基于单片机的路灯控制系统设计
济南大学泉城学院毕业设计
题目基于单片机的路灯控制系统设计学院工学院
专业电气工程及其自动化
班级1302班
学生李学联
学号2013010855
指导教师张兴达魏志轩
二〇一七年五月十六日
摘要
随着科学技术的日益发展，在日常生活中人们对于路灯控制系统的要求越来越高。针对人们的需求功耗大，功能单一的系统已不再满足人们的需求。本设计针对上述问题提出了一种新型的路灯系统，可以解决人们的需求。
本设计主要包括硬件系统设计和软件系统设计。其系统硬件是由AT89S52单片机，时钟芯片DS1302，驻极体话筒，LCD1602和光敏电阻等为核心的的路灯低功耗智能控制装置构成。软件部分是以Keil、Proteus等软件为载体，使用C语言对程序进行编写。单片机根据光敏电阻和人体红外感应模块对路边状况的检测和时钟芯片DS1302设置时间来控制电压比较器实现LED路灯亮度的自动调节，通过LCD显示时间和光感度，通过光敏电阻实现故障检测，当路灯出现故障时，蜂鸣器会自动进行报警。
通过仿真及实物制作、调试，验证了本设计内容的可行性，为进一步研发推广提供了一定的数据参考。
关键词：单片机；传感器；路灯控制
ABSTRACT
With the development of the technology, the application of streetlight control system is playing an increasingly important role in our daily life.Demand for people's needs, a single function of the system is no longer meet people's needs. The design of the above mentioned a new type of street lamp system, can solve people's needs.
The design includes hardware system design and software system design.The hardware system includes the single chip of AT89S52, the clock chip 1302, Analog-to-Digital Converter and photosensitive resistor .The software system is based on Keil, Proteus and other software as the carrier, the use of C language to write the program.Single-chip according to the photosensitive resistor and infrared pyroelectric sensor on the roadside detection and clock chip DS1302 set the time to control the A / D conversion chip to achieve automatic adjustment of LED street light brightness. Through the LCD display time and light sensitivity, through the photosensitive resistor to achieve fault detection, when the street lights break down, the buzzer will automatically alarm.
Through the simulation and production, debugging, verify the feasibility of the design content, to further research and development to provide a certain data reference.
Key words：MCU; transducer; Street light control
目录
摘要 ........................................................................................................................................ I ABSTRACT .......................................................................................................................... I I 1 前言 .. (1)
1.1 研究背景与意义 (1)
1.2 国内外研究现状 (1)
1.3 本设计研究的主要内容 (2)
2 系统总体设计方案 (3)
2.1 硬件部分设计方案 (3)
2.2 软件部分设计方案 (4)
3 硬件部分设计 (5)
3.1 单片机最小系统 (5)
3.2 光线检测电路 (6)
3.2.1 双电压比较器 (6)
3.2.2 光敏电阻 (6)
3.3 报警电路 (7)
3.4 人体红外感应模块电路 (7)
3.5 声音检测电路 (8)
3.6 时钟电路 (9)
4 软件部分设计 (10)
4.1 软件介绍 (10)
4.1.1 Proteus软件 (10)
4.1.2 keil软件 (10)
4.2 主程序设计 (12)
4.3 子程序设计 (13)
4.3.1 人体检测子程序 (13)
4.3.2 时钟子程序 (13)
4.3.3 报警子程序 (14)
4.3.4 光线检测子程序 (15)
4.3.5 中断子程序 (16)
5 系统仿真与调试 (17)
5.1 系统电路仿真 (17)
5.2 PCB设计 (17)
5.2.1 PCB介绍 (17)
5.2.2 PCB设计实现 (18)
5.3 电路板制作 (19)
5.3.1 印制板和元器件检查及安装 (19)
5.3.2 电路板的焊接及检查 (19)
5.4 系统调试 (20)
6 结论 (25)
参考文献 (26)
致谢 (27)
附录1 原理图 (28)
附录2 PCB图 (29)
附录3 实物图 (30)
附录4 元器件清单 (31)
附录5 部分程序 (32)
1 前言
1.1 研究背景与意义
现如今中国的能源需求越来越多，但能源数量却很少，供不应求，特别是中国人口基数比较大，在此情况下节约能源是国家应该关注的内容，因此解决全国路灯的节能问题变得很重要。在此之前采用的城市照明大多数是低效且高耗的，这极大造成了资源的浪费，为解决资源短缺及减少不必要的资源浪费，大力发展绿色节能照明显得日益重要。
目前高压钠灯是全世界广泛使用的路灯种类，一般情况下可以使用2年以上，但是这些高压钠灯由于非正常的使用，极大缩短了路灯的使用寿命，有的使用寿命仅仅只有一年多，或者只有几个月，这就造成了路灯维修费用的增加和材料的浪费。在超压条件下，负载不仅没有更好的工作，反而由于发热造成路灯的损坏[1]。
现在国外很多国家，已经决定将之前采用的低效高耗的路灯换成智能联网的节能LED灯，与传统使用的路灯相比这样智能联网的路灯可以根据周围的实际情况工作，实现人们对于不同路境下的不同需求。有的国家已开始利用太阳能来解决资源不足的问题，以此来节约能源实现绿色节能，低碳经济的发展，这样很大程度上解决了资源浪费的问题。
中国大多数地区是利用定时控制或者人工控制来实现路灯开关的，这样的控制也存在一些缺点。若采用定时控制，则存在季节不同，造成资源浪费的情况，夏天白昼时间较长，不需要很早就打开路灯，同样冬天白昼时间较短，需要提前开启，否则将会对人们的生活造成不便。若通过人工控制，则每天路灯的亮灭时间是不确定的，路灯不会那么准时的开启或断灭，同时全国路灯数量较多，每个城市或地区需要雇佣大量的人力来进行控制，不仅占用雇佣资金且浪费劳动力资源。新世纪以来我国的科学技术一直在不断的进步，所以LED灯的使用也慢慢随着半导体材料的发展得到应用，目前人们熟知的半导体材料路灯有LED太阳能路灯，霓虹灯，广告灯箱等，除此之外我国市场上还有很多节能路灯产品。
