路灯集中监控及综合节能系统的设计【字数：10520】
此论文基于STC89C52单片机、光敏电阻与LED灯等器件设计出了一个智能节能路灯控制系统，具有节约能源、操作便捷且简单、使用元器件数量较少的特点。本设计首先针对硬件方面进行了不同器件的取舍由按键模块、晶振电路、排阻与STC89C52构成了单片机最小系统；光强检测部分使用了运算放大器LM393、光敏电阻以及LED灯；声音检测部分使用了驻极体MK1以及电压比较器LM339；时钟电路部分使用了DS1302芯片与晶振；显示屏则选取了LCD1602。通过对软件程序的编写以及硬件各部分的整合，此节能路灯控制系统可以根据光照强度与是否有车辆经过来控制LED路灯的开启与关闭。最后阶段完成了本设计的实物制作，并检测了其相关性能。
目录
1 绪论 1
1.1课题背景 1
1.2课题研究的目的及意义 1
1.3课题主要内容 2
2 总体设计 3
3 系统硬件设计 5
3.1 STC89C52单片机概述 5
3.1.1 STC89C52单片机的内部构成 5
3.1.2 STC89C52单片机的内部结构特点及外部引脚功能 5
3.2显示模块设计 8
3.3光强检测模块设计 10
3.3.1光敏电阻模块 10
3.3.2光敏电阻在本模块的应用 11
3.5电源模块设计 12
3.6 时钟电路模块 13
3.7蜂鸣器报警电路模块 13
3.8 各硬件模块综合 14
4.系统软件设计 16
4.1 关于软件设计的说明 16
4.2 各模块软件设计 16
4.2.1 显示屏模块软件设计 16
4.2.2 按键模块软件设计 17
4.3 系统总流程图 17
5. 实物调试及测试结果分析 18
5.1实物展示 18
5.2 各模块功能调试 18
5.2.1 按键模块及自行设定路灯开启与关闭时间的调试 18
5.2.2实时光线亮度与LED路灯的开关调试 19
5.2.3实时声响与LED路灯的 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
开关调试 19
5.3各模块功能测试 20
5.3.1 按键模块及自行设定路灯开启与关闭时间的测试 20
5.3.2实时光线亮度与LED路灯的开关测试 20
5.3.3实时声响与LED路灯的开关测试 20
5.3.4 路灯发生故障时蜂鸣器报警模块的测试 20
5.3.5 路灯控制系统节能性能的测试 21
5.4 测试结果分析 21
结 语 22
致 谢 23
参考文献 24
1 绪论
1.1课题背景
在当今社会中，有关于能源方面的问题是一个无法避免的敏感问题。能源是人类生存所必不可少的资源，是维持日常生活、交通工具、科学研究等等方面的必要成分。到现在为止，联合国的气候峰会已经举办了数届，能源问题一直受到各国的广泛重视。因此，能源的节约刻不容缓。
并且，随着我国加入了国际贸易组织，我国的经济水平和科技水平不断的取得巨大的发展，开始与世界上其他的国家进行越发频繁的交流以及贸易。因此，为了达到更好的与世界接轨，吸引到更多的来自世界各处企业的投资，我们需要想方设法的建设好我们的城市，让它成为一个有良好面貌的现代化都市。基于此，城市的基础设施的建设就显得尤为重要。路灯照明系统就是城市建设的非常重要的一个基础环节，作为基础设施的一个小部分，照明系统水平的高低能直观地反应出这个城市的智能化水平以及这个城市的现代化水平。人民生活水平的提升也使人民对于生活环境的要求也不断的提高。在城市的夜晚时刻，在完成一天繁忙的工作任务后，人们会在茶余饭后漫步于城市的街道上，观赏城市夜景之余放松一下心情。同时，夜晚的照明对于人们的安全问题也起到很大的作用，可以大大的提高夜晚驾驶或步行的安全系数。因而对于这种巨大的城市路灯照明系统需要一个可以节约能源、低成本且实用的综合节能控制系统来进行控制。
1.2课题研究的目的及意义
