毕业设计LED路灯 - 图文

西安工业大学北方信息工程学院

本科毕业设计(论文)

题目：具有光控和时控功能的路灯

控制器电路设计

系 别： 光电信息系 专 业： 测控技术与仪器 班 级： 学 生： 学 号： 36 指导教师：

2013年05月

毕业设计（论文）任务书

系别 光电信息系 专业 测控技术与仪器 班级 姓名 学号 1.毕业设计（论文）题目： 具有光控和时控功能的路灯控制器电路设计 2.题目背景和意义：农村城市化改造时，其街道路灯需要进行控制。用光控和时控同时作用的方法，可以根据气候条件有效的进行照明，并节约能源。 3.设计(论文)的主要内容（理工科含技术指标）：(1) 电源为220V交流电；(2) 实现光敏电阻控制路灯开始和结束的时间；(3) 路灯使用时间可自行设计，如可以点亮2、4、6、8小时，或设置关闭路灯的时间。如点亮时间为自动控制时间，结束时间可根据需求设置为9点半或者是10点；同时也可以通宵点亮，清晨自动关闭；(4) 过电压保护或过电流保护，如遇到雷电或短路情况，应自动跳闸起到保护作用；(54)有键盘和显示器，自动设置或显示设置参数。

4.设计的基本要求及进度安排（含起始时间、设计地点）：

毕业设计起始时间 ： 2012年11月24日至2013 年4月 25日止 毕业设计地点： 西安工业大学北方信息工程学院 毕业设计进度安排： 2012年12月15日前，完成资料查询；学习相关知识。 2012年12月27日前， 完成课题的原理方案设计和方案的论证，完成开题报告。 2013年3月24 日前，进行硬件电路原理图和PCB图的设计，完成中期检查报告 。 2013年4月26日前，进行硬件模块调试。 2013年5月12日前， 完成答辩。 5.毕业设计（论文）的工作量要求

*

① 实验（时数）或实习（天数）：

*

② 图纸（幅面和张数）： ③ 其他要求：论文字数15000字以上；外文翻译字数3000字以上；参考文献至少15篇

指导教师签名： 年 月 日

学生签名： 年 月 日 系主任审批： 年 月 日 说明：1本表一式二份，一份由各系集中归档保存，一份学生留存。

2 带*项可根据学科特点选填。

具有光控和时控功能的路灯控制器电路设计

摘 要

本文设计一种具有光控与时控功能的路灯控制器系统，其硬件设施模块有：电源模块、光控模块、时控模块、A/D换器、按键系统、MAX232通讯、ISP下载接口、液晶显示。通过各模块之间的相互连接，组成整个系统的原理图，制作电路板，完成测试。论文的主要内容包括以下几个部分：

1) 由光控与时控功能的路灯控制器的基本原理，选择ATMEGA16单片机作为电路板的主芯片。与工作的各模块有间接或直接的连接，系统通过对ATMEGA16单片机的程序的修改，即可改变其中某个模块的工作状态。

2) 分析系统原理图，对其中各模块的工作原理及作用进行阐述。 3) 完成电路板的制作并在实验室条件下，对电路板结合软件系统进行调试，实现各模块的基本功能。

关键词：光控；时控；ATMEGA16单片机；液晶显示

I

The Street Light Controller Circuit Design

has the Function of Electric and When Control

Abstract

In this paper, design A kind of electric and control functions of street lamp controller system, the hardware module are as follows: when the power supply modules, optical modules, control system module, A/D converter,buttons,MAX232 communication, ISP download interface, LCD display. Through the connection between each module, the schematic diagram of the whole systemofproduction circuit board, to complete the test. The main content of paper includes the following several parts:

1) by the electric and control functions of the basic principles of street lamp controller, select ATMEGA16 single chip microcomputer as a main chipcircuit board. Work with each module have indirect or direct connection, the system based on ATMEGA16 microcontroller program modification, can change the working state of a module.

2) analysis of the principle diagram of the system, the working principleof each module and function.

3) complete PCB production and under laboratory conditions, the circuit board combined with debugging of software system, realize the basic functionof each module.