现如今全球都存在资源不足的情况，所以世界各国都在大力发展绿色环保节能和低碳经济。然而，与国外路灯节能技术相比我国的路灯节能技术还比较落后，因此，在不断推进城市化建设的今天，我国的路灯控制系统的发展对于城市化建设变得十分重要。
1.2 国内外研究现状
目前大多数地区的路灯控制系统是根据时间控制路灯开关的，对于不同的季节，以及阴天，下雨天等不同的外界因素来说这样的控制系统虽然不会对路灯的控制产生影响，但是会对人们的生活造成不便。就夏天而言，白昼持续时间比较长，一般情况
下七点左右天才会慢慢的暗下来，早上五点左右天就会变亮，假如设定的路灯开始时间为傍晚6点，早上路灯的开启时间为六点，这样就会造成电能资源的浪费。就冬天而言，白昼时间较短，如果设定时间和夏天一样，就会对人们的生活造成不变。
时间控制路灯开关的另一个缺点在于，在很多像北上广的繁华大城市，路灯在晚上是一直开着的，但对于大多数地区而言，在半夜零点以后，路上行人很少或者说基本上没有行人或者车辆经过，如果在车流量较少的情况下，道路上还一直保持路灯通亮，这显然是对电能的一种浪费。根据调查显示，国内很多地方在凌晨以后是隔盏通亮的，这样虽然节约了一定的电能，但也存在了一定的不足之处，因为路面上照明区域不均匀，一些十字路口可能由于路灯没亮造成司机盲点而引发交通事故，所以给道路安全带来了隐患[2]。
1.3 本设计研究的主要内容
路灯控制系统设计具体内容如下：
（1）设定路灯的开断时间，在设置的时间段内，路灯会一直保持通亮；
（2）在非设置时间段内，系统通过检测光线的强弱程度实现对路灯的亮灭，当光线程度较弱，路灯就会自动开启，并延时一定的时间会自动熄灭；
（3）路灯进入节能模式，即凌晨以后，驻极体和人体红外感应模块检测到有车辆或行人，路灯亮起；
（4）系统使用光敏电阻检测路灯的故障，在设置时间段内，若路灯没有亮起，此时光敏电阻不会检测到路灯光线，将会启动蜂鸣器报警。
2 系统总体设计方案
本部分主要包括硬件部分设计和软件部分设计两部分。其具体设计内容如下。2.1 硬件部分设计方案
硬件部分设计时间是采用24小时制，具有调节时间的功能，并且待机时会显示日期，内部含有备用电池，LCD显示屏不会因为断电而使时间发生变化。系统使用2个LED灯进行路灯模拟，在设置时间段内，路灯会同时实现亮灭，凌晨以后会进入节能模式，在此模式下路灯只会亮其中的一个，但是当驻极体话筒检测到有声响或者当人体红外感应模块检测到行人车辆经过时，两个灯就会自动开启，延迟一段时间后重新变为之前一亮一灭的状态；在设置时间段外，路灯通过光敏电阻检测光线强度、驻极体检测声音来控制路灯的开启。系统使用光敏电阻检测路灯的故障，在设置时间段内，假定路灯没有亮起，所以此时光敏电阻不会检测到光线，将会启动蜂鸣器报警。
其设计硬件框图如下图2.1所示：
图2.1 硬件系统框图
（1）人体红外感应模块和超声波传感器的选择
人体红外感应模块灵敏度高，可靠性强。超声传感器虽然可以测量距离，受外界环境的影响较小，但是价格过于昂贵[3]。因为路灯在中国是广泛使用的，投入量比较多，容易造成大量的财力浪费，不适合使用超声波传感器，因此选择价格便宜的红外线传感器。
（2）数码管和LCD1602显示屏的选择
数码管大多数用来显示数字，功耗大，体积比较大；而LCD1602液晶显示不仅可以显示字母而且还可以显示字符，用起来也比较便利，且驱动电压低，功耗较小，
显示量大，生产过程自动化，价格便宜，便于控制，便于携带。
2.2 软件部分设计方案
本设计使用的是AT89S52单片机，软件编写常采用ASM51汇编语言和C51高级语言，这两种语言各有各的特点。就汇编语言来说，它更接近机器语言，常用来编写与系统硬件相关的程序。如访问I/O端口、中断处理程序、实时控制程序、实时通信程序等；而C51高级语言适合编写数学运算程序，这样可以提高编程的效率和应用程序的可靠性。
考虑到汇编语言和C语言的不同，本设计使用C语言对程序进行编写。
具体思路如下：
（1）首先确定设计目标，明确自己的设计功能；
（2）想好设计思路，根据所需功能进行程序流程图的绘制；
（3）进行程序的编写，按照设计功能编写程序，明确各个程序之间的关系，可采用注释进行标注，以便以后的阅读和程序调试；
（4）用Keil软件进行调试，并对程序进行优化；
3 硬件部分设计
硬件部分设计内容包含6个模块，分别是供电模块，单片机控制模块，信号采集模块，LCD显示模块，按键模块和蜂鸣器报警模块。不同的模块具有不同的功能，其具体模块功能介绍如下：供电模块主要为单片机提供可以使用的工作电压；核心控制模块是单片机控制模块，主要负责控制各个模块的协调工作；显示模块主要用来显示时间和光感应度；按键模块主要用来进行时间设定；信号采集模块主要是通过人体红外感应模块和光敏电阻检测是否有行人经过和对光线强度进行采集；蜂鸣器模块是当光敏电阻检测不到路灯灯亮，即路灯出现故障时，蜂鸣器会自动进行报警[4]。
其中主要硬件包括AT89S52、LCD1602、光敏电阻、蜂鸣器、人体红外感应模块、驻极体话筒、DS1302时钟芯片等。
本设计是通过控制两个光敏电阻，一个人体红外感应模块和驻极体话筒。其中两个光敏电阻作用各不相同，一个用来感受光的强度，另一个是用来检测路灯路灯是否出现故障；通过人体红外感应模块感受是否有人或车辆经过，通过驻极体话筒感受声响。AT89S52单片机在不同情况下通过控制这些硬件实现对LED灯的亮灭。
3.1 单片机最小系统
单片机能正常工作的硬件部分是由电源，复位电路，晶振电路以及扩展部分组成，构成这些硬件电路的系统被称为单片机最小系统。
单片机正常工作时需要时钟电路配合外部电路实现振荡，为单片机提供运行时钟。假定单片机中没有时钟电路对单片机进行驱动，单片机将不会工作，不会执行程序。
晶振又称晶体振荡器，晶振电路主要是为单片机提供时钟频率的，时钟频率是单片机执行指令的基础，当晶振提供的频率越快时，单片机的运行速度也随之越快。一般情况下，一个系统中使用的晶振大小是一样的，这样便于各部分保持同步。但是有时一个系统中需要不同的时钟频率，这时晶振需要与锁相环电路一起使用，这样不同的锁相环就可以为单片机提供不同频率的时钟信号。
当单片机因为外部干扰因素，造成单片机内部寄存器数据混乱，导致单片机不能正常运行时，通过复位电路可以使单片机恢复到初始原来的状态，使单片机重新开始工作，这样的电路叫做单片机的复位电路。
单片机最小系统电路原理图如下图3.1所示。
图3.1 单片机最小系统
3.2 光线检测电路
3.2.1 双电压比较器
在本设计中使用的是LM393是双电压比较器，利用LM393进行电压比较，它的适用电压范围比较广，可采用单电源或者分离式电源供电[5]。双电压比较器的主要工作原理是将模拟量的电压信号与固定的参考电压进行比较。当输入电压的正向输入端高于反向输入端时，它将输出高电平，当正向输入端电压低于反向输入端电压时，输出低电平。它的电路图如下图3.2所示：
图3.2 LM393内部结构图
3.2.2 光敏电阻
光敏电阻是根据半导体的光电导效应制成的。光敏电阻的电阻值是随着光的强弱程度而变化的，当光照强度较强时，电阻值比较小，当光线强度变弱时，电阻会变大。当光敏电阻器的两端的金属电极之间加上电压时，就会产生电流，当它接收到适当的
光照强度时，电流就会根据光线强度的变化而变化，从而实现了光电转换。图中LIGHT1为光敏电阻，光照强度较大时，光敏电阻阻值较小，分压低，这时双电压比较器的引脚6比引脚5的电压低，引脚7输出高电平，当光照强度变弱时，光敏电阻的阻值就会变得较大，分压高，输出低电平。LED灯会亮起，单片机通过判断电平的高低来判断是否为黑暗状态。其电路图如下图3.3所示：
图3.3 光敏电阻工作原理图
3.3 报警电路
蜂鸣器在本设计中用于报警电路，它是根据电生磁原理进行工作的，当有电流经过电磁线圈时，电磁线圈会产生磁场来驱动振动膜发出声音的。因为单片机I/O口输出电流太小，所以需要通过三极管进行电流的放大来驱动蜂鸣器。
单片机控制BEEP的高低电平来让蜂鸣器是否工作，图中Q1为NPN型的三极管，当BEEP为高电平时，三极管将导通，蜂鸣器接地得电，相反为BEEP低电平时，三极管截止，蜂鸣器不得电。R1为上拉电阻，让I/O口的电流在高电平时加大，这时单片机输出的电平可以驱动蜂鸣器正常工作，电阻R6起限流作用，防止基极电流太大烧坏三极管。其电路原理图如图3.4所示：
图3.4 蜂鸣器报警电路图
3.4 人体红外感应模块电路
