模拟路灯控制系统

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模拟路灯控制系统（I

题）

摘要

该系统是设计模拟路灯控制系统，以STCC单片机作为系统的控制器件，STC单片机抗干扰能力强、稳定性好，性价比高。其中支路控制器为主控制器，单元控制器为从控制器。外围连接传感器模块，实现LED路灯的基本要求，自制恒流源提供LED路灯电源。利用光敏电阻感应周围环境光线强度，通过LM339电压比较器对光敏电阻的电压进行采样，单片机根据采样的电压值来判断灯亮灭。利用红外对管判断路面的交通情况，有物体靠近时灯亮，离开时灯灭。显示模块以LCD128为核心，显示路灯开关灯时间、路灯状态灯信息。系统还实现了时钟功能、能够定时、显示开关灯的时间、路灯故障自动报警、显示故障路灯的信息的功能。经过多次测试，该系统的设计完全满足设计要求指标。

关键字：STCC单片机，恒流源，光敏电阻，红外对管，LCD128 Abstract

The system is designed to simulate street light control system,to

STCC microcontroller as a system of control devices, STC micro- controller anti-interference ability, good stability, cost-effective. One slip controller based controller, cell controller from the controller. Peripheral connection sensor module, the basic requirements of LED lights, LED lights made constant current source to provide power. The use of photosensitive resistor sensing ambient light intensity by LM339 voltage comparator of the photoresistor voltage is sampled, the microcontroller according to the voltage sampling to determine the lights off. Use infrared to determine the road traffic control, when there are objects close to the lights, leave lights off. Display module to LCD128 core, display lights switch signal timing, street lights status information. System also enables the clock function to time, the time display switches lights, street lamps fault alarm, fault lights display the information function. After several tests, the system is designed to fully meet the design requirements of the target.

Keywords: STCC microcontroller, current source, light-sensitive

resistors, infrared tubes, LCD128

摘要 ..................................................................................................................................................... i Abstract ............................................................................................................................................. i 1 引言 .............................................................................................................................................. 1 2 设计要求 ...................................................................................................................................... 1

2.1 基本要求 .......................................................................................................................... 1 2.2 发挥部分 .......................................................................................................................... 2 2.3 说明 .................................................................................................................................. 2 3 系统方案比较与论证................................................................................................................... 2

3.1 方案比较与论证 ............................................................................................................... 2

3.1.1 主控电路 ............................................................................................................... 2 3.1.2 电源选择 ............................................................................................................... 2 3.1.3 按键模块 ............................................................................................................... 2 3.1.4 显示器选择 ........................................................................................................... 2 3.1.5 时钟功能模块 ....................................................................................................... 3 3.1.6 红外对管探测移动物体 ....................................................................................... 3 3.1.7 光敏电阻感应环境光线强度 ............................................................................... 3 3.1.8 声光报警电路 ....................................................................................................... 3 3.1.9 LED调光方式的选择与论证 ................................................................................ 4 3.2 系统总体方案描述 ........................................................................................................... 4 4 理论分析与参数计算................................................................................................................... 4

4.1 时钟显示和定时功能 ....................................................................................................... 4 4.2 路面交通情况检测与环境光线亮度判断 ....................................................................... 5 4.3 功率调节原理分析 ........................................................................................................... 5 5 系统各模块电路的设计 ............................................................................................................... 5

5.1 电源模块 .......................................................................................................................... 5

5.1.1 整流部分 ............................................................................................................... 5 5.1.2 滤波稳压部分 ....................................................................................................... 5 5.2 按键模块 .......................................................................................................................... 6 5.3 显示器模块....................................................................................................................... 6 5.4 时钟功能模块................................................................................................................... 6 5.5 红外对管探测移动物体模块 ........................................................................................... 7 5.6 光敏电阻感应环境光线模块 ........................................................................................... 7 5.7 声光报警电路................................................................................................................... 7 5.8 故障检测电路................................................................................................................... 8 5.9 主控电路 .......................................................................................................................... 8 6 系统软件设计 .............................................................................................................................. 8

6.1 软件设计原理及所用工具 ............................................................................................... 8

6.2 系统软件流程图 ............................................................................................................... 9 6.3 软件功能描述................................................................................................................. 10 7 系统测试 .................................................................................................................................... 10

7.1 测试仪器与设备 ............................................................................................................. 10 7.2 测试方法与步骤 ............................................................................................................. 10 7.3 测试结果与指标测试 ..................................................................................................... 10

7.3.1 测试结果 ............................................................................................................. 10 7.3.2 指标测试 ............................................................................................................. 11 7.4 测试结果分析与误差分析 ............................................................................................. 11

7.4.1 测试结果分析 ..................................................................................................... 11 7.4.2 误差分析 ............................................................................................................. 11

8 设计总结 .................................................................................................................................... 11 9 参考文献 .................................................................................................................................... 12 附录 .................................................................................................................................................. 12

