基于单片机的路灯控制系统设计.docx

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1、济南高校泉城学院毕业设计题目基于单片机的路灯限制系统设计学院工学院专业电气工程与其自动化班级1302班学生李学联学号2013010855指导老师张兴达魏志轩二。一七年五月十六日随着科学技术的日益发展，在日常生活中人们对于路灯限制系统的要求越来越高。针对人们的需求功耗大，功能单一的系统已不再满意人们的需求。本设计针对上述问题提出了一种新型的路灯系统，可以解决人们的需求。本设计主要包括硬件系统设计和软件系统设计。其系统硬件是由AT89S52单片机，时钟芯片DS1302,驻极体话筒，LCD1602和光敏电阻等为核心的的路灯低功耗智能限制装置构成。软件部分是以Keil、PrOteUS等软件为载体，运用

2、C语言对程序进行编写。单片机依据光敏电阻和人体红外感应模块对路边状况的检测和时钟芯片DS1302设置时间来限制电压比较器实现LED路灯亮度的自动调整，通过LCD显示时间和光感度，通过光敏电阻实现故障检测，当路灯出现故障时，蜂鸣器会自动进行报警。通过仿真与实物制作、调试，验证了本设计内容的可行性，为进一步研发推广供应了肯定的数据参考。关键词S单片机；传感器；路灯限制ABSTRACTWiththedevelopmentofthetechnology,theapplicationofstreetlightcontrolsystemisplayinganincreasinglyimportantrol

3、einourdailylife.Demandforpeople,sneeds,asinglefunctionofthesystemisnolongermeetpeople,sneeds.Thedesignoftheabovementionedanewtypeofstreetlampsystem,cansolvepeople,Sneeds.Thedesignincludeshardwaresystemdesignandsoftwaresystemdesign.ThehardwaresystemincludesthesinglechipofAT89S52,theclockchip1302,Ana1

4、og-1oDigitalConverterandphotosensitiveresistor.ThesoftwaresystemisbasedonKeil,Proteusandothersoftwareasthecarrier,theuseofClanguagetowritetheprogram.Single-chipaccordingtothephotosensitiveresistorandinfraredpyroelectricsensorontheroadsidedetectionandclockchipDS1302setthetimetocontrolthe/Dconversionc

5、hiptoachieveautomaticadjustmentofLEDstreetlightbrightness.ThroughtheLCDdisplaytimeandlightsensitivity,throughthephotosensitiveresistortoachievefaultdetection,whenthestreetlightsbreakdown,thebuzzerwillautomaticallyalarm.Throughthesimulationandproduction,debugging,verifythefeasibilityofthedesignconten

6、t,tofurtherresearchanddevelopmenttoprovideacertaindatareference.Keywords：MCU;transducer;Streetlightcontrol目录摘要ABSTRACT1前言01.1探讨背景与意义01.3本设计探讨的主要内容22系统总体设计方案22.1硬件部分设计方案22.2软件部分设计方案33硬件部分设计43.1单片机最小系统53.2光线检测电路63.2.1双电压比较器63. 2.2光敏电阻63.3 报警电路73.4 人体红外感应模块电路73.5 声音检测电路73.6 时钟电路84软件部分设计84. 1软件介绍84. 1.1

7、Proteus软件84. 1.2keil软件94.2主程序设计114.3子程序设计124.3.1人体检测子程序124.3.2时钟子程序124.3.3报警子程序124.3.4光线检测子程序134.3.5中断子程序145系统仿真与调试145.1 系统电路仿真145.2 PCB设计155.2.1PCB介绍155.2.2PCB设计实现155.3电路板制作165.3.1印制板和元器件检查与安装165.3.2电路板的焊接与检查165.4系统调试176结论18参考文献19致谢20附录1原理图21附录2PCB图21附录3实物图21附录4元器件清单21附录5部分程序221.1 探讨背景与意义现如今中国的能源需求

8、越来越多，但能源数量却很少，供不应求，特殊是中国人口基数比较大，在此状况下节约能源是国家应当关注的内容，因此解决全国路灯的节能问题变得很重要。在此之前采纳的城市照明大多数是低效且高耗的，这极大造成了资源的奢侈，为解决资源短缺与削减不必要的资源奢侈，大力发展绿色节能照明显得日益重要。目前高压钠灯是全世界广泛运用的路灯种类，一般状况下可以运用2年以上，但是这些高压钠灯由于非正常的运用，极大缩短了路灯的运用寿命，有的运用寿命仅仅只有一年多，或者只有几个月，这就造成了路灯修理费用的增加和材料的奢侈。在超压条件下，负载不仅没有更好的工作，反而由于发热造成路灯的损坏。现在国外许多国家，已经确定将之前采纳的