J4为人体红外模块插口，有人时第二脚输出高电平，经过电阻R31限流后导通
三极管Q3，此时三极管集电极接地，所以PEOPLE为低电平，LED灯D3点亮，单片机通过PEOPLE是低电平还是高电平判断是否有人经过。其电路图如图3.5所示：
图3.5 人体红外感应模块电路
3.5 声音检测电路
驻极体话筒内部有一个场效应管和金属膜片，当有声响时驻极体振动膜会发生震动，它是一种声电转换器件[6]。驻极体振动膜上具有极化电荷，当有声音时会发生震动，驻极体振动膜会因为震动而发生位移，所以电容两极板之间的距离会发生改变，电容就会发生变化，但是驻极体上的电荷量是固定的，如果电容发生变化，电容器两端的电压也一定会发生变化，从而输出电信号，这就是驻极体话筒的工作原理。
MK1为驻极体话筒，当有声响时，器件产生交变电压，电容有隔直通交的作用，所以电压通过C5耦合到三极管Q2的基极，使三极管截止，此时三极管集电极为高电平，所以此时1脚输出为低电平，电平由高变低，下降沿触发单片机外部中断，使单片机判断外界是否发出声响；相反地，如果没有声音发出三极管会一直导通，引脚2输入为低电平，电压比较器输出高电平，单片机通过高低电平来的输出判断是否有声音发出。其电路图如图3.6所示：
图3.6 声音检测电路
3.6 时钟电路
DS1302是可以实现对年、月、日、周、分、秒进行计时的一种低功耗，高性能的时钟芯片，而且还具有闰年补偿的功能，它由VCC中较大者供电，内部有一个RAM 寄存器用来存放临时数据。DS1302时钟芯片有一个可以传送多次字节的时钟信号和数据的接口，保持与CPU的同步通信[7]。
DS1302时钟芯片通过引脚5、6、7与单片机相连，通过读取程序来显示时间，其中J1为纽扣电池作为储备电池使用，当断电时LCD显示屏不会因为断电而使时间发生变化或者停止。电阻R3、R4、R5的作用是用来提高抗干扰能力的。晶振是用来DS1302时钟芯片提供时钟频率的。其电路图如图3.7所示：
图3.7 时钟电路
4 软件部分设计
4.1 软件介绍
4.1.1 Proteus软件
Proteus是一种用于电路设计仿真的，功能较为全面的EDA软件。它由英国Labcenter electronics公司于1989年研发，至今已有近30年的历史，在此期间得到广大电路设计技术人员的青睐[8]。Proteus具有原理编辑，交互式仿真等功能。设计满足了设计软件从无到有的设计过程，这是其他EDA软件难以企及的，本软件数据库包括模拟电路、数字电路、模数混合电路等仿真模块。为这些电路的设计与仿真提供了完美的平台，并且他还具备微处理器系统的开发与仿真功能。对于具体功能而言，它能够实现电路原理图智能排布，功能仿真，数据分析等功能，并且能够完成电路PCB 设计功能。
（1）Proteus ISIS编辑环境
在ISIS 7 Professional启动界面上单击ISIS图标，进入ISIS 7 Professional窗口，它是由菜单栏，主工具栏，预览窗口，元器件选择按钮，工具箱，原理图编辑窗口，对象选择器，仿真按钮，方向工具栏和状态栏等部分组成[9]。
（2）Proteus ISIS参数设置
Proteus ISIS 7可以实现对编辑环境和系统参数的设置。
①编辑环境设置：Proteus ISIS编辑环境的设置主要是图纸，文本编辑器，网格点和模板。
②系统参数的设置：Proteus ISIS系统参数的设置主要是对热键、标注选项、仿真参数的设置。
4.1.2 keil软件
Keil是由德国Keil Software 公司研发的用于开发80C51单片机内核的软件平台之一，它广受设计研发人员的欢迎。其中μVision4是由美国keil Software 公司推出的用于开发51系类单片机的[10]。它是一个集成开发环境可用于编辑，编译，仿真等功能，为软件的开发提供了较好的设计平台。而且支持多种多种编程语言设计，其中包括汇编语言和C语言，Keil C51有丰富的数据库和各种各样的功能，方便了设计的人员的使用。下图为μVision4进行程序编写的界面，如图4.1所示：
图4.1 keil 界面图
（1）创建项目
①创建一个新的项目和文件，并把这个文件添加到项目中。
②设置项目和文件的操作属性。被设置的项目操作属性包括：明确目标芯片和系统的硬件环境、对项目输出文件和清单文件提出要求、选择项目的调试方法等。有时需要对项目中的个别文件单独设置操作属性.
③设置工具选项为目标硬件选择合适的参数。
④项目制作，用工具链（编译器、汇编器、连接定位器等）处理项目，生成中间文件产物（可重新定位目标文件、列表文件等）和最终文件产物（绝对目标文件、烧写文件等）。
（2）仿真设置
使用μVision4调试器可以对源程序进行测试，μVision4提供了两种工作模式。这两种模式可以在“Option for ‘Target’”对话框的“Debug”选项中选择。
①Use Simulator：软件仿真，如串行口，输入输出口和定时器。在此模式下，将μVision4调试器配置成纯软件产品，能够仿真C51系类中大多数不需要任何硬件的目标板[11]。
②Use：硬件仿真，如TKS Debugger，用户可以直接把这个环境与仿真程序或keil监控程序相连。
（3）keil程序调试与分析
系统调试有软件模拟调试和硬件模拟调试两种方式。
使用计算机让单片机进行指令执行，并采用虚拟单片机片内的资源数据进行的调试属于软件调试。利用计算机中的软件通过单片机的输入输出口或者USB接口把编译好的程序传送到仿真器，然后把单片机内的所有资源数据通过仿真器进行仿真，随后把仿真后的结果返回给计算机，这样的调试方式叫做硬件调试[12]。
软件调试和硬件调试的区别在于软件调试是一种小型工程的调试，是初步调试。
而硬件调试可以通过计算机看到单片机的真实执行情况，不仅可以进行单步调试还可以进行全速调试。
4.2 主程序设计
本部分的设计内容为在主程序里，单片机的输入端口通过初始化，对DS1302时钟芯片初始化，LCD1602芯片初始化来执行下一步命令。
（1）对程序进行初始化后，如果此时Key1时间设置键被按下，可以对时间进行设置，通过Key2键增加时间，Key3键减小时间；
（2）如果不对路灯时间进行设置，19点时打开路灯，且在时间段19点到24点路灯亮度最大，在0点到次日6点之间减少路灯亮起盏数，达到节约电能的目的；
（3）假定Key1没有按下，且不在设定时间段内，若是阴天有行人，路灯亮起；
（4）假定Key1没有按下，且不在设定时间段内，没有阴天没有行人，关闭路灯；
（5）在设置时间段内，假定路灯没有亮起，所以此时光敏电阻不会检测到光线，将会启动蜂鸣器报警。如图4.2所示：
图4.2 主程序框图
4.3 子程序设计
4.3.1 人体检测子程序
系统初始化后，对程序进行初始化，判断是否在凌晨以后，若在节能模式判断是否有行人经过，如果有行人经过，路灯全部亮起并延时一段时间，如果没有行人经过，保持原来的状态；若没在节能模式，有行人经过，路灯也不亮起如图4.3所示：
图4.3 人体检测子程序流程图
4.3.2 时钟子程序
系统开始后，DS1302时钟芯片就会开始工作判断是否有片选信号，若有片选信号，时钟芯片将等待初始时间设置命令后进行写操作，路灯将按照新时间定时，读取到当前数据后，将数据送入到单片机，判断是否需要对时间进行调整，如果有时间调整命令，将对芯片进行重新写操作，如果没有没有调整命令，则读取当前数据即可。若没有片选信号发生则重新进行检测。
图4.4 DS1302时钟芯片框图
4.3.3 报警子程序
系统开始后，对程序初始化，然后开始对路灯故障进行检测，进而判断是否出现故障，其中对路灯进行故障检测是通过光敏电阻进行检测的，在设置时间段内，假定路灯没有亮起，所以此时光敏电阻不会检测到光线，将会启动蜂鸣器报警，如果没有出现故障，则检测结束。如图4.5所示：
图4.5 蜂鸣器报警框图
4.3.4 光线检测子程序
系统开始后，对单片机进行初始化，当光敏电阻检测到光线强度，通过LM393电压比较器进行电压比较，判断光线强度是否符合标准，假如光线强度符合标准，即光线强度较弱，则路灯亮起。相反，光线强度较强路灯不会亮起，返回。如图4.6所示：
基于51单片机的路灯控制系统设计开题报告