Key words: Optically controlled; Time control; ATMEGA16 singlechip; Liquid crystal display (LCD)

II

目 录

1 绪论........................................................................................................................................... 1

1.1课题的背景及意义 ........................................................................................................... 1 1.2国内的相关研究 ................................................................................................................ 1 1.3国外的相关研究 ................................................................................................................ 2 1.4路灯的发展前景 ................................................................................................................ 2 1.5本文研究工作 .................................................................................................................... 3

2 系统的总体设计 ................................................................................................................ 4

2.1时控与光控路灯概述 ....................................................................................................... 4 2.2总体设计 ............................................................................................................................. 4 2.2.1采用的方案 .................................................................................................................. 4 2.2.2 ATmega16单片机简介 ............................................................................................. 4 2.2.3系统设置 ...................................................................................................................... 6

3 原理设计分析 ..................................................................................................................... 7

3.1路灯控制器的原理 ........................................................................................................... 7 3.2单元电路设计 .................................................................................................................... 7 3.2.1电源电路设计 ............................................................................................................. 8 3.2.2光控模块 ...................................................................................................................... 9 3.2.3时控模块 .................................................................................................................... 10 3.2.4按键 ............................................................................................................................. 11 3.2.5数模转换 .................................................................................................................... 12 3.2.6 0802液晶显示器 ..................................................................................................... 12 3.2.7下载模块 .................................................................................................................... 14 3.2.8 MAX232串口 ........................................................................................................... 15 3.2.9输入输出模块 ........................................................................................................... 17

4 电路板制作......................................................................................................................... 19

4.1电路板制作原理 .............................................................................................................. 19 4.2电路板的焊接 .................................................................................................................. 19 4.3 PCB电路板的调试及现象 ........................................................................................... 20

5 结论......................................................................................................................................... 21 参考文献 ................................................................................................................................... 22 致 谢......................................................................................................................................... 24 毕业设计（论文）知识产权声明 .............................................................................. 25

I II

毕业设计（论文）独创性声明 ................................................................................... 26 附录 .............................................................................................................................................. 27

IV

1 绪论

1 绪论

1.1课题的背景及意义

路灯建设和管理作为城市基础设施的重要工程之一，已引起各地政府的高度重视和社会的广泛关注。一个良好的城市照明系统不仅关注着人民生活、生产发展、交通安全和社会治安，而且对提高良好的投资环境，吸引外商投资，促进经济发展，起着非常重要的作用[1]。

传统的路灯在控制模式上，采用定时器和接触器来完成，让路灯在指定的时间内开通和关闭，在管理模式上，采用人工巡视的方法即“白天巡线，晚上巡灯”，从而使路灯在控制和管理上，无法做到路灯与路灯管理室之间的实时交流[2]。由于控制系统不便于远程监控和管理，进而不能对路灯的工作情况做系统的统计，对单个路灯不能随时控制，对路灯的故障不能及时的排查，对线路的电压和电流不能随时检查，对电缆的防盗没有有效地处理，对电能的有功和无功不能实时采集和有效控制，可以说不能适应当前城市路灯照明飞速发展的需要，它造成人力、物力、财力的大量浪费。针对传统路灯控制系统存在的缺陷，在本课题研究中的城市路灯监控系统应当集成计算机集控技术、通信技术、自动控制技术、等多个领域的最新科研与技术研究成果，使在本课题研究中们的路灯亮化工程成为现代化城市的重要标志。

另外，随着社会的发展，能源问题已经成为全球最为关注的问题之一，能源危机已经成为全人类面临的主要危机。其中，城市路灯的耗电量占整个正是公用事业耗电总量的比例很大，因而路灯的节能工作在当前及今后有特别重要的意义。

1.2国内的相关研究

城市路灯监控在国内外研究都是前沿课题，国内外学者都做了深入的研究。目前主要应用GPRS和Internet技术，合理组织软件结构，使工作人员通过主机服务器来迅速获取自己权限下的所有信息，从而达到远程检测路灯的工作状态并及时发出控制命令。大体来说，目前城乡路灯的现状为[3]：

