at89c51的路灯控制系统设计毕业论文
目 录
一 引言 1
（一） 课题研究的背景及意义 1
（二） 单片机的意义和本设计特点 1
二 系统总设计 2
（一） 设计目标 2
（二） 系统总设计结构图 2
三 硬件设计 3
（一） 最小系统模块介绍 3
1. PCF8591芯片简介 3
2. 晶振时钟电路 4
3. 复位电路设计 5
（二） LED和按键简介 6
1. 光敏电阻简介 6
2. LCD1602简介 6
3. 主控芯片AT89C51单片机的简介 7
（三） 模块电路 8
1. 电源电路 8
2. LCD1602显示电路设计 10
3. 光照检测电路设计 11
4. 路灯开关控制电路设计 11
5. Proteus原理图的绘制 12
四 软件设计 13
（一） 主程序 13
（二） 系统软件设计整体思路 13
五 仿真及程序调试 16
（一） 程序调试用到的软件及工具 16
（二） Proteus介绍 16
（三） 仿真结果 16
六 总结 18
致谢 19
参考文献 20
附录一 21
附录二 26
一 引言
（一） 课题研究的背景及意义
早期社会，那时候是没有路灯的，人们行走在道路上是非常不便的，随着社会的发展，科学技术的进步，后来出现了路灯，那时候的路灯还只是 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5^1^9^1^6^0^7^2^*
通过人为的控制，等到天黑的时候人们就要打开路灯开关，如果白天的时候就要关掉路灯开关，如果管理员不记得打开或者关闭的时候将影响整个道路行走的人们和对能源的极大浪费，后来随着科学技术的快速发展，尤其是进入21世纪以来微处理器的发展，使得单片机的应用越来越广泛，于是就产生了现在的智能路灯了，通过光敏传感器检测光照强度，通过AD转换给单片机处理，控制路灯开关电路，当白天的时候单片机不会控制路灯开关工作，如果到了晚上，单片机控制路灯开关打开，这样实现了无人操作，而且极大的节约了能源，因此本设计研究的基于AT89C51的路灯控制系统是非常有意义的。
（二） 单片机的意义和本设计特点
在现代生活的各个领域中，单片机几乎已经完全控制了整个行业，甚至已经潜移默化的改变了人们的生活方式和生活习惯，大到航空航天领域，小到马路上各式各样的花样灯控制等等。这无不体现单片机的智能以及重要性。可以预示单片机未来的发展趋势：
低功CMOS耗化；
微型单片化；
主流与多品种共存化；
大容量、高性能化：以往单片机内的ROM为1KB～4KB，RAM 为64～128B；
单片机又称单片微控制器，它把一个计算机系统集成到一个芯片里。简单的来讲，就是把我们电脑主板上是由CPU处理、程序存储器、数据存储器、输入输出电路IO、显示设备等模块集成到了一块微小的芯片之内。它体积小，价格便宜，功能丰富，调写程序便利。
因为它兼容了传统的8051系列MCS-51指令单片机，移植性能强，相对高性能的单片机来讲，它使用起来是很便利的。4k的flash存储器，8bit的位宽处理，128的RAM。该设计使用它可以满足我们的所有需求。
我们通过使用1个电位器模拟光敏电阻对光照强度的检测，通过AD转换将转换结果显示在LCD1602上，使用一个继电器作为路灯的开关装置，使用一个LED当做路灯，当光照强度高于一定值的时候路灯控制开关电路关闭，路灯熄灭，如果检测的光照强度低于一定值的时候，路灯控制电路打开，路灯亮。
二 系统总设计
（一） 设计目标
使用51内核芯片单片机是AT89C51，通过2个22P电容和1个12MHz的晶振组成的晶振电路，系统的时钟脉冲就是由它提供，还有通过1个电阻和1个电解电容和1个按键组成的复位电路，使用1个电位器模拟光敏电阻对光照强度的检测，通过AD转换将转换结果显示在LCD1602上，使用一个继电器作为路灯的开关装置，使用一个LED当做路灯。
（二） 系统总设计结构图
本设计由主控芯片AT89C51单片机，晶振电路，复位电路，电源电路，光敏检测电路，路灯开关控制电路，LCD1602显示电路组成。51单片机全权负责整个系统的执行控制过程。如图1：
图1系统结构图
三 硬件设计
（一） 最小系统模块介绍
