基于51單片機(jī)的模路燈系統(tǒng)設(shè)計(jì)
基于51單片機(jī)的模路燈系統(tǒng)設(shè)計(jì),基于,51,單片機(jī),路燈,系統(tǒng),設(shè)計(jì)
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畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開(kāi)題報(bào)告
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畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開(kāi)題報(bào)告
題目： 單片機(jī)路燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
專業(yè)：電子信息工程
1選題的背景、意義
現(xiàn)今，單片機(jī)的應(yīng)用也進(jìn)入到了環(huán)保節(jié)能領(lǐng)域中，使其應(yīng)用發(fā)展更上一層樓。其中最為顯著的就是裝扮美麗城市夜景的路燈照明工程。我們都知道，路燈的用電是一個(gè)城市公共用電的突出問(wèn)題，尤其是在深夜期間，車少人少的情況下，如何降低路燈用電，減少能耗，提高用電效率。智能路燈監(jiān)控系統(tǒng)以單片機(jī)為核心，主要由現(xiàn)場(chǎng)系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)、監(jiān)護(hù)中心3部分組成。在引進(jìn)此系統(tǒng)后，城市的公共用電得到的明顯的改善。
使用單片機(jī)來(lái)控制路燈有以下優(yōu)點(diǎn)：
（1） 能明顯地降低控制器硬件成本。速度更快、功能更新的新一代微處理機(jī)不斷涌現(xiàn)，硬件費(fèi)用會(huì)變得很便宜。體積小、重量輕、耗能少是它們的共同優(yōu)點(diǎn)。
（2） 可顯著改善控制的可靠性。集成電路和大規(guī)模集成電路的平均無(wú)故障時(shí)大大長(zhǎng)于分立元件電子電路。
（3） 硬件電路易標(biāo)準(zhǔn)化。在電路集成過(guò)程中采用了一些屏蔽措施，可以避免電力電子電路中過(guò)大的瞬態(tài)電流、電壓引起的電磁干擾問(wèn)題，因此可靠性比較高。
（4） 采用微處理機(jī)的數(shù)字控制，使信息的雙向傳遞能力大大增強(qiáng)，容易和上位系統(tǒng)機(jī)聯(lián)接，可隨時(shí)改變控制參數(shù)。
（5） 可以設(shè)計(jì)適合于眾多電力電子系統(tǒng)的統(tǒng)一硬件電路，其中軟件可以模塊化設(shè)計(jì)，拼裝構(gòu)成適用于各種應(yīng)用對(duì)象的控制算法；以滿足不同的用途。軟件模塊可以方便地增加、更改、刪減，或者當(dāng)實(shí)際系統(tǒng)變化時(shí)徹底更新。
（6） 提高了信息存貯、監(jiān)控、診斷以及分級(jí)控制的能力,使伺服系統(tǒng)更趨于智能化。
（7） 隨著微機(jī)芯片運(yùn)算速度和存貯器容量的不斷提高，性能優(yōu)異但算法復(fù)雜的控制策略有了實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ) [1-5]。
2相關(guān)研究的最新成果及動(dòng)態(tài)
目前單片機(jī)滲透到我們生活的各個(gè)領(lǐng)域，幾乎很難找到哪個(gè)領(lǐng)域沒(méi)有單片機(jī)的蹤跡。導(dǎo)彈的導(dǎo)航裝置，飛機(jī)上各種儀表的控制，計(jì)算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)通訊與數(shù)據(jù)傳輸，工業(yè)自動(dòng)化過(guò)程的實(shí)時(shí)控制和數(shù)據(jù)處理，廣泛使用的各種智能IC卡，民用豪華轎車的安全保障系統(tǒng)，錄象機(jī)、攝象機(jī)、全自動(dòng)洗衣機(jī)的控制，以及程控玩具、電子寵物等等，這些都離不開(kāi)單片機(jī)。更不用說(shuō)自動(dòng)控制領(lǐng)域的機(jī)器人、智能儀表、醫(yī)療器械了。因此，單片機(jī)的學(xué)習(xí)、開(kāi)發(fā)與應(yīng)用將造就一批計(jì)算機(jī)應(yīng)用與智能化控制的科學(xué)家、工程師。