9、低效高耗的路灯换成智能联网的节能LED灯，与传统运用的路灯相比这样智能联网的路灯可以依据四周的实际状况工作，实现人们对于不同路境下的不同需求。有的国家已起先利用太阳能来解决资源不足的问题，以此来节约能源实现绿色节能，低碳经济的发展，这样很大程度上解决了资源奢侈的问题。中国大多数地区是利用定时限制或者人工限制来实现路灯开关的，这样的限制也存在一些缺点。若采纳定时限制，则存在季节不同，造成资源奢侈的状况，夏天白昼时间较长，不须要很早就打开路灯，同样冬天白昼时间较短，须要提前开启，否则将会对人们的生活造成不便。若通过人工限制，则每天路灯的亮灭时间是不确定的，路灯不会那么准时的开启或断灭，同时全国路灯

10、数量较多，每个城市或地区须要雇佣大量的人力来进行限制，不仅占用雇佣资金且奢侈劳动力资源。新世纪以来我国的科学技术始终在不断的进步，所以LED灯的运用也渐渐随着半导体材料的发展得到应用，目前人们熟知的半导体材料路灯有LED太阳能路灯，霓虹灯，广告灯箱等，除此之外我国市场上还有许多节能路灯产品。现如今全球都存在资源不足的状况，所以世界各国都在大力发展绿色环保节能和低碳经济。然而，与国外路灯节能技术相比我国的路灯节能技术还比较落后，因此，在不断推动城市化建设的今日，我国的路灯限制系统的发展对于城市化建设变得非常重要。1.2 国内外探讨现状目前大多数地区的路灯限制系统是依据时间限制路灯开关的，对于不同

11、的季节，以与阴天，下雨天等不同的外界因素来说这样的限制系统虽然不会对路灯的限制产生影响，但是会对人们的生活造成不便。就夏天而言，白昼持续时间比较长，一般状况下七点左右天才会渐渐的暗下来，早上五点左右天就会变亮，假如设定的路灯起先时间为傍晚6点，早上路灯的开启时间为六点，这样就会造成电能资源的奢侈。就冬天而言，白昼时间较短，假如设定时间和夏天一样，就会对人们的生活造成不变。时间限制路灯开关的另一个缺点在于，在许多像北上广的繁华大城市，路灯在晚上是始终开着的，但对于大多数地区而言，在半夜零点以后，路上行人很少或者说基本上没有行人或者车辆经过，假如在车流量较少的状况下，道路上还始终保持路灯通亮，这明

12、显是对电能的一种奢侈。依据调查显示，国内许多地方在凌晨以后是隔盏通亮的，这样虽然节约了肯定的电能，但也存在了肯定的不足之处，因为路面上照明区域不匀称，一些十字路口可能由于路灯没亮造成司机盲点而引发交通事故，所以给道路平安带来了隐患。1.3 本设计探讨的主要内容路灯限制系统设计详细内容如下：（1）设定路灯的开断时间，在设置的时间段内，路灯会始终保持通亮；（2）在非设置时间段内，系统通过检测光线的强弱程度实现对路灯的亮灭，当光线程度较弱，路灯就会自动开启，并延时肯定的时间会自动熄灭；（3）路灯进入节能模式，即凌晨以后，驻极体和人体红外感应模块检测到有车辆或行人，路灯亮起；（4）系统运用光敏电阻检测

13、路灯的故障，在设置时间段内，若路灯没有亮起，此时间敏电阻不会检测到路灯光线，将会启动蜂鸣器报警。2系统总体设计方案本部分主要包括硬件部分设计和软件部分设计两部分。其详细设计内容如下。1.1 硬件部分设计方案硬件部分设计时间是采纳24小时制，具有调整时间的功能，并且待机时会显示日期，内部含有备用电池，LCD显示屏不会因为断电而使时间发生变更。系统运用2个LED灯进行路灯模拟，在设置时间段内，路灯会同时实现亮灭，凌晨以后会进入节能模式，在此模式下路灯只会亮其中的一个，但是当驻极体话筒检测到有声响或者当人体红外感应模块检测到行人车辆经过时，两个灯就会自动开启，延迟一段时间后重新变为之前一亮一灭的状态