在这个设计中采用了51内核单片机AT89C51作为核心部件，主要起主控作用，引领整个系统的运行控制，当作控制器的核心部位，设计中我们选择的单片机选择是AT89C51，因此我们就可以组建成一个基于AT89C51单片机的路灯控制最小系统了。
1. PCF8591芯片简介
AD转换芯片PCF8591是一个单片集成，它能单独供电具有超低低功耗和8位CMOS数据获取的元件。其具有4个模拟量输入，1个模拟量输出和1个串行的IIC总线接口。PCF8591有三个地址管脚，分别是A0, A1和A2，其三个管脚可用于硬件地址的编程，允许在同一个IIC接口总线上接入八个PCF8591AD器件，并且不需要额外的硬件。在PCF8591器件内不论是输入输出的地址还是控制和数据的信号都是通过双线双向IIC总线以串行的方式进行传输。其芯片管脚如图2：
图2 管脚芯片
在I2C总线工作过程中，当SCL为高电平时，SDA由高电平向低电平跳变，定义为起始信号，起始信号由主控机产生。如图3：
图3 高电平跳低电平
当SCL为高电平时，SDA由低电平向高电平跳变，定义为停止信号，此信号也只能由主控机产生。如图4：
图4 停止信号
应答及非应答时序如图5：
图5 应答时序
写字节时序如图6：
图6 写字节时序
读字节时序如图7：
图7 读字节时序
2. 晶振时钟电路
电路中C1无极性电容和C2无极性电容是起振电容。当12MHz晶振在高频的情况工作时，会产生一定的寄生的电感。为了使电感达到平衡和产生谐振，那么可以加上2个10-33pf的无极性电容。具体的大小可以参考下晶振厂家提供的参数手册。
LCD1602为字符型液晶显示器，通常只能显示字符和数字，如果想显示汉字的话一般选择LCD12864，LCD1602能够显示2行字符，每一行显示16个字符，故得名为1602。其内部含有许多个RAM，我们使用到的是40个。通过控制1602的控制管脚RS,RW,E我们即可向LCD1602显示器中写入数据，具体的显示位子第一行起始地址是0x80,第二行显示的起始地址是0x40+0x8。其具体的图11如下：
参考文献
一 引言 1
（一） 课题研究的背景及意义 1
（二） 单片机的意义和本设计特点 1
二 系统总设计 2
（一） 设计目标 2
（二） 系统总设计结构图 2
三 硬件设计 3
（一） 最小系统模块介绍 3
1. PCF8591芯片简介 3
2. 晶振时钟电路 4
3. 复位电路设计 5
（二） LED和按键简介 6
1. 光敏电阻简介 6
2. LCD1602简介 6
3. 主控芯片AT89C51单片机的简介 7
（三） 模块电路 8
1. 电源电路 8
2. LCD1602显示电路设计 10
3. 光照检测电路设计 11
4. 路灯开关控制电路设计 11
5. Proteus原理图的绘制 12
四 软件设计 13
（一） 主程序 13
（二） 系统软件设计整体思路 13
五 仿真及程序调试 16
（一） 程序调试用到的软件及工具 16
（二） Proteus介绍 16
（三） 仿真结果 16
六 总结 18
致谢 19
参考文献 20
附录一 21
附录二 26
一 引言
（一） 课题研究的背景及意义
早期社会，那时候是没有路灯的，人们行走在道路上是非常不便的，随着社会的发展，科学技术的进步，后来出现了路灯，那时候的路灯还只是 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5^1^9^1^6^0^7^2^*
通过人为的控制，等到天黑的时候人们就要打开路灯开关，如果白天的时候就要关掉路灯开关，如果管理员不记得打开或者关闭的时候将影响整个道路行走的人们和对能源的极大浪费，后来随着科学技术的快速发展，尤其是进入21世纪以来微处理器的发展，使得单片机的应用越来越广泛，于是就产生了现在的智能路灯了，通过光敏传感器检测光照强度，通过AD转换给单片机处理，控制路灯开关电路，当白天的时候单片机不会控制路灯开关工作，如果到了晚上，单片机控制路灯开关打开，这样实现了无人操作，而且极大的节约了能源，因此本设计研究的基于AT89C51的路灯控制系统是非常有意义的。
（二） 单片机的意义和本设计特点