1) 具体化

原来路灯控制是一片或一条线路，现在控制要求在原有基础上，还要能够具体到某个路灯，不仅能控制路灯的状态，而且能了解具体某个路灯的工作状态。

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2) 智能化

系统能够智能监控路灯，在需要开灯时，自动的使路灯发光照明；需要关灯时，能准确地关闭路灯。

3) 远程化

系统通过GPRS网络、Internet技术和电力线载波技术使路灯监控达到远程控制。监控人员可以在任何时候、从任何地方获取路灯现场的工作状况并对其实施控制。

4) 节能化

路灯运行时，在保证道路照度正常运行要求下，尽量节省电能的开支。

1.3国外的相关研究

路灯控制系统近几年飞速发展，而国外从上个世纪90年代就开始从事智能照明系统的开发与应用，如今已经开发出许多智能灯具和照明的智能控制与管理系统，如澳大利亚(Clispal)基于C-BUS总线、德国ABB公司基于I-BUS总线、邦德(Dynalitc)基于Dynct总线协议、Philips基于DALL协议、日本松下基于HBS的协议以及X-10的电力线载波协议的路灯智能控制与管理系统。采用无线网络技术的智能灯光控制系统产品最近也相继问世。无线网络技术方案与电力线载波方案一样，由于没有专用的网络线，安装和扩展灵活方便，甚至可以使用电池供电，不用连接电源线，安装和扩展灵活方便，同时也降低了用户的总体成本。目前新加坡、美国、法国、德国和瑞士等国，都是通过电脑来制定一个自动化运行程序，使道路照明的启闭与日出、日落密切配合，节省能源[4]。

1.4路灯的发展前景

路灯的发展从以前的需要工作人员每天的巡逻到现在的只需要偶尔去看看路灯的状况，到远程控制，只需要坐在办公室里，就可以知道外面很远的地方的路灯开灯或关闭的情况。还有现在在本课题研究中们已经采用LED灯来代替原来的白炽灯，LED灯小巧，节能。目前的LED路灯比较适宜安装在照明级别比较低，对照度要求不高的次干道路、小区道路和乡村道路上，可用来替换250W以下的常规光源路灯，还不能大规模的用来替换高功率高压钠灯等传统光源路灯，特别是对照度、均匀度要求高的城市主干道上的传统光源路灯。但是随着LED路灯技术不断完善，LED光源特点的充分利用，LED路灯配光问题和散热问题的妥善解决，成本的降低，产品质量的提高，相应的国家和行业标准的完善，相信不久的将来，LED路灯将替换传统光源路灯，成为道路照明节能改造的最佳选择。通讯也是路灯发展的一个方向，把传统的通讯方法，转

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变成更易了解路灯情况，并且可以观察到周边状况的通讯。再有现在的路灯也可以选择以太阳能提供能量的路灯，就不需要在下雨打雷后，再去担心路灯可能因为没有电源的提供而影响正常工作[5]。

所以在本课题研究中们以后的路灯，很可能就是把LED灯、太阳能以及先进的远程设备结合使用，这会是在本课题研究中国一项先进的改革，既能节省财力，物力，又能节省电力能源。

1.5本文研究工作

本课题研究主要内容是做一个具有光控与时控相结合的路灯控制器的硬件设备，总体分成嗲元模块、光控模块、时控模块、液晶显示、按键、串口。设置整个电路的运行，用AutoDesing 6.0软件画各模块及整个电路板的原理图。根据原理图焊接电路板并进行调试及实验现象观察。总之就是它的内部结构、工作原理、元件特性、PCB制版、电路焊接等有关内容。

3

2 系统的总体设计

2 系统的总体设计

2.1时控与光控路灯概述

光控路灯控制器是一个通过外界光线的强度来控制电路通断的开关，通过它可以自动实现一些控制，比如路灯在阴雨天会自动开启，照亮行人。通过感光装置，实现自动化开关有利于许多生产与生活，例如在车间里可以安装光控开关来控制车间里的照明灯，这样既利于车间的照明又利于节省电能，光足够亮时开关会自动关掉照明灯。

