基于單片機(jī)的節(jié)能路燈監(jiān)控系統(tǒng)方案設(shè)計

王永豪

沈陽工學(xué)院

基于單片機(jī)的節(jié)能路燈監(jiān)控系統(tǒng)方案設(shè)計

王永豪

沈陽工學(xué)院

方案內(nèi)容

⑴設(shè)計包含了硬件設(shè)計和軟件設(shè)計這兩部分。模塊分為數(shù)據(jù)采集、設(shè)置按鍵、報警功能、液晶屏顯示功能等等。

⑵路燈節(jié)能控制系統(tǒng)主要由光敏傳感器、駐極體話筒感應(yīng)電路和LCD1602液晶電路以及蜂鳴器報警控制電路等組成。

⑶路燈節(jié)能主要體現(xiàn)在節(jié)能和對路燈的控制，本文所設(shè)計系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)如下功能：液晶屏在待機(jī)情況下顯示時間和日期，使用四個LED燈代替路燈，在節(jié)能模式下（凌晨0點(diǎn)—5點(diǎn)），這段車輛會比較少的時間路燈只亮兩個，當(dāng)檢測到有車輛經(jīng)過時，四個路燈同時亮，延遲10秒后再熄滅其中兩個。路燈可以設(shè)置不同時間段，在該時間段內(nèi)路燈將會一直亮，其他時間（除節(jié)能模式外），則需要根據(jù)光線強(qiáng)度和聲音傳感器傳達(dá)的信號來打開路燈。并且在每個路燈旁都會放置光敏電阻，當(dāng)在路燈滿足亮燈的條件下沒有檢測到光線，蜂鳴器將會報警，并且在液晶屏上顯示故障路燈的編號。

方案選擇

普通路燈改造成智能照明后，可以大幅度降低路燈的電耗，很有效的提高節(jié)能率。該方案開發(fā)設(shè)計的一個路燈節(jié)能控制系統(tǒng)。通過軟件控制，來分別實(shí)現(xiàn)定時開關(guān)路燈、定時設(shè)定節(jié)能模式、根據(jù)環(huán)境明暗狀況和車輛經(jīng)過情況自動調(diào)節(jié)路燈亮滅，以及故障報警等功能。

本系統(tǒng)主要包括以下幾個主要結(jié)構(gòu)：復(fù)位電路、報警電路、光線檢測電路、聲音檢測電路、液晶屏顯示電路。是以STC89C52單片機(jī)作為中央數(shù)據(jù)處理單元，配以光線檢測電路和聲響檢測電路作為數(shù)據(jù)采集端，四只LED燈作為輸出端，通過程序的控制實(shí)現(xiàn)節(jié)能的功能，再通過路燈旁的光敏電阻檢測路燈燈亮情況，反饋給單片機(jī)，配合蜂鳴器和液晶屏實(shí)現(xiàn)路燈故障的報警效果。

本方案選擇用STC89C52芯片制成最小應(yīng)用系統(tǒng)，STC89C52是內(nèi)帶ROM/EPROM的單片機(jī)，所以由這種芯片制作而成的最小系統(tǒng)非常的簡單，實(shí)用。復(fù)位電路一般有上電復(fù)位和外部手動復(fù)位按鈕，單片機(jī)在時鐘電路的工作電源啟動后，鑒于RESET持續(xù)的高級別周期就可以完成復(fù)位操作。本設(shè)計采用一個外部手動復(fù)位電路按鈕，需要連接一個上拉電阻，以提高輸出的電平值。

