51单片机实现的智能光控LED路灯系统

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"基于单片机的光控路灯设计含程序和仿真图.doc" 这篇文档描述了一个基于51单片机的智能光控路灯控制系统的设计,该系统利用光敏电阻和LED灯,结合时间和道路车流量因素,实现高效节能的自动化控制。以下是详细的知识点解析: 1. **51单片机**:51系列单片机是一种广泛应用的微控制器,具有集成度高、成本低、易于编程等优点。在这个设计中,51单片机作为核心控制器,负责处理光电检测设备的输入信号,并控制路灯的开关状态。 2. **光敏电阻**:光敏电阻是系统的关键组件,它能够根据环境光线强度改变自身的电阻值。在设计中,当光敏电阻阻值大于等于200欧时,意味着环境光线较暗,LED灯会被点亮;反之,如果阻值小于200欧,路灯将关闭。 3. **LED灯**:LED(Light Emitting Diode)是一种高效节能的发光二极管,常用于照明应用。在路灯系统中,LED灯替代传统的照明设备,显著减少了电能消耗。 4. **路灯照明控制策略**:系统采用了三重模式控制,即光线强度、时间以及道路车流量。光线强度控制是基础,当环境光线不足时自动开灯;时间控制可能涉及到日出日落时间表,确保在必要的时间段内提供照明;道路车流量控制则进一步优化了照明需求,比如在车流较少的时段减少光照强度或关闭部分路灯。 5. **硬件设计**: - **主要模块构成**:包括51单片机、光敏电阻传感器、LED驱动电路、时钟模块和可能的车流量检测装置。 - **电路设计**:涵盖电源电路、信号处理电路、LED驱动电路以及与单片机的接口电路。 - **系统流程**:从光敏电阻获取光线信号,经过信号处理后输入单片机,单片机根据设定条件决定是否启动LED灯,并可能根据时间或车流量信息调整照明策略。 6. **软件设计**: - **详细步骤**:涵盖了从获取数据、判断处理到输出控制信号的整个过程。 - **具体程序设计**:这部分通常包含初始化设置、中断服务程序、主循环程序以及特定功能子程序,如光线强度判断、时间控制和车流量处理等。 - **系统流程**:软件设计中的系统流程图可能详细描绘了从数据采集到控制输出的逻辑流程。 这个设计方案不仅满足了基本的路灯照明需求,还实现了智能控制,节约能源,符合可持续发展的理念,因此具有很高的实用价值和市场前景。
2023-02-27 上传
目录 第1章 绪 论 2 1.1 课题背景 2 1.2 课题来源 2 第2章 MCS-51单片机的结构 4 2.1 控制器 4 2.2 存储器的结构 4 2.3 并行I/O口 5 2.4 时钟电路与时序 5 2.5 单片机的应用领域 6 2.6 本章小结 6 第3章 电路的硬件设计 7 3.1 复位电路 7 3.2 时钟电路 7 3.3 按键电路 8 3.4 相关控制电路 9 3.4.1 控制路灯电路 9 3.4.2 定时控制电路 9 3.5 数码管显示电路 10 3.6 电源电路设计 10 3.7 本章小结 10 第4章 电路的软件设计 11 4.1 软件程序内容 11 4.2 软件流程图 11 4.3 定时程序设计 12 4.3.1实时时钟实现的基本方法 13 4.3.2 实时时钟程序设计步骤 13 4.4程序说明 13 4.5 本章小结 14 第5章 结论与展望 15 5.1 结论 15 5.2 单片机的发展趋势 15 第1章 绪 论 1.1 课题背景 单片机自1976年由Intel公司推出MCS- 48开始,迄今已有二十多年了。由于单片机集成度高、功能强、可靠性高、体积小、功 耗地、使用方便、价格低廉等一系列优点,目前已经渗入到人们工作和生活的方方面面 ,几乎"无处不在,无所不为"。单片机的应用领域已从面向工业控制、通讯、交通、智 能仪表等迅速发展到家用消费产品、办公自动化、汽车电子、PC机外围以及网络通讯等 广大领域。 单片机有两种基本结构形式:一种是在通用微型计算机中广泛采用的,将程序存储器 和数据存储器合用一个存储器空间的结构,称为普林斯顿结构。另一种是将程序存储器 和数据存储器截然分开,分别寻址的结构,一般需要较大的程序存储器,目前的单片机 以采用程序存储器和数据存储器截然分开的结构为多。 本文讨论的单片机路灯设计的核心是目前应用极为广泛的51系列单片机,配置了外 围设备,构成了一个可编程的计时定时系统,具有体积小,可靠性高,功能强等特点。 不仅能满足所需要求而且还有很多功能可供开发,有着广泛的应用领域。 20世纪80年代中期以后,Intel公司以专利转让的形式把8051内核技术转让给许多半 导体芯片生产厂家,如ATMEL、PHILIPS、ANALOG、DEVICES、DALLAS等。这些厂家生产的 芯片是MCS-51系列的兼容产品,准确地说是与MCS- 51指令系统兼容的单片机。这些兼容机与8051的系统结构(主要是指令系统)相同,采 用CMOS工艺,因而,常用80C51系列来称呼所有具有8051指令系统的单片机,它们对805 1单片机一般都作了一些扩充,更有特点。其功能和市场竞争力更强,不该把它们直接称 呼为MCS-51系列单片机,因为MCS只是Intel公司专用的单片机系列型号。MCS- 51系列及80C51单片机有多种品种。它们的引脚及指令系统相互兼容,主要在内部结构上 有些区别。目前使用的MCS- 51系列单片机及其兼容产品通常分成以下几类:基本型、增强型、低功耗型、专用型、 超8位型、片内闪烁存储器型。 1.2 课题来源 我们晚上走路时到处可见灯光通明,路灯为我们提供了方便,那么又有谁知道路灯 是怎么工作的哪,路灯白天是是关闭的,晚上我们走过时才亮起,不走时又会关闭,这 是怎么控制的哪?单片机拥有强大的编程控制功能,而且价格便宜是制作可控系统的理 想材料。 随着电子技术的飞速发展,人们追求和享受的都越来越高,也越来越认识到节能的重 要性,晚上灯光通明是不是感觉很浪费!人们为了节约电能开发了一个又一个节能系统 ,路灯智能系统的设计也是必不可少的。 第2章 MCS-51单片机的结构 MCS- 51单片机是把那些作为控制应用所必需的基本内容都集成在一个尺寸有限的集成电路芯 片上。如果按功能划分,它由如下功能部件组成,即微处理器(CPU)、数据存储器(R AM)、程序存储器(ROM/EPROM)、并行I/O口、串行口、定时器/计数器、中断系统及特 殊功能寄存器(SFR)。它们都是通过片内单一总线连接而成,其基本结构依旧是CPU加 上外围芯片的传统结构模式。但对各种功能部件的控制是采用特殊功能寄存器(SFR)的 集中控制方式。 2.1 控制器 控制器是单片机的指挥控制部件,控制器的主要任务是识别指令,并根据指令的性 质控制单片机各功能部件,从而保证单片机各部分能自动而协调地工作。 单片机执行指令是在控制器的控制下进行的。首先从程序存储器中读出指令,送指 令寄存器保存,然后送至指令译码器进行译码,译码结果送定时控制逻辑电路,由定时 控制逻辑产生各种定时信号和控制信号,再送到单片机的各个部件去进行相应的操作。 这就是执行一条指令的全过程,执行程序就是不断重复这一过程。控制器主要包括程序 计数器、程序地址寄存器、指