一、本课题的内容及研究意义 1、论文研究的目的和意义 如今，照明电路的数量越来越多，使得城市街道、小区内的路灯的用电量占城市用电量的比重越来越大，在用电高峰期时，电网超负荷运行，电网电压都低于额定值，在用电低谷期供电电压又高于额定值，当电压高时不但影响照明设备的使用寿命，而且耗电量也大幅增加，当低谷时，照明设备有不能正常工作。 所以，对城市的路灯的设计已经成为了当务之急，特别是午夜之后车流量急剧减少时，应该适当的关闭路灯，节约用电。但是我国的既节能又能延长路灯寿命的技术相比国外却是落后了，因此智能节能路灯控制系统的设计对于城市的发展至关重要。本论文旨在设计一套对外界光线和电压信号的采集来控制路灯的自动启停以及智能调压的控 制系统，它能对路灯进行稳压、调压、自启动并延长路灯寿命的作用。 2、论文研究内容 本设计可以通过对外界光线和电压信号的采集来控制路灯的自动启停以及智能调压从而减少城市路灯照明耗电量，又对输入电压进行稳压调节来提高用电效率。要求独立选择芯片、设计电路、编制程序、调试、完成整个系统功能。 主要内容如下： (1) 根据控制技术的特点，进行路灯系统设计的整体研究与设计。 (2) 针对光线和电压信号的采集，采用数据采集技术。 (3) 通过按键可对相关的参数值进行设置，从而实现对不同时间进行不同的开灯模式。 (4) 当电压符合额定电压时，系统自动进行稳压。 (5) 在午夜之后降低电压以调节路灯亮度，实现调压。 二、本课题的研究现状和发展趋势 目前，路灯系统一般采用钠灯、水银灯、金卤灯等灯具。这类灯具有发光效率高、光色好、安装简易等优点，被广泛使用，但同时也存在着诸如：功率因子低、对电压要求严格、耗电量大等缺点。 我国目前大部分城市都采用全夜灯的方式进行照明，普遍存在的问题有两点：一方面因为后半夜行人稀少，采用全夜灯的方式浪费太大，因此，有的地方采取前半夜全亮，后半夜全灭的照明方式；有的地方在后半夜采用亮一隔一或亮一隔二的节能措施，此种方式虽然节约了电费支出，却带来了社会治安和交通安全问题，不利于城市安全问题。 另一方面，在后半夜因行人稀少，而应该降低路灯的亮度，以避免光源污染，影响居民的晚间的休息。但由于后半夜是用电低谷期，电力系统电压升高，路灯反而比白天更亮了。这不仅造成了能源浪费，还大大影响了设备和灯具的使用寿命。目前，路灯照明广泛采用高压钠灯，其设计寿命在12000小时以上，在正常情况下至少可用3年，但是由于超压使用，现在路灯的使用寿命仅仅只有1年左右，有的甚至只有几个月，造成
模拟路灯控制系统的毕业论文
模拟路灯控制系统的毕业论文
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中文摘要 本作品是具有自动化程度高、运行可靠、使用维护方便的照明控制系统，为城市路灯现代化提供了一些参考方案。系统采用STC单片机为核心的最小系统板，设计了模拟路灯控制系统。控制系统采用定时器设定时钟功能，设定、显示开关灯时间；用了基于555为核心的红外传感器检测物体的定位。路灯单元控制系统采用恒流源供电，具有输出功率调整功能，并能定时调整功率。阐述了基于单片机模拟路灯控制系统实现的设计思想、方法及过程。该模拟控制系统，能有效的节约能源，减少照灯具的损耗。 城市亮化随之被政府所重视，既而大量的资金投入进行建设和改造中去，使得我们的城市夜晚变得灯火辉煌，绚丽多彩，但同时，诸多问题也随之而来：能耗的逐年攀升，产生的某些问题亦逐渐显露出来，如城市路灯的维护量增大，带来人员不足的问题，使得路灯故障时不能得到及时的修复以致造成人民生活的不便；维护费用也随之增加，社会成本过高，电费支出过多，财政承担相对困难，给政府带来了相对大的压力；光污染现象严重……这些问题的产生无疑给当地的路灯管理部门的各方面工作带来很大的压力，因此他们迫切的想解决此问题，故针对这种情况我们设计并制作了这一节能智能型的模拟路灯控制系统，其主要价值在于能更好的节能与监测，在很多方面给人们带来了方便，给维护人员降低了难度。 在白天模式的时候，还能根据环境明暗的变化控制路灯的开启和关闭路灯，在夜晚模式的情况下，根据交通路面情况自动开关灯。当灯出现故障不亮时，能够检测并且通过声光系统报警，显示器上显示故障灯的编号。自制的单元控制器中的LED灯恒流驱动电源，在多数情况下，具有系统稳定，功耗低等特点。 以STC89C51RC为核心，利用时钟控制LED灯的开关时间段，通过红外感应模块将物体运动的信号通过555的TTL高低电平输入单片机，并通过三红外线输入的情况判断物体运行方向，再控制LED灯的开关情况。并完成四方面的功能：时间设定功能，环境明暗判断，独立控制功能，交通条件控制功能。显示部分用LCD 液晶显示，要求能显示实时时间以及对路灯设置的开关灯时。 关键词：STC89C51单片机，红外传感器，1602液晶显示器，DS1302 NE555
基于模拟路灯控制系统的设计毕业论文说明书
毕业论文声明 本人郑重声明： 1．此毕业论文是本人在指导教师指导下独立进行研究取得的成果。除了特别加以标注地方外，本文不包含他人或其它机构已经发表或撰写过的研究成果。对本文研究做出重要贡献的个人与集体均已在文中作了明确标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 2．本人完全了解学校、学院有关保留、使用学位论文的规定，同意学校与学院保留并向国家有关部门或机构送交此论文的复印件和电子版，允许此文被查阅和借阅。本人授权大学学院可以将此文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本文。 3．若在大学学院毕业论文审查小组复审中，发现本文有抄袭，一切后果均由本人承担，与毕业论文指导老师无关。 4.本人所呈交的毕业论文，是在指导老师的指导下独立进行研究所取得的成果。论文中凡引用他人已经发布或未发表的成果、数据、观点等，均已明确注明出处。论文中已经注明引用的内容外，不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究成果做出重要贡献的个人和集体，均已在论文中已明确的方式标明。 学位论文作者（签名）： 年月
关于毕业论文使用授权的声明 本人在指导老师的指导下所完成的论文及相关的资料（包括图纸、实验记录、原始数据、实物照片、图片、录音带、设计手稿等），知识产权归属华北电力大学。本人完全了解大学有关保存，使用毕业论文的规定。同意学校保存或向国家有关部门或机构送交论文的纸质版或电子版，允许论文被查阅或借阅。本人授权大学可以将本毕业论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用任何复制手段保存或编汇本毕业论文。如果发表相关成果，一定征得指导教师同意，且第一署名单位为大学。本人毕业后使用毕业论文或与该论文直接相关的学术论文或成果时，第一署名单位仍然为大学。本人完全了解大学关于收集、保存、使用学位论文的规定，同意如下各项内容： 按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版本；学校有权保存学位论文的印刷本和电子版，并采用影印、缩印、扫描、数字化或其它手段保存或汇编本学位论文；学校有权提供目录检索以及提供本学位论文全文或者部分的阅览服务；学校有权按有关规定向国家有关部门或者机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入学校有关数据库和收录到《中国学位论文全文数据库》进行信息服务。在不以赢利为目的的前提下，学校可以适当复制论文的部分或全部内容用于学术活动。 论文作者签名：日期： 指导教师签名：日期： 摘要 随着城市建设和社会经济的迅速发展，城市道路照明作为城市文明与现代化程度的重要标志，已受到越来越多的关注，规模也在不断扩大。路灯是一个城市的照明系统不可分割更无可替代的一部分，现有的路灯管理的方式方法已远远不能满足城市路灯发展与管理的需要，必须依靠现代化的高科技管理手段。由于单片机具有集成度高，处理能力强，可靠性高，系统结构简单，价格低廉的优点，因此在路灯照明工程中被广泛应用。本系统采用MSC-51系列单片机AT89C51和相关的光电检测设备来设计智能光控路灯控制器，利用51系列单片机可编程控制八位逻辑I/O端口实现路灯的智能化，达到节能、自动控制的目的,单片机采集光敏电阻或光电开关的信号控制路灯的亮灭，具有自动检测故障报警等功能，同时根据实际情况，通过计时系统来对时间进行有效的控制，在本设计中，输入是开关按钮，进行时间控制，显示是六个数码管和LED二极管，时
基于zigbee的智能节能路灯控制系统设计
