模拟路灯控制器设计报告-副本

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1、湖南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（）学生姓名：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：评阅教师日期湖南文理学院制目录一、设计题目 3二、设计要求 32.1 基本要求 42.2 发挥部分 4三、设计的作用与目的 4四、设计方案 54.1 功能分解及设计思路 54.1.1 时钟功能及定时开关机 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 及 20到 100范围内可调亮度 74.2 系统各模块的设计方案 7五、

2、系统硬件设计 85.1 路灯的工作模式 85.2 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 电流源驱动及电流检测 115.3.5 光电检测电路 11六、软件设计 126.1 子程序 126.2 系统主程序流程图 136.2.1 系统流程图 136.2.2定时器溢出中断处理函数流程图 146.2.3按键扫描流程图 15七、系统测试 157.1 指标测试 157.1.1各部分测试的指标 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 1

3、9附录二 、PCB 图（部分） 20#、设计题目模拟路灯控制器的设计、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所示，路灯布置如图2所示#LED灯 1LED灯2#图1路灯控制系统示意图#2.1基本要求（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；若物体M由右至左移动时，则亮灯次序与上相反。（ 4）支路

4、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。2.2 发挥部分（1）自制单元控制器中的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%范围内设定并调节，调节误差W 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发展，越来越多的控制系统趋向智能化和人性化，跟随它的发 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成本来讲，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

5、求和发展趋势，同时也反映出电子 的快速发展，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较广泛，其可靠性、抗干扰能力和温度稳定性都比较强，性 价比高。这是一个低成本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 系统成本。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 功能分解及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

6、及定时开关灯。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%范围内设定并调节，调节误差W 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 基础上，由单片机的内置逻辑和运算功能，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，以下分别叙述之。4.1.1 时钟

7、功能及定时开关机采用单片机内置时钟振荡电路及定时器构建时间平台。本方案直接利用单片机的内置定时器，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，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

8、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 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，由单片机内置的 AD 变换接口读入当前的电压值，

9、然后根 据读取的电压值判断当前的环境亮度。路灯的开启电平由内部的变量控制。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 到光敏电阻的表面。4.1.4声光报警功能采用光敏电阻检测路灯的亮度，

10、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及20%到100%范围内可调亮度采用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LED工作在断断续续的状态，可以延长 LED的使用寿命。4.2系统各模块的设计方案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

11、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；若

12、物体M由右到左移动时，则亮灯的次序 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0%100 %自由的上下调整，步进为10%。(1 )(4)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按键操作说明支路控制器具备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。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。

13、模式选择键：按模式选择键可以进行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。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。增加、减少键：按这两个键可以对时间或者亮度进行增减，长按时时间或者亮度 可以连续变换。确认键：确认键只在时间调整时有效，分别确认小时、分钟、秒的输入。5.3单元电路设计531电源供电电路采用变压器与三端稳压器相结合#532单片机最小系统# T -J a7B * 1 : -T 农 口 tJTtnn i.i!p F p-rrr7 Y pg.rF二 Mass乱%21 J#其核心芯片是MC68HC908JL3。533输入与输出键盘:#+5VDCR61 OkR7R8R92 k4.7 k10kR1030kR1 11 00k#F S1C1 S2 S3凸S4I1 S5iSW-PB |SW-PB 1SW-PB 1SW-PB |SW-PB kCi| 1f S6SW-PB采用AD变换输入口为键盘输入口，节省了 10 口资源。LCD与LED显示:#534电流源驱动及电流检测535光电检测电路#