14、；在设置时间段外,路灯通过光敏电阻检测光线强度、驻极体检测声音来限制路灯的开启。系统运用光敏电阻检测路灯的故障，在设置时间段内，假定路灯没有亮起，所以此时间敏电阻不会检测到光线，将会启动蜂鸣器报警。其设计硬件框图如下图2.1所示：图2.1硬件系统框图(1)人体红外感应模块和超声波传感器的选择人体红外感应模块灵敏度高，牢靠性强。超声传感器虽然可以测量距离，受外界环境的影响较小，但是价格过于昂贵。因为路灯在中国是广泛运用的,投入量比较多，简洁造成大量的财力奢侈，不适合运用超声波传感器，因此选择价格便宜的红外线传感器。(2)数码管和LCDI602显示屏的选择数码管大多数用来显示数字，功耗大，体积比较

15、大；而LCDI602液晶显示不仅可以显示字母而且还可以显示字符，用起来也比较便利，且驱动电压低，功耗较小，显示量大，生产过程自动化，价格便宜，便于限制，便于携带。2. 2软件部分设计方案本设计运用的是AT89S52单片机，软件编写常采纳ASM51汇编语言和C51高级语言，这两种语言各有各的特点。就汇编语言来说，它更接近机器语言，常用来编写与系统硬件相关的程序。如访问I/O端口、中断处理程序、实时限制程序、实时通信程序等；而C51高级语言适合编写数学运算程序，这样可以提高编程的效率和应用程序的牢靠性。考虑到汇编语言和C语言的不同，本设计运用C语言对程序进行编写。详细思路如下：(1)首先确定设计目

16、标，明确自己的设计功能；(2)想好设计思路，依据所需功能进行程序流程图的绘制；(3)进行程序的编写，依据设计功能编写程序，明确各个程序之间的关系，可采纳注释进行标注，以便以后的阅读和程序调试；(4)用Keil软件进行调试，并对程序进行优化；3硬件部分设计硬件部分设计内容包含6个模块，分别是供电模块，单片机限制模块，信号采集模块，LCD显示模块，按键模块和蜂鸣器报警模块。不同的模块具有不同的功能，其详细模块功能介绍如下：供电模块主要为单片机供应可以运用的工作电压；核心限制模块是单片机限制模块，主要负责限制各个模块的协调工作；显示模块主要用来显示时间和光感应度；按键模块主要用来进行时间设定;信号采

17、集模块主要是通过人体红外感应模块和光敏电阻检测是否有行人经过和对光线强度进行采集；蜂鸣器模块是当光敏电阻检测不到路灯灯亮，即路灯出现故障时，蜂鸣器会自动进行报警。其中主要硬件包括AT89S52、LCDI602、光敏电阻、蜂鸣器、人体红外感应模块、驻极体话筒、DS1302时钟芯片等。本设计是通过限制两个光敏电阻，一个人体红外感应模块和驻极体话筒。其中两个光敏电阻作用各不相同，一个用来感受光的强度，另一个是用来检测路灯路灯是否出现故障；通过人体红外感应模块感受是否有人或车辆经过，通过驻极体话筒感受声响。T89S52单片机在不同状况下通过限制这些硬件实现对LED灯的亮灭。2.1 单片机最小系统单片机

18、能正常工作的硬件部分是由电源，复位电路，晶振电路以与扩展部分组成，构成这些硬件电路的系统被称为单片机最小系统。单片机正常工作时须要时钟电路协作外部电路实现振荡，为单片机供应运行时钟。假定单片机中没有时钟电路对单片机进行驱动，单片机将不会工作，不会执行程序。晶振又称晶体振荡器，晶振电路主要是为单片机供应时钟频率的，时钟频率是单片机执行指令的基础，当晶振供应的频率越快时，单片机的运行速度也随之越快。一般状况下，一个系统中运用的晶振大小是一样的，这样便于各部分保持同步。但是有时一个系统中须要不同的时钟频率，这时晶振须要与锁相环电路一起运用，这样不同的锁相环就可以为单片机供应不同频率的时钟信号。当单片

