1、毕业设计（论文）文献综述题目单片机路灯控制系统设计专业电子信息工程1前言单片机在近二十多年中得到了迅速发展。70年代中期，从微机家族中派生出新的一员，形成了一个新的分支单片微型计算机。它的诞生标志着计算机正式形成了通用计算机系统和嵌入式计算机系统两大分支。与巨大体积和高成本的通用计算机相比，它价格低廉、功能完善、面向实时控制为特征，不求规模大、力争小，使其可以广泛的嵌入到人们生活的方方面面，例如玩具、家用电器、机器人、仪器仪表、汽车电子系统、工业控制单元、办公自动化设备、金融电子系统、舰船、个人信息终端及通信产品。它已成为现代电子系统中最重要的智能化工具。单片机路灯控制系统是一种新型智能控制系
2、统，它可根据季节改变引起的天亮、天黑、时间的变化、人们不同的需要，通过按键进行调节。在智能路灯控制系统设计中，考虑到体积，功耗功能等因素，选用了性能高、功耗低、体积小、性能价格比较高的单片机作为系统时钟及低功耗的串行作为存储路灯开、关时间的数据存储器。像这样的系统结构简单，用途广泛，常用于公路两边、桥梁两边或者工厂等，得到明显的节电效果，取得较好的经济效益，受到很高的评价。2主题单片机也被称为单片微型计算机SINGLECHIPMICROCOMPUTER，又称微控制器MICROCONTROLLERUNIT或嵌埋式控制器EMBEDEDCONTROLLER，是将计算机的基本部件微型化，使之集成一块芯
3、片上的微机。片内含有CPU、ROM、RAM、并行I/O、串行I/O、定时器/计数器、中断控制、系统时钟及系统总线等。121国内外发展史1976年9月，美国INTEL公司的MCS48型单片机问世，成为单片机划时代的里程碑。这阶段单片机的特点是片内配置的存储器RAM/ROM容量及提供的寻址空间较小。1980年INTEL公司在总结了MCS48系列机的基础上推出了8位高档MCS51系列单片机。它与MCS48系列相比，硅片的面积扩大为原来的14倍，片内程序存储器ROM/EPROM容量为原来的4倍，RAM容量增加了1倍，工作寄存器组扩大了1倍，设有两个16位定时器/计数器；并行I/O接口增至4个口共32线
4、，增设有全双工串行I/O接口；扩充了指令功能，提高了执行速度；存储器寻址空间分别为扩大到64KB等。可见其功能有了很大提高。1983年INTEL公司推出了MCS96系列16位单片机。在一块芯片上集成了13万以上个管子。片内设有字长16位的CPU，没有累加器，而是采用寄存器寄存器结构，8K字节的ROM，232字节的RAM，5个8位的I/O端口，一个全双工I/O端口，专门的波特率发生器，具有高速的I/O系统，4或8通道的的10位A/D转换器，8个中断源。此外，设有脉宽调制输出装置，16位监视定时器，4个16位的软件定时器和2个16位的定时器/计数器。可实现位、字节、字16位、双字32位操作，设有1
5、616位或3216位的乘、除法运算。另外还可配置面向控制的PL/M和FORTH语言。近几年来，INTEL和MOTOROLA等公司先后推出更高挡的32位单片机，其功能极强，主要用于复杂的高层次系统。在我们中国。单片机的开发应用大致可以分为20世纪80年代的普及推广阶段、90年代的广泛应用阶段和21世纪的嵌入式系统的开发应用阶段。第一阶段国内主要从事INTEL公司的8位8048/8051单片机应用，随着单片机在线仿真ICEINCIRCITEMULATOR技术的突破，推出了一系列的单片机在线仿真器ICE和开发工具，推动了单片机开发应用的普及与推广。第二阶段随着我国改革开发进一步深入，除了INTEL公
6、司的8048/8051单片机得到广泛应用外，MOTOROLA公司的单片机和PHILIPS公司的单片机也很快进入我国并得到了应用。同时，我国各高校纷纷开设了相应课程，编写和出版相关的教材。一些跨国公司在各高校建立了单片机开发中心或者单片机实验室，促进了我国单片机的教育和科研工作的开展第三阶段进入21世纪，随着信息家电IA和3C产品的广泛应用，单片机应用也进入到嵌入式系统开发应用阶段。今后一段时期内，单片机发展的总趋势将是不断推出高档和高性能的机型；重点提高8位单片机的性能；采用新工艺，实现低功耗、宽电压、高速度、高可靠性；以及日趋单片化等。2522单片机的应用现状目前单片机渗透到我们生活的各个领
