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1、基于单片机开发的光电路灯开关的仿真设计基于单片机开发的光电路灯开关的仿真设计摘 要随着社会需求和对单片机领域的不断扩展，各类智能产品、控制系统都是以单片机技术为核心来进行开发设计的。本仿真中采用MSC-51系列单片机AT89C51作为控制的核心部分以及光电检测设备，继电器，受控灯和电源电路组成，实现了能根据实际光线条件通过8051芯片的P1口控制路灯开关的功能。 主要用于安装在公共场所或道路两旁的路灯通常希望 随日照光强度的变化而自动开启和关断，既满足行人的需要，又能节电。一些芯片和元器件的功能及其应用，以达到将理论知识学以致用、融会贯通的目的。 关键词：单片机计数 继电器 protuesAb
2、stract:The simulation of street lamp controller is composed of optical sensor, amplifier, a relay, a controlled lamp and a power supply circuit, the use of the analog electronic technology of multistage amplifier circuit. Mainly used for installation in public places or the road on both sides of the
3、 street lamp usually hope along with illumination light intensity changes and automatic opening and closing, satisfies pedestrian need, but also can save power. Some chips and components of the function and application of theoretical knowledge, in order to learn in order to practise, together with t
4、he purpose of.Key words: MCU-technology relay proteus引 言1第一章 选题目的及意义及设计目标21.1智能路灯发展的概况21.2 选题目的及意义21.3设计目标3第二章 设计思路分析42.1设计思路及方案确定42.2方案选择42.2.1光电传感器部分52.2.2数码显示管模块52.2.3路灯驱动电路5第三章 单片机介绍63.1 单片机概述63.2单片机的主要功能及应用领域83.3 单片机的发展趋势9第四章硬件电路设计114.1、光电变换电路设计114.1.1原理114.1.2光敏传感器介绍：114.1.3仿真电路图如下所示：124.2、单片机
5、控制模块124.2.1 AT89c51 简介124.2.2控制模块原理154.2.3锁存器74HC573154.2.4仿真图：164.3路灯驱动模块164.3.1原理164.3.2继电器原理174.3.3仿真图17第五章 单片机程序设计185.1程序流程图：185.2单片机代码说明185.2.1、主程序18第六章 路灯仿真设计过程366.1 Proteus简介366.1.1进入Proteus ISIS366.1.2工作界面376.2基本操作以及步骤376.2.1 对象的添加和放置386.2.2放置电源及接地符号396.2.3对象的编辑396.2.4电路图线路的绘制406.2.5电路调试41第七
6、章 设计仿真结论42参考文献43参考文献引 言随着能源问题越来越引起人们的重视，节能已经成为生产应用中 不可忽视的一方面。 当今，路灯已经是城市道路景观的一个重要部分，已经成为城市照明系统中不可缺少和不可分割的一部分，成为了市民出行和城市美化、亮化的一个基本要求。随着社会文明的不断发展，城市照明已不仅局限于街道的照明，而且发展成了城市景观等装饰性照明的综合市政工程。社会对亮灯率、开关灯的准确率、故障检测的实时性和维修的及时性要求不断提高。第一章 绪论1.1智能路灯发展的概况我国目前大部分城市都采用全夜灯的方式进行照明，普遍存在的问题有两点：一方面因为后半夜行人稀少，采用全夜灯的方式浪费太大，因
7、此，有的地方采取前半夜全亮，后半夜全灭的照明方式；有的地方在后半夜采用亮一隔一或亮一隔二的节能措施，此种方式虽然节约了电费支出，却带来了社会治安和交通安全问题，不利于城市安全问题。另一方面，在后半夜因行人稀少，而应该降低路灯的亮度，以避免光源污染，影响居民的晚间的休息。但由于后半夜是用电低谷期，电力系统电压升高，路灯反而比白天更亮了。这不仅造成了能源浪费，还大大影响了设备和灯具的使用寿命。而且，我国绝大部分地区的路灯开灯都是采用人工控制或者定时控制，这样也有许多不利之处：若采用人工控制则存在着夏冬季白黑昼时间不同的情况，使得天还没黑路灯就开，天还没亮路灯就灭的情况，大大影响了人们的日常生活。
8、1.2 选题目的及意义由于长期以来电力行业缺乏竞争，从而导致了电力的不均衡发 展，它所带来的直接后果就是长期性的电力短缺。近年来我国用电连 连告急，好多地方已经出台了限制用电的措施，来自国家电力调度中 心的信息显示， 全国除西北、 东北、 山东电网的电力供应略有盈余外，华东、华北、华中、川渝、广东等地电网都出现不同程度的供应紧张。 而最近，国家电网公司发布的电力市场预测报告说，明年全国电力紧缺的局面不仅不会得到改善，反而会更加严重，其中浙江、江苏、上 海和长沙将是缺电的重点地区。据日本能源研究所的一项研究报告指出，中国目前的电力缺口是 9.93%，到 2010 年将剧增至 15%。而 且每年政
9、府都在节电改造上投入巨资， 以求有效地解决中国在电力资 源上潜在的隐患。同时，随着全球经济一体化进程的日益加剧，中国 的企业也不断地感受到国际竞争的压力， 如何加强成本控制也成为企 业不得不面对的问题。在各种解决策略中，节能相对与新能源开发等 其它策略而言投资少、见效快，已成为中国在节能方面的主导性策略。 电能是一种最基本、最主要的能源形式，它普遍存在于工业、商业、 家庭及人类生产生活的全部领域，要节能首先在于节电。在全球经济 持续低迷、传统产业经济增长放缓、网络经济泡沫不断破灭之际，节电行业专业市场已经成为新的经济增长点中的最大亮点， 在运用小资 本攻克大市场几乎已不可能的今天，节电行业专业
10、市场中的奇迹不 断，更被称为“杠杆投资理论新思潮”。纵观中国节电市场，无论是工 业、商业市场，还是家庭市场，对于节电的潜在需求都是惊人的，据 美国专业能源机构的研究预测，中国将在三年内取代美国，一跃成为 世界节电市场中的最大买家。 1.3设计目标此设计的出发点是利用单片机及传感器的知识设计一种使用方便，应用范围广泛的路灯智能开关，当日照光亮到一定程度时使灯自动熄灭，而日照光暗到一定程度时又能自动点亮灯泡，开启和关断的日照光照度，在不影响人的正常活动的前提下实现自动开启和关断从而对达到对电能的控制，以缓解社会日益紧张的电能需求，更进一步使电能得到有效利用，防止“电饥荒”。第二章 设计思路分析2.