19、机因为外部干扰因素，造成单片机内部寄存器数据混乱，导致单片机不能正常运行时，通过复位电路可以使单片机复原到初始原来的状态，使单片机重新起先工作，这样的电路叫做单片机的复位电路。单片机最小系统电路原理图如下图3.1所示。图3.1单片机最小系统2.2 光线检测电路3. 2.1双电压比较器在本设计中运用的是LM393是双电压比较器，利用LM393进行电压比较，它的适用电压范围比较广，可采纳单电源或者分别式电源供电。双电压比较器的主要工作原理是将模拟量的电压信号与固定的参考电压进行比较。当输入电压的正向输入端高于反向输入端时，它将输出高电平，当正向输入端电压低于反向输入端电压时，输出低电平。它的电路图

20、如下图3.2所示：图3.2LM393内部结构图3. 2.2光敏电阻光敏电阻是依据半导体的光电导效应制成的。光敏电阻的电阻值是随着光的强弱程度而变更的，当光照强度较强时，电阻值比较小，当光线强度变弱时;电阻会变大。当光敏电阻器的两端的金属电极之间加上电压时，就会产生电流,当它接收到适当的光照强度时，电流就会依据光线强度的变更而变更，从而实现了光电转换。图中LIGHTl为光敏电阻，光照强度较大时，光敏电阻阻值较小，分压低，这时双电压比较器的引脚6比引脚5的电压低，引脚7输出高电平，当光照强度变弱时，光敏电阻的阻值就会变得较大，分压高，输出低电平。LED灯会亮起，单片机通过推断电平的凹凸来推断是否为

21、黑暗状态。其电路图如下图3.3所示:图3.3光敏电阻工作原理图3.1 报警电路蜂鸣器在本设计中用于报警电路，它是依据电生磁原理进行工作的，当有电流经过电磁线圈时，电磁线圈会产生磁场来驱动振动膜发出声音的。因为单片机I/O口输出电流太小,所以须要通过三极管进行电流的放大来驱动蜂鸣器。单片机限制BEEP的凹凸电平来让蜂鸣器是否工作，图中QI为NPN型的三极管，当BEEP为高电平常，三极管将导通，蜂鸣器接地得电，相反为BEEP低电平常，三极管截止，蜂鸣器不得电。Rl为上拉电阻，让I/O口的电流在高电平常加大，这时单片机输出的电平可以驱动蜂鸣器正常工作，电阻R6起限流作用，防止基极电流太大烧坏三极管。

22、其电路原理图如图3.4所示：图3.4蜂鸣器报警电路图3.2 人体红外感应模块电路J4为人体红外模块插口，有人时其次脚输出高电平，经过电阻R31限流后导通三极管Q3,此时三极管集电极接地，所以PEOPLE为低电平，LED灯D3点亮，单片机通过PEOPLE是低电平还是高电平推断是否有人经过。其电路图如图3.5所示：图3.5人体红外感应模块电路3.3 声音检测电路驻极体话筒内部有一个场效应管和金属膜片，当有声响时驻极体振动膜会发生振动，它是一种声电转换器件。驻极体振动膜上具有极化电荷，当有声音时会发生振动，驻极体振动膜会因为振动而发生位移，所以电容两极板之间的距离会发生变更，电容就会发生变更，但是驻

23、极体上的电荷量是固定的，假如电容发生变更，电容器两端的电压也肯定会发生变更，从而输出电信号，这就是驻极体话筒的工作原理。MKl为驻极体话筒，当有声响时，器件产生交变电压，电容有隔直通交的作用，所以电压通过C5耦合到三极管Q2的基极，使三极管截止，此时三极管集电极为高电平，所以此时1脚输出为低电平，电平由高变低，下降沿触发单片机外部中断，使单片机推断外界是否发出声响；相反地，假如没有声音发出三极管会始终导通，引脚2输入为低电平，电压比较器输出高电平，单片机通过凹凸电平来的输出推断是否有声音发出。其电路图如图3.6所示：图3.6声音检测电路3.4 时钟电路DS1302是可以实现对年、月、日、周、分

24、、秒进行计时的一种低功耗，高性能的时钟芯片，而且还具有闰年补偿的功能，它由VCC中较大者供电，内部有一个RAM寄存器用来存放临时数据。DS1302时钟芯片有一个可以传送多次字节的时钟信号和数据的接口，保持与CPU的同步通信。DS1302时钟芯片通过引脚5、6、7与单片机相连，通过读取程序来显示时间，其中Jl为纽扣电池作为储备电池运用，当断电时LCD显示屏不会因为断电而使时间发生变更或者停止。电阻R3、R4、R5的作用是用来提高抗干扰实力的。晶振是用来DS1302时钟芯片供应时钟频率的。其电路图如图3.7所示:图3.7时钟电路4软件部分设计4.1软件介绍4. 1.1Proteus软件ProteU

