理器、存储器和IO接口电路等。因此，单片机只需要和适当的软件及外部设备相结合，便可成为一个单片机控制系统。
MCS-51系列单片是众多单片机中的一种，由于它们都是基于8051内核发展起来的，所以称51单片机，而本次设计就是基于51单片机完成的。
1.3 选题目的和意义
随着社会文明的不断发展，城市照明已经不仅仅局限于街道的照明，而更是发展成为了城市景观等装饰性照明的综合市政工程。路灯作为一个城市的照明系统不可分割更无可替代的一部分，在城市照明中发挥着举足轻重的作用，而其所依靠的就是路灯自动控制系统。路灯控制方式很多，本系统采用MSC-51系列单片机AT89S52和相关的光电检测设备来设计智能光控路灯控制器，利用单片机可编程控制八位逻辑IO端口实现路灯的智能化，达到节能、自动控制的目的,避免了传统电路对能源的浪费，且路灯的自动控制更方便了工作人员的管理[3]。因此，智能光控节能路灯必将在未来得到广泛的应用。本设计方案采用光线强度、时间以及道路车流量的三重模式控制，在很大程度上做到了“随需而控”，不仅仅达到了节约电能节约维护费用的要求，而且在节能的基本要求上达到了设备使用寿命更长、控制方式灵活多样和照明质量更加柔和的效果。
1.4 国内外的研究现状和发展趋势
当前，全球的环境在日益恶化，各国都在发展清洁能源。而随着国民经济的高速增长，我国能源供需矛盾日渐突出，电力供应开始存在着严重短缺的局面，节能是所急需解决的问题[4]。城市路灯照明的现状普遍存在浪费严重的问题。LED照明技术日趋成熟，大功率LED光源已可以满足一般路灯所需的光通量。一般的高压钠灯的光通量是100LMW，常用的大功率LED是50-60LMW，用国外最好的LED芯片可以达到80LMW，发光效率越高，意味着节能效果越好，这也是选择LED路灯最重要的指标之一[5]。中国科技部推出“十城万盏”半导体照明应用示范城市方案，美国的“下一代照明计划”，日本的“21世纪照明计划”，欧盟的“彩虹计划”，韩国的“固态照明计划”，这无疑都是LED照明产品的推广，从规模和力度上加速了LED照明产品的升级。
2 系统硬件设计
2.1 单片机控制模块设计
2.1.1 AT89S52概述
AT89S52是一种低功耗、高性能CMOS 8位微控制器，具有8K系统内可编程Flash存储器，
与工业80C51产品指令和引脚完全兼容。AT89S52具有以下标准功能：8k字节Flash，256字节RAM，32位IO口线，2个数据指针，三个16位定时器计数器，一个6向量2级中断结构，看门狗定时器，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。另外，AT89S52可降至0Hz静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式[6]。
图1 AT89S52引脚图
如图1所示为AT89S52的引脚图,各管脚功能如下:
VCC：AT89S52电源正端输入，接+5V。 VSS：电源地端。
XTAL1：单芯片系统时钟的反相放大器输入端。 XTAL2：系统时钟的反相放大器输出端。
RST：AT89S52的重置引脚，高电平动作，当要对晶片重置时，只要对此引脚电平提升至高电平并保持两个机器周期以上的时间，AT89S51便能完成系统重置的各项动作。
ALEPROG：表示地址锁存器启用信号。
P0：端口0是一个8位漏极开路双向输入输出端口。P0在当做IO用时可以推动8个LS的TTL负载。
P1：端口1也是具有内部提升电路的双向IO端口，其输出缓冲器可以推动4个LS TTL负载，同样地若将端口1的输出设为高电平，便是由此端口来输入数据。P1端口的第二功能如下表1所示：
引脚号
第二功能
表1 P1端口的第二功能
P1.0 P1.1 P1.5 P1.6 P1.7
T2（定时器计数器T2的外部计数输入），时钟输出
T2EX（定时器计数器T2的捕捉重载触发信号和方向控制） MOSI（在系统编程用） MISO（在系统编程用） SCK（在系统编程用）
P2：端口2是具有内部提升电路的双向IO端口，每一个引脚可以推动4个LS的TTL负载，若将端口2的输出设为高电平时，此端口便能当成输入端口来使用。
P3：端口3也具有内部提升电路的双向IO端口，同时还具有额外特殊功能，包括串行通信、外部中断控制、计时计数控制等功能。P3端口的第二功能如下表2所示：
表2 P3端口的第二功能
引脚号 P3.0 P3.1 P3.2 P3.3 P3.4 P3.5 P3.6 P3.7