基于zigbee的智能节能路灯控制系统 1 引言 传统的路灯节能系统存在着智能化程度低、通讯稳定程度差、路面照度分布不均等问题。目前路灯电费和管理费用是政府的一项巨大的财政支出。从路灯节能控制系统的成本、可靠性、信息化、应用前景等方面考虑，采用ZigBee无线自组织网络技术无疑是可以实现路灯节能控制系统的智能化、信息化、可靠性高、低成本的目标。 2 系统方案 本系统采用ZigBee和GPRS无线网络两层网络。ZigBee路由节点安装在路灯灯杆上，起着控制路灯节能和为其他节点的信息中寄的作用。在系统各子网路灯控制器通信采用ZigBee协议，无需通信费用，子网控制器是采用GPRS数传终端，对子网采用ZigBee协议与路灯控制器通信，对系统中心通过GPRS通信。ZigBee网络协调器负责建立网络和管理网络，形成一个ZigBee子站，远程控制中心通过GPRS网络于ZigBee子网相联。 ①路灯控制器 主要功能有：控制路灯开关、亮度调节、电流采集、电压采集、计算功率以及功率因数等。 ②子网控制器（GPRS数传终端） 主要功能有：接收和发送子网的所有路灯控制信号、数据记录、报警处理等。它负责控制子网的路灯控制器运行，将系统中心的命令下达给路灯控制器，将路灯控制器及线路信息反馈系统中心。子网控
制器处于系统中心和子网路灯控制器的中间，向上通过GPRS同系统中心通信，向下则是通过ZigBee通讯协议方式，同各个路灯控制器通信。 ③系统中心 系统中心主要实现通过系统控制软件对子网下的路灯控制器进行远程数据访问和控制，包括参数配置，控制命令发送、现场灯具状态收集等。能够显示路灯状态（亮度、电压、电流、功率和功率因数）信息，能够远程控制路灯的开关和调节路灯的亮度，可以实现时序调度事件、读取数据记录、监视事件和报警应答等操作。 3 节能策略 控制模型采用基于功率的闭环控制系统。在容许的超调亮围实现对路灯功率的自动调节，通过单片机控制可控硅的导通角，对路灯的功率进行调节。 智能感应控制。白天，当光线达到预期要求时关灯；晚上，当有人或车辆经过时，控制路灯自动控制打开路灯或者增强路灯的亮度；而在一段时间没有人或车辆经过，自动延时后关闭路灯或者减弱路灯亮度。
模拟路灯控制系统附硬件图及c程序
摘要 本文介绍了一个模拟路灯控制系统的应用方案，用以实现模拟路灯的智能控制。本方案以宏晶公司的MCU芯片STC12C5410AD为核心，加以简单的外围电路，实现了模拟路灯控制系统所要求的全部技术内容。STC单片机在最近几年应用越来越广泛，因其抗干扰能力强、稳定性好，性价比高，因此是低成本路灯控制解决方案的首选。该控制系统除了选用廉价的单片机芯片，还采用了廉价的红外对射传感器，大大降低了系统成本。整个系统的电路简单，结构紧凑,电源驱动仅采用变压器与三端稳压器相结合，附加少许滤波电容便实现了稳定的电源输出。经过多次测试，证实该系统能长时间稳定工作，完全满足设计要求指标。 关键词：模拟控制；LED照明；单片机
ABSTRACT This paper introduces a simulation control system application scheme street, to simulate the street lamp of intelligent control. This plan to macro crystal company MCU, STC12C5410AD as the core, to chip the periphery of the simple circuit, realize the simulation street lamp control system all of the requested technology content. STC SCM in recent years more and more wide application, because of its strong anti-interference ability, good stability, high performance/price ratio, and so is the low cost street lamp control solutions of choice. The control system in addition to choose cheap single-chip microcomputer chip, also adopted the cheap infrared mutual illuminate sensor, and greatly reduce the cost of system. The whole system of the circuit is simple, compact structure, power drive only used three transformer and the regulators, and the combination of a few additional filter capacitance will realize the stable power output. After many test, and confirm that the system can work stably for a long time, fully meet the design requirements index. Keywords: Simulate controlling; LED lighting; Single-chip microcomputer
基于电力载波技术的智能化路灯控制系统设计
毕业论文 基于电力载波技术的智能化路灯控制系统设计 姓名 学院电气工程与自动化学院 专业自动化 指导教师 职称教授 2013年5月1日
天津工业大学毕业论文任务书 题目基于电力载波技术的智能化路灯控制系统设计 学生姓名额外特温 特 学院名称 电气工程与自动化学 院 专业班级 过多个地 方 课题类型实际课题 课题意义 基于电力载波技术的智能化路灯控制系统能够弥补当前路灯控制器的不足，将电力载波技术应用于路灯控制过程中，实现主控站和从控制站之间的信息交换，从而实现路灯的智能化，并且成本低，易于推广应用。它能够实现远程控制，并和现有的电力线兼容，检修方便，可以提高城市路灯的利用率，节能。 任务与进度要求3．12-3.30：对此设计进行初步的了解和资料查询，对本设计方案具有初步的轮廓 4.2-4.30：完成控制设计，及硬件电路设计， 5.4-5.30 ：完成毕业论文任务书初稿，并对设计的硬件进行调试； 5.31- 6.7：完善任务书，准备毕业答辩，按时完成 主要参考 文献[1] M.- H. Shwehdi, “A Power Line Data Communication Interface using Spread Spectrum Echnology in Home Automation [J],” IEEE Trans. Power Delivery, vol. 11, no. 3, July 1996, pp. 1232-1237. [2] 张辉.现代通信原理与技术[M].西安：西安电子科技大学出版社，2002. [3] 齐国清.信号检测与估计[M].北京：电子工业出版社，2010. [4] 朱小龙.数字通信技术[M].北京：化学工业出版社，2004. 起止日期2013年3月12日—2013年6月7日备注 院长教研室主任指导教师
基于单片机模拟路灯控制系统
基于51单片机的模拟路灯控制系统1. 系统设计 1.1 设计要求 一、任务（来自原题） 设计并制作一套模拟路灯控制系统。控制系统结构如图1所示，路灯布置如图2所示。 图1 路灯控制系统示意图 .. .专业. .
图2 路灯布置示意图（单位：cm） 二、设计要求+ 1．基本要求 （1）支路控制器有时钟功能，能设定、显示开关灯时间，并控制整条支路按时开灯和关灯。 （2）支路控制器应能根据环境明暗变化，自动开灯和关灯。 （3）支路控制器应能根据交通情况自动调节亮灯状态：当可移动物体M（在物体前端标出定位点，由定位点确定物体位置）由左至右到达S点时（见图2），灯1亮；当物体M到达B点时，灯1灭，灯2亮；若物体M由右至左移动时，则亮灯次序与上相反。 （4）支路控制器能分别独立控制每只路灯的开灯和关灯时间。 .. .专业. .