25、S是一种用于电路设计仿真的，功能较为全面的EDA软件。它由英国LabCenterelectronics公司于1989年研发，至今已有近30年的历史，在此期间得到广阔电路设计技术人员的青睐。ProteUS具有原理编辑，交互式仿真等功能。设计满意了设计软件从无到有的设计过程，这是其他EDA软件难以企与的，本软件数据库包括模拟电路、数字电路、模数混合电路等仿真模块。为这些电路的设计与仿真供应了完备的平台，并且他还具备微处理器系统的开发与仿真功能。对于详细功能而言，它能够实现电路原理图智能排布，功能仿真，数据分析等功能，并且能够完成电路PCB设计功能。(1) ProteusISIS编辑环境在ISIS7

26、Professional启动界面上单击ISIS图标，进入ISIS7PrOfeSSional窗口，它是由菜单栏，主工具栏，预览窗口，元器件选择按钮，工具箱，原理图编辑窗口，对象选择器，仿真按钮，方向工具栏和状态栏等部分组成咒(2) ProteusISlS参数设置ProteusISIS7可以实现对编辑环境和系统参数的设置。编辑环境设置：ProteusISlS编辑环境的设置主要是图纸，文本编辑器,网格点和模板。系统参数的设置：ProteusISIS系统参数的设置主要是对热键、标注选项、仿真参数的设置。4.1.2keil软件Keil是由德国KeilSoftware公司研发的用于开发80C51单片机内核

27、的软件平台之一，它广受设计研发人员的欢迎。其中Vision4是由美国keilSoftware公司推出的用于开发51系类单片机的加。它是一个集成开发环境可用于编辑，编译，仿真等功能，为软件的开发供应了较好的设计平台。而且支持多种多种编程语言设计，其中包括汇编语言和C语言，KeiIC51有丰富的数据库和各种各样的功能，便利了设计的人员的运用。下图为UViSion4进行程序编写的界面，如图4.1所示：图4.1keil界面图（1）创建项目创建一个新的项目和文件，并把这个文件添加到项目中。设置项目和文件的操作属性。被设置的项目操作属性包括：明确目标芯片和系统的硬件环境、对项目输出文件和清单文件提出要求、

28、选择项目的调试方法等。有时须要对项目中的个别文件单独设置操作属性.设置工具选项为目标硬件选择合适的参数。项目制作，用工具链（编译器、汇编器、连接定位器等）处理项目，生成中间文件产物（可重新定位目标文件、列表文件等）和最终文件产物（肯定目标文件、烧写文件等）。（2）仿真设置运用HViSiOn4调试器可以对源程序进行测试，UViSion4供应了两种工作模式。这两种模式可以在OptionforTarget”对话框的“Debug”选项中选择。USeSimulator：软件仿真，如串行口，输入输出口和定时器。在此模式下，将UViSion4调试器配置成纯软件产品，能够仿真C51系类中大多数不须要任何硬件的

29、目标板M。Use：硬件仿真，如TKSDebugger,用户可以干脆把这个环境与仿真程序或keil监控程序相连。3) )keil程序调试与分析系统调试有软件模拟调试和硬件模拟调试两种方式。运用计算机让单片机进行指令执行，并采纳虚拟单片机片内的资源数据进行的调试属于软件调试。利用计算机中的软件通过单片机的输入输出口或者USB接口把编译好的程序传送到仿真器，然后把单片机内的全部资源数据通过仿真器进行仿真，随后把仿真后的结果返回给计算机，这样的调试方式叫做硬件调试软件调试和硬件调试的区分在于软件调试是一种小型工程的调试，是初步调试。而硬件调试可以通过计算机看到单片机的真实执行状况，不仅可以进行单步调试

30、还可以进行全速调试。4) 2主程序设计本部分的设计内容为在主程序里，单片机的输入端口通过初始化，对DS1302时钟芯片初始化，LCD1602芯片初始化来执行下一步吩咐。(1)对程序进行初始化后，假如此时Keyl时间设置键被按下，可以对时间进行设置，通过Key2键增加时间，Key3键减小时间；(2)假如不对路灯时间进行设置，19点时打开路灯，且在时间段19点到24点路灯亮度最大，在0点到次日6点之间削减路灯亮起盏数，达到节约电能的目的；(3)假定Keyl没有按下，且不在设定时间段内，若是阴天有行人，路灯亮起;（4）假定Keyl没有按下，且不在设定时间段内，没有阴天没有行人，关闭路灯;（5）在设置