單片機(jī)廣泛應(yīng)用于儀器儀表、家用電器、醫(yī)用設(shè)備、航空航天、專用設(shè)備的智能化管理及過(guò)程控制等領(lǐng)域，大致可分如下幾個(gè)范疇：
1.在智能儀器儀表上的應(yīng)用
用單片機(jī)改造原有的測(cè)量、控制儀器儀表，能促進(jìn)儀表向數(shù)字化、智能化、多功能化、綜合化、柔性化方向發(fā)展，解決了長(zhǎng)期以來(lái)測(cè)量?jī)x器儀表中的誤差修正、線性化處理等難題。由單片機(jī)構(gòu)成的智能儀表集測(cè)量、處理、控制功能于一體，賦予測(cè)量?jī)x器以嶄新的面貌，智能化儀表比傳統(tǒng)儀表更加先進(jìn)，更加完善。智能化儀表可以多種形式輸出，在儀表外可接打印記錄儀，指針式傳統(tǒng)顯示、發(fā)光管顯示或CRT顯示，形式靈活多變，具有傳統(tǒng)儀表無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn)。
2.在工業(yè)控制中的應(yīng)用
單片機(jī)已在工業(yè)過(guò)程控制、機(jī)床控制、機(jī)器人控制、汽車控制以及飛行器制導(dǎo)系統(tǒng)等方面得到廣泛的應(yīng)用。
3.在家用電器中的應(yīng)用
現(xiàn)在的家用電器基本上都有單片機(jī)控制的蹤影，大到電冰箱、洗衣機(jī)、電視機(jī)、電子游戲機(jī)，小到電子玩具、MP3、電子稱量各種音響視屏器材，單片機(jī)無(wú)處不在。
4.在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和通信領(lǐng)域中的應(yīng)用
網(wǎng)絡(luò)，Internet的迅速發(fā)展給我們帶來(lái)了一個(gè)嶄新的時(shí)代，在這個(gè)時(shí)代中，單片機(jī)早已深深的融入我們每個(gè)人的生活之中。使單片機(jī)的體積小和Internet的應(yīng)用廣、傳播快捷的特點(diǎn)結(jié)合起來(lái)，從而實(shí)現(xiàn)方便、低廉地將信息傳送到幾乎世界上每個(gè)地方。
5.單片機(jī)在醫(yī)用設(shè)備領(lǐng)域中的應(yīng)用
單片機(jī)在醫(yī)用設(shè)備中的用途相當(dāng)廣泛，例如醫(yī)用呼吸機(jī)、各種分析儀、監(jiān)護(hù)儀、超聲診斷設(shè)備及病床呼叫系統(tǒng)等等。
6.在各種大型電器中的模塊化應(yīng)用
某些專用單片機(jī)設(shè)計(jì)用于實(shí)現(xiàn)特定功能，從而在各種電路中進(jìn)行模塊化應(yīng)用，而不要求使用人員了解其內(nèi)部結(jié)構(gòu)。如音樂(lè)集成單片機(jī)，看似簡(jiǎn)單的功能，微縮在純電子芯片中（有別于磁帶機(jī)的原理），就需要復(fù)雜的類似于計(jì)算機(jī)的原理。如：音樂(lè)信號(hào)以數(shù)字的形式存于存儲(chǔ)器中（類似于ROM），由微控制器讀出，轉(zhuǎn)化為模擬音樂(lè)電信號(hào)（類似于聲卡）。在大型電路中，這種模塊化應(yīng)用極大地縮小了體積，簡(jiǎn)化了電路，降低了損壞、錯(cuò)誤率，也方便于更換。
此外，單片機(jī)在工商，金融，科研，教育，國(guó)防航空航天等領(lǐng)域都有著十分廣泛的用途。
3課題的研究?jī)?nèi)容及擬采取的研究方法（技術(shù)路線）、研究難點(diǎn)及預(yù)期達(dá)到的目標(biāo)
3.1研究?jī)?nèi)容
?設(shè)計(jì)一套模擬路燈控制系統(tǒng)，能實(shí)現(xiàn)定時(shí)開(kāi)關(guān)各單元路燈，并且能根據(jù)環(huán)境明暗變化，自動(dòng)開(kāi)關(guān)燈。通過(guò)計(jì)時(shí)系統(tǒng)來(lái)對(duì)時(shí)間進(jìn)行有效的控制。當(dāng)某個(gè)路燈發(fā)生故障，故障信號(hào)發(fā)送給主機(jī)，利用顯示模塊以及輸入模塊等作為人機(jī)界面，實(shí)現(xiàn)顯示及聲光報(bào)警等功能。
