51单片机的城市路灯故障实时检测管理系统设计与实现(附件)
摘 要当今时代，各行各业迅猛发展，科学技术日新月异，计算机电子技术更是发展迅速，逐步取代传统的技术或者人力，转而成为现代生活中必不可少的一部分，可以说，我们现在的生活已经离不开高科技，离不开计算机技术。众所周知，基于单片机的计时装置和控制装置在很多行业有着普遍的运用，而实时检测故障并反馈故障信息这一功能无疑也发挥着重要作用，是基本的，也是很有代表性的。在基于单片机硬件系统的实时检测电路中，除了基本的单片机最小系统和外围电路，同时还需要有外部的显示和控制装置。该电路主要围绕51系列单片机STC12C5A60S2而设计，通过单片机最小系统对信息的分析与处理，从而实现对外围设备的控制。此次设计的硬件模块主要包括单片机最小系统模块、光电传感器模块、显示模块和时钟电路模块等四个基本模块。同时以单片机STC12C5A60S2为切入点，经过对STC12C5A60S2的内部编写相应程序对故障信息实时反馈，即设计出了实时检测故障的核心。然后在基础电路的上又添加了相应的扩充电路，使本次设计更加完善。同时，为了对路灯故障实时检测系统的可视化的实现，又设计了上位机软件，可以实时接收单片机反馈的故障信息；同时也可以向下位机单片机系统发送操作指令，实现对下位机系统的实时控制，使本设计更加人性化，易于操作。目 录
1 概述
1.1 论文选题的目的和意义 1
1.2 国内外关于该论题的研究现状和发展趋势 1
1.3 研究内容 1
1.4 可行性分析 2
1.4.1 技术可行性 2
1.4.2 经济可行性 3
2 设计系统概括
2.1 工作原理及论述 4
2.2 系统框架图及性能的要求及特点 4
2.3 实施方案论证 5
2.3.1 单片机最小系统模块 5
2.3.2 光电传感器模块 6
2.3.3 显示模块 6
2.3.4 时钟模块 6
3 硬件系统设计
3.1 系统硬件总体设计分析 8
3.2 单片机最小系统模块 8
3.2.1 主要性能介绍 8
3.2.2 最小系统模块作用 9
3.3 光电传感器模块
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥3^5`1^9`1^6^0`7^2$
机最小系统模块 5
2.3.2 光电传感器模块 6
2.3.3 显示模块 6
2.3.4 时钟模块 6
3 硬件系统设计
3.1 系统硬件总体设计分析 8
3.2 单片机最小系统模块 8
3.2.1 主要性能介绍 8
3.2.2 最小系统模块作用 9
3.3 光电传感器模块 9
3.3.1 光电传感器工作原理 9
3.3.2 光电传感器作用 10
3.4 显示模块 10
3.4.1 显示模块工作原理 11
3.4.2 显示模块作用 11
3.5 时钟电路模块 12
3.5.1 时钟电路模块工作原理 12
3.5.2 时钟电路模块作用 12
3.6 系统总体示意图 12
4 模块软件设计
4.1 主程序 14
4.2 按键子程序 15
4.3 时钟子程序 16
4.4 光电检测子程序 17
4.5 显示子程序 17
4.6 串口通信子程序 17
5 上位机软件设计
5.1 开发语言及环境 19
5.1.1 语言和.NET Famework 19
5.1.2 Visual Studio 2010 19
5.2 上位机软件的实现 19
5.2.1 上位机登陆界面以及功能的实现 19
5.2.2 上位机操控界面以及功能的实现 21
5.3 软件调试 23
5.3.1 登陆功能测试 23
5.3.2 检测与开关功能的测试 25
6 结 论 28
致 谢 29
参考文献 30
附 录 31
1 概述
1.1 论文选题的目的和意义
实施路灯故障实时检测管理是实现城市照明管理现代化、科学化、智能化的有效手段更是必要手段；在当今世界，路灯已经成为城市发展必不可少的一环，它是城市个性形象的百年大计，必须有超前的视野，用世界的眼光、战略的思维、先进的节能控制技术及监测系统才能使这个城市更加美好。因此，这就对作为城市建设中必不可缺少的城市道路照明和管理提出了更高的要求。为了适应这一发展的需要，提高城市道路照明的管理水平，就必须加快城市道路照明的科技步伐和现代化建设进程，用现代化的路灯监测系统来替代原来较为落后、繁琐的路灯运行方式，将有限的人力和机构节约下来，得以发挥其应有的作用，创造更好的社会效益和更多的经济效益。