31、时间段内，假定路灯没有亮起，所以此时间敏电阻不会检测到光线，将会启动蜂鸣器报警。如图4.2所示：图4.2主程序框图4. 3子程序设计5. 3.1人体检测子程序系统初始化后，对程序进行初始化，推断是否在凌晨以后，若在节能模式推断是否有行人经过，假如有行人经过，路灯全部亮起并延时一段时间，假如没有行人经过，保持原来的状态；若没在节能模式，有行人经过，路灯也不亮起如图4.3所示：图4.3人体检测子程序流程图4.3.2时钟子程序系统起先后，DS1302时钟芯片就会起先工作推断是否有片选信号，若有片选信号，时钟芯片将等待初始时间设置吩咐后进行写操作，路灯将依据新时间定时，读取到当前数据后，将数据送入到单

32、片机，推断是否须要对时间进行调整，假如有时间调整吩咐，将对芯片进行重新写操作，假如没有没有调整吩咐,则读取当前数据即可。若没有片选信号发生则重新进行检测。图4.4DS1302时钟芯片框图4.3.3报警子程序系统起先后，对程序初始化，然后起先对路灯故障进行检测，进而推断是否出现故障，其中对路灯进行故障检测是通过光敏电阻进行检测的，在设置时间段内，假定路灯没有亮起，所以此时间敏电阻不会检测到光线，将会启动蜂鸣器报警，假如没有出现故障，则检测结束。如图4.5所示：4.3.4光线检测子程序系统起先后，对单片机进行初始化，当光敏电阻检测到光线强度，通过LM393电压比较器进行电压比较，推断光线强度是否符

33、合标准，假如光线强度符合标准，即光线强度较弱，则路灯亮起。相反，光线强度较强路灯不会亮起,返回。如图4.6所示:图4.6光线检测子程序框图4. 3.5中断子程序系统起先后对程序进行初始化，假设在设置时间段内将允许中断，中断允许后打开中断，路灯亮起。假如没在设置时间段内，返回程序。图4.7中断子程序框图5系统仿真与调试5.1系统电路仿真通过ProteUS软件对电路进行仿真，首先将硬件电路图绘制在软件中，打开Keil软件，新建工程，选择单片机型号为“Atmel公司的AT89C52”，新建文本文档保存为“c”文件，添加到工程，编辑系统程序，编写程序完毕后通过“Optionsfortarget”勾选c

34、reathexfile”，然后进行编译，生成”.hex”文件，最终在PrOteUS软件中双击单片机,在ProgramFilew中勾选“.hex”文件，点击运行。即可实现对系统的模拟调试。如图5.1所示，为在规设定的时间内路灯亮起的仿真结果。图5.1系统仿真图5. 2PCB设计5. 2.1PCB介绍PCB是印刷电路板(PrintedCircuitBoard)的简称，通过印刷和蚀刻等工艺将电路原理图中元器件的位置和孔位印制到覆铜板的过程。覆铜板多为压制而成的，依据布线层数可分为单层板、双层板和多层板三种。单层板适用于简洁元器件不多且布线不困难的电路图(如本设计可以用单层板)，在日常生活中并不常用阿

35、。多层板由于工艺的缘由大多数层数为偶数层，包括信号层、电源层、接地层、丝印层等，但由于多层板的成本过高，在平常中也不常用。最常用的是双层板，由顶层和底层组成，两面都可以走线。5. 2.2PCB设计实现进行电路原理图的绘制，然后将绘制好的电路原理图进行编译确保没有错误，若没有错误则生成网络报表，可以通过工具菜单下的封装管理器查看封装是否符合要求且均有封装。建立一个新的PCB文件，然后设置板子的大小、线宽、线距、过孔、层定义等，设置完成之后，在设计菜单下点击更新PCB文件,生成PCB图，通过手动调整进行元器件进行布局，布局时应留意以下几点：1 .应当以主控元件为中心，进行布局；2 .运用数量多的元

