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1、 文理学院课程设计报告课程名称： 专业综合课程设计 专业班级： 通信工程1202班 学号( ) 学生： 某某 指导教师： 叶 华 完成时间： 2015年6月25日 报告成绩：评阅意见： 评阅教师 日期 文理学院制目录一、设计题目3二、设计要求3根本要求4发挥局部4三、设计的作用与目的4四、设计方案54.1 功能分解与设计思路54.1.1 时钟功能与定时开关机54.1.2 根据环境明暗变化，自动开灯和关灯功能64.1.3 根据交通情况自动调节亮灯状态74.1.4 声光报警功能74.1.5 恒流源驱动LED与20到100围可调亮度7系统各模块的设计方案7五、系统硬件设计85.1 路灯的工作模式85
2、.2 按键操作说明95.3 单元电路设计95.3.1 电源供电电路95.3.2 单片机最小系统105.3.3 输入与输出105.3.4 电流源驱动与电流检测115.3.5 光电检测电路11六、软件设计126.1 子程序12系统主程序流程图136.2.1 系统流程图13定时器溢出中断处理函数流程图14按键扫描流程图15七、系统测试157.1 指标测试15各局部测试的指标157.1.2 系统实现的功能167.2 测试结论17八、心得体会18九、参考文献18附录一、硬件原理图19附录二 、PCB图局部20一、设计题目模拟路灯控制器的设计二、设计要求设计并制作一套模拟路灯控制系统。控制系统结构如图1所
3、示，路灯布置如图2所示。图1 路灯控制系统示意图图2 路灯布置示意图单位：cm2.1根本要求1支路控制器有时钟功能，能设定、显示开关灯时间，并控制整条支路按时开灯和关灯。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；假如物体M由右至左移动时，如此亮灯次序与上相反。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。发挥局部1自制单元控制器
4、中的LED灯恒流驱动电源。2单元控制器具有调光功能，路灯驱动电源输出功率能在规定时间按设定要求自动减小，该功率应能在20%100%围设定并调节，调节误差2%。3其它性价比等。三、设计的作用与目的随着大规模集成电路的开展，越来越多的控制系统趋向智能化和人性化，跟随它的开展，模拟路灯控制系统也实现了智能化和人性化。无论从实现功能还是从本钱来讲，都达到了最优。模拟路灯控制系统的设计是紧随了市场的要求和开展趋势，同时也反映出电子的快速开展，电子已深入生活的方方面面。本系统以FREESCALE公司的MCU芯片MC68HC908JL3为核心，加以简单的外围电路。JL3单片机在工业上的应用比拟广泛，其可靠性
5、、抗干扰能力和温度稳定性都比拟强，性价比高。这是一个低本钱的路灯控制解决方案，除了选用廉价的单片机芯片，还采用了廉价得微型激光发射器与光敏电阻组合的方式代替昂贵的工业控制光电传感器，大大降低了系统本钱。整个系统的电路简单，结构紧凑。经过检测，该系统能长时间稳定工作。四、设计方案4.1 功能分解与设计思路本模拟路灯控制系统的设计方案要实现的主要功能主要分解为以下五个方面：一是时钟功能与定时开关灯。二是根据环境明暗变化，自动开灯和关灯。三是根据交通情况自动调节亮灯状态：当汽车靠近路灯时，路灯能自动点亮；当汽车远离时，路灯自动熄灭。四声光报警功能，当路灯出现故障时而不亮时，控制器发出信号，并显示有故
6、障路灯的地址编号。五是根据绿色节能照明要求，采用恒流源驱动LED路灯发亮且能调光，路灯驱动电源输出功率能在20%100%围设定并调节，调节误差2%。以上功能的实现，都是以单片机为核心，在单片机系统实现的输入输出和显示功能的根底上，由单片机的置逻辑和运算功能，加上一定的外围电路得以实现。征对以上的五个功能，基于模块化的设计思想，以下分别表示之。4.1.1 时钟功能与定时开关机采用单片机置时钟振荡电路与定时器构建时间平台。本方案直接利用单片机的置定时器，通过定时器的中断和简单运算实现时钟功能。例如： JL3单片机，在4M时钟时，单个指令的运行时间是1微秒，设置定时器1每125个指令周期产生一个中断
7、，即125微秒，8个中断后，时间平台是1毫秒，设置以下时间计数变量分别为：uchar To1mS = 0x00; /当该变量增加到某个数值时,表示经过了1毫秒uchar To2mS = 0x00; /当该变量增加到某个数值时,表示经过了2毫秒uchar Is2mS = 0; /到达2毫秒时刻uchar To20mS = 0x00; /当该变量增加到某个数值时,表示经过了20毫秒uchar Is20mS = 0; /到达20毫秒时刻uchar To1S = 0x00; /当该变量增加到某个数值时,表示经过了1秒uchar Is1S = 0; /到达1秒时刻在秒时间平台，用ToMIN变量，计数60