7、域，几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。导弹的导航装置，飞机上各种仪表的控制，计算机的网络通讯与数据传输，工业自动化过程的实时控制和数据处理，广泛使用的各种智能IC卡，民用豪华轿车的安全保障系统，录象机、摄象机、全自动洗衣机的控制，以及程控玩具、电子宠物等等，这些都离不开单片机。更不用说自动控制领域的机器人、智能仪表、医疗器械了。因此，单片机的学习、开发与应用将造就一批计算机应用与智能化控制的科学家、工程师。单片机广泛应用于仪器仪表、家用电器、医用设备、航空航天、专用设备的智能化管理及过程控制等领域，大致可分如下几个范畴1在智能仪器仪表上的应用用单片机改造原有的测量、控制仪器仪表，能促进仪表
8、向数字化、智能化、多功能化、综合化、柔性化方向发展，解决了长期以来测量仪器仪表中的误差修正、线性化处理等难题。由单片机构成的智能仪表集测量、处理、控制功能于一体，赋予测量仪器以崭新的面貌，智能化仪表比传统仪表更加先进，更加完善。智能化仪表可以多种形式输出，在仪表外可接打印记录仪，指针式传统显示、发光管显示或CRT显示，形式灵活多变，具有传统仪表无法比拟的优点。2在工业控制中的应用单片机已在工业过程控制、机床控制、机器人控制、汽车控制以及飞行器制导系统等方面得到广泛的应用。3在家用电器中的应用现在的家用电器基本上都有单片机控制的踪影，大到电冰箱、洗衣机、电视机、电子游戏机，小到电子玩具、MP3、
9、电子称量各种音响视屏器材，单片机无处不在。4在计算机网络和通信领域中的应用网络，INTERNET的迅速发展给我们带来了一个崭新的时代，在这个时代中，单片机早已深深的融入我们每个人的生活之中。使单片机的体积小和INTERNET的应用广、传播快捷的特点结合起来，从而实现方便、低廉地将信息传送到几乎世界上每个地方。5单片机在医用设备领域中的应用单片机在医用设备中的用途相当广泛，例如医用呼吸机、各种分析仪、监护仪、超声诊断设备及病床呼叫系统等等。6在各种大型电器中的模块化应用某些专用单片机设计用于实现特定功能，从而在各种电路中进行模块化应用，而不要求使用人员了解其内部结构。如音乐集成单片机，看似简单的
10、功能，微缩在纯电子芯片中（有别于磁带机的原理），就需要复杂的类似于计算机的原理。如音乐信号以数字的形式存于存储器中（类似于ROM），由微控制器读出，转化为模拟音乐电信号（类似于声卡）。在大型电路中，这种模块化应用极大地缩小了体积，简化了电路，降低了损坏、错误率，也方便于更换。此外，单片机在工商，金融，科研，教育，国防航空航天等领域都有着十分广泛的用途。611现今，单片机的应用也进入到了环保节能领域中，使其应用发展更上一层楼。其中最为显著的就是装扮美丽城市夜景的路灯照明工程。我们都知道，路灯的用电是一个城市公共用电的突出问题，尤其是在深夜期间，车少人少的情况下，如何降低路灯用电，减少能耗，提高用
11、电效率。智能路灯监控系统以单片机为核心，主要由现场系统、通讯系统、监护中心3部分组成。在引进此系统后，城市的公共用电得到的明显的改善。使用单片机来控制路灯有以下优点（1）能明显地降低控制器硬件成本。速度更快、功能更新的新一代微处理机不断涌现，硬件费用会变得很便宜。体积小、重量轻、耗能少是它们的共同优点。（2）可显著改善控制的可靠性。集成电路和大规模集成电路的平均无故障时大大长于分立元件电子电路。（3）硬件电路易标准化。在电路集成过程中采用了一些屏蔽措施，可以避免电力电子电路中过大的瞬态电流、电压引起的电磁干扰问题，因此可靠性比较高。（4）采用微处理机的数字控制，使信息的双向传递能力大大增强，容
12、易和上位系统机联接，可随时改变控制参数。（5）可以设计适合于众多电力电子系统的统一硬件电路，其中软件可以模块化设计，拼装构成适用于各种应用对象的控制算法；以满足不同的用途。软件模块可以方便地增加、更改、删减，或者当实际系统变化时彻底更新。（6）提高了信息存贮、监控、诊断以及分级控制的能力,使伺服系统更趋于智能化。（7）随着微机芯片运算速度和存贮器容量的不断提高，性能优异但算法复杂的控制策略有了实现的基础。121423单片机的发展趋势现在是市场上的应用有4位机、8位机和16位机。在1983年前，单片机市场主要是4位机，到1985年，8位机的销量已经与4位机不相上下，16位机在1986年才开始打开