36、器件要考虑它的分布参数；3 .保持信号流向同一方向，便于后期电路的检查；4 .可以把不常用的元器件放在体积较大元器件的下边以压缩板子的大小。5 .手动调整完各个元器件的位置后，进行手动布线，在布线时不能出现小于或等于90度的角，以防尖端放电和腐蚀过度。布线完成后，再进一步对PCB图检查，确保全部的飞线都连接完成且没有错误，检查无误后进行PCB的转印、腐蚀、钻孔等操作。其设计的PCB图如图5.2所示：图5.2路灯PCB图5.3电路板制作5. 3.1印制板和元器件检查与安装(1)印制板的检查检查PCB板的孔径的大小、开孔位置是否符合PCB封装以与印制板尺寸是否符合要求，检查覆铜线路是否完整等现象，

37、丝印是否清楚，表面处理是否合格，有无划伤以与印制板是否变形(2)元器件检查检查元器件的种类、型号、数量是否正确，以与元器件的引线是否腐蚀、氧化。(3)元器件的插装元器件是依据从左到右，从上到下，从里到外，从小到大，从低到高的依次进行插装的且插装时应留意字符标记方向一样。6. 3.2电路板的焊接与检查(1)打算焊接所须要的工具，元器件，并放在指定位置；(2)检查电烙铁的电源线，加热头，手柄是否正常；(3)打开电烙铁开关视察能否正常加热以与加热灯是否正常亮；(4)为了防止生成氧化层，电烙铁加热一段时间后，要蘸上松香，在运用松香的过程中要避开过量，否则简洁导致加热时间过长，导致焊接速率变慢;（5）为

38、了便利焊接，提高焊接的质量，避开造成虚焊，在进行焊接前将要焊接的元器件引线提前用焊锡润湿；（6）将元器件放在印制电路板后，为了避开焊接时送锡过多，所以在焊锡凝固之前不要将焊件移动，要等焊件凝固后再移开，否则简洁造成虚焊或者使焊点结构疏松，而且在焊接的过程中肯定要保持电烙铁头清洁，没有焊渣等氧化物；（7）焊接完成后，视察是否有漏焊，导线与元器件绝缘层是否有损伤；焊料是否引起焊点短路；焊接完成后实物图如图5.3所示：图5.3焊接实物图5.4系统调试把元器件焊接完成后，进行电路的测试，特殊的是供线电路要引出一个测试点，便于进行检查，并且在焊接时只焊接插座，调试时再把芯片加上。将万用表调到电阻档，检测

39、引脚之间是否相连接，在断电的状况下，假如导通的话万用表显示的电阻为零，假如出现虚焊或者短路等异样状况，则显示的电阻为无穷大。当全部元器件检测完成后，安装上芯片再打开电源。第一步，插上电源，按下自锁开关，电源指示灯亮起，系统起先工作，LCDI602液晶显示屏显示当前时间，如图5.4所示。图5.4LCD显示图其次步，进行系统设置，设置当前时间，路灯开启和关闭时间。本次设计,路灯开启时间为18点，关闭时间为零点。如图5.5、5.6所示：图5.5设置开启时间图图5.6设置关断时间图第三步：在设置的时间段内，路灯亮起。如图5.7所示。图5.7设置关断时间图第四步：次日零点到早上6点，削减路灯亮起盏数，路

40、灯进入节电模式，若有人经过或有声响路灯全部亮起。如图5.8、5.9、5.10所示。图5.8节电模式实物图图5.9声控实物图图5.10红外热释限制路灯实物图第五步：在设置时间段外，当光敏电阻检测到光线较弱时，路灯亮起。在调试的时候，用笔盖遮住光敏电阻来代替光线较弱，如图5.11所示。图5.11光线检测实物图第六步：进行故障检测，用笔盖遮住光敏电阻来代替检测不到路灯发光。如图5.12所示。图5.12故障检测图6结论本设计针对功耗大，功能单一的路灯限制系统，提出了解决的方案。通过对方案的设计，完成了硬件系统的设计以与软件系统的设计，绘制了整体电路原理图，PCB图设计，电路板的设计，并运用Keil平台

41、进行程序的编写与利用ProteUS对系统电路仿真。解决了传统路灯低效功耗大，功能单一的问题。通过仿真与实物制作表明本次设计的结果是良好的。电路板焊接完成后，在设置好时间后在时间段内，路灯能始终保持最亮，在设计时间段外，当有行人或者声音响起时，路灯也会保持最亮。在灯线较暗时，路灯也能亮起来。本设计的不足之处是由于时间限制，报警器不能实现在监控室进行报警。也因为自身实力不足，并未对电路进行稳压设计。参考文献1安双利，钱锐，陆翔宇，陆园.基于单片机灵能限制的路灯节能系统的研制J上海其次工业高校学报.2011,11(01):53-60.2李茹雪.路灯节能的限制系统设计分析J.中国新技术新产品.2010

