子程序 顯示子程序流程圖如圖 所示。 顯示子程序的初始化是功能設置的顯示 8 位數據，延時然后檢測忙狀態， RS=1，RW=1， E=1 讀取 BF 狀態來判斷是否忙完，忙完返回，沒忙完設置字符顯示位置，延時寫數據， RS=1， RW=0， E=1 然后輸出數據。 LCD1602 顯示內容最后返回。 沈陽 工業 大學 繼續教育 學院 畢業設計 (論文 ) 27 圖 顯示子程序流程圖 中斷服務子程序 利用 定時器 0 來實現 1s 的定時時間是 50ms，利用軟來件計數 20 次，以達到定時一秒的定時。 開始 對 1602 初始化寫入顯示設置命令 延時一段時間 檢查忙標志 BF=7？ 設置字符顯示位置 延時一段時間 向 1602 中寫入數據 LCD 顯示內容 返回 N Y 沈陽 工業 大學 繼續教育 學院 畢業設計 (論文 ) 28 圖 中斷子程序流程圖 開始 T0_Com= T0_Com+1 T0_Com = 0？ T0_