同时，道路照明对于降低夜间的交通事故发生率有着重要的影响，几年来各国所作的相关研究表明，良好的道路照明可减少约30％的夜间交通事故。道路照明的安全问题已经引起了照明科技领域众多研究机构和企业的高度重视。
1.2 国内外关于该论题的研究现状和发展趋势
城市路灯是城市形象和建设水平的重要标志，虽然我国城市路灯建设在近几十年里取得了长足发展。但是，国内大多数城市的路灯控制和管理仍在沿袭简单落后的传统模式。浪费了大量的人力、物力和财力，却没有达到实时检测的效果。路灯出现故障，相关部门不能在第一时间就清楚的了解故障的方方面面，从而影响城市的发展和建设。
随着科学技术的蓬勃发展，计算机技术、通信技术、自动化控制技术早已广泛应用于国民经济的各个领域。特别是智能化管理系统，在日常工作生活中发挥着重要作用，越来越被人们所接受，传统的路灯控制运行管理方式已无法适应城市快速发展的需要。现代化的城市道路景观照明需要现代化的监控管理，建立城市道路景观照明监控管理系统，用高科技手段，依据科学的运行方式，对城市路灯实行自动化监控和管理，克服了传统控制方式存在的种种缺陷，已经成为现代城市道路照明管理系统发展的必然趋势。
1.3 研究内容
该设计通过LED信号灯来模拟日常生活中路灯工作状况，同时在可以设定路灯在特定时段的人为开启与关闭从而减少路灯照明的耗电量，利用光电传感器对路灯的光线进行检测，从而发现路灯的故障情况，实现对路灯实时状况的监测和管理。
该设计的主要硬件模块如下：
(1) 单片机最小系统模块：单片机模块选用51系列单片机作为基础控制芯片，连接好基础控制芯片并与光电传感器、LCD1602液晶显示屏、DS1302时钟芯片组成整个硬件系统，此模块是本次设计的基础模块。
(2) 光电传感器模块：这个模块主要功能是对路灯光线的检测，从而判断路灯是否有故障，实现实时监测管理。
(3) 显示模块：此模块主要是针对DS1302芯片从单片机上的所接收到并处理的数据显示出来，实现人机交流。
(4) 时钟电路模块：此模块主要是和DS1302时钟芯片相关联，通过单片机对芯片进行时间设置，实现对路灯的控制。
该设计的软件模块如下：
(1) 登陆模块：用户输入用户名密码实现登陆功能，一方面提高软件设计的人性化，同时也加强了对系统的保护性。
(2) 时间设定模块：软件对下位机的时间段进行设定，初始化时间通过对时间数
1 概述
1.1 论文选题的目的和意义 1
1.2 国内外关于该论题的研究现状和发展趋势 1
1.3 研究内容 1
1.4 可行性分析 2
1.4.1 技术可行性 2
1.4.2 经济可行性 3
2 设计系统概括
2.1 工作原理及论述 4
2.2 系统框架图及性能的要求及特点 4
2.3 实施方案论证 5
2.3.1 单片机最小系统模块 5
2.3.2 光电传感器模块 6
2.3.3 显示模块 6
2.3.4 时钟模块 6
3 硬件系统设计
3.1 系统硬件总体设计分析 8
3.2 单片机最小系统模块 8
3.2.1 主要性能介绍 8
3.2.2 最小系统模块作用 9
3.3 光电传感器模块
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机最小系统模块 5
2.3.2 光电传感器模块 6
2.3.3 显示模块 6
2.3.4 时钟模块 6
3 硬件系统设计
3.1 系统硬件总体设计分析 8
3.2 单片机最小系统模块 8
3.2.1 主要性能介绍 8
3.2.2 最小系统模块作用 9
3.3 光电传感器模块 9
3.3.1 光电传感器工作原理 9
3.3.2 光电传感器作用 10
3.4 显示模块 10
3.4.1 显示模块工作原理 11
3.4.2 显示模块作用 11
3.5 时钟电路模块 12