随着城市的发展及规模的不断扩大，城市交通照明需求急速增加。对路灯的控制也就提出更高的要求。公共路灯照明是公共事业建设中的一个重要部分，随着农村人民生活水平的提高以及工作的需要，公共路灯监控越来越重要[6]。传统的路灯一般都是通过光控制或者定时器，需要工作人员巡逻，以检查路灯的开关情况，在本课题研究中这次研究的是在传统的路灯控制基础上，增加了MAX232通讯接口、ISP下载接口，使之与计算机相连接，可以进行远程控制以及时了解路灯开关状况。

2.2总体设计

2.2.1采用的方案

整体布局是用串口接通220V电源，利用电源模块把220V的交流电转换成5V的交流电，供电路板供电。光控模块采用光敏电阻做光敏器件，采集光强与程序设置的光强进行比较（采集到的光强是模拟量，程序能够识别的只有数字量0和1，就需要利用AD转换），继电器是电磁继电器，如果光强大于模拟的光强量，则继电器处于开状态，路灯不亮；如果光强量小于模拟光强量，则路灯亮。采用ATmega16单片机控制整个电路板，有3个按键设置，用来增值、移位、确认。电路板上还有液晶显示器，用来观察目前的路灯运行状况，时间。时控模块采用一个时钟芯片控制时间的运行。最后通过232串口，把所接收到的信息，传送到接口，然后进行调试、观察实验现象。 2.2.2ATmega16单片机简介

数据采集模块最为主要的目的就是将传感器所采集到的模拟信号转换成单片机可以处理的数字信号，然后将数据处理等待发送。为了满足两类数据采集精度的要求和控制系统成本，必须选用两种类型的模/数(A/D)转换芯片。考虑

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到性价比和整体设计的可靠性，因而选择AVR的高端单片机ATmega16[7]。

ATmega16是基于增强的AVR RISC结构的低功耗8位CMOS微控制器。由于其先进的指令集以及单时钟周期指令执行时间，ATmega16的数据吞吐率高达1MIPS/MHz，从而可以减缓系统在功耗和处理速度之间的矛盾。

ATmega16内核具有丰富的指令集和32个通用工作寄存器。所有的寄存器都直接与运算逻单元(ALU)相连接，使得一条指令可以在一个时钟周期内同时访问两个独立的寄存器。这种结构大大提高了代码效率，并且具有比普通的CISC微控制器最高至10倍的数据吞吐率。

ATmega16有如下特点:16K字节的系统内可编程Flash(具有同时读写的能力，即RWW)，512字节EEPROM，1K字节SRAM，32个通用I/O口线，32个通用工作寄存器，用于边界扫描的JTAG接口，支持片内调试与编程，三个具有比较模式的灵活的定时器/计数器(T/C),片内/外中断，可编程串行USART，有起始条件检测器的通用串行接口，8路10位具有可选差分输入级可编程增益(TQFP封装)的ADC，具有片内振荡器的可编程看门狗定时器，一个SPI串行端口，以及六个可以通过软件进行选择的省电模式。

工作于空闲模式时CPU停止工作，而USART、两线接口、A/D转换器、SRAM、T/C、SPI端口以及中断系统继续工作；停电模式时晶体振荡器停止振荡，所有功能除了中断和硬件复位之外都停止工作；在省电模式下，异步定时器继续运行，允许用户保持一个时间基准，而其余功能模块处于休眠状态； ADC 噪声抑制模式时终止CPU和除了异步定时器与ADC以外所有I/O模块的工作，以降低ADC转换时的开关噪声；Standby模式下只有晶体或谐振振荡器运行，其余功能模块处于休眠状态，使得器件只消耗极少的电流，同时具有快速启动能力；扩展Standby模式下则允许振荡器和异步定时器继续工作。

本芯片是以Atmel高密度非易失性存储器技术生产的。片内ISP Flash 允许程序存储器通过ISP 串行接口，或者通用编程器进行编程，也可以通过运行于AVR 内核之中的引导程序进行编程。引导程序可以使用任意接口将应用程序下载到应用Flash存储区(ApplicationFlash Memory)。在更新应用Flash存储区时引导Flash区(Boot Flash Memory)的程序继续运行，实现了RWW 操作。 通过将8位RISC CPU 与系统内可编程的Flash 集成在一个芯片内，ATmega16成为一个功能强大的单片机，为许多嵌入式控制应用提供了灵活而低成本的解决方案。ATmega16引脚图如图2.1所示。

