基于单片机的路灯遥控装置的设计(编辑修改稿)

基于单片机的路灯遥控装置的设计(编辑修改稿)内容摘要：

图 28 光线感应电路原理图 路灯驱动电路 本系统中的路灯模块主要是实现路灯的亮灭。 在对设计任务及要求中的部分功能进行设计完之后，必须要驱动路灯的运行，才能完成整个电路的设计。 路灯模块的设计是运行在直流电压 5V 的电源下的。 路灯驱动电路原理图如图 29 所示。 图 29 路灯驱动电路原理图 显示电路模块 本系统的显示电路模块主要是由显示驱动电路（左图）和微型显示 4 个数据的 基于单片机的路灯遥控装置的设计 10 数码管（右图 ）组成，主要是用来显示时间，方便遥控人员进行当前时间的校对。 显示电路原理图如图 210 所示。 图 210 显示电路原理图 如图 210 所示，四位一体的共阳显示数码管的八个段码脚与 AT89C51 单片机的 P0 口相连，即为单片机送入段码；四位一体的共阳数码管的四个位选，分别是数码管第 6 脚、第 8 脚、第 9 脚、第 12 脚与驱动晶体三极管 9012 的集电极相连；位驱动连接的四个 1K 电阻与 AT89C51 单片机的 P2 口相连。 段驱动信号低电平有效，驱动晶体三极管 9012 的信号也是低电平有效。 LED 显示分动态显示和静态 显示。 动态显示方式的硬件电路简单，但设计上如果处理不当，易造成亮度低，闪烁问题。 动态显示采用多路复用技术的动态扫描显示方式，复用的程度不是无限增加的，因为利用动态扫描显示使我们看到一幅稳定画面的实质是利用了人眼的暂时效应和发光时间的长短，发光的亮度等因素。 静态显示，是由微型计算机一次输出模型后，就能保持该显示结果，直到下次发送新的显示模型为止。 静态显示驱动程序简单，且 CPU 占用率低，但每个 LED 数码管需要一个锁存器来锁存每一个显示位的笔段代码，硬件开销大，仅适合显示位数较少的场合。 为了简化电路，降低成本， 故采用动态显示的方式。 基于单片机的路灯遥控装置的设计 11 3 系统软件设计 本系统的运行程序采用 C 语言编写，采用模块化设计。 本系统软件设计主要分为遥控路灯接收系统软件设计和遥控路灯发射系统软件设计两部分。 遥控路灯发射系统设计 遥控路灯发射系统设计总体流程图如图 31 所示。 遥控路灯发射系统设计主要由开始、初始化、发射部分设置子程序和结束四个模块构成。 其中最核心的设计部分为发射部分设置子程序模块，其流程图如图 32 所示。 发射部分设置子程序模块主要分为按键扫描、时钟调整和电路发射三部分。 图 31 遥控路灯发射系统总体流程图 图 32 发射部分设置子程序流程图 当程序执行时，先 进入初始化，在四位一体数码管上显示。 初始化完毕后，进行按键扫描。 当按下 key3 键时，则进入当前时间的调整，由 key0 键和 key1 键分别对时间进行加减调节，此时数码管上的时间就会发生变化。 若按下 key3 键则选择了亮度系统，此时 key0 键和 key1 键分别对亮度进行增减调节。 基于单片机的路灯遥控装置的设计 12 遥控路灯接收系统设计 遥控路灯接收系统设计总体流程图如图 33 所示。 遥控路灯接收系统设计主要由开始、初 始化、接收部分设置子程序和结束四个模块构成。 其中最核心的设计部分为接受部分设置子程序模块，其流程图如图 34 所示。 接收部分设置子程序模块主要分为接收数据、控制路灯和控制光控开关三部分。 图 33 遥控路灯接收系统总体流程图 图 34 接收部分设置子程序流程图 接收部分当接收到发射出来的信号时，开始执行初始化。 此时 key3 键选择了亮度系统。 当 按下 key0 键，路灯亮度就会增强；而按下 key1 键，路灯亮度就会减弱。 其中的 key2 键 是用作遥控模式和光控模式之间的切换，即控制光控开关的按键。 若 key2 键选择了遥控模式，路灯就根据按键发出的信号进行调整；若 key2 键选择了光控模式，路灯就根据光敏电阻的变化信号进行调整。 基于单片机的路灯遥控装置的设计 13 4 系统测试 系统总体调试 本设计要求准确性高、稳定性好、抗干扰能力强等功能，系统调试除了验证数据处理的精度，确保判断的准确性外，同时必须确认各项功能的正常运行。 根据系统设计方案，本系统的调试共分为三大部分：无线发射、接收电路调试、单片机调试和 PWM 波调试。 系统设计中多采用模块化设计，以便实现对各电路 功能模块的逐级测试。 测试仪器 由于任务需要进行系统调试，因此在测试过程中，利用仪器以便完成各模块功能的测试。 测试仪器清单如表 41 所示。 