3.5.1 时钟电路模块工作原理 12
3.5.2 时钟电路模块作用 12
3.6 系统总体示意图 12
4 模块软件设计
4.1 主程序 14
4.2 按键子程序 15
4.3 时钟子程序 16
4.4 光电检测子程序 17
4.5 显示子程序 17
4.6 串口通信子程序 17
5 上位机软件设计
5.1 开发语言及环境 19
5.1.1 语言和.NET Famework 19
5.1.2 Visual Studio 2010 19
5.2 上位机软件的实现 19
5.2.1 上位机登陆界面以及功能的实现 19
5.2.2 上位机操控界面以及功能的实现 21
5.3 软件调试 23
5.3.1 登陆功能测试 23
5.3.2 检测与开关功能的测试 25
6 结 论 28
致 谢 29
参考文献 30
附 录 31
1 概述
1.1 论文选题的目的和意义
实施路灯故障实时检测管理是实现城市照明管理现代化、科学化、智能化的有效手段更是必要手段；在当今世界，路灯已经成为城市发展必不可少的一环，它是城市个性形象的百年大计，必须有超前的视野，用世界的眼光、战略的思维、先进的节能控制技术及监测系统才能使这个城市更加美好。因此，这就对作为城市建设中必不可缺少的城市道路照明和管理提出了更高的要求。为了适应这一发展的需要，提高城市道路照明的管理水平，就必须加快城市道路照明的科技步伐和现代化建设进程，用现代化的路灯监测系统来替代原来较为落后、繁琐的路灯运行方式，将有限的人力和机构节约下来，得以发挥其应有的作用，创造更好的社会效益和更多的经济效益。
同时，道路照明对于降低夜间的交通事故发生率有着重要的影响，几年来各国所作的相关研究表明，良好的道路照明可减少约30％的夜间交通事故。道路照明的安全问题已经引起了照明科技领域众多研究机构和企业的高度重视。
1.2 国内外关于该论题的研究现状和发展趋势
城市路灯是城市形象和建设水平的重要标志，虽然我国城市路灯建设在近几十年里取得了长足发展。但是，国内大多数城市的路灯控制和管理仍在沿袭简单落后的传统模式。浪费了大量的人力、物力和财力，却没有达到实时检测的效果。路灯出现故障，相关部门不能在第一时间就清楚的了解故障的方方面面，从而影响城市的发展和建设。
随着科学技术的蓬勃发展，计算机技术、通信技术、自动化控制技术早已广泛应用于国民经济的各个领域。特别是智能化管理系统，在日常工作生活中发挥着重要作用，越来越被人们所接受，传统的路灯控制运行管理方式已无法适应城市快速发展的需要。现代化的城市道路景观照明需要现代化的监控管理，建立城市道路景观照明监控管理系统，用高科技手段，依据科学的运行方式，对城市路灯实行自动化监控和管理，克服了传统控制方式存在的种种缺陷，已经成为现代城市道路照明管理系统发展的必然趋势。
1.3 研究内容
该设计通过LED信号灯来模拟日常生活中路灯工作状况，同时在可以设定路灯在特定时段的人为开启与关闭从而减少路灯照明的耗电量，利用光电传感器对路灯的光线进行检测，从而发现路灯的故障情况，实现对路灯实时状况的监测和管理。
该设计的主要硬件模块如下：
(1) 单片机最小系统模块：单片机模块选用51系列单片机作为基础控制芯片，连接好基础控制芯片并与光电传感器、LCD1602液晶显示屏、DS1302时钟芯片组成整个硬件系统，此模块是本次设计的基础模块。
(2) 光电传感器模块：这个模块主要功能是对路灯光线的检测，从而判断路灯是否有故障，实现实时监测管理。
(3) 显示模块：此模块主要是针对DS1302芯片从单片机上的所接收到并处理的数据显示出来，实现人机交流。
(4) 时钟电路模块：此模块主要是和DS1302时钟芯片相关联，通过单片机对芯片进行时间设置，实现对路灯的控制。
该设计的软件模块如下：
(1) 登陆模块：用户输入用户名密码实现登陆功能，一方面提高软件设计的人性化，同时也加强了对系统的保护性。
(2) 时间设定模块：软件对下位机的时间段进行设定，初始化时间通过对时间数
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