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图2.1 Tmega16引脚图

2.2.3系统设置

路灯控制器主要是由ATmega16单片机控制，利用电源装置把220V的交流电转换成5V的直流电，提供给电路板，结合电路板上的光敏电阻及时控装置，再有232通讯串口，液晶显示，指示当前的电路状态[8]。

整个数据采集系统框图如图2.2所示。

图2.2 具有光控与时控的电路控制器结构框图

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3 原理设计分析

3 原理设计分析

3.1路灯控制器的原理

主控制器ATmega16单片机控制整个电路板，电源模块使220V交流电转换成5V的直流电，光敏电阻感应光强大小，数模转换器把模拟量转换成数字量，比较之后，再转换成模拟量输出。通过下载接口与232通讯使之与软件[9]，网络相连接，实现远程控制。进行按键操作，使之确定初始状态及要达到的状态，液晶显示器使在本课题研究中们更好的观察，工作，整个系统的大体原理图如图3.1所示。

图3.1 系统原理图

3.2单元电路设计

把电路板分成几个模块，分别介绍每个模块的原理和作用。

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3.2.1电源电路设计

电源电路[10]的主要作用是为路灯控制器的负载提供电源，同时为其中的控制电路提供电源，在本课题研究中所研究的是要利用在乡村道路两旁的路灯，所以提供的必须是在本课题研究中们常用的电压，即220V的交流电，但是，这么大的电压如果直接使用在电路板上，肯定是会烧坏电路板的，所以就需要把220V的交流电转换成5V的直流电给电路板使用。在本课题研究中所用的是光继电器，并利用7809固定输出稳压器，输入220V交流电，使之一部分转换成9V的直流电用来显示安装在电源装置上的LED灯，如果LED灯亮则说明电源良好，如果灯不亮则说明，线路出现状况，这样可以在一开始就排除电源的问题；另一部分转换成5V的直流电，供应电路板正常运行的需求。7809固定输出稳压器原理图如图3.2所示，电源原理图如图3.3所示。

图3.2 7809固定输出稳压器原理图

图3.3 电源原理图

继电器是一种电控制器件，是当输入量的变化达到规定要求时，在电器输

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出电路中使被控量发生预定的阶跃变化的一种电器。它具有输入回路和输出回路的互动关系。通常应用于自动化的控制电路中，它实际上是用小电流去控制大电流运作的一种“自动开关”。

光继电器，它是为A/D并用的半导体继电器，指发光器件和受光器件一体化的器件。输入侧和输出侧电气性绝缘，但信号可以通过光信号传输。电源驱动原理图如图3.4所示。

图3.4 电源驱动原理图

3.2.2光控模块

光控模块需要光感器件来接收光强，光敏电阻器[11]是光感器件的一种。它是利用半导体的光电导效应制成的一种电阻值随入射光的强弱而改变的电阻器，又称为光电导探测器。

光敏电阻器一般用于光的测量、光的控制和光电转换。常用的硫化镉光敏电阻器，它是由半导体材料制成的。光敏电阻器对光的敏感性与人眼对可见光（0.4～0.76）μm的响应很接近，只要人眼可感受的光，都会引起它的阻值变化。光控原理图如图3.5所示。

图3.5 光控原理图

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编程引脚为MOSI、MISO、SCX和引脚RST，其中引脚RST为复位电路引脚，引脚MOSI、MISO、SCX为通讯引脚。在使用的时候引脚RST应该为高电平+5V，而在单片机工作的时候，引脚RST应该为低电平，所以在制作单片机的系统板时必须要有手动复位电路。在使用的时候需要一直按下手动复位按键，编程结束后，释放手动复位按键，程序在单片机内部就可以运行了。 3.2.8 MAX232串口

