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1、交通与汽车工程学院课程设计说明书课 程 名 称: 微机原理及应用课程设计 课 程 代 码: 8234570 题 目: 智能路灯控制 年级/专业/班: 学 生 姓 名: 学 号: 开 始 时 间: 20 年 月 日完 成 时 间: 20 年 月 日课程设计成绩：学习态度及平时成绩（30）技术水平与实际能力（20）创新（5）说明书（计算书、图纸、分析报告）撰写质量（45）总 分（100）指导教师签名： 年 月 日目 录摘 要11 引 言21.1 问题的提出21.2任务与分析22 系统方案设计32.1 系统设计方案32.2 系统总体框图43 系统硬件电路设计53.1 AT89c51简介53.2 红外
2、线传感器的介绍94 系统软件设计114.1 proteus软件环境介绍114.2 Protel软件环境介绍114.3 keil c51简介124.4系统软件分析134.5程序流程图135 系统调试过程175.1 Protel 99 SE中调试175.2 keil C51程序调试结果185.3 proteus调试19总 结21参考文献221摘 要 随着社会需求和单片机应用领域的不断扩展，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。本设计是基于89C51单片机为控制核心的走廊路灯控制。本系统采用MSC-51系列单片机AT89C51和相关的传红外线感器智能路灯控制器，实现了能根据实
3、际光线条件通过8951芯片的P1口控制路灯开关的功能。本设计说明书对该系统的硬件电路，工作原理进行了详细的介绍。同时给出了软件设计的流程图和主要源代码。关键词： 89C51单片机 红外线传感器 开关1 引 言 1.1 问题的提出 随着夜晚的来临，城市里华灯初上，人们消除了白天的繁忙，漫步穿行于城市的街道上。在那霓虹漫彩的灯光下，一个个孩子欢快的玩耍着，一对对男女漫步于小道里、花园中，一辆辆汽车奔驰于公路上。路灯已经成为一个城市的照明系统不可分割更无可替代的一部分，在城市照明中发挥着举足轻重的作用，而其所依靠的就是路灯自动控制系统。路灯控制方式很多，本系统采用MSC-51系列单片机AT89C51
4、和相关的传感器设备来设计智能路灯控制器，实现了能根据实际行人情况通过8051芯片的P1口控制路灯开关的功能。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，而且发展成了了城市景观等装饰性照明的综合市政工程。利用51系列单片机可编程控制八位逻辑I/O端口实现路灯的智能化，达到节能、自动控制的目的,避免了传统电路对能源的浪费，且路灯的自动控制更方便了工作人员的管理。本系统实用性强、操作简单。而且所用的路灯采用LED灯。众所周知，LED是目前最为节能的发光元件，通过采用LED发光可以节省大量的电能，而且LED发光柔和，亮度适中，对环境无污染，已经广泛的应用于各种照明场合。因此，智能光控节能路
5、灯必将在未来得到广泛的应用。1.2任务与分析 本次设计的系统的控制中心是89C51单片机。首先，在Protel软件环境中进行硬件电路图的设计。然后在proteus软件环境中进行系统的软件编程，并进行程序源文件的编译和调试，最后生成.hex文件。此.hex文件是硬件电路运行实现的源代码来源。把.hex文件加载到AT89C51单片机芯片，然后在Proteus软件环境中运行硬件电路，控制电路的功能就能够实现了。 本设计的系统主要由:AT89C51为中央处理芯片，用于信号采集，初值设定。本系统主要实现的功能：（1）、路灯的传统手动全开或全关。（此情况可做应急时处置）（2）、当有人通过时路灯才会点亮，且
6、点亮的路灯个数视行人所处的位置决定，当行人进入只能路灯路面时点亮路人所处位置相邻的两盏灯。 （3）、路人走过路段的路灯在行人走过后自动熄灭。2 系统方案设计2.1 系统设计方案，本次课程设计题目是基于单片机的智能路灯的设计。此课题要求以路灯控制器为对象，完成硬件系统和软件程序的设计，实现以传统手动和以行人通过控制两种方式来控制路灯的亮灭功能，属于软硬件相结合的题目。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、路灯控制电路部分、行人检测电路部分；软件部分主要包括三个电子软件Proteus、 Keil-C51软件、protel99。工作原理如下图所示：行人行人检测系统单片机路灯控制图2-
7、1 工作原理简图本系统需要如下电路元器件，其中电路元器件及相关参数的需求：（1）AT89C51实验板一块。（2）单片机最小系统所需的12M晶振一个。（3）路灯控制电路部分所需的LED灯八个，470欧姆电阻八个，单刀单置开关两个。（4）行人检测电路所需的2K电阻八个，红外线传感器八个。（5）+5V直流电压源一个。实验所用设备器材：PC机一台及相关软件。最小系统是51单片机的最基本的组成部分，51单片机的引脚虽然只有四十，但它有很多的扩展功能，根据相应的课题设计要求可以设计相应的外围电路。此外，在本课题的设计过程中，还应注意P0口，通常P0-P3口用作通用I/OK口，当P0接口用于I/O口时，必须