13、市场，进入应用。目前单片机的发展趋势可以概括为三个方面1低功耗CMOS化MCS51系列的8031推出时的功耗达630MW，而现在的单片机普遍都在100MW左右，随着对单片机功耗要求越来越低，现在的各个单片机制造商基本都采用了CMOS互补金属氧化物半导体工艺。象80C51就采用了HMOS即高密度金属氧化物半导体工艺和CHMOS互补高密度金属氧化物半导体工艺。CMOS虽然功耗较低，但由于其物理特征决定其工作速度不够高，而CHMOS则具备了高速和低功耗的特点，这些特征，更适合于在要求低功耗象电池供电的应用场合。所以这种工艺将是今后一段时期单片机发展的主要途径2微型单片化现在常规的单片机普遍都是将中央
14、处理器CPU、随机存取数据存储RAM、只读程序存储器ROM、并行和串行通信接口，中断系统、定时电路、时钟电路集成在一块单一的芯片上，增强型的单片机集成了如A/D转换器、PMW脉宽调制电路、WDT看门狗、有些单片机将LCD液晶驱动电路都集成在单一的芯片上，这样单片机包含的单元电路就更多，功能就越强大。甚至单片机厂商还可以根据用户的要求量身定做，制造出具有自己特色的单片机芯片。此外，现在的产品普遍要求体积小、重量轻，这就要求单片机除了功能强和功耗低外，还要求其体积要小。现在的许多单片机都具有多种封装形式，其中SMD表面封装越来越受欢迎，使得由单片机构成的系统正朝微型化方向发展。3主流与多品种共存现
15、在虽然单片机的品种繁多，各具特色，但仍以80C51为核心的单片机占主流，兼容其结构和指令系统的有PHILIPS公司的产品，ATMEL公司的产品和中国台湾的WINBOND系列单片机。所以C8051为核心的单片机占据了半壁江山。而MICROCHIP公司的PIC精简指令集RISC也有着强劲的发展势头，中国台湾的HOLTEK公司近年的单片机产量与日俱增，与其低价质优的优势，占据一定的市场分额。此外还有MOTOROLA公司的产品，日本几大公司的专用单片机。在一定的时期内，这种情形将得以延续，将不存在某个单片机一统天下的垄断局面，走的是依存互补，相辅相成、共同发展的道路。153总结单片机由于集成度高，处理
16、能力强、可靠性高，系统结构简单，价格低廉的优点，而在路灯照明工程中广泛应用。单片机在路灯照明上应用改变了我国大部分监控系统以台变为单位进行远程监控和管理，并根据不同区域的不同功能需求，在每天不同时段，不同自然光照或者不同交通流量情况下，按照特点的设置实现路灯的定时自动开关，亮度的定时自动调整和根据自然光的亮度的自动开灯。未来的路灯照明控制系统是利用计算机技术，网络通信技术，自动控制技术，微电子技术。实现可根据环境变化，客观要求，用户要求等条件而自动采集系统中的各种信息，并对采集来的信息进行相应的逻辑分析、推理、判断，并对结果按特点的形式进行存储、显示、传输以及反馈控制等处理以达到最佳的控制效果
17、。4参考文献1张志良单片机原理与控制技术M,北京机械工业出版社,20082于海生微型计算机控制技术M,北京清华大学出版社,199933李朝青单片机原理及接口技术M,北京航天航空大学出版社4杨文显微型计算机原理与接口技术M,北京清华大学出版社,20065何希才传感器技术及应用M,北京北京航天航空大学出版社,20056康华光电子技术基础模拟部分,数字部分M,北京高等教育出版社,19987王煜冬传感器应用电路400例M,中国电力出版社,20088郭天祥51单片机C语言教程M北京电子工业出版社,20093233319NOLDHAM,OPETERSONS,BWALTRIP,AUDIOFREQUENCYC
18、URRENTCOMPARATORPOWERBRIDGEDEVELOPMENTANDDESIGNCONSIDERATIONS,IEEETRANSACTIONSONINSTRUMENTATIONANDMEASUREMENT382198939039410BGILBERT,APRECISEFOURQUADRANTMULTIPLIERWITHSUBNANOSECONDRESPONSE,IEEEJOURNALOFSOLIDSTATECIRCUITS34196836537311全国大学生电子设计组委会全国大学生电子设计竞赛获奖作品选编2007M，北京北京理工大学出版社,200812方大千实用电子控制电路M,北京国际工业出版社,200313陈尚伍、陈敏、钱照明高亮度LED太阳能路灯照明系统J,电力电子技术2006406434514周志敏,LED驱动电路设计与应用M,北京人民出版社,200710511515程佩青,数字信号处理教程M,北京清华大学出版社,20072