MAX232芯片[18]就是MAXIM公司专门为PC机RS-232标准串口设计的电平转换电路。MAX232是用来做电平转换的,标准RS232电平很高，达正负15V。常用的TTL电平最高5V。相互连接的话，必须进行电平转换。由于电脑串口输出电压高达12V，直接与单片机连接会烧坏芯片。所以用MAX232来进行电平转换。MAX232芯片采用单+5V电源供电，仅需几个外接电容即可完成从TTL到RS232电平的转换，共两路。其中13脚（R1IN）、12脚（R1OUT）、11脚（T1IN）、14脚（T1OUT）为第一数据通道。8脚（R2IN）、9脚（R2OUT）、10脚（T2IN）、7脚（T2OUT）为第二数据通道。TTL/CMOS数据从T1IN、T2IN输入转换成RS-232数据从T1OUT、T2OUT送到电脑DP9插头；DP9插头的RS-232数据从R1IN、R2IN输入转换成TTL/CMOS数据后从R1OUT、R2OUT输出。

IRS-232C的全称是EIA-RS 232C标准（Elestronic Industrial Associate-Recommended Standard 232C)是美国EIA（电子工业联合会）与BELL等公司一起开发的1969年公布的通讯协议。232标准与CCITT的V.24基本相同。它适用于数据传输速率在0～20kbit/s范、传输距离在15米内的传输。由于通讯设备厂商大都生产与RS-232C制式兼容的通信设备，因此，它作为一种标准。232C标准规定了25针连接器DB-25，并且规定在DTE一端的插座为插针型，在DCE一端为插孔型。既可以用于同步通讯，也可以用于异步通讯。在进行异步通讯的时候，最多也只需要9个新号：2个数据新号、6个控制信号、1个公共信号地。因此从286微机到现在的微机一般都采用DB-9型连接器，作为多功能I/O卡或主板上COM1和COM2两个串行口的连接器。

在通讯速率低于20kbit/s时，RS-232C所能直接连接的最大物理距离为15m。232C标准规定，若不使用MODEM,在码元畸变小于4%的情况下，DTE和DCE之间最大传输距离为15m。可见这个最大的距离是码元畸变小于4%的前提下给出的。为了保证码元畸变小于4%的要求，接口标准在电气性中规定，驱动器的负载电容应小于2500pF。然而，在异步通讯实际应用中，码元畸变超过4%，甚至为10%～20%时，也能正常传输信息，这意味着驱动器的负载电容

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可以超过2500pF；而且由于工艺的改进，每英尺电缆的电容值也远远小于40～50pF，因而传输距离往往可大大超过15m。RS-232接口信号定义如表3.2所示。

表3.2 RS-232接口信号定义

引脚(9针)

1 2 3 4 5 6 7 8 9

引脚(25针)

8 3 2 20 7 6 4 5 22

信号 CD RxD TxD DTR GND DSR RTS CTS RI

信号源 DCE DCE DTE DTE - DCE DTE DCE DCE

类型 控制 数据 数据 控制 - 控制 控制 控制 控制

描述 载波信号检测 接收数据 发送数据 终端准备好 信号地 数据机准本好 请求发送 清除以便发送 振铃信号

(1) 2号线发送数据(TxD-Transmitted data)：通过TxD线DTE终端将串行数据发送到MODEM。

(2) 3号线接受数据(RxD-Received data):通过RxD线DTE终端接收从MODEM发来的串行数据。

(3) 4号线请求发送(RTS-Request to send):用来表示DTE请求DCE发送数据，即当终端要发送数据时，使该信号有效（ON状态），向MODEM请求发送。它用来控制MODEM是否进入发送状态。

(4) 5号线允许发送（CTS-Clear to send):用来表示DTS准备好接收DTE发来的数据。是对请求发送信号RTS的响应信号。当MODEM已准备好接收终端传来的数据，并向前发送时，是该信号有效，通知DTE终端开始沿发送数据TxD发送数据。

(5) 4号线和5号线这对RTS/CTS请求应答联络信号是用于半双工采用MODEM的系统中作发送方式和接收方式之间的切换。在双全工系统中，因配置双向通道，因此不需RTS/CTS联络信号，使其处于高电平状态。