表 4－ 1 测试仪器清单 编 号 名称 型 号 1 数字万用表 HONGDADT9204 2 双路跟踪稳压稳流电源 DH1718E5 3 双信道数字示波器 Tektronix TDS1002 60Mhz 调试步骤 （ 1）无线发射、接收电路调试 先用按键开关输入四路数据给无线发射电路，看接收电路能不能收到无线发射电路 的数据信号。 调试成功后再接上单片机的 P1 口。 （ 2）单片机调试 接上单片机最简单的外围电路后，烧个最简单的程序进单片机，看单片机是否工作来确定单片机的好坏。 确保后再跟无线发射电路、串口电路连接上。 （ 3） PWM 波调试 本设计通过改变 PWM 波的占空比来调节路灯的亮度，由于 PWM 是由单片机 口输出，而 口与 LED 的负极相连，因此占空比越大， LED 的亮度越暗。 测试结果 根据本系统设计任务书的要求逐一对各项性能指标的测试，并进行记录，给出测试结果。 基于单片机的路灯遥控装置的设计 14 测试 数据 本系统所测 PWM 波的测试数据表如表 42 所示。 本设计中 LED 的亮度总共有十档可以进行调节。 在测试数据的过程中，当 LED 的实际亮度为最亮时，测得示波器中 PWM 波全为低电平，因此按理论要求得出占空比为 0，此时测得 LED 两端电压为。 同理可得，当 LED 的实际亮度为全暗时，测得示波器中 PWM 波全为高电平，因此按理论要求得出占空比为 1，此时测得 LED 两端电压为。 测试过程中，首先将发射部分单片机控制模块和接收部分单片机控制模块分别通上 5V 直流电源，此时 LED 点亮。 接着把示波器的输出数据线接 头接在 LED 的一端，按下 key0 键，即上升按键，则 LED 变亮。 继续按下 key0 键，直至 LED 达到最亮为止。 再点击示波器调节波形，自动读取数据。 此时的数据是 LED 最亮时侧得的数据。 然后按下 key1 键，即下降按键，则发现 LED 亮度减弱一档，从而读取示波器数据。 同理，每按一次 key1 键， LED 的亮度则相对应的减弱，直至 LED 熄灭为止。 所侧得的数据如表 42 所示。 表 42 PWM 波的测试数据表 平均值 LED 两端电压 正频宽 负频宽 周期 占空比 实际亮度 241mv / / / 0 最亮 729mv 一档 二档 三档 四档 五档 六档 965mv 七档 657mv 八档 九档 / / / 1 全暗 说明：表中“ /”是 由于示波器所给的正频宽、负频宽等有问号的数据是错误的， 不能直接读出数据，因此用“ /”表示。 基于单片机的路灯遥控装置的设计 15 PWM 波 形图 测试中，当 LED 亮度发生变化时，用示波器所测得的 PWM 波数据随之也发生变化，波形也相应变化，见下图。 如图 41 所示是 LED 为最亮时，测得 PWM 波为低电平，求得的占空比为 0。 如图 42 所示是 LED 为亮度减弱一档时的 PWM 波，此时占空比为 10%。 同理可得 LED 其他亮度时的 PWM 波。 图 41 全亮时波形图 图 42 亮度减一档 波形图 图 43 亮度减二档 波形图 图 44 亮度减三档 波形图 图 45 亮度减四档 波形图 图 46 亮度减五档 波形图 基于单片机的路灯遥控装置的设计 16 图 47 亮度减六档 波形图 图 48 亮度减七档 波形图 图 49 亮度减八档 波形图 图 410 亮度减九档 波形图 图 411 全暗时 波形图 基于单片机的路灯遥控装置的设计 17 5 总结与展望 总结 从选题到定稿，从理论到实践，通过本次毕 业设计，不仅巩固了以前所学的知识，而且还学到了很多书本上没有学到的知识，更充分利用理论知识去解决具体问题。 在这期间，我的学习能力提高了，解决问题的能力增强了，实际工作的能力也提高了，这些技能和方法将对以后的工作有很大的帮助。 时至今日，路灯的无线遥控已经在生活中得到了越来越多的应用，给人们带来了极大的便利。 本设计具有以下几个特点： 可实现路灯的亮度调节。 人工设置与光控模式可以相互切换。 遥控距离可达 30m 以上。 采用了单片机，使系统体积小，重量轻，加强了灵活性和可靠性。 展望 随着人们生活水平的提高，人们对生活品质的追求也越来越高，路灯照明作为生活中一个不可缺少的部分，人们希望能随心所欲地控制光源的发光时间、亮度；根据环境需要实现路灯亮灭的功能；操作简单、管理方便。 传统的路灯照明系统已无法满足这些要求，因此路灯照明系统的智能化无疑会给人们的生活带来深刻的影响，便于提高人们的生活质量。 在本次路灯遥控装置的设计中，主要采用 AT89C5 AT89C2051 两块单片机控制模块为主要控制方式。 它不仅具有对灯光进行灵活方便的智能化控制，提高照明环境的品质，而且具有 时间的当前设置、人工设置与光控开关设置的模式切换等高级功能。 但是本设计还存在着一些缺陷，首先四位。