鐘城 吳春妮 高坤

摘要：隨著鄉(xiāng)鎮(zhèn)城市化發(fā)展，路燈的照明需求日益增加，如何在路燈正常供給正常的同時，又能減少電力資源的消耗問題，目前采取緩解用電緊張的最佳和有效的辦法是對用電實施智能化管理，本文設(shè)計一種基于Android的經(jīng)緯型智能路燈控制系統(tǒng)，此系統(tǒng)由單片機和Android APP組成，可通過手機的APP上獲取當前所在地的經(jīng)緯度，然后把獲得的經(jīng)緯度數(shù)據(jù)發(fā)送給單片機，單片機根據(jù)接收的經(jīng)緯度數(shù)據(jù)經(jīng)過計算，得到一個較為合理的日出日落的時間，進而根據(jù)這個日出日落時間來控制路燈的開關(guān)，通過這樣控制，避免在不合理的時間里長時間亮燈而浪費過多的電力資源。

關(guān)鍵詞：智能路燈;DS12887芯片;Wi-Fi;Android

1 緒論

為了解決不必要的人力控制以及路燈的不合理的長時間照明，而造成浪費過多的電力資源等問題。本文的主要內(nèi)容是設(shè)計一種根據(jù)經(jīng)緯度進行智能控制的路燈系統(tǒng)。該系統(tǒng)能根據(jù)經(jīng)緯度與日期數(shù)據(jù)，進行一系列運算后，得到合適的日出日落的時間進行合理的控制路燈，避免長時間無用照明，而造成過多的電力資源的流失，讓資源的利用更有效率。

2 系統(tǒng)總體設(shè)計

系統(tǒng)的整體架構(gòu)如圖1所示，它由手機APP和Arduino開發(fā)板兩大部分組成：

手機APP的主要工作是：獲取到當前本地位置的經(jīng)緯度數(shù)據(jù)和當前的本地時間數(shù)據(jù)，然后把數(shù)據(jù)發(fā)送給Arduino開發(fā)板;也可以直接送控制信號，控制路燈的開關(guān)。

Arduino開發(fā)板的主要工作是：（1）接收手機APP發(fā)送過來的經(jīng)緯度數(shù)據(jù)和時間數(shù)據(jù)并對數(shù)據(jù)進行處理，然后根據(jù)一系列的天文算法公式自動計算出日出日落的時間，并與本地時間進行對比判斷，當本地時間比計算出的日出時間大于或等于并且比日落的時間小時，通過繼電器模塊熄滅路燈，否則點亮路燈。（2）可以接收APP發(fā)來的直接控制信號，來控制繼電器模塊決定路燈的打開和關(guān)閉。

3 硬件電路設(shè)計

基于Android的經(jīng)緯型智能路燈控制系統(tǒng)的硬件部分包括：Android手機、ESP8266WiFi模塊、Arduino開發(fā)板、LCD1602液晶屏顯模塊、DS12887時鐘芯片模塊、鍵盤處理電路及繼電器模塊等部分組成。

系統(tǒng)上電進行開機初始化，各模塊功能如下：Arduino開發(fā)板：接收APP發(fā)來的數(shù)據(jù)和控制信息，DS12887時鐘芯片模塊觸發(fā)的中斷進行相應(yīng)的處理。ESP8266WiFi模塊主要用于接收APP發(fā)送過來的數(shù)據(jù)，除了接收數(shù)據(jù)，它還充當服務(wù)器模式。LCD1602模塊用于可視化本地當前時間（系統(tǒng)當前時間）以及日出日落的時間。DS12887時鐘芯片模塊用于記錄系統(tǒng)時間，因為有外接電池，即使系統(tǒng)斷電，時間數(shù)據(jù)也不會丟失，通過中斷方式觸發(fā)開、關(guān)燈處理。繼電器模塊作為路燈的開關(guān)控制模塊。

4 軟件程序設(shè)計

4.1 Arduino開發(fā)板功能實現(xiàn)

Arduino開發(fā)板功能的流程圖如圖2所示，當初始化完成后，等待接收APP發(fā)送過來的經(jīng)緯度信息，根據(jù)計算日出日落的函數(shù)計算當天的開關(guān)燈時間，并設(shè)置DS12887的鬧鈴時間，鬧鈴時間到觸發(fā)中斷控制路燈;還可以接收APP直接發(fā)來的路燈開關(guān)信號，直接對路燈的開關(guān)發(fā)控制信號。

4.2 手機端功能實現(xiàn)

手機APP利用GPS定位功能獲取經(jīng)緯度信息，并且獲取手機的本地時間，通過WiFi模塊發(fā)送經(jīng)緯度信息，到Arduino開發(fā)板;手機APP還可以直接發(fā)路燈的開關(guān)控制信息到，開發(fā)板就能接收到數(shù)據(jù)或控制型號并處理。Android APP的數(shù)據(jù)發(fā)送界面如圖3所示。

5 結(jié)語

基于Android的經(jīng)緯型智能路燈控制系統(tǒng)，通過WiFi與主控模塊通信，采用DS1302時鐘芯片進行時間控制，系統(tǒng)根據(jù)日期和路燈所在地的經(jīng)、緯度，計算出該地當天天黑時間和天亮時間，控制路燈天黑而開、天亮而關(guān)。對于特殊情況可以直接由手機控制該系統(tǒng)，該智能路燈控制系統(tǒng)能提高路燈的自動化管理水平，使路燈開關(guān)控制更加科學、合理，具有較高的實用價值和廣闊的社會前景。

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項目資助：國家級大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練項目（201813892015）