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1、基于单片机的路灯稳压控制系统的设计摘 要目前随着工业的发展，电力设备的老化，导致电力紧张已是社会普遍现象。而城市化的加快又需要更多的照明路灯，而且一般照明路灯电压总是在用电高峰低于额定值，用电低峰高于额定值，这无疑会造成路灯不能正常工作或浪费电力资源。所以研究路灯稳压控制系统就变得很有意义。本设计以单片机为控制核心，设计出一种路灯稳压控制系统,其工作原理是：电网电压通过采样电路，AC/DC转换，再经A/D转换后的信号输入单片机，单片机通过运算处理来控制无触点开关的状态，选择补偿稳压线圈组合，最终实现补偿稳压。关键词：单片机；补偿式；无触点开关MCU-based voltage-stabiliz
2、ing controller of street lampAbstractWith the rapid development of industry and adging electrical equipment,the lass of power is no doubt nowadays.But the development of cities need more power of electricity for street lamp.And generally street lampvoltage is lower than rated voltage when peak power
3、,but is higher than rated voltage.These have no doubt making street lamp not in proper work order and wasting power of electricity.So study voltage-stabilizing controller of street lamp is very important.From the controller of MCU,this design makes a voltage-stabilizing controller of street lamp. Th
4、e working principle is as follows. Network power goes through the sample circuit,network afer AC/DC convert and A/D convert,then,puts the signal of A/D convert into MCU.MCU deals with the signal, then,controls the state of the BCR with the processing result.From this to choose the constitute of comp
5、esating coils.In the end,this system can achieved voltage-stabilizing.Keywords: MCU; compensating;BCR目 录1 绪论11.1 引言11.2 设计的目的和意义12 单片机技术简介22.1 单片机的定义22.2 单片机的发展史22.3 单片机的应用领域32.4 本章小结43 系统稳压原理及主电路结构53.1 单片机选择5主要性能53.1.3 振荡器特性73.1.4 芯片擦除73.2 稳压原理73.3 主电路结构83.4 本章小结94 系统硬件设计104.2 AC/DC转换电路104.3 A/D转换电
6、路124.4 双向可控硅触发电路144.5 报警电路154.6 本章小结155 系统的软件设计165.1 稳压控制主程序设计16延时程序设计165.4 数据处理与故障分析程序的设计185.5 本章小结226 总结与展望236.1 总结236.2 展望23附录 26I绪论1 绪论1.1 引言目前我国许多地方由于电力供应紧张，或电力设备严重老化，而随着城市化的快速发展，照明路灯的数量也越来越多，其用电量占城市用电总量的比重越来越大，在用电高峰期，电网超负荷运行，电网电压都低于额定值，在用电低谷期供电电压又高于额定值，当电压高时不但影响照明设备的使用寿命，而且耗电量也大幅增加（电源电压若增加20%，
7、则耗电量增加44%），当低谷时，照明设备又不能正常工作。因而有必要针对上述问题开发出一种使用方便又节能的装置，它具有自动检测路灯电网电压、自动稳压并输出额定电压和过欠压报警的功能。基于单片机的路灯稳压控制系统，它由单片机控制无触点开关（BCR）调节变压器绕组组合，实现输出电压的稳定，具有高效、节能、省财、调节快速、重量轻及体积小等特点。1.2 设计的目的和意义本设计的目的是通过单片机控制无触点开关的通断来实现稳压的目的。本设计可以减少城市路灯照明耗电量，提高用电效率，缓解许多地方电力供应紧张和城市化加快对路灯需求数量增加之间的矛盾，同时可以延长照明设备使用寿命。- 1 -单片机技术简介2 单片
8、机技术简介2.1 单片机的定义单片机是指一个集成在一块芯片上的完整计算机系统。尽管他的大部分功能集成在一块小芯片上，但是它具有一个完整计算机所需要的大部分部件：CPU、内存、内部和外部总线系统，目前大部分还会具有外存。同时集成诸如通讯接口、定时器，实时时钟等外围设备。而现在最强大的单片机系统甚至可以将声音、图像、网络、复杂的输入输出系统集成在一块芯片上。单片机也被称为微控制器（Microcontroller），是因为它最早被用在工业控制领域。单片机由芯片内仅有CPU的专用处理器发展而来。最早的设计理念是通过将大量外围设备和CPU集成在一个芯片中，使计算机系统更小，更容易集成进复杂的而对体积要求
