基于89C51的簡易路燈智能控制器系統(tǒng)設(shè)計(jì)

隨著當(dāng)前城市建設(shè)的迅速發(fā)展，道路照明系統(tǒng)中傳統(tǒng)的人工操作和維護(hù)控制手段已經(jīng)不能適應(yīng)現(xiàn)代化城市發(fā)展的需求。與此同時(shí)，計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展日新月異，應(yīng)用無處不在，城市路燈智能化控制系統(tǒng)就是現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)運(yùn)用于城市市政建設(shè)有效且必然的產(chǎn)物。

本文根據(jù)2009年全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)大賽I題模擬路燈控制系統(tǒng)，設(shè)計(jì)了一個(gè)路燈智能控制器。該控制器具有定時(shí)、顯示、報(bào)警、設(shè)定開關(guān)燈時(shí)間、根據(jù)環(huán)境變化調(diào)整路燈亮度、根據(jù)交通情況調(diào)節(jié)亮燈狀態(tài)等功能。

1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

根據(jù)模擬路燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求，智能控制器結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

該智能控制器主要從時(shí)鐘、鍵盤、顯示、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換及檢測幾部分進(jìn)行設(shè)計(jì)。

1.1 時(shí)鐘部分

時(shí)鐘部分采用美國Dallas半導(dǎo)體公司最新推出的串行接口實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片DS12C887。DS12C887有內(nèi)部晶振和時(shí)鐘芯片備份鋰電池，在沒有外部電源的情況下能工作10年，可計(jì)算到2100年前的秒、分、時(shí)、天、星期、日、月、年七種日歷信息并有閏年補(bǔ)償功能，具有12 h和24 h兩種制式，12 h制式有AM和PM提示。

由DS12C887芯片設(shè)計(jì)的時(shí)鐘電路無需任何外圍電路和器件，具有良好的微機(jī)接口,并具有微功耗、外圍接口簡單、精度高、工作穩(wěn)定可靠等優(yōu)點(diǎn)，可廣泛用于各種需要較高精度的實(shí)時(shí)時(shí)鐘系統(tǒng)中。

1.2 鍵盤部分

鍵盤部分采用3個(gè)按鍵控制，第一個(gè)按鍵為復(fù)合鍵，第二個(gè)及第三個(gè)按鍵為調(diào)整鍵，根據(jù)按第一個(gè)按鍵的次數(shù)選擇不同的功能。

控制器上電一復(fù)位，立即顯示當(dāng)前時(shí)鐘，若時(shí)鐘不正確，可通過第二及第三個(gè)按鍵分別調(diào)整小時(shí)和分鐘。第一次按動(dòng)復(fù)合鍵，進(jìn)入路燈亮度設(shè)定，通過第二個(gè)按鍵的調(diào)整，可以改變路燈的亮度；第二次按動(dòng)復(fù)合鍵，進(jìn)入環(huán)境亮度設(shè)定，可通過第二個(gè)按鍵調(diào)整；第三次按動(dòng)復(fù)合鍵，進(jìn)入路燈開燈時(shí)間的設(shè)定，通過第二及第三個(gè)按鍵分別設(shè)定開燈小時(shí)和分鐘；第四次按動(dòng)復(fù)合鍵，進(jìn)入路燈關(guān)燈時(shí)間的設(shè)定，通過第二及第三個(gè)按鍵分別設(shè)定關(guān)燈小時(shí)和分鐘；第五次按動(dòng)復(fù)合鍵，退出當(dāng)前設(shè)置，返回正常走時(shí)狀態(tài)。

1.3 檢測部分

檢測環(huán)節(jié)分為物體檢測和光敏檢測。物體檢測采用紅外蔽障傳感器，檢測物體移動(dòng)位置從而控制路燈亮燈狀態(tài)。在午夜后人們活動(dòng)少時(shí)，根據(jù)物體移動(dòng)適當(dāng)?shù)貙€(gè)別路燈開啟，達(dá)到節(jié)約能源和延長照明器材壽命的目的。

光敏檢測部分采用光敏電阻檢測外界環(huán)境。當(dāng)系統(tǒng)在非控制輸出時(shí)區(qū)內(nèi)，如果遇上特殊情況需要輸出，例如天氣“天昏地暗”時(shí)，可能需要臨時(shí)輸出，因此，增加一個(gè)“光敏”輸入，它僅在系統(tǒng)不輸出的時(shí)區(qū)內(nèi)有效。

2 軟件設(shè)計(jì)

軟件設(shè)計(jì)是本次設(shè)計(jì)的主體。智能控制器各功能模塊的選擇通過復(fù)合鍵按下的次數(shù)決定。24H單元作為復(fù)合鍵的狀態(tài)位，鍵按下一次，24H單元加1，轉(zhuǎn)入到不同的功能模塊當(dāng)中，當(dāng)24H單元加到5時(shí)，顯示器顯示時(shí)鐘并將24H單元清零。系統(tǒng)主程序流程如圖2所示。

DS12C887控制程序如下所示。

3 測試

采用功率為1 W的燈泡模擬路燈，通過繼電器來控制燈泡的開關(guān)狀態(tài)。采用TIP122和OP07型達(dá)林頓管相結(jié)合的方案控制燈泡的電流，實(shí)現(xiàn)恒流源控制。具體電路如圖3所示。

將電路完整搭建完畢后，測得1 W燈泡兩端的電壓和電流如表1所示。

在2009年全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽中使用這一方法設(shè)計(jì)的控制器對(duì)路燈進(jìn)行控制，控制效果良好，設(shè)計(jì)指標(biāo)基本滿足。該控制器硬件簡單、穩(wěn)定可靠,有很好的節(jié)能效果，具有一定的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。