42、,4(02):3-6.3贺一鸣，王崇贵，刘进宇.智能路灯限制系统设计与应用探讨J.现代电子技术.2010,12(01):3-5.4王立红.基于单片机的智能路灯限制系统J.网络财宝.2010,8(06):55-56.5赵鹏.单片机限制的路灯系统模型设计J.中小企业管理与科技(下旬刊).2010,12(06):45-49.6李健，蒋全胜，任灵芝.智能路灯限制系统设计J.工业限制计算机.2010,9(06):14-18.7张秀梅.基于单片机的太阳能路灯智能限制系统设计J.微计算机信息.2012,11(06):4-6.8李悦铭.LED路灯与高压钠灯路灯的能效对比J科技创新导报.2012,15(29):

43、2-5.9李岩岩，任玲芝.基于AVR单片机的节能路灯限制系统设计J巢湖学院学报.2012,14(06):57.10王皑，余丹妮.基于单片机的模拟路灯限制系统设计J仪表技术.2011,16(11):56-59.11陈春艳.模拟路灯限制系统的设计与实现J,电子设计工程.2010,6(08):34-38.12林建平，吴必瑞，叶德柱.基于单片机模拟路灯限制系统的设计J.河南工程学院学报(自然科学版).2010,9(04):12-14.13甘本鑫，徐少明，苏红艳.基于单片机的LED路灯模拟限制系统的设计与实现J.现代电子技术.2011,11(03):34-35.14张旭彬，丁戈，王航宇.基于STCI2C

44、5A60S2单片机的模拟路灯限制系统设计J.电子设计工程.2013,13(16):34-36.15 Gilman,JM,Miller,ME,Grimaila,MR.Asimplifiedcontrolsystemforadaylight-matchedLEDlampJ.LightingResearchandTechnology.2013,11(5):45-48.16 CooganJohnJ.Pathogencontrolincomplexfluidswithwater-coupledexcimerlampsat282and308nm.J.PhotochemistryandPhotobiolog

45、y.2005,12(6):65-70.致谢经过几个月的努力，本次设计任务已经完成了，在这里我要特殊感谢我的专业指导老师张兴达，从最初课题的选择到以后的整个设计过程中，老师始终在帮助我，给我悉心的帮助和指导，不仅给我传授自己当时写论文的阅历，还给我们共享改重技巧。会定时帮同学们修改毕业设计中不合适的措辞以与格式，他当真无愧是个负责任的好老师。除此之外，我还要感谢同组的同学，在这几个月里我们一起探讨，一起修改方案，始终在不断的督促对方，才让我能较快的完成了这次毕业设计。在毕业论文设计的过程中，我遇到了许多问题，刚起先做毕业设计时无从下手，不知道该怎么做，该实现什么样的功能。后来，画电路原理图与布线

46、时也遇到了许多困难，这也许是我整个毕业设计过程中遇到的最大问题了，最终这些问题都在老师的专业指导下逐一解决。在这里感谢老师耐性的指导，同时感谢高校四年以来院领导以与各位专业老师的培育，高校让我学会了许多学问，让我收益颇多，希望在以后的工作学习中能够得到很好的应用。不知不觉已在高校度过四个春秋，高校生活即将结束，感谢曾经帮助我，支持过我的全部老师同学。附录1路灯原理图图1.1路灯原理图附录2路灯PCB图图2.1路灯PCB图附录3实物图图3.1实物图图3.2实物图附录4元器件清单表4.1元器件清单元器件名称型号数量/个排阻8*IOK1瓷片电容0.IuF3瓷片电容30pF2电解电容2.2uF16V1电解电容100uF25V1LED灯6电源接口POWER1开关SW1液晶屏LCD16021光敏电阻55392蜂鸣器BEEP1驻极体话筒Microphonei1三极管90133电阻4.7K3电阻IOK16电阻IK2电阻5106可调电阻IOK1人体红外模块IIC-SR5011晶振32768Hz1晶振12MHZ1运放LM3932单片机STC89C521时钟芯片DS13021PCB板9*15cm1按键RST5附录5部分程序#include#include#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedintuchartimedata7