基于89C51的簡(jiǎn)易路燈智能控制器系統設計

隨著(zhù)當前城市建設的迅速發(fā)展，道路照明系統中傳統的人工操作和維護控制手段已經(jīng)不能適應現代化城市發(fā)展的需求。與此同時(shí)，計算機技術(shù)的發(fā)展日新月異，應用無(wú)處不在，城市路燈智能化控制系統就是現代計算機技術(shù)運用于城市市政建設有效且必然的產(chǎn)物。

本文根據2009年全國大學(xué)生電子設計大賽I題模擬路燈控制系統，設計了一個(gè)路燈智能控制器。該控制器具有定時(shí)、顯示、報警、設定開(kāi)關(guān)燈時(shí)間、根據環(huán)境變化調整路燈亮度、根據交通情況調節亮燈狀態(tài)等功能。

1 系統結構

根據模擬路燈控制系統設計要求，智能控制器結構框圖如圖1所示。

該智能控制器主要從時(shí)鐘、鍵盤(pán)、顯示、數據轉換及檢測幾部分進(jìn)行設計。

1.1 時(shí)鐘部分

時(shí)鐘部分采用美國Dallas半導體公司最新推出的串行接口實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片DS12C887。DS12C887有內部晶振和時(shí)鐘芯片備份鋰電池，在沒(méi)有外部電源的情況下能工作10年，可計算到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芯片設計的時(shí)鐘電路無(wú)需任何外圍電路和器件，具有良好的微機接口,并具有微功耗、外圍接口簡(jiǎn)單、精度高、工作穩定可靠等優(yōu)點(diǎn)，可廣泛用于各種需要較高精度的實(shí)時(shí)時(shí)鐘系統中。

1.2 鍵盤(pán)部分

鍵盤(pán)部分采用3個(gè)按鍵控制，第一個(gè)按鍵為復合鍵，第二個(gè)及第三個(gè)按鍵為調整鍵，根據按第一個(gè)按鍵的次數選擇不同的功能。

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

1.3 檢測部分

檢測環(huán)節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)，根據物體移動(dòng)適當地將個(gè)別路燈開(kāi)啟，達到節約能源和延長(cháng)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。當系統在非控制輸出時(shí)區內，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，它僅在系統不輸出的時(shí)區內有效。

2 軟件設計

軟件設計是本次設計的主體。智能控制器各功能模塊的選擇通過(guò)復合鍵按下的次數決定。24H單元作為復合鍵的狀態(tài)位，鍵按下一次，24H單元加1，轉入到不同的功能模塊當中，當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(guò)繼電器來(lái)控制燈泡的開(kāi)關(guān)狀態(tài)。采用TIP122和OP07型達林頓管相結合的方案控制燈泡的電流，實(shí)現恒流源控制。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)生電子設計競賽中使用這一方法設計的控制器對路燈進(jìn)行控制，控制效果良好，設計指標基本滿(mǎn)足。該控制器硬件簡(jiǎn)單、穩定可靠,有很好的節能效果，具有一定的實(shí)際應用價(jià)值。