毕业论文：模拟路灯控制系统的设计.doc

模拟路灯控制系统的设计 摘要 本系统以AVR低功耗单片机系列ATMEGA16L为核心组成支路控制系统，采用专用时钟芯片实现精确的时钟功能，设定并显示开关灯时间。该控制系统能根据环境明暗变化自动开灯和关灯，以达到节能要求。ATMEGA16L是一款高性能、低功耗的8位AVR微处理器，使系统在低功耗的状态下稳定工作。系统采用线路简单、体积小的专用时钟芯片DS1302，DS1302工作时功耗很低，保持数据和时钟信息时功率小于1mW。使用DS1302不但使电路功耗降低，而且节省IO口资源。采用低功耗的字符型液晶作为显示器件，显示更为直观。 使用光敏电阻来检测环境明暗的变化，光敏电阻在不同光强下电阻值会发生明显变化，单片机内部AD采集电阻值的变化量达到检测目的。采用对射式收发一体光电传感器检测物体的运动，使用灵敏光电传感器更有效地实现在物体运动过程中路灯的自动控制，达到节能的要求。当路灯电路出现故障时，单片机采集路灯电路采样点的电压后处理采集到的数据，实现自动报警功能。该系统基于可靠的硬件设计和稳定的软件算法实现题目基本要求。 关键词：ATMEGA16L 功耗 节能 光电传感器 目 录 一、 设计任务 - 2 - 1.1任务 - 2 - 1.2 要求 - 2 - 二、方案论证与比较 - 3 - 三、总体设计方案 - 3 - 1.支路控制系统设计 - 4 - （1） 时钟模块 - 4 - （2） 信号采集模块的设计 - 5 - （3） 显示、按键模块 - 6 - （4） 路灯控制模块 - 6 - （5） 声光报警模块 - 6 - （6） 电源模块 - 7 - 2.软件设计 - 13 - 四、结果分析 - 13 - 五、结论 - 14 - 六、参考文献 - 14 - 附录1 系统原理图 - 15 - 附录2 程序清单 - 16 - 一、 设计任务 1.1任务 设计 图1 路灯控制系统示意图 图2 路灯布置示意图（单位：cm） 1.2 要求 1．基本要求 （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）支路控制器能分别独立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．发挥部分 （3）其它（性价比等）。 图3 系统框图 1.支路控制系统设计 图4 最小系统 支路控制系统是模拟路灯控制系统的核心，该系统采用ATMEL公司的ATMEGA16L单片机作为主控制芯片来实现对受控对象的控制。与AT89S52相比，ATMEGA16L是一款高性能、低功耗的8位AVR微处理器，具有速度快、输出电流大、工作电压范围宽、成本低等优点，是一款性价比很高的单片机。 时钟模块 图5 时钟电路 为实现精确的时钟功能并节省单片机IO口资源，该设计使用专用的接口方式为串行的时钟芯片DS1302，该芯片线路简单、体积小，易于操作，且价格低廉。DS1302 是美国DALLAS公司推出的一种高性能、低功耗、带RAM的实时时钟电路，它可以对年、月、日、周日、时、分、秒进行计时，具有闰年补偿功能，工作电压为2.5V～5.5V。采用三线接口与CPU进行同步通信，并可采用突发方式一次传送多个字节的时钟信号或RAM数据。DS1302内部有一个31×8的用于临时性存放数据的RAM寄存器。DS1302是DS1202的升级产品，与DS1202兼容，但增加了主电源/后背电源双电源引脚，同时提供了对后背电源