附录A 元器件明细表 .............................................................................................................. 12 附录B 仪器设备清单 .............................................................................................................. 14 附录C 程序清单...................................................................................................................... 14 附录D 系统电路图 ................................................................................................................. 20 附录E 电路使用说明 .............................................................................................................. 24

1 引言

该系统是设计一个模拟路灯控制系统，使路灯能在设定时间自动开关，根据

环境明暗程度自动开关灯。当有车子靠近路灯时，路灯亮，远离路灯时，路灯灭。当路灯出现故障而不亮时能发出声光报警，控制器发出信号,显示故障路灯的地址信息。用恒流源驱动路灯LED，使其发亮且能调光。设计以单片机为核心，实现系统的输入输出和显示功能，由单片机的内置逻辑和运算功能，加上外围电路，采用模块化的设计思想，实现系统功能。

2 设计要求

设计并制作一套模拟路灯控制系统。控制系统结构如图1所示，路灯布置如图2所示。 LED灯1 LED灯2 输入、显示装置单元控制器1 单元控制器2 支路控制器图2-1 路灯控制系统示意图

图2-2 路灯布置示意图（单位：cm）

2.1 基本要求

（1）支路控制器有时钟功能，能设定、显示开关灯时间，并控制整条支路按

时开灯和关灯。

（2）支路控制器应能根据环境明暗变化，自动开灯和关灯。

（3）支路控制器应能根据交通情况自动调节亮灯状态：当可移动物体M（在物

体前端标出定位点，由定位点确定物体位置）由左至右到达S点时（见图2），灯1亮；当物体M到达B点时，灯1灭，灯2亮；若物体M由右至左移动时，则亮灯次序与上相反。

（4）支路控制器能分别控制每只路灯的开灯和关灯时间。

（5）当路灯出现故障时（灯不亮），支路控制器应发出声光报警信号，并显

示有故障路灯的地址编号。

2.2 发挥部分

（1）自制单元控制器中的LED灯恒流驱动电源。（2）单元控制器具有调光功能，路灯驱动电源输出功率能在规定时间按设定要求自动减小，该功率应能在20%～100%范围内设定并调节，调节误差≤2%。（3）其它（性价比等）。

2.3 说明

（1）光源采用1 W的LED灯，LED的类型不作限定。（2）自制的LED驱动电源不得使用产品模块。

（3）自制的LED驱动电源输出端需留有电流、电压测量点。（4）系统中不得采用接触式传感器。

（5）基本要求（3）需测定可移动物体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，要求该距离≤2cm。

3 系统方案比较与论证

对题目进行深入的分析和思考，可将整个系统分为以下几个部分：主控电路、

电源模块、按键模块、液晶显示模块、时钟功能模块、红外对管探测移动物体模块、光敏电阻感应环境光线模块、声光报警电路模块。

3.1 方案比较与论证 3.1.1 主控电路

方案一：选择AVR单片机。其是ATMEL公司研制开发的一种新型单片机，运行速度快，内部资源丰富，驱动能力强，具备多中的时钟分频器。方案二：选择STCC单片机。其算术功能强，软件编程简洁灵活、自由度大，用软件编程实现各种逻辑功能，低功耗、价格低、稳定可靠、应用广泛、通用性强，在系统/在应用可编程(ISP,IAP)，不占用户资源。

经过比较，方案二的性价比较高，资源充分，故选择方案二。

3.1.2 电源选择

方案一：市场上成品电源，优点电流大，电流稳定；缺点重量太沉，价格太高。方案二：经变压器变压，整流，滤波，稳压后输出，节省资金，方便简单。经过比较，选择方案二。

3.1.3 按键模块

按键功能：设定时钟时间，设定菜单模式、路灯开关时间，通过按键调节PWM

控制路灯的亮度变化。用4个的按键：确定键、返回键、加键、选择键。

3.1.4 显示器选择

方案一：采用液晶1602显示。1602显示的信息量少，无法显示汉字且其两

行中间有间断，不适合显示设定路灯的开关时间和路灯状态信息。

方案二：采用128液晶显示器。128是一种内置8 192个16×16点汉字库和128个字符（8×16）及×256点阵显示RAM(GDRAM)的图形点阵液晶显示器,它主要由行驱动器、列驱动器及128×全点阵液晶显示屏组成,含有2 MB ROM提供的8192个汉字和16 KB ROM提供的128个字符,可完成图形显示,也可以显示汉字。128液晶显示器能识别1指令，分别实现光标显示、画面移位、自定义字符、睡眠模式等多种功能。与微处理器的连接方式有并口和串口两种。并口相对于串口虽然用了较多的I/O口，但是数据传输速度快得多。故选择方案二。

3.1.5 时钟功能模块

方案一：采用专用时钟芯片。现在流行的串行时钟电路很多，如DS1302,其

优点是可以单独使用，直接连接到单片机外围，有自己的时钟晶振，精度较高。单片机通过串行接口读取和写入当时的时钟值，时钟芯片的运行受到单片机死机的影响少。缺点是消耗了单片机IO口资源，增加了成本。但是能实现路灯的定时开关。

方案二：采用单片机内置时钟。优点是节约单片机IO口资源，编写程序内容时相对较少，节约成本。缺点是不能满足设计要求，不能设定路灯的开关时间，无法再液晶屏显示。经过比较，选择方案一。

3.1.6 红外对管探测移动物体

方案一：采用超声波检测。利用超声波发射接收的时间差不同，可用来检测是否有物体通过。该方法简单有效，但由于声波的发散特性，精度达不到题目要求。

方案二：采用廉价的红外对射管。红外对射的特点是传输距离较远，能量集中。当没有物体遮挡时，红外光直射到红外探头上，红外接收管连续输出低电平到单片机，当物体经过时，红外光被遮住，此时红外探头输出高电平到单片机。由于红外光的发射有一定的偏角，该设计用了黑色套管遮住红外发射灯头，以减少红外光的散失。经过比较，此系统采用方案二。

3.1.7 光敏电阻感应环境光线强度

方案一：采用比较器的解决方案。光敏电阻与固定电阻串联，加一级电压跟随器后输入比较器LM324A，与比较器负输入端的电压值比较，得到一个高电平或低电平输出，进入单片机IO口。优点是电路比较直观，操作比较方便，可直接通过键盘调节路灯的开启亮度，对维护人员的要求不高。缺点是不方便进行数码控制。

方案二：采用AD变换。光敏电阻与固定电阻串联，由单片机内置的AD变换接口读入当前的电压值，然后跟读取的电压值判断当前的环境亮度。优点在于可以方便以实现对路灯开启电平的数码控制和远程控制。为满足设计要求，设计模拟路灯系统，方案二成本较高，且操作要求高。故选择方案一。

3.1.8 声光报警电路

检测路灯是否正常工作，若出现故障，控制器自动发出声光报警信号，蜂鸣

器发出报警声音，在显示器上显示故障路灯的编号信息。

3.1.9 LED调光方式的选择与论证

方案一：采用PWM (脉宽调制) 调光方式。优点：利用简单的数字脉冲，反复开关白光LED驱动器的调光技术。系统只需要提供宽、窄不同的数字式脉冲,即可简单地实现改变输出电流，从而调节白光LED的亮度。能够提供高质量的白光，且应用简单，效率高。缺点：PWM 调光容易使得白光 LED 的驱动电路产生人耳听得见的噪声。

方案二：采用模拟调光方式。优点：避免了由于调光时所产生的噪声。在采

用模拟调光时，LED的正向导通压降会随着LED电流的减小而降低，使得白光LED的能耗也有所降低。缺点：增大了整个系统的能耗，发光质量较差。

方案三：采用数字调光方式。优点：数字调光最大优点在于调光时无噪声，外

围硬件电路相对简单。缺点：操作性不强，技术不够成熟。

综合以上各方案的优缺点，最后确定采用方案一。

3.2 系统总体方案描述

经过上述各个模块的分别讨论，本着简单、实用的原则，综合考虑硬件构成、软件编程的复杂程度以及价格和题目所要求的精确度等因素，最后决定选用了一个比较典型的硬件方案：该系统STCC单片机为核心，采用DS1302时钟控制电路、键盘控制、128液晶显示器、红外对射管检测物体、光敏电阻感应环境光线亮度、光敏电阻故障检测组成系统硬件部分模块，电源则采用经变压器变压，整流，滤波，稳压后输出的一组电压来提供。系统电路原理图见附录D,系统总体框图如下图：键盘控制 DS1302时钟芯片 128液晶显示声光报警恒流源功率调节路灯LED1 光敏电阻光线检测红外对管探测物体移动 STCC 单片机路灯LED2 图3-1

4 理论分析与参数计算

4.1 时钟显示和定时功能

该系统具有基本的时钟功能，时钟功能是采用单片机内部的定时器，通过定

时器实现时钟功能，同时如果单片机掉电时，可以人工调节时间，并显示在128液晶屏上，还要显示两路灯的定时时间和路灯故障的编号。

该系统具备定时功能，可以控制两路灯在指定的时间内亮灭，还可控制任一盏灯在指定的时间亮灭，并且定时的时间要显示在液晶屏上。

4.2 路面交通情况检测与环境光线亮度判断

该系统能判断路面是否有物体靠近或远离，如图2-2所示的S、S’和B处装一个红外发射管，而在其对面装一个红外接收管。红外发射管发出信号，经过放大后送到红外接收管，通过判断接收管电平的高低来确定是否有物体靠近路灯或远离路灯，当有物体挡住时，红外接收管不能接收到信号，为低电平，反之为高电平，单片机通过高低电平来控制路灯LED的亮灭。

该系统具有根据环境亮度变化，来控制灯的亮灭，当白天时两灯要关闭，当夜晚时两灯要开启。系统采用光敏电阻来判断环境的光线强度，当光线发生变化，光敏电阻的阻值也随之发生变化，得到一个电平与比较器负输入端的电压值比较，得到一个高电平或低电平输出，进入单片机IO口，由单片机从而控制路灯的亮与灭。

4.3 功率调节原理分析

电路中调整管采用大功率场效应管IRF0。采用场效应管，更易于实现电压

线性控制电流，也能较好地实现电压近似线性地控制电流。在此电路中，取样电阻采用康铜丝绕制（阻值随温度的变化较小），阻值为0.39欧。运放采用LM324作为电压跟随器，UI=Up=Un，场效应管Id=Is，所以Io=Is= Un/R4= UI/R4。正因为Io=UI/R4，电路输入电压UI控制电流Io，即Io不随RL的变化而变化，从而实现压控恒流。

当用恒流源驱动LED灯亮时，单片机的P1.6和P1.7端子保持高电平接至图中的脉冲端子；当需要调光功能时，脉冲端接单片机编程输出的PWM脉冲，通过键盘调节PWM脉冲的占空比，达到调光目的。

5 系统各模块电路的设计

5.1 电源模块

电源模块得到的电压源是直流稳压电源，伏值为±12V、±5V，由电源变压器、整流、滤波、稳压电路等四部分组成。电源模块分为整流部分和稳压部分。

5.1.1 整流部分

在整流过程中，先将电压通过变压器降压到需要的伏值，然后再整流。电路整流是消去电源波形的纹波，将交流电源变为直流电源。电路设计见附录D图D-1，PCB板电路图见附录D图D-2。

5.1.2 滤波稳压部分

电源设计可得到两种伏值不同的电压，分别为±12V和±5V，根据需求选择适合的电压，以满足要求。电路设计见附录D图D-3，PCB板电路图见附录D图D-4。

5.2 按键模块

通过按键可以设定路灯的开关时间，还可用按键调节PWM来改变路灯的亮度，使其输出功率在20%~100%之间，且误差≤2%。按键电路设计如下图。

图5-1按键模块电路

5.3 显示器模块

显示器选用的是128液晶，可显示菜单（时钟设定、开关设定、调光设

定），还可显示路灯的工作模式，路灯开关时间和时钟。当出现故障时，故障路灯的信息会显示在液晶屏上。128液晶显示器电路设计如下图。

图5-2液晶显示模块

5.4 时钟功能模块

时钟模块用于给MCU提供精确时间数据，使系统能准确控制LED的开关时间，还能设定和修改系统时间。电路设计如下图。

图5-2 时钟电路

5.5 红外对管探测移动物体模块

放射式红外对管使用起来方便，接上电源后，若没有物体通过，数据线保持

低电平；若有物体通过，接收端不能接收红外线，数据线显示为高电平。电路设计如下图。

图5-4 红外对管电路

5.6 光敏电阻感应环境光线模块

当环境光线强度较强时，光敏电阻阻值很小，为低电平；当环境管线强度较

弱时，光敏电阻阻值很大，为高电平。通过比较器将电平信息反馈到单片机，单片机控制路灯的开与关。电路设计如下图。

图5-5 光敏电阻感应环境光线强度电路

5.7 声光报警电路

采用一个普通发光二极管加一个蜂鸣器实现，当LED出现故障时的声光报警

提示功能。电路设计如下图。

图5-6 声光报警电路图

5.8 故障检测电路

用于检测路灯是否能正常工作，若不能，检测故障出现在何处。电路设计如下图。

图5-7 故障检测电路

5.9 主控电路

主控电路选用STCC单片机控制整个系统，此单片机内部资源，能够达

到题设要求，实现系统的全部功能。电路设计如下图所示。

图5-8 主控电路图

6 系统软件设计

6.1 软件设计原理及所用工具

该系统原理：系统是以STCC单片机为核心的模拟路灯控制系统，控制路灯在不同情况下的开关状态。单片机控制时钟芯片、显示器、按键、声光报警、红外对管、光敏电阻的工作，按键设定时钟时间、路灯开关时间，调节PWM脉冲来控制路灯的亮度变化，并在液晶显示器上显示出来，使其输出功率在20%~100%，调节误差≤2%；用红外对管来探测交通情况，有物体靠近时为高电平，路灯亮，反之则不亮；光敏电阻根据环境光线亮度的变化，自身阻值的改变，光强为低电平，光弱为高电平，通过单片机来控制路灯的开关；路灯出现故障时会发出声光警报，并在显示器上显示故障路灯的信息。系统就是这样工作的。

所用工具有：1、计算机一台 2、KEIL软件

系统软件流程图

开始系统初始化是是否有故障否声光报警显示开关灯时间设置时间是是否设置时间否是是否达到设定时间否关灯开灯是是否白天否交通情况环境光线强控制度控制结束 9

6.2

6.3 软件功能描述

该系统通过STCC单片机实现对模拟路灯的控制，时钟芯片设定时间给MCU提供精确的数据，按键设定路灯的开关时间和调节PWM控制恒流源的输出功率在20%~100%改变路灯的亮度，调节误差≤2%。实现路灯在不同情况下的工作状态，自动开灯与灭灯,路灯的状态信息在显示器128上显示出来。

7 系统测试

7.1 测试仪器与设备

1、指针式万用表 2、数字万用表

3、KEIL集成开发环境进行编程调试 4、proteus 7仿真软件

7.2 测试方法与步骤

1、测试方法

该系统程序采用单片机C言编写，用KEIL集成开发环境进行编程调试，且用proteus 7仿真软件对硬件电路进行仿真调试，设置相应的参数，查看仿真结果是否满足设计要求，不满足则继续调试，对不足之处和存在错误的地方加以更正，直到满足题设条件。

2、步骤

系统的调试是以程序为主，硬件调试比较简单，首先检查电路的焊接是否正确，然后用万用表检测或通电检测，软件调试可以先编写显示程序并进行硬件的正确性检验。然后分别进行主函数、路灯开关时间设定、光敏电阻检测环境光线、红外对管交通检测、路灯调光比函数等程序的编程与调试。直到满足题设要求，实现系统功能。

7.3 测试结果与指标测试 7.3.1 测试结果

1、通过调节PWM得到的路灯两端数据如下表：占空比 99% 79% 68% 58% 30% 20% 电流（mA） 26.1 20.5 17.2 14.5 7.4 5.0 电压（V） 3.1 2.9 2.8 2.6 2.1 1.8 实际功率（mW） 80.6 59.4 48.2 37.8 15.2 9.1 表7-1 路灯两端数据

2、交通状况的检测与路灯的控制，测试数据如下表所示：

测试次数 S处情况灯的状态左到右左到右右到左右到左第一次第二次第一次第二次灯1 亮灯1 亮灯1 灭灯1 灭 B处情况 S处情况标志位与灯的状 B距离态 0.9cm 1cm 1cm 1cm 灯2 灭灯2 灭灯2 亮灯2 亮标志位与，S距离 1cm 1cm 1cm 1cm ，标志位与灯的状 S距离态 1cm 0.9cm 1cm 1.1cm 灯1灭灯2亮灯1灭灯2亮灯1亮灯2灭灯1亮灯2灭表7-2 路灯状况及距离数据

7.3.2 指标测试

路灯驱动电源输出功率要求在1W左右，且输出功率可在20%~100%之间设定

并调节，调节误差≤2%。

7.4 测试结果分析与误差分析 7.4.1 测试结果分析

由表7-1中的数据可知，测试结果基本满足题设要求，调节误差≤2%，符合条件。由表7-2中的数据可知，不管物体是从左到右还是从右到左，LED路灯都能实现基本要求的指标，而且每次物体经过红外对管时，标志位与两灯变换点（S、

，

B、S）垂线间的垂直距离在0.9cm到1.1cm之间，其值≤2cm。此部分的功能设计满足题目的设计要求。

7.4.2 误差分析

测试得到的结果存在些许误差，可能是读数时存在误差，受环境的温度的影

响，仪器的精度不够高，LED两端的电压没有达到额定的电压，选择的器件不同，彼此间有干扰。虽然误差是不可避免的，但应当尽量减小误差，提高系统的准确性。

8 设计总结

通过该题目的设计制作，对单片机控制模拟路灯控制系统的结构及功能更加了解；巩固了以前学到的知识。认真完成题设条件，在整个设计制作过程中虽然仍存在些许问题和缺陷，发扬不放弃坚持学习的精神，继续努力，弥补不足之处。

通过比赛不仅体会到团队合作的重要性，还锻炼和提升了动手能力。这里要感谢相关单位的大力支持，感谢指导教师的指导。

9 参考文献

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[11] 黄智伟. 全国大学生电子设计竞赛训练教程[M].北京：电子工业出版社，

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[12] 刘正，张玉梅，徐晶，蔡占营.瑞萨R8C/1A、1B单片机原理和应用[M] .北

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附录

附录A 元器件明细表

1、电源元器件清单如表A-1 序号 1 名称三端集成稳压器散热板螺丝二极管电容型号 W7805 W7905 W7812 W7912 2 3 4 5 — — 1N4148 1N4001 33nf 2.2nf 4.7nf 10nf 0.1uf

单位块块块块块颗只只只只只只只数量 1 1 1 1 4 若干 4 4 4 4 4 4 6 备注 U3 U4 U1 U2 — — D1~D4 D01~D04 C9,C10,C05,C06 C15,C16,C32,C33 C13,C14,C30,C31 C11,C12,C28,C29 C3,C7,C8,C19，C24,C25 12

0.33uf 6 电解电容 2200uf 470uf 33uf 1uf 2.2 uf 220 uf 47 uf 7 8 9 10 11 30 31 32 电阻发光二极管大三插小三插保险管座保险管座电源开关排线 1k 2.2k 5.6k 绿红 — — — 1A 2A 10芯只只只只只只只只只只只只只套套套只只米 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 3 3 1 9 2 2 1 若干 C1,C17 C01,C02 C03,C04 C26,C27 C4,C20 C2,C18 C6,C22 C5,C21 — — — DS4~DS6 DS1~DS3 JP1~JP8 — — — — 表A-1 电源元器件清单 2、模拟路灯电路元器件清单如表A-2 序号 1 名称电容电阻型号 0.1uf 100uf 104 1Ω 1KΩ 5.1KΩ 5KΩ 10KΩ 100Ω 100KΩ 200Ω 200KΩ 300Ω 470Ω 3 4 5 6

数量 2 1 2 6 8 2 1 16 3 3 2 3 2 1 1 1 1 1 3 引脚封装 RAD0.1 RB.2/.4 RAD0.1 AXIAL0.4 AXIAL0.4 AXIAL0.4 AXIAL0.4 AXIAL0.4 AXIAL0.4 AXIAL0.4 SIP-3 AXIAL0.4 AXIAL0.4 DIODE0.4 纽扣电池座备注 C4,C4 C6 C1,C2 R40~R45 R3~R11 R46,R47 R1 R24~R26 R30~R32 R38,R39 R27~R29 R21,R22 R2 D13 BT1 — R23 J13,J15,J16 13

2 AXIAL0.4 R9,R12~R20,R33,R35~R37,R48,R49 二极管电池晶振蜂鸣器 1N4001 CR2032 32.768KHz BEEP CON 2 XTAL2 FENG SIP-2 7 插针 CON3 CON6 CON16 CON20 9 1 1 1 1 1 1 2 2 3 6 2 3 3 1 1 1 1 1 SIP-3 SIP-6 SIP-16 SIP-20 DIP-8 LED LED IRF0 LED T092A DIP4 T092B LED LED DIP-6 SIP-2 SIP-2 SIP-2 SIP-2 J1~J3,J6~J10,J14 J5 J12 J11 U1 D1 D4 Q7,Q8 D2,D3 Q1,Q2,Q5 S1~S6 D11,D12 D8~D10 D5~D7 S8 Q3 Q9 Q4 Q18 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 时钟芯片 DS1302 — — IRF0 — NPN SW-PB TL431 raysR raysT Switch 测试1 测试2 测试1 测试2 绿灯红灯场效应管发光二极管三极管按键稳压管红外对管开关电流测试电压测试表A-2 模拟路灯电路元器件清单附录B 仪器设备清单

序号名称指针式万用表数字万用表数显防静电焊台直尺电筒型号及规格 MF47C VC02A+ 3 主要技术指标红外检测、多重保护 DC20K/V、AC9K/V 直流电压档位200mv/2v/20v/200v100v 交流电压档位2v/20v/200v/750v 数量备注 1 1 1 南京金恒川电子有限公司深圳市维希特科技有限公司佛山市禅城南庄镇高越通讯电子工具厂测量红外探测器的探测误差改变光线亮度 2 3 4 5 1位 2GAOYUE936B — — 输出220v~50w输出24v 1 温度392℃~6℃ 测量长度精确到mm — 1 1 表B-1 仪器设备清单

附录C 程序清单

1、DS1302时钟设定驱动程序 void

write_byte(uchar temp) { unsigned char i;

for

(i=0;i<8;i++) //循环8次写入数据 { SCK=0; SDA=temp&0x01; //每次传输低字节 temp>>=1; //右移一位 SCK=1; } } void write_date(uchar address,uchar dat) { RST=0; _nop_(); SCK=0; _nop_(); RST=1; _nop_(); //启动 write_byte(address); //发送地址 write_byte(dat); //发送数据 RST=0; //恢复 } uchar read_date(uchar address) { unsigned char i,temp=0x00; RST=0; _nop_(); _nop_();

SCK=0; _nop_(); _nop_(); RST=1; _nop_(); _nop_(); write_byte(address); for (i=0;i<8;i++) //循环8次读取数据 { if(SDA) temp|=0x80; //每次传输低字节 SCK=0; temp>>=1; //右移一位 _nop_(); _nop_(); _nop_(); SCK=1; } RST=0; _nop_(); //以下为DS1302复位的稳定时间 _nop_(); RST=0; SCK=0; _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); SCK=1; _nop_(); _nop_(); SDA=0; _nop_(); _nop_(); SDA=1; _nop_(); _nop_(); return temp; } /******************************************************************/ /* 读时钟数据 */ /******************************************************************/ void Read_RTC() //读取日历 { unsigned char i,*p; p=read_rtc_address; //地址传递 for(i=0;i<7;i++) //分7次读取秒分时日月周年 { tmpdate[i]=read_date(*p); p++; } } /******************************************************************/ /* 设定时钟数据 */ /********************************************************

**********/ void Set_RTC()

//设定日历 {

unsigned char i,*p,tmp;

for(i=0;i<7;i++){ //BCD处理

tmp=tmpdate[i]/10;

tmpdate[i]=tmpdate[i]%10;

tmpdate[i]=tmpdate[i]+tmp*16; }

write_date(0x8E,0X00);

p=write_rtc_address; //传地址 for(i=0;i<7;i++) //7次写入秒分时日月周年 {

write_date(*p,tmpdate[i]);

p++; }

write_date(0x8E,0x80); }

//在LCD上显示字符串 void

display_lcd_string(

uchar com,uchar *s) {

uchar i;

write_com(com); while(s[i]!='\\0') {

write_data(s[i]);

i++;

delayms(1); } i=0; }

//日期与时间值转换为数字字符 void

format_datetime(uchar d,uchar *a) {

a[0]=d/16+'0'; a[1]=d%16+'0'; }

void init0() {

TMOD=0x11; //初始化定时器0为工作方式1

TH0=8; //赋定时初值高8位

TL0=0; //赋定时初值低8位

TH1 = 0x3C; TL1 = 0x0B0; EA=1; //开总中断 ET1=1; TR1=0;

ET0=1; //开定时器0中断

TR0=0; //关闭定时器0，需要使用时将TR0置1 } void

display_byte(uchar com,uchar num,uchar *s)//num表示显示两个字节 {

write_com(0x30); // 普通功能

write_com(com); // 写地址

while(num>0) {

write_data(*(s++));

num--; } }

/*状态16*16汉字格式：反色（1）或正常0，X坐标，Y坐标，状态编码（16*16），汉字个数*/

void dis_chi(uchar cpl,uchar x0,uchar y0,uchar

state_num,uchar num1) {

uchar i,j,x1,y1; x1=x0; y1=y0;

for(i=0;i16

for(j=0;j<16;j++) i[state_num][j*2]); {

write_data(table_chwrite_com(0x34); i[state_num][j*2+1]// 扩展功能 );

} write_com(y1++); }

// 写Y地址 state_num++;y1=

y0;x1=x0; write_com(x1+i); }

// 写X地址 write_com(0x36);

} write_com(0x30); // 普通功能 if(cpl==1) void

// 写数据 dis_tiaoguangbi(uch { ar com,uint dat1)

//显示调节led光的write_data(~table_c百分比

hi[state_num][j*2]){ uchar ge,shi; ;

dat1/=20;

if(dat1>=100) write_data(~table_c {display_byte(0hi[state_num][j*2+1x8a,1,\"

]);

1\");dat1=0;} } else

else display_byte(0x { 8a,1,\" \");

shi=dat1/10; write_data(table_ch

ge=dat1%10;

2、路灯开关灯时间设定程序 void sfm2(uchar display_byte(0xhour,uchar 88,2,\"开灯\"); minute,uchar // write_com(com); second,uchar ge=hour%10; hour1,uchar shi=hour/10; minute1,uchar write_data(0x30second1) +shi); { write_data(0x30 uchar ge ,shi; +ge); write_com(0x30) write_data('-'); ;

write_com(0x30);

write_com(com); write_data(0x30+shi);

write_data(0x30+ge); }

//用于调整和显示设定时间 void sfm(uchar com,uchar dat) {

uchar ge,shi; ge=dat%10; shi=dat/10; write_com(0x30);

write_com(com); write_data(0x30+shi);

write_data(0x30+ge);

}

write_data('-')

;

ge=minute%10; shi=minute/10; write_data(0x30+shi);

write_data(0x30+ge);

write_data('-');

write_data('-')

; shi=hour1/10; ge=second%10; write_data(0x30 shi=second/10; +shi); write_data(0x30 write_data(0x30+shi); +ge); write_data(0x30 write_data('-')+ge); ; display_byte(0x write_data('-')98,2,\"关灯\"); ; // ge=minute1%10; write_com(com1) shi=minute1/10; ; write_data(0x30 ge=hour1%10; +shi);

3、故障电路和环境光线亮度检测驱动程序 void gz_test() //故障电路检 if(wrong_test1&测，如果出现故障，报&wrong_test2) 警 { {flag2=0; if(!wrong_test1) //故障 beep=0;TR1=1;} 检测 } {TR1=0; flag2=1; void gm_test() //检测环境， display_byte(0x如果没有光，点亮两个,1,\"×\"); 二极管。 { delayms(10); if(!guangming) beep=1; { } TR0=1; // LED0=1; if(!wrong_test2// LED1=1; ) gz_test(); {TR1=0; } flag2=1; else { display_byte(0x TR0=0; 99,1,\"×\"); LED0=0; LED1=0; delayms(10); } beep=1; } }

write_data(0x30

+ge);

write_data('-');

ge=second1%10; shi=second1/10; write_data(0x30+shi);

write_data(0x30+ge); }

void

hongwai_test()//先写思路，在逐个删除、//夜晚模式才有效 { /*

if(!hongwai1&&!flag3&&!flag4) { flag=0; //此函数仅能在路灯模式中用

TR0=0; //TR0=1; LED0=1; LED1=0; flag3=1; flag4=1; }

if(!hongwai2&&flag3&&flag4) { TR0=0; LED0=0; LED1=1; flag3=1; flag4=0; }

if(!hongwai3&&flag3&&!flag4)

{ TR0=0; LED0=0; LED1=0; TR0=0; flag3=0; flag4=0; flag=3; }

flag3=0; flag4=0; flag=3; } /*

if(hongwai1&&l2&&l3) TR0=0; flag3=0; flag4=0; flag=3; } */ /*

if(hongwai2&&l2&&l3) if(!hongwai3&&!flag3&&!flag4) { TR0=0; LED0=0; LED1=1; // TR0=1; flag3=0; flag4=1; flag=0; }

if(!hongwai2&&!flag3&&flag4) { TR0=0; LED0=1; LED1=0; flag3=1; flag4=1; }

if(!hongwai1&&flag3&&flag4) { TR0=0; LED0=0; LED1=0; TR0=0; 4、主函数和定时中断程序void main() { flag3=0; flag4=0; init(); // Set_RTC(); //带有备用电池的ds1302仅需设定一次时间

{

LED0=0; LED1=0; TR0=0; l2=0; l3=0; }*/ //

if(!hongwai2&&flag3&&!flag4) /* { TR0=0; LED0=1; LED1=0; flag3=1; flag4=1; }

if(!hongwai3&&!flag3&&flag4) {

TR0=0; LED0=0; LED1=0;

clrgdram(); // dsy_chushi(); init0(); display_byte(0x83,2,\"菜单\"); dis_chi(0,0x90,0x90,7,5); dis_chi(0,0x98,0x80,12,5);

{

LED0=0; LED1=1; l2=1; l3=0; }*/

if(!hongwai1) {

LED0=1; LED1=0; }

if(!hongwai2) {

LED0=0; LED1=1; }

if(!hongwai3) {

LED0=0; LED1=0; }

}

dis_chi(0,0x88,

0x90,0,5); while(1) {

// Read_RTC();

key_choice1(); }

}

/*定时器0中断*/ void t0_isr() interrupt 1{ if(flag0==0){ LED0=1; LED1=1; TH0=tt1_h; //赋定时初值高8位 TL0=tt1_l; //赋定时初值低8位 flag0=1; } else {

LED0=0; LED1=0; TH0=tt2_h; TL0=tt2_l; flag0=0;

} }

//定时器1 void t1_isr() interrupt 3 {

TH0 = 0x3C; TL0 = 0x0B0; format_datetime(tmpdate[2],dsy_buffer1+5);

format_datetime(tmpdate[1],dsy_buffer1+8);

format_datetime(tmpdate[0],dsy_buffer1+11); //

format_datetime(tmpdate[6],dsy_buffer2+5); //

format_datetime(tmpdate[4],dsy_buffer2+8); //

format_datetime(tmpdate[3],dsy_buffer2+11); //

strcpy(dsy_buffer2+13,week[tmpdate[5]-1]); //

display_lcd_string(0x90,dsy_buffer2);

display_lcd_string(0x90,dsy_buffer1); }

附录D 系统电路图

1、电源整流电路原理图

图D-1 电源整流电路原理图 2、电源整流电路PCB板原理图

图D-2电源整流电路PCB板原理图

3、电源电路原理图

图D-3 电源电路原理图

4、电源电路PCB板原理图

图D-2 电源电路PCB板原理图

5、模拟路灯控制系统电路原理图

图D-3 系统电路原理图 6、模拟路灯控制系统PCB板电路原理图

图D-3 系统电路PCB板原理图

附录E 电路使用说明

1、路灯的工作模式

该路灯模拟控制系统有5中工作模式，分别是自动控制模式、自动分空模式、根据亮度自动控制模式、根据交通情况自动控制模式、手动控制模式。

a.自动控制模式：在该模式下，控制器根据设定的定时信息，自动的同时打开或者关闭两盏路灯。

b.自控分控模式：在该模式下，控制器根据设定的定时信息，分别控制两盏

灯的开关。当系统的时间与路灯1开灯时间相同时，开启路灯1；当系统的时间与路灯2开灯时间相同时，开启路灯2。

c.根据亮度自动控制模式：在该模式下，当环境亮度低于一定的值时开启两路灯，当环境亮度高于一定的值时关闭两路灯。

d.根据交通情况自动控制模式：在该模式下，当可移东物体M由左到右到达S点时，路灯1亮；当物体M到达B点时，路灯1灭，路灯2亮；当物体M由右向左移动时，则亮灯次序相反。

e.手动控制模式：在该模式下，可手动调节按键来改变路灯的亮度。前四种模式是互斥的，在某一时刻只能有一种工作模式，但这几种模式可以手动切换。此系统还具备故障报警功能，当路灯出现故障时，系统能自动发出警报，并在液晶屏上显示故障路灯的信息。

2、按键操作说明

系统具备4个按键，分别为确定键、返回键、加键、选择键。通过选择键，可以选择不同的模式，还能选择系统时间、路灯1和路灯2的开关时间；加键可对时间或者亮度进行调节设定；确认键可以对选择的模式进行确定，还能对时间调整，分别确认小时、分钟、秒的输入。

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