基于51单片机智能路灯控制器设计与实现

摘要摘要现在，随着微电子技术和集成电路技术的快速发展，单片机技术无处不在。单片机作为计算机科学与技术的重要组成部分，作为嵌入式系统的先头兵，片上系统的先行者，已经被广泛应用到了各行各业，尤其是与控制相关的领域，极大的提高了产品的智能化程度和技术水平，已经成为了当今社会十分重要的技术领域。随着社会需求和单片机应用领域的不断扩展，各类智能产品、控制系统都是以单片机技术为核心来进行开发设计的。本系统采用MSC—51系列单片机89C51和相关的光电检测设备及设计智能路灯控制器，实现了能根据实际光线条件通过8051芯片的P1口控制路灯开关功能。随着社会文明的不断发展，城市照明已不仅局限于街道照明，而且发展成了城市景观等装饰性照明的综合市政工程。关键词：路灯单片机技术设计ABSTRACTABSTRACTNowadays,withtherapiddevelopmentofmicro-electronictechnologyandintegratedcircuittechnology,SingleChipMicro-computer(MCU)technologyisbeingusedeverywhere.MCUhasbeenusedinallkindsofindustries,especiallyintheareasconcerningthecontrollingastheimportantingredientinthecomputerscienceandtechnology,thefront-runnerintheembeddedsystem.Ithasimprovedproducts’IntellectualizedandtechnicalstandardsandbeenaquiteimportanttechnicalareainourrecentsocialneedsandtheappliedareasofMCUexpanding,typesofmentalproduceandcontrolsystemsaredesignedwithMCUasthecentraltechnology.ThesystemusesMSCMSU-51andRelevantphotoelectricequipmenttodesignintelligentizedcontrollerofstreetslightsandrealizethefunctionofcontrollingtheswitchesaccordingtotheactualconditionsoflightthroughP1portof8051chip.Astheever-accelerateddevelopmentofsocialcivilization,CitylightisnotonlyconfinedtothestreetlightingbutalsodevelopedintotheurbanlandscapeanddecorativeKeywords:lampMCU-technologydesign目录i目录第一章绪论.........................................................11.1引言........................................................11.2单片机概述..................................................1第二章芯片介绍.....................................................32.189C51芯片简介...............................................32.1.189C51单片机内部结构...................................32.1.2中断系统...............................................52.1.3时钟电路...............................................52.1.489C51的引脚说明.......................................62.1.5单片机的系统资源.......................................82.1.6运算器.................................................92.1.7控制器.................................................92.1.889C51单片机的存储器系统..............................102.2232串口芯片介绍............................................112.3光敏电阻...................................................142.3.1光敏电阻介绍..........................................142.3.2基本特性及其主要参数..................................162.4继电器.....................................................202.4.1继电器的作用..........................................202.4.2继电器的电符号和触点形式..............................202.4.3继电器（relay）的工作原理和特性.......................212.4.4继电器主要产品技术参数................................222.4.5继电器测试............................................22第三章系统设计方案论证............................................253.1传感电路部分...............................................253.2执行电路部分...............................................25目录ii第四章系统硬件设计及原理图的绘制..................................274.1AltiumDesigner电路设计软件简介............................274.2光电检测电路................................................294.3单片机控制电路..............................................294.4继电器执行电路.............................................294.5串口通信电路...............................................294.5.1串口通信电路原理图....................................304.5.2串口通信电路在系统中的优势............................30第五章系统总电路原理图............................................31第六章调试及最后完成..............................................336.1硬件电路的安装调试..........................................336.2软件调试....................................................336.3程序流程图...................................................346.4程序部分....................................................34第七章心得体会....................................................37致谢..............................................................39参考文献............................................................41第一章绪论1第一章绪论1.1引言随着我国加入世界贸易组织（WTO），为了创造一个良好的投资环境，塑造一个美丽的国际化城市，更好的与国际接轨，全国各大城市的市政建设步伐都逐步加快，公路系统蓬勃发展，因此装扮美丽城市夜景的路灯照明工程得以迅猛发展。由于单片机具有集成度高，处理能力强，可靠性高，系统结构简单，价格低廉等优点，因此在路灯照明工程中被广泛应用。近年来随着计算机在社会领域的渗透，单片机的应用正在不断走向深入。单片机技术中的计时系统是单片机的一个典型的应用。夜晚城市里花灯初上，人们消除了白天的繁忙，漫步穿行于城市的街道上，路灯已经成为一个城市的照明系统不可分割更是无可替代的一部分，在城市照明中发挥着举足轻重的作用，靠的就是路灯自动控制系统，路灯控制方式很多。本系统采用MSC-51系列单片机89C51和相关的光电检测设备及继电设备来设计智能光控路灯控制器，实现了能根据实际光线条件通过8051芯片的P1口控制路灯开关的功能。随着社会文明的不断发展，城市照明已不仅局限于街道的照明，而且发展成了城市景观等装饰性照明综合市政工程。社会对亮灯率,开关灯的准确率，故障检测的实时性和维护的及时性要求不断提高，利用51系列单片机可编程控制八位逻辑I/O端口实现路灯的智能化，达到节能，自动控制的目的。避免了传统电路对能源的浪费，路灯的自动控制更方便了工作人员的管理。本系统实用性强，操作简单，扩展功能强。1.2单片机概述单片机微型计算机是微型计算机的一个重要分支，也是颇具生命力的机种，单片机微型计算机简称单片机，特别适用于控制领域，故又称为微控制器。通常，单片机由单块集成电路芯片构成，内部包含有计算机的基本功能部件：中央处理器、存储器和I/O接口电路等。因此，单片机只需要和适当的软件及外基于51单片机智能路灯控制器设计与实现2部设备相结合，便可成为一个单片机控制系统。单片机经过1、2、3代的发展，目前单片机正朝着高性能和多品种方向发展，他们的CPU功能在增强，内部资源在增多，引脚的多功能化，以及低电压低功耗。第二章芯片介绍3第二章芯片介绍2.189C51芯片简介2.1.189C51单片机内部结构所谓单片机(SingleChipMicrocomputer或MCU)是指在一块芯片中，集成有中央处理器(CPU)、存储器(RAM和ROM)、基本I/O端口以及定时器/计数器等部件并具有独立指令系统的智能器件，即在一块芯片上实现一台微型计算机的基本功能。不同的单片机有着不同的硬件结构和指令系统，即它们的技术特征不尽相同，硬件特征取决于单片机芯片的内部结构，设计人员必须了解其性能是否满足需要的功能和应用系统所要求的特性指标。这里的技术特征包括功能特性、控制特性和电气特性等，这些信息可以从生产厂商的技术手册中得到。指令特性即我们熟悉的单片机的寻址方式，数据处理和逻辑处理方法，输入输出特性等。开发环境包括指令的兼容性及可移植性，软、硬件资源等。单片机及应用系统有以下特点：（1）单片机具有独立