(6) 6号线数据通信设备准备就绪(DSR-Dat a Set resdy):有效时（ON状态）,表明MODEM处于可以使用的状态。

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(7) 7号线信号地（SG-Signal Ground):所有公共信号地。

(8) 8号线数据载波检测（DCD-Data Carrier detection)线：用来表示DCE已接通通信链路，告之DTE准备接收数据。当本地的MODEM收到由通信链路另一端（远地)的MODEM送来的载波信号时，使DCD信号有效，通知DTE终端准备接收，并且由MODEM将接受下来的载波信号解调成数字数据后，沿接收数据线RxD送到DTE终端。

(9) 20号线数据终端设备准备就绪（DTR-Data Set ready):有效时，表明数据终端可以使用。

(10) 6号线和20号线这对DSR和DTR信号有时连到电源上，一上电就立即有效。目前有些RS-232C接口甚至省去了用以指示设备是否准备好的这类信号，认为设备是始终都准备好的。可见这两个设备状体信号有效，只表示设备本身可用，并不说明通信链路可以开始进行通信了。

(11) 22号线振铃指示(RI-Ringing Indicator):当MODEM收到交换台送来的振铃呼叫信号时；使该信号有效（ON状态），通知终端，已被呼叫。232通讯系统原理图如图3.13所示。

图3.13 232通讯原理图

3.2.9输入输出模块

按照各模块的接口，对应单片机上相应的接口连接，如图3.14所示。

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图3.14 各接口输入输出端口

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4 电路板制作

4 电路板制作

4.1电路板制作原理

电路板的制作严格按照原理图，在本课题研究中们把原理图画出来之后，转换成PCB电路图，在电脑上先调试正确，才可以进行焊接，调试有误，则还需要对某些地方进行修改。电路板电路图如附录所示。

4.2电路板的焊接

电路板的焊接[19]需要先进行电源的焊接，在本课题研究中把电源那部分的电容、二极管、LED灯、电阻、显示屏、继电器一一进行焊接。在焊接的过程中，对不同的元器件所采用的焊接不同。

(1) 对小电阻，就需要特别的注意，首先查看原理图上，在本课题研究中用的是什么格式的电阻，多大的电容，再选取合适的电阻，小电阻焊接的时候，需要镊子的帮助。用镊子把电阻夹住，给电阻的一端焊少量的锡，再把另一端固定在PCB板上，再对开始的一端进行焊锡，让两端保持平衡，稳定电阻。在焊锡的时候，一定注意要用镊子，这是对于焊小元器件的必须。

(2) 对继电器的又长又粗的脚，只需穿过进行焊接。

比如像二极管那种有很长的脚的元器件，只需要把脚穿过电路板，然后固定元器件在电路板上，在板子的另一面，进行焊接。二极管，要注意它的正负极，较长的那边是正极，短的是负极。焊锡的时候，要量少，只需要把元器件固定在板子上即可，并且保持焊点呈锥形，无瑕疵，以显示电路板的美观。像晶体、LED灯这种就没有正负极，所以不需要注意它的方向。

(3) 单片机，在本课题研究中选的是四面都有拐脚的那种。在焊接的时候，把每个方向的拐脚在同一位置焊少量的锡，在把单片机用镊子放在电路板上，认真对好在电路板上的个拐脚，最后进行焊接，先把各个方向固定好也就是再对那几个位置焊些锡，再进行一个方向的焊接，给拐脚上焊多量的锡，最后把它们弄均匀，最后用力刻下板子把多余的锡磕掉，就可以了。然后用相同的办法，焊接另三个方向的拐脚。单片机的位置是按照PCB上给的位置确定的，在每个单片机的1拐脚边都有一个小圆点，按照原理图上所画的，对应PCB上的位置。单片机非常小，很容易把拐脚错位，所以焊接的时候必须细心，且慢。

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焊接要注意整体布局，合理的安排各元器件在板子上的安装位置。所有的元器件都焊接完成之后，对多余的线要剪掉。