本课题旨在使用单片机、电压比较器LM393、时钟芯片以及光电检测设备等等来设计一个可以手动设置路灯开关时间，并且可以根据实时的光照强度和是否有声响来控制路灯的开启与关闭。当光照强度高于预设值时路灯就会关闭，当光照低于这个预设值并且有一定幅度的声响时，路灯就会持续点亮一个设定的时间。这个节能路灯控制系统有着结构简单、很强的实用性、低成本且低功耗、操作简单便捷等优点，具有很大的深入研究与深入发展的空间。
1.3课题主要内容
此设计运用STC89C52单片机、按键构成的复位电路、晶振构成的晶振电路、排阻构成一个单片机最小系统，运用电压比较器LM393、光敏电阻构成一个光强检测电路，运用运算放大器LM339、驻极体MK1构成一个声音检测电路，运用时钟芯片DS1302、晶振构成一个时钟电路。通过光强检测电路对实时光照强度进行检测后单片机来判断电平的高低从而判断实时光照强度下是否需要开启路灯，进而来控制路灯的开关；通过声音检测电路对实时声响进行检测，并由单片机判断电平的高低来判断有无声响，进而来控制路灯的开关。在有任何路灯发生故障时蜂鸣器报警电路都会产生作用，蜂鸣器发出声音报警。在此设计下，光照强度以及声响都会影响到路灯的开启或者关闭，能在适时比如天色昏暗且有车辆通行时开启，在天亮或者无任何车辆通行的夜晚关闭，达到节省能源，最大化利用能源的目的。
2 总体设计
本设计单片机最小系统、声音检测模块、LCD显示模块、电源模块、光强检测模块、LED等控制电路等等模块组成，设计的结构框图如图2．1所示。
图21 系统结构框图
本设计可以使用单片机来控制两个单元控制器与支路控制器，且通信采用串行总线方式；使用LED数码管对故障路灯、设定时间值与功率调节的设定范围值进行显示，并且使用矩阵键盘输入；使用光敏电阻来检测光照强度，从而判断环境的明暗，进而实现路灯的自动开启和关闭；通过光敏电阻检测并且显示故障路灯。使用超声波模块检测物体的实时运动状态，从而自动控制路灯的工作状态。
本设计也可以使用STC89S52单片机作为支路控制器的关键内核，控制两个单元电路。应用独立式按键进行功能选择，使用LCD1602液晶实时显示功率调节的范围、故障路灯的编牌号码以及预设时间。使用光敏电阻来检测光照强度，从而判断环境的明暗，进而实现路灯的自动开启和关闭，同时也可以显示并且检测故障路灯。使用检测声音的元器件驻极体构成的声音检测电路，通过声响使电路产生交变电压进入电压比较器中，根据电压比较器的输出电平的高低来控制路灯的开启或者关闭。
目录
1 绪论 1
1.1课题背景 1
1.2课题研究的目的及意义 1
1.3课题主要内容 2
2 总体设计 3
3 系统硬件设计 5
3.1 STC89C52单片机概述 5
3.1.1 STC89C52单片机的内部构成 5
3.1.2 STC89C52单片机的内部结构特点及外部引脚功能 5
3.2显示模块设计 8
3.3光强检测模块设计 10
3.3.1光敏电阻模块 10
3.3.2光敏电阻在本模块的应用 11
3.5电源模块设计 12
3.6 时钟电路模块 13
3.7蜂鸣器报警电路模块 13
3.8 各硬件模块综合 14
4.系统软件设计 16
4.1 关于软件设计的说明 16
4.2 各模块软件设计 16
4.2.1 显示屏模块软件设计 16
4.2.2 按键模块软件设计 17
4.3 系统总流程图 17
5. 实物调试及测试结果分析 18
5.1实物展示 18
5.2 各模块功能调试 18
5.2.1 按键模块及自行设定路灯开启与关闭时间的调试 18
5.2.2实时光线亮度与LED路灯的开关调试 19
5.2.3实时声响与LED路灯的 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
开关调试 19
5.3各模块功能测试 20
5.3.1 按键模块及自行设定路灯开启与关闭时间的测试 20
5.3.2实时光线亮度与LED路灯的开关测试 20
5.3.3实时声响与LED路灯的开关测试 20
5.3.4 路灯发生故障时蜂鸣器报警模块的测试 20
5.3.5 路灯控制系统节能性能的测试 21
5.4 测试结果分析 21
结 语 22