第二功能 RXD（串行输入） TXD（串行输出） INT0（外部中断0） INT1（外部中断1） T0（定时器0外部输入） T1（定时器1外部输入） WR（外部数据存储器写选通） RD（外部数据存储器读选通）
PSEN：外部程序存储器选通信号（PSEN）是外部程序存储器选通信号。
EAVPP：访问外部程序存储器控制信号。为使能从0000H到FFFFH的外部程序存储器读取指令，EA 必须接GND。为了执行内部程序指令，EA应该接VCC。 2.1.2 时钟电路
时钟电路是计算机的心脏，单片机必须在时钟的驱动下才能工作，它控制着计算机的工作节奏。51单片机片内有一个高增益的反相放大器，反相放大器的输入端为XTAL1，输出端为XTAL2，由该放大器构成的振荡电路和时钟电路一起构成了单片机的时钟方式。当外接定时反馈元件以后就组成振荡器，产生时钟送至单片机内部的各个部件，这样就构成了内部振荡方式。当其外接晶振，就能构成自激振荡器并产生振荡时钟脉冲。
单片机内部时钟电路如图所示，此电路在上电大约延迟10ms后振荡器起振,在XTAL2引脚产生幅度为3V左右的正弦波时钟信号，其振荡频率主要由石英晶振的频率确定。电路中两个电容 C1,C2的作用有两个，一是帮助振荡器起振，二是对振荡器的频率进行微调。C1,C2的典型值为30pF，这时内部震荡方式所得的时钟信号稳定性比较好。
图2 时钟电路
2.1.3 复位电路
在单片机应用系统处于工作状态时，除了进入系统正常的初始化之外，由于程序操作错误或运行出错，而使系统处于死锁状态，为了摆脱困境，也需要采取复位以重新启动系统。AT89S52的复位输入引脚RST为AT89S52提供了初始化的手段，有了它可以使程序从指定处开始执行,即从程序存储器中的0000H地址单元开始执行程序。AT89S52的复位电路是由外部的复位电路来实现的，复位电路通常有上电复位和按扭复位两种方式，本设计采用的复位方式是上电与按钮复位电路。复位引脚RST通过一个斯密特触发器与复位电路相连，斯密特触发器用来抑制噪声。当振荡器起振后，该引脚上出现2个机器周期（即24个时钟周期）以上的高电平，单片机复位。如下图3所示，在加电瞬间，电容通过电阻充电，就在RST端出现一定时间的高电平，只要高电平时间足够长，就可以使单片机有效地复位。除上电自动复位以外，常常需要人工复位，将一个按钮开关S1并联于上电自动复位电路，按一下开关，RST端出现一段时间超过两个机器周期以上的高电平，即使单片机复位。
图3 复位电路
2.1.4 单片机控制模块电路设计
在整个系统中，单片机控制电路是整个系统的核心模块，负责对其它模块电路采集到
的信号等进行处理和加工，并按照之前设定好的指令执行，并将结果传送给相应的执行电路，从而控制整个系统的正常有序进行。
图4 单片机控制电路
单片机控制模块电路图如图4所示，HEADER9为一组排针，其6、7、8和9脚作为单片机程序下载的引出端口，通过此接口可实现单片机的在线编程。其中，RP1、RP2都为阻值为10K的排阻作为上拉电阻，接在P0、P2端口可增加其端口的驱动能力。由于每个集成芯片要添加一个去耦电容的要求，电容C3作为去耦电容接在VCC和GND之间，起到稳定单片机供电电源的作用，其典型值为0.1uF。
2.2 电源模块设计
2.2.1 LM7805概述
三端固定输出集成稳压器是一种串联调整式稳压器，它将调整、输出和反馈取样等电路集成在一起形成单一元件，只有输出、输入和公共接地3个引出端，通过外接少量元器件即可实现稳压，使用非常方便，故称三端集成稳压器。三端稳压器的样子很像普通的三极管,采用TO-220标准封装，内含过流、过热和过载保护电路。带散热片时，输出电流可达1A。虽然是固定稳压电路，但使用外接元件，可获得不同的电压和电流。三端稳压器作为一种通用线性稳压电源集成电路，因为它具有体积小、成本低、性能好、工作可靠性高、使用简捷方便等优势，已经成为目前稳压电源中应用最为广泛的一种集成稳压器件。
LM7805有以下特点: (1)输出电流可达1A； (2)输出电压有：5V； (3)过热保护； (4)短路保护；
(5)输出晶体管SOA保护。 2.2.2 电源电路设计
单片机系统电源模块设计是单片机应用系统中的一项重要工作，电源的精度和可靠性等各项指标，直接影响系统的整体性能。电源模块电路如图5所示，电路是一种输出电压为+5V的稳压电源。整个电源模块由电源变压器，桥式整流电路D1～D4，滤波电容C4、C5，防止自激电容C6、C7和一只固定式三端稳压器(7805)组成。 电路的工作原理是220V的交流电通过电源变压器变换成交流低压，再经过桥式整流电路D1～D4的整流以及滤波电容C4的滤波作用，在固定式三端稳压器LM7805的Vin和GND两端形成一个并不是很稳定的直流电