4.3PCB电路板的调试及现象

本次研究中，所采用的调试方法需要连接微型计算机进行试验。 首先在电脑上下载ATMEGA16单片机软件，载入具有失控与光控路灯控制器的软件系统，接通下载接口，开始进行试验现象观察。

接通电源，由于本研究中设置的是需要5V的电源对电路板进行供电，所以利用继电器及稳压电路把220V的电压转换成5V的电压。在本研究中，观察到接通电源后，显示电源供电正常的LED灯没有亮。可能引起的原因有：a.插电接口不良好；b.电源模块焊接有问题；c.ISP接口与电脑软件连接不良。经过前后的检查后，发现时电源插座没有插好，才导致的没有显示。

第二次插好电源后，LED灯发出绿色，说明电源供电正常。

研究中要求有光控作用，在此设备中用的元器件是光敏电阻。在实验中，为了观察，借用一个小盖子盖住光敏电阻，观察到代替路灯的LED灯发光；去掉盖子后，LED灯灭。说明，光控模块工作正常。

时钟定时，在研究中所用的单片机内部含有时钟定时作用，设置中只是增加了一个内部时钟模块，用来更好的工作。利用增值、移位、确认三个按键，设定时间初值：按确认键确定开始设置初值，用移动键来调整目前正在调整的位置，利用增值键把所有的显示数字清零，移动按键到确认键，再按下确认键，初值就为0时0分0秒，然后在软件系统中设定LED灯开启1分钟然后关闭。因此利用小盖子把光敏电阻盖住，LED灯发光，对照秒表，在刚好显示一分钟的时候，LED灯关闭。

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5 结论

5 结论

具有光控与时控功能的路灯控制器，在城乡广泛应用，为广大人民群众提供更好的服务，并且为国家节省大量的电力资源。

本文通过对具有光控与时控功能的路灯控制的硬件的各模块先进行调试观察现象，最后对整个系统做实验。主要的工作总结如下：

(1) 选择ATMEGA16单片机作为电路板的主芯片,由于其内部具有定时/计数、复位等基本功能，因此，使制版简单化。

(2) 结合软件部分，通过对电源模块、光控模块、时控模块、A/D换器、按键系统、MAX232通讯、ISP下载接口、液晶显示模块的运行，观察各模块运行良好。

(3) 最后对整个系统做实验，通过程序对时间以及光强大小的设置，观察到实验中LED灯与所设置：打开时按照接收光强大小选择打开与否，关闭即按所设置时间关闭。

具有光控与时控功能的路灯控制器在设计完成后，在实验室条件下，对系统进行了整机测试，测试结果表明：系统能够实现基本的功能需求。但由于实验条件不足，时间有限，没有对系统进行长时间的运行性能测试，负载的多样性测试及环境条件测试。系统的可靠性及稳定性要在长时间的运行中，应对复杂多变的负载和环境时逐步的改进和提高。具有光控与时控功能的路灯控制器存在一些不足之处，主要包括以下几个方面：

(1) 外界环境，比如温度、气候、打雷等因素，也由于时间及地方性特点，没有进行测试。

(2) 它的抗干扰性能问题。由于具有光控与时控功能的路灯控制器的体积较小，野外作业，很容易受电磁干扰的影响，在进行改进时，应重点考虑系统的抗干扰性能，设计辅助的隔离电路，并在系统软件中加入容错功能，以确保系统的稳定性及可靠性。

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参考文献

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致谢

致 谢

感谢导师黄钉劲教授的关心、指导和教诲。黄钉劲教授追求真理、献身科学、严以律己、宽已待人的崇高品质对学生将是永远的鞭策。

作者在完成毕业设计的工作自始至终都是在黄钉劲教授全面、具体的指导下进行的。黄老师渊博的学识、敏锐的思维、民主而严谨的作风，使学生收益匪浅，终生难忘。

感谢实验室的蒲仁波、李飞、安涛师兄在课题研究中给予的帮助！感谢黄老师一直的敦敦教诲！

感谢家人、朋友一直以来的在学习、生活及课题研究中的支持和鼓励！谢谢他（她）们！

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毕业设计（论文）知识产权声明

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附录

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