8、秒后进入分钟平台，计数60分钟后，进入小时平台。本方案没有增加外置电路，充分利用了单片机的定时器功能，实施简洁方便，主要的缺点是当控制系统断电或死机以后，需要人工重新定时。4.1.2 根据环境明暗变化，自动开灯和关灯功能本系统采用AD变换。光敏电阻与固定电阻串联，由单片机置的AD变换接口读入当前的电压值，然后根据读取的电压值判断当前的环境亮度。路灯的开启电平由部的变量控制。方案二的优点在于可以方便以实现对路灯开启电平的数码控制和远程控制。4.1.3 根据交通情况自动调节亮灯状态当汽车靠近路灯时，路灯能自动点亮；当汽车远离时，路灯自动熄灭。本系统采用微型激光发射器与光敏电阻组合形成发射接收对。激
9、光的特点是传输距离远，能量集中。当没有物体遮挡时，激光直射到光敏电阻上，光敏电阻的阻值较小，当有物体经过时，激光被遮住，此时光敏电阻的阻值较大。由于光敏电阻对环境光同样敏感，本设计运用了较长黑色套管遮挡环境光线。只有激光才能直射到光敏电阻的外表。4.1.4 声光报警功能采用光敏电阻检测路灯的亮度，同时排除环境光的干扰。利用单片机的AD口，读入光敏电阻上检测到的路灯亮度值。4.1.5 恒流源驱动LED与20到100围可调亮度采用PWM方式驱动功率三极管输出驱动电流，用电流取样电阻串入LED供电回路，用AD口读取当前的电流值，实现闭环控制。利用了单片机的AD变换资源，同时采用PWM方式，可以使LE
10、D工作在断断续续的状态，可以延长LED的使用寿命。4.2图 系统各模块功能说明五、系统硬件设计5.1 路灯的工作模式本模拟路灯控制系统具备5种工作模式，分别是自动群控模式、自动分控模式、根据照度自动控制模式、根据交通情况自动控制模式、手动控制模式，下面对每种工作模式简单介绍如下：自动群控模式在该模式下，支路控制器根据设定好的定时信息，自动地同时打开或者关闭两盏路灯。系统启动后默认进入该模式。自动分控模式在该模式下，支路控制器根据设定好的定时信息，分别控制两盏路灯的开关，例如，当系统的时间和路灯1开灯的时间相等时，开启路灯1；当系统的时间和路灯2关灯的时间相等时开启路灯2。根据照度自动控制模式在
11、该模式下，当环境照度低于一定的值时开启两盏路灯，当环境照度高于一定的值时关闭两盏路灯。根据交通情况自动控制模式在该模式下，当可移动物体M由左到右到达S点时见图2路灯布置示意图，灯1亮；当物体M到达B点时，灯1灭，灯2亮；假如物体M由右到左移动时，如此亮灯的次序与上相反。手动控制模式在手动模式时，两盏路灯只能由支路控制器用增加和减少键手动的调整亮度，路灯的亮度可以在0100自由的上下调整，步进为10。14等四种工作模式是互斥的，即在某一时刻只能具有其中的一种功能，不过各种模式可以手动的切换，手动调整路灯亮度的功能在这四种模式中都是有效的。另外，路灯的系统还具备故障检测5.2 按键操作说明n 支路
12、控制器具备6个按键，分别为时间调整键、模式选择键、亮度调整键、增加键、减少键、确认键。n 时间调整键：按时间调整键时，可以循环地选择系统时间、路灯1和2共同的开关灯时间、路灯1的开关灯时间和路灯2的开关灯时间。n 模式选择键：按模式选择键可以进展系统工作模式的切换，顺序为自动群控模式自动分控模式根据照度自动控制模式根据交通情况自动控制模式手动控制模式。n 亮度调整键：按亮度调整键可以循环选择路灯1和2的亮度，选择以后再按亮度调整键，就可以分别调整两盏路灯的亮度。n 增加、减少键：按这两个键可以对时间或者亮度进展增减，长按时时间或者亮度可以连续变换。l 确认键：确认键只在时间调整时有效，分别确认
13、小时、分钟、秒的输入。5.3 单元电路设计5.3.1 电源供电电路采用变压器与三端稳压器相结合5.3.2 单片机最小系统其核心芯片是MC68HC908JL3。5.3.3 输入与输出键盘：采用AD变换输入口为键盘输入口，节省了IO口资源。LCD与LED显示：5.3.4 电流源驱动与电流检测5.3.5 光电检测电路六、软件设计软件采用C语言编写，可移植性和可读性强。软件编写表现了模块化的任务驱动方式。代码尽量符合变量定义规。6.1 子程序本系统包含以下子程序/键盘处理-void KeyboardScan(void);/键盘扫描函数void KeyboardOperate(uchar KeyNum);/按键处理函数/定时器处理-void InitTimer(void);/定时器参数设定与启动/路灯控制-void BrightnessSet(uchar LightNum, uchar Brightness);/亮度调整/AD采样-void ADExchange(uchar Num);/AD采样/* 亮度调整函数 *