（5）当路灯出现故障时（灯不亮），支路控制器应发出声光报警信号，并显示有故障路灯的地址编号。 2．发挥部分 （1）自制单元控制器中的LED灯恒流驱动电源。 （2）单元控制器具有调光功能，路灯驱动电源输出功率能在规定时间按设定要求自动减小，该功率应能在20%～100%围设定并调节，调节误差≤2%。 （3）性价比高，工作稳定，符合电磁兼容（EMC）方面的要求，无对外干扰或干扰小。 1.2 总体设计方案 1.2.1 功能分解及设计思路 本模拟路灯控制系统的设计方案要实现的主要功能主要分解为以下五个方面： 一是时钟功能及定时开关灯。 二是根据环境明暗变化，自动开灯和关灯。 三是根据交通情况自动调节亮灯状态：当汽车靠近路灯时，路灯能自动点亮；当汽车远离时，路灯自动熄灭。 四声光报警功能，当路灯出现故障时而不亮时，控制器发出信号，并显示有故障路灯的地址编号。 五是根据绿色节能照明要求，采用恒流源驱动LED路灯发亮且能调光，路灯驱动电源输出功率能在20%～100%围设定并调节，调节误差≤2%。 以上功能的实现，都是以单片机为核心，在单片机系统实现的输入输出和显示功能的基础上，由单片机的置逻辑和运算功能，加上一定的外围电路.. .专业. .
路灯节能的控制系统设计分析
龙源期刊网 https://www.wendangku.net/doc/5d19025743.html, 路灯节能的控制系统设计分析 作者：李正新 来源：《神州·中旬刊》2017年第08期 摘要：通过加入分时控制和电压监控等系统，以及路灯节能控制的设计，使得路灯节能系统更加完善。城市路灯的节能高效节能不仅仅可以更加高效地利用电能达到节约能源的效果，还可以向市民们传递节能的理念，让全民参与到节能中来，更加坚实地贯彻可持续发展思想。 关键词：路灯节能；控制系统设计；分析 1.路灯节能控制系统的功能 1.1分时控制 在城市路灯供电系统中，大多是通宵统一标准供电，虽然控制简单，但是系统线路单一，无法对路灯不同时段，不同地区根据不同的照明需求改变照明亮度。而一年四季中，每个季节的日出日落的时间段都会有所不同，不同时间段的自然光照明度都会有所变化，且城市路灯照明不仅仅应考虑四季的时节变化，还需要考虑每天不同时段人们对照明量的需求，比如在人流量与车流量的高峰期的傍晚，需要让路灯进入最佳照明模式以保障人们的出现安全，在交通正常期的深夜和交通低谷期的凌晨，照明量应在保证基本出行安全的前提下相应降低照明量以节约用电。那么如何控制路灯的照明度呢，根据“一年分三季，一季分时段”的分时控制思想，在不同的时间段输入相对应的的电压，随着电压的变化，照明度相应也发生变化。在交通量较大的时间段根据人眼的感光——光线照明度减少10%，人的视觉感觉只减少了不到1%，而当电压减少到额定电压的93%时路灯的照明度会降低5%，而使用寿命将提升两倍，所以将此电压设为正常照明电压最为适合，既可以保证行人的照明需求与舒适度，还能大大提升路灯工作寿命与效率。相应的方法可以设计出正常期与低谷期相应的照明电压分别为额定电压的88%和80%。采取分时控制将大大地减少因交通照明需求的不同而造成的不必要的浪费。可以根据表1中的不同时间段的电压值来实现路灯照明的分时控制。 1.2电压监控 分时控制的基本理论是建立在路灯供电电压基本保持在稳定值的前提下的，但是在面对现实情况时往往没有那么理想。大多数地区电网电压都存在着安全正常范围内的电压波动，而，其电压值可能高于也可能低于额定电压。这时候使用路灯分时控制时间表中的比值来调整电压虽然也能达到节能效果，但是明显没有正常情况下那样显得那么理想。所以这时就需要在控制系统中加入电压监控系统，对供电电压提供实时的电压数据并传到分时控制系统中分析处理得出应控制输出的电压值。将电压监控系统与分时控制系统结合将会使得节能电压更加准确，节能效果更佳明显。
基于单片机模拟路灯控制系统
基于51单片机的模拟路灯控制系统 1. 系统设计 1.1 设计要求 一、任务（来自原题） 设计并制作一套模拟路灯控制系统。控制系统结构如图1所示，路灯布置如图2所示。 图1 路灯控制系统示意图
图2 路灯布置示意图（单位：cm） 二、设计要求+ 1．基本要求 （1）支路控制器有时钟功能，能设定、显示开关灯时间，并控制整条支路按时开灯和关灯。 （2）支路控制器应能根据环境明暗变化，自动开灯和关灯。 （3）支路控制器应能根据交通情况自动调节亮灯状态：当可移动物体M（在物体前端标出定位点，由定位点确定物体位置）由左至右到达S点时（见图2），灯1亮；当物体M到达B点时，灯1灭，灯2亮；若物体M由右至左移动时，则亮灯次序与上相反。 （4）支路控制器能分别独立控制每只路灯的开灯和关灯时间。 （5）当路灯出现故障时（灯不亮），支路控制器应发出声光报警信号，并显示有故障路灯的地址编号。 2．发挥部分
（1）自制单元控制器中的LED灯恒流驱动电源。 （2）单元控制器具有调光功能，路灯驱动电源输出功率能在规定时间按设定要求自动减小，该功率应能在20%～100%范围内设定并调节，调节误差≤2%。 （3）性价比高，工作稳定，符合电磁兼容（EMC）方面的要求，无对外干扰或干扰小。 1.2 总体设计方案 1.2.1 功能分解及设计思路 本模拟路灯控制系统的设计方案要实现的主要功能主要分解为以下五个方面： 一是时钟功能及定时开关灯。 二是根据环境明暗变化，自动开灯和关灯。 三是根据交通情况自动调节亮灯状态：当汽车靠近路灯时，路灯能自动点亮；当汽车远离时，路灯自动熄灭。 四声光报警功能，当路灯出现故障时而不亮时，控制器发出信号，并显示有故障路灯的地址编号。 五是根据绿色节能照明要求，采用恒流源驱动LED路灯发亮且能调光，路灯驱动电源输出功率能在20%～100%范围内设定并调节，调节误差≤2%。 以上功能的实现，都是以单片机为核心，在单片机系统实现的输入输出和显示功能的基础上，由单片机的内置逻辑和运算功能，加上一定的外围电路得以实现。针对以上的五个功能，采用模块化的设计思想，以下分别叙述之。 1.2.2 方案论证与比较 1.2.2.1 时钟功能及定时开关机。 方案一：采用专用时钟芯片。
模拟路灯控制系统的设计
摘要 路灯照明对人们的日常生活有着很重要的作用，路灯照明系统的好坏直接影响到人们夜晚出行的安全。中国的路灯控制系统老旧，效率低，浪费能源过多。路灯系统控制方式落后，无法远程控制开关灯时间，缺乏设备故障检测和报警系统。急需升级改善。单片机拥有卓越的控制能力，已经广泛应用在很多领域。基于单片机的智能路灯控制系统可以改变中国路灯现状，使得路灯的管理变得简单、可靠，能节约更多的电能，能使人们更加安全的出行，减少因路灯控制系统不完善而引起的交通事故。因此，设计一款智能路灯控制系统具有非常重要的意义。 文章介绍了模拟路灯控制系统的两大组成部分，即硬件系统和软件系统。硬件系统以AT89S52单片机为主控芯片，由实时时钟芯片DS1302产生实时系统时间，由LCD1602液晶显示屏显示菜单、提示和实时时间等信息，使用独立式键盘调整切换功能菜单、设置开关灯时间等，采用光敏电阻检测环境的明暗情况，使用反射型红外光电传感器检测交通情况，配合蜂鸣器和LED灯实现故障报警。软件系统包含系统监控程序模块、显示程序模块、键盘程序模块、实时时钟程序模块，环境检测程序模块、报警程序模块、交通检测程序模块，设定路灯开关时间程序模块等。 通过在proteus软件中模拟仿真调试，实现了课题规定的功能和性能指标要求，设计成果具有一定的推广应用价值。 关键词：路灯控制；AT89S52；DS1302；LCD1602
ABSTRACT Street lighting has a quite significant impact on people's daily life, the quality of the street lamp lighting system directly affects the safety of people at night. In china，street lamp control system is old-style, low efficiency and waste too much energy.The mode of streetlight control system is backward, it can’t remotely control switch lights in time, and lack equipment in fault detection and alarm system, which is badly in need of upgrading. MCU has excellent control ability, which has been widely used in many fields. Based on MCU intelligent lighting control system can change the status of Chinese street lighting, the street lamp management becomes simple and reliable, which can save more energy, make people more safe travel and reduce traffic accidents caused by defective street lamp control system . Therefore, it is great crucial to design a intelligent street lamp control system. This paper introduces the two components of the analog street lamp control system, namely the hardware system and the software system. The main control chip of hardware system is the AT89S52 microcontroller , real-time system time is produced by the real-time clock chip DS1302 , the information of menu,prompt and real time is displayed on the LCD1602 , hardware system use a separate keyboard to adjust or switch function menu and set the time switch lights, photosensitive resistance to measure the brightness of environment, and the reflection type infrared photoelectric sensor to detect traffic situation, with the buzzer and LED lamp realizes fault alarm. Software system includes system monitor module, display module, keyboard module, real-time clock module, environment detection program module, alarm module program, traffic detection program module, set the street lamp switch time program module and so on. By simulating and debugging in Proteus Software, the function and performance requirement of the project are achieved, and the design result has certain application value. Key words: street lamp control; at89s52; ds1302; lcd1602