光照采集模塊設(shè)計

此模塊最重要的元件就是光電傳感器。光敏電阻器是通過半導(dǎo)體的光電導(dǎo)效應(yīng)而制造而成的，是一種電阻的阻值會隨著入射光線的強(qiáng)度而改變的電阻器；當(dāng)入射光強(qiáng)時，電阻會減小，當(dāng)入射光弱時，電阻會變大。還有另一種當(dāng)入射光變?nèi)鯐r，它的電阻會減小，而當(dāng)入射光變強(qiáng)時，電阻會變大。本設(shè)計采用光敏電阻作為傳感器，LM393作為電壓比較器，通過比較器將輸出的高低電平傳給單片機(jī)。通過R8上拉電阻將高電平信號傳給單片機(jī)P3.3引腳，單片機(jī)通過高低電平信號判斷環(huán)境的光線變化。

聲音采集模塊設(shè)計

當(dāng)在白天光線不足時，系統(tǒng)需要通過聲音的采集來判斷是否有車經(jīng)過，從而控制燈光的亮滅，凌晨的節(jié)能模式亦是如此，所以聲音采集模塊需要用到聲音傳感器。經(jīng)過多方面因素考慮，選取以下傳感器作為聲音傳感器。

使用駐極體話筒做聲音傳感器，將采集到的聲音信號轉(zhuǎn)換成微弱的電壓信號，微弱的電壓信號經(jīng)過共射極放大電路放大，將放大信號傳給比較器，同光電傳感器一樣，通過比較器將OUT1輸出的高低電平信號傳給單片機(jī)P3.2引腳，判斷是否有車經(jīng)過。

時鐘模塊設(shè)計

DS1302可以用于記錄數(shù)據(jù)，特別是某些數(shù)據(jù)點(diǎn)的記錄具有特殊的意義，可以實(shí)現(xiàn)同時記錄數(shù)據(jù)與出現(xiàn)該數(shù)據(jù)的時間。這樣的記錄對長時間連續(xù)測控系統(tǒng)結(jié)果的分析和對異常數(shù)據(jù)出現(xiàn)原因的查找都有著重要的意義。傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)記錄模式分別是定時采樣和隔時采樣，它們都沒有記錄具體的時間的功能，所以單單只能記錄數(shù)據(jù)，而無法準(zhǔn)確的記錄它所出現(xiàn)的時間。當(dāng)采用單片機(jī)計時的時候，一方面需要用計數(shù)器占用硬件資源，而另一方面則需要設(shè)置中斷、查詢等，會大幅度耗費(fèi)單片機(jī)的資源，而且有的測控系統(tǒng)是可能不允許。但如果在系統(tǒng)里加入時鐘芯片DS1302，則能有效的解決這個問題。

燈光提示模塊設(shè)計

LED即發(fā)光二極管，是一種能將電能轉(zhuǎn)化為可見光的半導(dǎo)體器件，它能直接將電轉(zhuǎn)化為光；它改變了節(jié)能燈三基色粉發(fā)光與白熾燈鎢絲發(fā)光的原理，而采用電場發(fā)光。本設(shè)計利用不同位置的LED指示不同傳感器的實(shí)時情況，當(dāng)路燈點(diǎn)亮?xí)rLED燈滅，反之LED燈亮。

聲音報警模塊設(shè)計

蜂鳴器主要分為電磁式蜂鳴器和壓電式蜂鳴器兩種。此設(shè)計采用電磁式有源蜂鳴器，其中三極管Q1起到開關(guān)作用，當(dāng)基極的低電平時會使三極管飽和導(dǎo)通，會使蜂鳴器發(fā)聲；而基極高電平時則會使三極管關(guān)閉，蜂鳴器就會停止發(fā)聲。

按鍵控制模塊設(shè)計

因為設(shè)計到時間調(diào)節(jié)和燈亮?xí)r間段調(diào)節(jié)，所以按鍵控制模塊是必不可少的。通過四個按鍵控制，實(shí)現(xiàn)對液晶屏上顯示的時間的調(diào)節(jié)和開啟時間段時間的調(diào)節(jié)。

[1]宗劍飛．基于Zigbee的智能路燈控制研究．河北：河北科技大學(xué)，2011

[2]佚名．智能路燈控制系統(tǒng).石家莊：石家莊職業(yè)技術(shù)學(xué)院，2010

姜姍