8、接上拉电阻，而其他接口不需要。2.2 系统总体框图行人检测电路手动控制电路AT89C51单片机路灯控制图2-2 系统总体框图 当启动程序后，单片机处于设置的初始状态：所有灯全关，所有红外传感器打开。手动控制开关处于处于关灯状态。此时系统正常工作，如果有行人进入智能路灯路面时，红外传感器监测到信号，并以电压的形式把信号传送给单片机，单片机根据传感器送来的信号个传感器的布置，点亮相应的传感器所处的位置的LED路灯。当行人通过这个路灯后，并到达下个路灯时，上一个路灯熄灭，所处位置处和所处位置下一个路灯亮。实现自动控制，达到节能的目的，当行人通过最好一个路灯后最后一个路灯延时8S左右熄灭。在紧急情况下
9、，需要所有的路灯都要打开，此时可以通过手动开关打开所遇路灯，紧急情况过后，通过手动开关关闭所有路灯。系统回复正常运行。3 系统硬件电路设计3.1 AT89c51简介MCS-51系列单片机是由美国的Intel公司开发研制，并于1980年推出的产品。与MCS-48系列单片机相比，其以典型的体系结构和完善的专用寄存器集中管理方式，方便的逻辑位操作功能及丰富的指令系统5，堪称一代“名机”，为之后的其他单片机的发展奠定了基础。因此，MCS-51系列单片机结构先进，功能强大，增加了更多的电路单元和功能模块，指令数达111条。其中的代表作便是AT89C5x系列单片机，而本文所用的便是AT89C51单片机。现
10、简要介绍如下： 1. 中断系统8051具备较完善的中断功能，有两个外中断、两个定时/计数器中断和一个串行中断，可满足不同的控制要求，并具有2级的优先级别选择。2. 时钟电路8051内置最高频率达12MHz的时钟电路，用于产生整个单片机运行的脉冲时序，但8051单片机需外置振荡电容。3. 8051的引脚说明8051系列单片机中的8031、8051及8751均采用40Pin封装的双列直接DIP结构，右图是它们的引脚配置，40个引脚中，正电源和地线两根，外置石英振荡器的时钟线两根，4组8位共32个I/O口，中断口线与P3口线复用。现在我们对这些引脚的功能加以说明：图3-1 AT89C51引脚VCC：
11、供电电压。 GND：接地。P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在FIASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高3。P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。 P2口：P2口为一个内
12、部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。 P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，
13、并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。如想禁止ALE的输出可在SFR 8EH地址上置0。此时， ALE只有在执行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外
14、，该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。/PSEN：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。 /EA：当/EA保持低电平时，则在此期间CPU只访问外部程序存储器（0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1时，/EA将内部锁定为RESET；当/EA端保持高电平时，则执行内部程序存储器中的程序。在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）。 XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。XTAL2：来自反向振荡器的输出。8051的复位方式可以是自动复位，也可以是手动复位，见下图。此外，RESET/还是一复用脚，Vcc掉电其间，此脚可接上备用电源，以保证单片机内部RAM的数据不丢失。图3-2 AT89C51的复位方式Pin30:ALE当访问外部程序器时，ALE(地址锁存)的输出用于锁存地址的低位字节。而访问内部程序存储器时，ALE端将有一个1/6时钟频率的正脉冲信号，这个信号可以用于识别单片机是否工作，也可以当作一个时钟向外输出。更有一个特点，当访问外部程序存储器，ALE会跳过一个脉冲。如果单片机是EPROM，在编程其间，将用于输入编程脉冲。Pin29:当访问外部程序