11、1设计思路及方案确定由于整个控制电路是通过阳光作为控制条件，单片机为控制核心单元为对象，完成硬件系统和软件程序的设计，实现以光线强弱和延时两种方式来控制灯的亮灭功能，属于软硬相结合的题目。其中硬件电路部分主要包括以下几个部分：单片机最小系统、路灯驱动电路部分、光电转换电路模块。整体结构流程如图：2-1各个模块结构图图2-1 光控开关电路结构图根据以上思路分析，整个电路使用模块化的思路来进行设计，分为以下几个模块：1、 光电变换电路部分；2、 单片机AT89C51来判断是否驱动路灯以及显示当前光照度；3、 驱动电路驱动路灯；通过各部分电路的级联，能够得到一个根据光照情况进行路灯点亮与熄灭的电路。
12、 2.2方案选择工作原理确定以后便需要制定实行的方案。实现本文中所要求的方案有很多，因此，便需要对各种方案进行比较。2.2.1光电传感器部分使用光敏电阻与电源相连，通过上拉电阻给51单片机输入信号，由于光敏电阻输出为模拟信号，所以这里需要加入模数转换芯片来给51单片机传输信号，来进行相应的后续程序操作。2.2.2数码显示管模块通过单片机的P0口并联两个8位锁存器，通过锁存器来连接数码显示管。来显示当前的照度，以方便调整到合适光强，来改变路灯的开启条件。2.2.3路灯驱动电路通过单片机输出的低电平连接至三极管的基极，使三极管导通来开启继电器，从而控制路灯的照明。第三章 单片机介绍3.1 单片机概
13、述 单片机是一种集成电路芯片，采用超大规模技术把具有数据处理能力（如算术运算、逻辑运算、数据传送、中断处理）的微处理器（CPU）随机数据存储器、（RAM）只读存储器、（ROM）、输入/输出电路（I/o口）等电路集成到单片芯片上，构成一个最小而完善的计算机系统。 有时还包括定时器/计数器，串行通信口、显示驱动电路（LCD 或 LED 驱动电路）、脉宽调制电路（PWM）、模拟多路转换器以及 A/D 转换器等电路,并具有独立的指令系统。这些电路能在软件控制之下，准确、迅速、高效地完成程序设计者事先规定的任务。它能够单独地完 成现代工业控制系统所要求的智能化控制功能。单片机不同于单板机，芯片在没有开发
14、出来以前，只具有功能极其强大的超大规模集成电路，如果再赋予它特定的程序，它便是一个最小的、完整的微型计算机控制系统。单片机的使用需要用户了解其芯片的内部结构和相应的指令系统以及其他一些集成电路设计技术 和系统设计所需要的理论技术。在特定的程序控制下，就能使该芯片实现特定的功能。 然而，不同单片机的硬件结构和指令系统不尽相同，即它们的技术特征也不同，硬件特 征主要和单片机芯片的内部结构有关，因此,设计人员必须熟练掌握其性能是否满足需要的功能和应用系统所要求的特性指标（功能特性、控制特性和相关的电气参数特性等），这些信息我们可以从生产厂商的技术手册中得到。指令特性则指我们熟悉的单片机寻址方式、数
15、据处理和逻辑处理方法、输入/输出特性等。开发环境包括指令的兼容性及可移植性，软、硬件资源等。要利用单片机开发实际的应用系统，就必须掌握其硬件结构特征、指令系统和开发环境。单片机控制系统已基本取代了以前复杂的电子线路或数字电路构成的控制系统，用软件 来实现产品的智能化。现在，单片机的控制范畴无所不在，其应用领域也越来越广泛。单片机的应用意义远不限于它的应用范畴或由此带来的经济效益，更重要的是它从根本上改变了传统的控制方法和设计理念，向着嵌入式系统方向发展。随着嵌入式系统的快速发 展和在各行各业的深入应用，人们的电子设备的小型化、智能化的要求也越来越高。在航空航天、机械加工、工程控制、智能仪器仪表、家用电器、通信系统等领域，单片机都正在发生着非常重要的作用。 单片机应用技术业已成为现代电子技术应用领域十分重要的高新技术之一，是电子工程技术人员必备的知识技能，它能使你设计出更具智能化和方便的产品。单片机及其应用系统之所以能发挥着如此重要的作用，归纳起
