基于單片機的節能路燈監控系統方案設計

王永豪

沈陽工學院

基于單片機的節能路燈監控系統方案設計

王永豪

沈陽工學院

方案內容

⑴設計包含了硬件設計和軟件設計這兩部分。模塊分為數據采集、設置按鍵、報警功能、液晶屏顯示功能等等。

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

⑶路燈節能主要體現在節能和對路燈的控制，本文所設計系統主要實現如下功能：液晶屏在待機情況下顯示時間和日期，使用四個LED燈代替路燈，在節能模式下（凌晨0點—5點），這段車輛會比較少的時間路燈只亮兩個，當檢測到有車輛經過時，四個路燈同時亮，延遲10秒后再熄滅其中兩個。路燈可以設置不同時間段，在該時間段內路燈將會一直亮，其他時間（除節能模式外），則需要根據光線強度和聲音傳感器傳達的信號來打開路燈。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，很有效的提高節能率。該方案開發設計的一個路燈節能控制系統。通過軟件控制，來分別實現定時開關路燈、定時設定節能模式、根據環境明暗狀況和車輛經過情況自動調節路燈亮滅，以及故障報警等功能。

本系統主要包括以下幾個主要結構：復位電路、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單片機作為中央數據處理單元，配以光線檢測電路和聲響檢測電路作為數據采集端，四只LED燈作為輸出端，通過程序的控制實現節能的功能，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，配合蜂鳴器和液晶屏實現路燈故障的報警效果。

本方案選擇用STC89C52芯片制成最小應用系統，STC89C52是內帶ROM/EPROM的單片機，所以由這種芯片制作而成的最小系統非常的簡單，實用。復位電路一般有上電復位和外部手動復位按鈕，單片機在時鐘電路的工作電源啟動后，鑒于RESET持續的高級別周期就可以完成復位操作。本設計采用一個外部手動復位電路按鈕，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體的光電導效應而制造而成的，是一種電阻的阻值會隨著入射光線的強度而改變的電阻器；當入射光強時，電阻會減小，當入射光弱時，電阻會變大。還有另一種當入射光變弱時，它的電阻會減小，而當入射光變強時，電阻會變大。本設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。通過R8上拉電阻將高電平信號傳給單片機P3.3引腳，單片機通過高低電平信號判斷環境的光線變化。

聲音采集模塊設計

當在白天光線不足時，系統需要通過聲音的采集來判斷是否有車經過，從而控制燈光的亮滅，凌晨的節能模式亦是如此，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換成微弱的電壓信號，微弱的電壓信號經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P3.2引腳，判斷是否有車經過。

時鐘模塊設計

DS1302可以用于記錄數據，特別是某些數據點的記錄具有特殊的意義，可以實現同時記錄數據與出現該數據的時間。這樣的記錄對長時間連續測控系統結果的分析和對異常數據出現原因的查找都有著重要的意義。傳統的數據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據，而無法準確的記錄它所出現的時間。當采用單片機計時的時候，一方面需要用計數器占用硬件資源，而另一方面則需要設置中斷、查詢等，會大幅度耗費單片機的資源，而且有的測控系統是可能不允許。但如果在系統里加入時鐘芯片DS1302，則能有效的解決這個問題。

燈光提示模塊設計

LED即發光二極管，是一種能將電能轉化為可見光的半導體器件，它能直接將電轉化為光；它改變了節能燈三基色粉發光與白熾燈鎢絲發光的原理，而采用電場發光。本設計利用不同位置的LED指示不同傳感器的實時情況，當路燈點亮時LED燈滅，反之LED燈亮。

聲音報警模塊設計

蜂鳴器主要分為電磁式蜂鳴器和壓電式蜂鳴器兩種。此設計采用電磁式有源蜂鳴器，其中三極管Q1起到開關作用，當基極的低電平時會使三極管飽和導通，會使蜂鳴器發聲；而基極高電平時則會使三極管關閉，蜂鳴器就會停止發聲。

按鍵控制模塊設計

因為設計到時間調節和燈亮時間段調節，所以按鍵控制模塊是必不可少的。通過四個按鍵控制，實現對液晶屏上顯示的時間的調節和開啟時間段時間的調節。

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

[2]佚名．智能路燈控制系統.石家莊：石家莊職業技術學院，2010

姜姍