系統(tǒng)設(shè)計(jì)包含硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)和軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)。硬件系統(tǒng)包括：
1）支路控制器與輸入顯示。輸入顯示界面是選擇人機(jī)通信的關(guān)鍵，該界面能夠設(shè)定、顯示開(kāi)關(guān)燈時(shí)間，并且能夠顯示故障燈的地址編號(hào)。
2）環(huán)境明暗檢測(cè)與故障聲光報(bào)警環(huán)境明暗檢測(cè)也是系統(tǒng)的重要組成部分，它主要用于白天路燈的關(guān)閉和夜晚路燈的開(kāi)啟。
3）交通情況檢測(cè)系統(tǒng)與電源模塊。
?軟件部分主要任務(wù)為結(jié)合硬件系統(tǒng)，繪制程序流程圖，編寫(xiě)相關(guān)程序，完成對(duì)應(yīng)功能。
3.2研究方法
硬件系統(tǒng)主要由時(shí)鐘電路、EEPROM電路、LCD顯示電路、感光電路、鍵盤(pán)控制電路、燈光驅(qū)動(dòng)電路、人體感應(yīng)電路和單片機(jī)控制電路等部分組成。設(shè)計(jì)的系統(tǒng)總框圖如圖2-1所示。
LED驅(qū)動(dòng)模塊
STC
12C5A60S2單
片
機(jī)
復(fù)位電路
時(shí)鐘電路
EEPROM模塊
人體感應(yīng)電路
光敏感光模塊
晶振電路
LCD顯示模塊
鍵盤(pán)控制電路
圖2-1 系統(tǒng)總體框圖
3.3研究難點(diǎn)
在硬件中：如何提高系統(tǒng)在光線臨界狀態(tài)的穩(wěn)定性，是設(shè)計(jì)的難點(diǎn)所在。由于光敏電阻的電阻值變化時(shí)連續(xù)的，因此在靠近臨界點(diǎn)時(shí)，容易造成不穩(wěn)定，在設(shè)計(jì)中若能運(yùn)放電路來(lái)完成處理，則可將運(yùn)放接成電壓比較器的方式，這樣可以完成較為精確地起控。
在軟件中： 事實(shí)上，從系統(tǒng)的加電開(kāi)始，經(jīng)過(guò)系統(tǒng)的初始化進(jìn)入到正式的工作狀態(tài)中，實(shí)際上是一個(gè)死循環(huán)。一般而言只要單片機(jī)程序不跑飛，整個(gè)程序永遠(yuǎn)處于這個(gè)死循環(huán)的大圈中，只不過(guò)在循環(huán)中有進(jìn)入到中斷的情況，而在本系統(tǒng)中，中斷是很多的，并且是很重要的工作處理流程。
3.4預(yù)期達(dá)到的目標(biāo)
能實(shí)現(xiàn)定時(shí)開(kāi)關(guān)各單元路燈，并且能根據(jù)環(huán)境明暗變化，自動(dòng)開(kāi)關(guān)燈。通過(guò)計(jì)時(shí)系統(tǒng)來(lái)對(duì)時(shí)間進(jìn)行有效的控制。當(dāng)某個(gè)路燈發(fā)生故障，故障信號(hào)發(fā)送給主機(jī)，利用顯示模塊以及輸入模塊等作為人機(jī)界面，實(shí)現(xiàn)顯示及聲光報(bào)警等功能。
4研究工作詳細(xì)工作進(jìn)度和安排
2014年11月29日——2015年2月6日??閱讀有關(guān)參考文獻(xiàn)，初步擬定系統(tǒng)采取的研究方法、技術(shù)路線，完成開(kāi)題報(bào)告和文獻(xiàn)綜述的撰寫(xiě)。
2015年2月7日——?2015年3月18日??收集資料，確定系統(tǒng)完成的主要功能，繪制系統(tǒng)流程圖。
2015年3月19日——2015年4月21日 進(jìn)行詳細(xì)系統(tǒng)分析，完成系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)。
2015年4月22日——2015年5月01日??系統(tǒng)開(kāi)發(fā)與代碼設(shè)計(jì)階段，運(yùn)行軟件測(cè)試工具不斷調(diào)試程序。
2015年5月01日——2015年5月10日 系統(tǒng)功能基本實(shí)現(xiàn)，進(jìn)入系統(tǒng)修改及優(yōu)化階段。開(kāi)始撰寫(xiě)論文大綱及初稿。
2015年5月11日——2015年5月30日??完成及提交畢業(yè)論文初稿。進(jìn)一步修改，完成二稿、三稿，直到論文定稿
5參考文獻(xiàn)
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