9、严格的控制设备当中。INTEL的Z80是最早按照这种思想设计出的处理器，从此以后，单片机和专用处理器的发展便分道扬镳。早期的单片机都是8位或4位的。其中最成功的是INTEL的8031，因为简单可靠而性能不错获得了很大的好评。此后在8031上发展出了MCS51系列单片机系统。基于这一系统的单片机系统直到现在还在广泛使用。随着工业控制领域要求的提高，开始出现了16位单片机，但因为性价比不理想并未得到很广泛的应用。90年代后随着消费电子产品大发展，单片机技术得到了巨大的提高。随着INTEL i960系列特别是后来的ARM系列的广泛应用，32位单片机迅速取代16位单片机的高端地位，并且进入主流市场。而
10、传统的8位单片机的性能也得到了飞速提高，处理能力比起80年代提高了数百倍。目前，高端的32位单片机主频已经超过300MHz，性能直追90年代中期的专用处理器当代单片机系统已经不再只在裸机环境下开发和使用，大量专用的嵌入式操作系统被广泛应用在全系列的单片机上。而在作为掌上电脑和 核心处理的高端单片机甚至可以直接使用专用的Windows和Linux操作系统。单片机比专用处理器更适合应用于嵌入式系统，因此它得到了最多的应用。事实上单片机是世界上数量最多的计算机。现代人类生活中所用的几乎每件电子和机械产品中都会集成有单片机。 、 、计算器、家用电器、电子玩具、掌上电脑以及鼠标等电脑配件中都配有1-2部
11、单片机。而个人电脑中也会有为数不少的单片机在工作。汽车上一般配备40多部单片机，复杂的工业控制系统上甚至可能有数百台单片机在同时工作！2.2 单片机的发展史单片机诞生于20世纪70年代末，经历了SCM、MCU、SoC三大阶段。1.SCM即单片微型计算机（Single Chip Microcomputer）阶段，主要是寻求最佳的单片形态嵌入式系统的最佳体系结构。“创新模式”获得成功，奠定了SCM与通用计算机完全不同的发展道路。在开创嵌入式系统独立发展道路上，Intel公司功不可没。2.MCU即微控制器（Micro Controller Unit）阶段，主要的技术发展方向是：不断扩展满足嵌入式应用
12、时，对象系统要求的各种外围电路与接口电路，突显其对象的智能化控制能力。它所涉及的领域都与对象系统相关，因此，发展MCU的重任不可避免地落在电气、电子技术厂家。从这一角度来看，Intel逐渐淡出MCU的发展也有其客观因素。在发展MCU方面，最著名的厂家当数Philips公司。Philips公司以其在嵌入式应用方面的巨大优势，将MCS-51从单片微型计算机迅速发展到微控制器。因此，当我们回顾嵌入式系统发展道路时，不要忘记Intel和Philips的历史功绩。3.单片机是嵌入式系统的独立发展之路，向MCU阶段发展的重要因素，就是寻求应用系统在芯片上的最大化解决；因此，专用单片机的发展自然形成了SoC
13、化趋势。随着微电子技术、IC设计、EDA工具的发展，基于SoC的单片机应用系统设计会有较大的发展。因此，对单片机的理解可以从单片微型计算机、单片微控制器延伸到单片应用系统。2.3 单片机的应用领域目前单片机渗透到我们生活的各个领域，几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。导弹的导航装置，飞机上各种仪表的控制，计算机的网络通讯与数据传输，工业自动化过程的实时控制和数据处理，广泛使用的各种智能IC卡，民用豪华轿车的安全保障系统，录象机、摄象机、全自动洗衣机的控制，以及程控玩具、电子宠物等等，这些都离不开单片机。更不用说自动控制领域的机器人、智能仪表、医疗器械了。因此，单片机的学习、开发与应用将造就一
14、批计算机应用与智能化控制的科学家、工程师。单片机广泛应用于仪器仪表、家用电器、医用设备、航空航天、专用设备的智能化管理及过程控制等领域，大致可分如下几个范畴：单片机具有体积小、功耗低、控制功能强、扩展灵活、微型化和使用方便等优点，广泛应用于仪器仪表中，结合不同类型的传感器，可实现诸如电压、功率、频率、湿度、温度、流量、速度、厚度、角度、长度、硬度、元素、压力等物理量的测量。采用单片机控制使得仪器仪表数字化、智能化、微型化，且功能比起采用电子或数字电路更加强大。例如精密的测量设备（功率计，示波器，各种分析仪）。用单片机可以构成形式多样的控制系统、数据采集系统。例如工厂流水线的智能化管理，电梯智能
15、化控制、各种报警系统，与计算机联网构成二级控制系统等。可以这样说，现在的家用电器基本上都采用了单片机控制，从电饭褒、洗衣机、电冰箱、空调机、彩电、其他音响视频器材、再到电子秤量设备，五花八门，无所不在。现代的单片机普遍具备通信接口，可以很方便地与计算机进行数据通信，为在计算机网络和通信设备间的应用提供了极好的物质条件，现在的通信设备基本上都实现了单片机智能控制，从 ， 机、小型程控交换机、楼宇自动通信呼叫系统、列车无线通信、再到日常工作中随处可见的移动 ，集群移动通信，无线电对讲机等。单片机在医用设备中的用途亦相当广泛，例如医用呼吸机，各种分析仪，监护仪，超声诊断设备及病床呼叫系统等等。某些专用单片机设计用于实现特定功能，从而在各种电路中进行模块化应用，而不要求使用人员了解其内部结构。如音乐集成单片机，看似简单的功能，微缩在纯电子芯片中（有别于磁带机的原理），就需要复杂的类似于计算机的原理。如：音乐信号以数字的形式存于存储器中（类似于ROM），由微控制器读出，转化为模拟音乐电信号（类似于声卡）。在大型电路中，这种