致 谢 23
参考文献 24
1 绪论
1.1课题背景
在当今社会中，有关于能源方面的问题是一个无法避免的敏感问题。能源是人类生存所必不可少的资源，是维持日常生活、交通工具、科学研究等等方面的必要成分。到现在为止，联合国的气候峰会已经举办了数届，能源问题一直受到各国的广泛重视。因此，能源的节约刻不容缓。
并且，随着我国加入了国际贸易组织，我国的经济水平和科技水平不断的取得巨大的发展，开始与世界上其他的国家进行越发频繁的交流以及贸易。因此，为了达到更好的与世界接轨，吸引到更多的来自世界各处企业的投资，我们需要想方设法的建设好我们的城市，让它成为一个有良好面貌的现代化都市。基于此，城市的基础设施的建设就显得尤为重要。路灯照明系统就是城市建设的非常重要的一个基础环节，作为基础设施的一个小部分，照明系统水平的高低能直观地反应出这个城市的智能化水平以及这个城市的现代化水平。人民生活水平的提升也使人民对于生活环境的要求也不断的提高。在城市的夜晚时刻，在完成一天繁忙的工作任务后，人们会在茶余饭后漫步于城市的街道上，观赏城市夜景之余放松一下心情。同时，夜晚的照明对于人们的安全问题也起到很大的作用，可以大大的提高夜晚驾驶或步行的安全系数。因而对于这种巨大的城市路灯照明系统需要一个可以节约能源、低成本且实用的综合节能控制系统来进行控制。
1.2课题研究的目的及意义
本课题旨在使用单片机、电压比较器LM393、时钟芯片以及光电检测设备等等来设计一个可以手动设置路灯开关时间，并且可以根据实时的光照强度和是否有声响来控制路灯的开启与关闭。当光照强度高于预设值时路灯就会关闭，当光照低于这个预设值并且有一定幅度的声响时，路灯就会持续点亮一个设定的时间。这个节能路灯控制系统有着结构简单、很强的实用性、低成本且低功耗、操作简单便捷等优点，具有很大的深入研究与深入发展的空间。
1.3课题主要内容
此设计运用STC89C52单片机、按键构成的复位电路、晶振构成的晶振电路、排阻构成一个单片机最小系统，运用电压比较器LM393、光敏电阻构成一个光强检测电路，运用运算放大器LM339、驻极体MK1构成一个声音检测电路，运用时钟芯片DS1302、晶振构成一个时钟电路。通过光强检测电路对实时光照强度进行检测后单片机来判断电平的高低从而判断实时光照强度下是否需要开启路灯，进而来控制路灯的开关；通过声音检测电路对实时声响进行检测，并由单片机判断电平的高低来判断有无声响，进而来控制路灯的开关。在有任何路灯发生故障时蜂鸣器报警电路都会产生作用，蜂鸣器发出声音报警。在此设计下，光照强度以及声响都会影响到路灯的开启或者关闭，能在适时比如天色昏暗且有车辆通行时开启，在天亮或者无任何车辆通行的夜晚关闭，达到节省能源，最大化利用能源的目的。
2 总体设计
本设计单片机最小系统、声音检测模块、LCD显示模块、电源模块、光强检测模块、LED等控制电路等等模块组成，设计的结构框图如图2．1所示。
图21 系统结构框图
本设计可以使用单片机来控制两个单元控制器与支路控制器，且通信采用串行总线方式；使用LED数码管对故障路灯、设定时间值与功率调节的设定范围值进行显示，并且使用矩阵键盘输入；使用光敏电阻来检测光照强度，从而判断环境的明暗，进而实现路灯的自动开启和关闭；通过光敏电阻检测并且显示故障路灯。使用超声波模块检测物体的实时运动状态，从而自动控制路灯的工作状态。
本设计也可以使用STC89S52单片机作为支路控制器的关键内核，控制两个单元电路。应用独立式按键进行功能选择，使用LCD1602液晶实时显示功率调节的范围、故障路灯的编牌号码以及预设时间。使用光敏电阻来检测光照强度，从而判断环境的明暗，进而实现路灯的自动开启和关闭，同时也可以显示并且检测故障路灯。使用检测声音的元器件驻极体构成的声音检测电路，通过声响使电路产生交变电压进入电压比较器中，根据电压比较器的输出电平的高低来控制路灯的开启或者关闭。
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