在现代生活的各个领域中，单片机几乎已经完全控制了整个行业，甚至已经潜移默化的改变了人们的生活方式和生活习惯，大到航空航天领域，小到马路上各式各样的花样灯控制等等。这无不体现单片机的智能以及重要性。可以预示单片机未来的发展趋势：
低功CMOS耗化；
微型单片化；
主流与多品种共存化；
大容量、高性能化：以往单片机内的ROM为1KB～4KB，RAM 为64～128B；
单片机又称单片微控制器，它把一个计算机系统集成到一个芯片里。简单的来讲，就是把我们电脑主板上是由CPU处理、程序存储器、数据存储器、输入输出电路IO、显示设备等模块集成到了一块微小的芯片之内。它体积小，价格便宜，功能丰富，调写程序便利。
因为它兼容了传统的8051系列MCS-51指令单片机，移植性能强，相对高性能的单片机来讲，它使用起来是很便利的。4k的flash存储器，8bit的位宽处理，128的RAM。该设计使用它可以满足我们的所有需求。
我们通过使用1个电位器模拟光敏电阻对光照强度的检测，通过AD转换将转换结果显示在LCD1602上，使用一个继电器作为路灯的开关装置，使用一个LED当做路灯，当光照强度高于一定值的时候路灯控制开关电路关闭，路灯熄灭，如果检测的光照强度低于一定值的时候，路灯控制电路打开，路灯亮。
二 系统总设计
（一） 设计目标
使用51内核芯片单片机是AT89C51，通过2个22P电容和1个12MHz的晶振组成的晶振电路，系统的时钟脉冲就是由它提供，还有通过1个电阻和1个电解电容和1个按键组成的复位电路，使用1个电位器模拟光敏电阻对光照强度的检测，通过AD转换将转换结果显示在LCD1602上，使用一个继电器作为路灯的开关装置，使用一个LED当做路灯。
（二） 系统总设计结构图
本设计由主控芯片AT89C51单片机，晶振电路，复位电路，电源电路，光敏检测电路，路灯开关控制电路，LCD1602显示电路组成。51单片机全权负责整个系统的执行控制过程。如图1：
图1系统结构图
三 硬件设计
（一） 最小系统模块介绍
在这个设计中采用了51内核单片机AT89C51作为核心部件，主要起主控作用，引领整个系统的运行控制，当作控制器的核心部位，设计中我们选择的单片机选择是AT89C51，因此我们就可以组建成一个基于AT89C51单片机的路灯控制最小系统了。
1. PCF8591芯片简介
AD转换芯片PCF8591是一个单片集成，它能单独供电具有超低低功耗和8位CMOS数据获取的元件。其具有4个模拟量输入，1个模拟量输出和1个串行的IIC总线接口。PCF8591有三个地址管脚，分别是A0, A1和A2，其三个管脚可用于硬件地址的编程，允许在同一个IIC接口总线上接入八个PCF8591AD器件，并且不需要额外的硬件。在PCF8591器件内不论是输入输出的地址还是控制和数据的信号都是通过双线双向IIC总线以串行的方式进行传输。其芯片管脚如图2：
图2 管脚芯片
在I2C总线工作过程中，当SCL为高电平时，SDA由高电平向低电平跳变，定义为起始信号，起始信号由主控机产生。如图3：
图3 高电平跳低电平
当SCL为高电平时，SDA由低电平向高电平跳变，定义为停止信号，此信号也只能由主控机产生。如图4：
图4 停止信号
应答及非应答时序如图5：
图5 应答时序
写字节时序如图6：
图6 写字节时序
读字节时序如图7：
图7 读字节时序
2. 晶振时钟电路
电路中C1无极性电容和C2无极性电容是起振电容。当12MHz晶振在高频的情况工作时，会产生一定的寄生的电感。为了使电感达到平衡和产生谐振，那么可以加上2个10-33pf的无极性电容。具体的大小可以参考下晶振厂家提供的参数手册。
LCD1602为字符型液晶显示器，通常只能显示字符和数字，如果想显示汉字的话一般选择LCD12864，LCD1602能够显示2行字符，每一行显示16个字符，故得名为1602。其内部含有许多个RAM，我们使用到的是40个。通过控制1602的控制管脚RS,RW,E我们即可向LCD1602显示器中写入数据，具体的显示位子第一行起始地址是0x80,第二行显示的起始地址是0x40+0x8。其具体的图11如下：
参考文献
版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/dzxx/txgc/1696.html
