基于单片机的智能路灯控制系统设计(编辑修改稿)

基于单片机的智能路灯控制系统设计(编辑修改稿)内容摘要：

时钟 /RAM 的读 /写数据以一个字节或多达 31个字节的字符组方式通信。 DS1302 工作时功耗很低 ， 保持数据和时钟信息时功率小于 1mW， 其 外部管脚如图 32 所示。 4 图 32 DS1302外部管脚 DS1302 是由 DS1202 改进而来增加了以下的特性 ： 双电源管脚用于主电源和备份电源 ， 供应 Vcc1 为可编程涓 流充电电源 ； 附加七个字节存储器 ， 它广泛应用于电话 、 传真 、 便携式仪器以及电池供电的仪器仪表等产品领域 ； 实时时钟具有能计算 2100 年之前的秒 、 分 、 时 、 日 、 日期 、 星期 、 月 、 年的能力 ， 还有闰年调整的能力。 DS1302 内部结构为 移位寄存器，控制逻辑，晶振，时钟和 RAM。 具体控制字介绍：  控制字的最高有效位（位 7）必须是逻辑 1，如果它为 0，则不能把数据写入到 DS1302 中 ；  位 6：如果为 0，则表示存取日历时钟数据，为 1 表示存取 RAM数据 ；  位 5至位 1（ A4～ A0）：指示操作单元的地址；  位 0（最低有效位）：如为 0， 表示要进行写操作，为 1 表示进行读操作。 控制字总是从最低位开始输出， 在控制字指令输入后的下一个 SCLK 时钟的上升沿时，数据被写入 DS1302，数据输入从最低位（ 0位）开始。 同样，在紧跟8位的控制字指令后的下一个 SCLK 脉冲的下降沿，读出 DS1302 的数据，读出的数据也是从最低位到最高位。 具体 时序图如 图 33 所示。 5 图 33 DS1302时序图 计时 模块的硬件设计 具体电路如下图 34 所示。 BT1 为电压值 3V 的电池 组 ， 来 作为 DS1302 的备用电源。 Y2 为一个 KHz 的晶振。 DS1302 的 7 端分别同单片机的、 、 相连，同时在还为它们配置了阻值为 10K 的上拉电阻，能最大程度的保证操作与通讯的准确和稳定。 图 34 实时时钟模块电路 光线强弱检测 模块 ADC0832综述 ADC0832 为 8位分辨率 A/D转换芯片，其最高分辨可达 256级，可以适应一般的模拟量转换要求。 其内部电源输入与参考电压的复用，使 得芯片的模拟电压输 6 入在 05V之间。 芯片转换时间仅为 32μ S，据有双 数据输出 可作为 数据校验 ，以减少数据误差，转换速度快且稳定性能强。 独立的芯片使能输入，使多器件挂接和处理器控制变的更加方便。 通过 DI 数据输入端，可以轻易的实现通道功能的选择。 ADC0832引脚分布如图 35所示。 图 35 ADC0832引脚分布图 ADC0832有以下特点：  8位分辨率；  逐次逼近式 A/D转换器 ；  双通道 A/D转换 ；  输入输出电平与 TTL/CMOS相兼容 ；  5V电源供电时输入电压在 0~5V之间 ；  工作频率为 250KHZ，转换时间为 32μ S；  一般功耗仅为 15mW；  8P、 14P— DIP（双列直插）、 PICC 多种封装。 芯片接口说明：  CS 片选使能，低电平芯片使能；  CH0 模拟输入通道 0，或作为 IN+/使用；  CH1 模拟输入通道 1，或作为 IN+/使用；  GND 芯片参考 0电位（地）；  DI 数据信号输入，选择通道控制；  DO 数据信号输出，转换数据输出；  CLK 芯片时钟输入；  VCC/REF电源输入及参考电压输入（复用）。 单片机对 ADC0832的控制原理： 7 正常情况下 ADC0832与单片机的接口应为 4条数据线，分别是 CS、 CLK、 DO、DI。 但由于 DO端与 DI端在通信时并未同时有效并与单片机的接口是双向的，所以电路设计时可以将 DO和 DI 并联在一根数据线上使用。 当 ADC0832未工作时其 CS输入端应为高电平，此时芯片禁用， CLK和 DO/DI的电平可任意。 当要进行 A/D转换时，须先将 CS使能端置于低电平并且保持低电平直到转换完全结束。 此时芯片开始转换工作，同时由处理器向芯片时钟输入端 CLK输入时钟脉冲， DO/DI端则使用 DI端输入通道功能选择的数据信号。 在第 1个时钟脉冲的下沉之前 DI端必须是高电平，表示启始信号。 在第 3个脉冲下沉之前 DI端应输入 2位数据用于选择通道功能，其 时序图 如 图 36所示。 图 36 ADC0832操作时序图 光敏电阻的 介绍 （ 1） 光敏电阻介绍 光敏电阻 （ photocell，注意：光电池是 photovoltaic cell）又称光敏电阻器（ photoresistor or lightdependent resistor，后者缩写为 ldr）或 光导管 （ photoconductor），常用的制作材料为 硫化镉 ，另外还有硒、硫化铝、硫化铅和硫化铋等材料。 这些制作材料具有在特定 波长 的光照射下，其阻值迅速减小的特性。 这是由于光照产生的载流子都参与导电，在外加电场的作用下作漂移运动，电子奔向 电源 的正极，空穴奔向电源的负极，从而使 光敏电阻器 的阻值迅速下降。 （ 2） 基本特性及其土要参数 1暗电阻、亮电阻 8 暗电流 、暗电阻。 光敏电阻在一定的外加 电压 下，当没有光照射的时候，流过的电流称为暗电流。 外加电压与暗电流之比称为暗电阻，常用 ‚ 0LX‛ 表示。 2伏安特性 伏安特性曲线用来描述光敏电阻的外加电压与光电流的关系，对于光敏 器件来说，其光电流随外加电压的增大而增大。 其变化特征如图 37所示。 图 37 a 光敏电阻的伏安特性 b 光敏电 阻的光电特性图 c 光敏电阻的光谱特性 （ 3） 光电特性 光敏电阻器在一定的外加电压下，当有光照射时，流过的 电流 称为光电流，外加电压与光电流之比称为亮 电阻 ，常用 ‚ 100LX‛ 表示。 光线强弱 检测模块的硬件电路设计 在此设计中我们使 用光敏电阻和 ADC0832 模数转换器相结合的方式来实现对环境明暗程度的检测。 所选光敏电阻 GMR1的亮电阻阻值在 2K至 10K之间变化，所以选择阻值为 10K 的电阻 R8 同光敏电阻串联连接形成分压电路。 环境明暗程度的检测的原理如下：当照射在光敏电阻上的光线亮度发生变化时，光敏电阻的阻值也随之相应的发生变化，其变化趋势为光线变强阻值减小，反之也成立，而 ADC0832 的通道 0 得到的电压值随光线的变强而减小， ADC0832将得到的电压信号转换成数字信号，并通过特定的操作送给单片机进行处理。 如图 310 环境明暗检测 模块电路 次便 现 对 环境 明 暗 程度信号的向模拟信号转换，最终向数字信号的转换，也就 9 使系统能对环境明暗程度信号间接的进行相应的分析并处理。 具体电路如图 310所示。 关于模数转换器的选择： 通常 使用 的模数转换器是 ADC0809，它 是带有 8位 A/D 转换器、 8 路多路开关以及微处理机兼容的控制逻辑的 CMOS 逐次逼近式 A/D 转换器。 另需接外部时钟才能正常工作， 8 路通道只取其一也造成了资源的浪费。 同单片机通讯时使用的是并行的方式，这样也对单片机的端口占用很大。 另外其体积也较大，价格也较 ADC0832 昂贵，这样也变相的增加的 印制板电路制作和元器件采购的成本。 综合考虑下， ADC0832 的使用最合适。 路灯控制模块 继电器的概述 继电器（英文名称： relay）是一种电控制 器件 ，是当输入量（激励量）的变化达到规定要求时，在电气输出电路中使被控量发生预定的阶跃变化的一种电器。 它具有 控制系统 （又称输入回路）和被控制系统（又称输出回路）之间的互动关系。 通常应用于自动化的控制 电路 中，它实际上是用小电流去控制大电流运作的一种 ‚ 自动开关 ‛。 故在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。 PNP型三极管的概述 9015 是一种常用的普通三极管。 它是一种小电压 ,小电流 ,小信号的 PNP型 硅三 极管。 其物理结构如下图 311所示。 其中引脚 1 为发射极，引脚 2 为基极，引脚 3 为集电极。 图 311 9015实物图 （ 1） 特性  集电极 发射极电压 45V  集电极 基电压 50V  射极 基极电压 5V  集电极电流  耗散功率  结温 150℃  特 征 频率平均 300MHZ 10  放大倍数： A60~150、 B100~300、 C200~600、 D400~1000 （ 2） 主要用途 分 开关应用 和 射频放大 两大类。 在此设计中主要应用于开关应用，选用的 C 型号的 9015。 路灯控制模块的硬件电路设计 图 312 路灯控 制模块电路 如上图 312 所示， Q1 为 PNP性三极管 9015； U2为继电器，型号为 JQC3F；H5为接线座； D2为续流二极管，型号为 IN4001； D3 为发光二极管。 设计思路： 9015的基极通过阻值为 AT89S52的。 当该位置‘ 1’，也即为 5V高电平时，发射极 1同基极 2之间没有电压差，此时 9015处于断开状态。 如此集电极没有电流通过，所以下面的继电器线圈和发光二极管 D3不工作。 当该位被拉至‘ 0’，也即 0V低电平时，发射极 1同基极 2之间有电压值大约 差降，通过 ，通过 ，此电流也为基极电流。 基极电流通过 9015的放大后，是 9015工作在饱和状态，集电极有足够大的电流可以驱动继电器的线圈工作，使 U2的 1和 3引脚。