智能节能路灯控制系统设计
河北机电职业技术学院毕业论文 题目智能节能路灯控制系统设计 系别电气工程系 专业电气自动化技术 姓名孟学文 指导教师刘成伟
目录 摘要 (3) 1 绪论 (4) 1.1 概述 (4) 2 方案论证与选择 (5) 2.1 智能路灯节能方案概述 (5) 2.2 智能路灯节能控制系统结构设计 (5) 2.3 可变电抗器 (6) 2.4 智能控制器 (8) 2.5 每只LED灯控制逻辑关系图 (8) 2.6 系统硬件总体划分 (8) 2.7 智能控制器总体设计 (8) 3 智能路灯节能控制系统各电路部分设计 (9) 3.1 环境光控制电路的设计 (9) 3.2 时钟电路 (12) 3.3 横流驱动电路 (14) 3.4 故障检测电路 (16) 3.5 电源电路的设计 (16) 3.6 报警电路的设计 (17) 4 控制部分设计 (18) 4.1 单片机系统介绍 (18) 4.2 整个系统的控制流程 (19) 4.3 显示装置流程图 (20) 总结与展望 (21) 总结 (21) 展望 (21) 参考文献 (22) 附图 (23)
智能路灯节能控制系统设计 杨亮亮 （安徽工业大学工学院农业电气化与自动化07级） 摘要：随着我国经济的快速发展，电力消费也随之快速地增长。电力资源已成为紧缺资源。如何节能降耗已成为近年来研究的热点课题。 本文研究的智能路灯节能控制系统是针对我国在城市照明上所存在的巨大的能源消耗 而开发的基于单片机的新型节能控制系统，集稳压控制、软起动功能、自动起停、智能调 压控制于一体。智能路灯节能控制系统将晶闸管功率变换单元和智能控制系统相结合，利 用可变电抗器隔离高压和低压，将可变电抗器的一次绕组(高压)与路灯相串联，将二次绕 组与晶闸管和具有模糊控制算法的控制系统相联，通过改变其低压绕组上的电压来控制高 压绕组上电压的变化，从而达到改变路灯端电压的效果，以实现路灯的软起动和调压节 能。 本文对基于单片机的智能路灯节能控制系统进行了深入分析和研究。讨论了智能路灯节能控制系统的构思、设计方案，介绍了该装置的系统设计、工作原理，详细分析了以89C51为主控单元的硬件电路设计，以及电气连接。 关键词：单片机、智能路灯 Abstract: with the rapid development of our economy, electricity consumption is subsequently fast growth. Electric power resource has become shortage resources. How to energy consumption has become the hot topic research in recent years. This paper studies of intelligent street lamp energy saving control system is aiming at existing in urban lighting on the huge energy consumption and development based on SCM system, set the new energy-saving control voltage control, soft starter to function, the automatic starting and stopping, intelligent pressure regulating control in one body. Intelligent street lamp energy saving control systems will be thyristor power changing unit and intelligent control system by combining, high voltage and low voltage variable reactor isolation, a winding variable reactor (HVT) and street lamp in series, will be secondary windings and thyristor and fuzzy control algorithm with associated the control system by changing its low voltage to control
模拟路灯控制系统英文资料
LED Lighting Control using the MC9S08AW60 Designer Reference Manual To provide the most up-to-date information, the revision of our documents on the World Wide Web is the most current. Your printed copy may be an earlier revision. To verify you have the latest information available, The following revision history table summarizes changes contained in this document. For your convenience, the page number designators have been linked to the appropriate location. Revision History Chapter 1 Introduction 1.1 Introduction This manual describes a reference design of a multi-color LED lighting control solution by using the MC9S08AW60 Microcontroller. Using a microcontroller (MCU) to control the red/green/blue (RGB) color LEDs increases system flexibility and functionality for the next generation of lighting applications, architectural/entertainment lighting or LCD backlighting, that require a smart and adaptive control methodology to ensure optimized color space rendering for various display contents, excellent color contrast for realistic display scene and a consistent color setting in manufacturing. In many cases, these new applications are controlled by a central control unit that requires a connectivity interface that can be implemented at a low cost using MCU-based lighting controller. A compact light-box with more than a million display colors is implemented to demonstrate the advantages of using MCU to control RG B color LEDs with different luminosity settings. The average current through each color LED is controlled by an individual PWM signal generated from MCU and the LED luminosity is almost in
模拟路灯控制系统的设计
开放实验报告实验名称基于单片机控制的模拟路灯控制系统 学生姓名杨茜 系、专业信息工程系、电子科学与技术 指导教师许建明 2015年7月5 日 基于单片机控制的模拟路灯控制系统 一、实验目的 1.综合应用所学电子课程，用单片机设计控制模块。 2.通过本次设计，加强学生对单片机的深刻理解，提高学生的设计能力和动手能力。 3.了解PCB板制造过程。 二、实验内容 设计一款通过单片机控制的模拟路灯控制系统，能够自动根据环境的亮度和行人的有无来关闭和开启路灯。 三、实验原理 本系统采用51单片机为控制芯片，集成HC-SR501 探头人体红外感应模块来感应行人的有无，光敏电阻为环境亮度感应器。该设备外围元件少简化了电路设计，提高了系统的可靠性。 AT89C52简介
AT89C52是一个低电压，高性能CMOS 8位单片机，片内含8k bytes 的可反复擦写的Flash 只读程序存储器和256 bytes 的随机存取数据存储器（RAM ），器件采用ATMEL 公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器和Flash 存储单元，AT89C52单片机在电子行业中有着广泛的应用。 AT89C52有40个引脚，32个外部双向输入/输出(I/O)端口，同时内含2个外中断口，3个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，2 个读写口线，AT89C52可以按照常规方法进行编程，也可以在线编程。其将通用的微处理器和Flash 存储器结合在一起，特别是可反复擦写的 Flash 存储器可有效地降低开发成本。 AT89C52是一个低电压，高性能CMOS 8位单片机，片内含8k bytes 的可反复擦写的Flash 只读程序存储器和256 bytes 的随机存取数据存储器（RAM ），器件采用ATMEL 公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器和Flash 存储单元，AT89C52单片机在电子行业中有着广泛的应用。 AT89C52有40个引脚，32个外部双向输入/输出(I/O) 端口，同时内含2个外中断口，3个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，2 个读写口线，AT89C52可以按照常规方法进行编程，也可以在线编程。其将通用的微处理器和Flash 存储器结合在一起，特别是可反复擦写的 Flash 存储器可有效地降低开发成本。 四、实验电路 1、系统框图
模拟路灯控制系统的设计
种初蓉碗 开放实验报告 实验名称________ 学生姓名______________________ 杨茜 ____________________ 系、专业__________ 信息工程系、电子科学与技术_________ 指导教师____________________ 许建明____________________ 2015年7月5日
基于单片机控制的模拟路灯控制系统 一、实验目的 1?综合应用所学电子课程，用单片机设计控制模块。 2.通过本次设计，加强学生对单片机的深刻理解，提高学生的设计能力和动手能力。 3.了解PCB板制造过程。 二、实验内容 设计一款通过单片机控制的模拟路灯控制系统，能够自动根据环境的亮度和行人的有无来关闭和开启路灯。 三、实验原理 本系统采用51单片机为控制芯片，集成HC-SR501探头人体红外感应模块来感应行人的有无，光敏电阻为环境亮度感应器。该设备外围元件少简化了电路设计，提高了系统的可靠性。 AT89C52简介 AT89C52是一个低电压，高性能CMOS位单片机，片内含8k bytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器和256 bytes的随机存取数据存储器(RAM，器件采用ATME公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置 通用8位中央处理器和Flash存储单元，AT89C52单片机在电子行业中有着广泛的应用。 AT89C52有40个引脚，32个外部双向输入/输出(I/O)端口，同时内含2个外中断口，3个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，2个读写口线，AT89C52 可以按照常规方法进行编程，也可以在线编程。其将通用的微处理器和Flash存储器结合在一起，特别是可反复擦写的Flash存储器可有效地降低开发成本。 AT89C52是一个低电压，高性能CMOS位单片机，片内含8k bytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器和256 bytes的随机存取数据存储器(RAM,器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置 通用8位中央处理器和Flash存储单元，AT89C52单片机在电子行业中有着广泛的应用。 AT89C52有40个引脚，32个外部双向输入/输出(I/O)端口，同时内含2个外中断口，3个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，2个读写口线，AT89C52 可以按
路灯节能控制系统设计及其软件实现
路灯节能控制系统设计及其软件实现 姚丹丹，王宜怀，谭碧云 (苏州大学计算机科学与技术学院，江苏 苏州 215006) 摘 要：在分析路灯巡检方法、节能模式的基础上，设计路灯节能控制系统。该系统框架总体分为3层，终端层在每盏路灯中嵌入物联网通信模块作为控制单元，实现路灯的单灯控制，中间层采用32位CodeFire 系列MCF52223芯片作为控制单元，结合MC13211实现数据传输，服务器层直接面向路灯管理者，使其通过浏览网页即可对整个城市路灯进行智能化控制。在此基础上，提出路灯节能控制系统的Web 软件设计方案。应用结果表明，该系统运行稳定、节能效果明显。 关键词：路灯管理；节能模式；Web 数据库；GPRS-ZigBee 通信 Design of Street Lamp Energy Saving Control System and Its Software Implementation YAO Dan-dan, WANG Yi-huai, TAN Bi-yun (College of Computer Science and Technology, Soochow University, Suzhou 215006, China) 【Abstract 】On the basis of analyzing the methods of monitoring, energy saving modes of street lamps, this paper designs a novel energy saving control system. This system framework is divided into three layers, including terminal layer, middle layer and server layer. In the terminal layer, in order to control a single street lamp, it puts a things communication module into the lamp as core control unit. In the middle layer, it uses the chip of 32 bit CodeFire series MCF52223 as a control unit, with the chip of MC13211, completing the transmission of data. In the server layer, street managers can control all of the city lights intelligently through visiting the Website. On this basis, the paper proposes a novel software control scheme of Web. Application results show that the system deploys into operation stably for a long time and obvious power consumption is achieved. 【Key words 】street lamp management; energy saving pattern; Web database; GPRS-ZigBee communication DOI: 10.3969/j.issn.1000-3428.2012.03.079 计 算 机 工 程Computer Engineering 第38卷 第3期 V ol.38 No.3 2012年2月 February 2012 ·工程应用技术与实现·文章编号：1000—3428(2012)03—0240—03文献标识码：A 中图分类号：TP393 1 概述 目前路灯控制中，极少能实现利用一台计算机控制单灯及自动检测单灯故障。针对这种状况，本项目充分研究并融 合传感网络技术、 3G 通信技术及嵌入式计算机系统软硬件设计技术等应用于城市照明，开发新型智能路灯控制系统。实现利用一台计算机控制全市单灯。为节能、路灯自检、自动管理、延长路灯使用年限提供了技术基础，是现代路灯智能控制的根本解决方案。目前，市面上的路灯控制系统大部分不能实现单灯控制、路检与节能[1]。有的采用进口部件，利用电力载波通信，实际效果表明不适合中国电网，波动大、通信误差多、成本也高[2]。还有一部分采用GPRS 直接控制单灯，这种方案不可行，需要大量电信通信，成本高、效 率低。 本文系统是GPRS 到路端，ZigBee 完成单灯之间的通 信，是物联网的典型应用，成本低、效率高、稳定性好。限于篇幅，本文重点分析节能模式及节能潜力，并在硬件系统基础上，提出控制系统及节能模式的Web 软件设计方案。 2 路灯控制系统的节能模式研究 本文采用Freescale 公司的高性能32位CodeFire 系 列[3]MCF52223芯片[4]作为控制单元，结合MC13211[5]的无 线传感网络的微控制器完成数据传输，实现单灯控制。为了达到节能的目的，需要控制软件具有灵活的控制方式。本文 提出多种节能控制模式，以下简单列举2种。 (1)1/2、1/3等控制模式。在行人车辆不太多的情况下， 可以采用隔一盏、隔2盏亮灯的模式。这样，既能满足地面基本光照，又能达到节能的目的。 (2)按地球经纬度控制模式。由于地球经纬度的差异，使得各地的日出日落时间不一样，同一地方不同时间的日出日落时间也不一样。如果统一设定开关灯时间，既浪费能源，又不能达到很好的控制效果。比如说，大冶市一月中旬的日出时刻为07︰21︰00，日落时刻为17︰33︰00，七月中旬的日出时刻为05︰28︰00，日落时刻为19︰28︰00。如果统一设定开灯时刻为17︰30︰00，那么到七月份，则会造成很大的资源浪费。 基于该情况，本文提出按日出日落时间自动调整开关灯时间。将当地的日出日落时间表导入系统，设置开关灯偏移时间。这样随着季节的变动，开关灯时间会自动地随日出日落时间的变化而变化。开灯偏移量与日落时间决定了开灯时间，即开灯时刻=日落时刻+开灯偏移量；关灯偏移量与日出时间决定了关灯时间，即关灯时刻=日出时刻+关灯偏移量。 3 路灯节能控制系统的体系结构 基于B/S 的路灯控制系统框架总体分为3层，系统框架 如图1所示。基金项目：国家自然科学基金资助项目(61070169) 作者简介：姚丹丹(1985－)，女，硕士研究生，主研方向：嵌入式系统；王宜怀，教授、博士；谭碧云，硕士研究生 收稿日期：2011-04-20 E-mail ：yihuaiw@https://www.wendangku.net/doc/5d19025743.html,