發(fā)布時(shí)間:2018/11/5 9:05:41 來(lái)源:本站
本系統(tǒng)基于AT89S52單片機(jī),控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖和實(shí)物圖如圖1和圖2所示。路燈的硬件電路設(shè)計(jì)有以下幾部分:?jiǎn)纹瑱C(jī)、傳感器檢測(cè)電路、故障檢測(cè)電路、報(bào)警電路、LED路燈、舵機(jī)、太陽(yáng)能電池板、蓄電池。該系統(tǒng)將路燈、外界環(huán)境的變化、太陽(yáng)能的利用等緊密地聯(lián)系起來(lái)。其中,太陽(yáng)能電池板給蓄電池充電供整個(gè)路燈系統(tǒng)使用;傳感器檢測(cè)電路中的光電傳感器電路和紅外傳感器電路分別檢測(cè)外界的光照度及道路車(chē)人情況共同決定路燈的開(kāi)關(guān);此外,路燈系統(tǒng)還要依據(jù)當(dāng)時(shí)區(qū)域環(huán)境的光照度利用單片機(jī)產(chǎn)生的PWM波對(duì)LED燈光進(jìn)行調(diào)節(jié)[3];同時(shí)也確定太陽(yáng)能電池板的轉(zhuǎn)向;故障檢測(cè)電路時(shí)刻監(jiān)控路燈的運(yùn)行若有故障即刻通過(guò)GSM短信反饋有關(guān)信息[4]。
圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖
Fig.1 Structure diagram of system
圖2 系統(tǒng)實(shí)物圖
Fig.2 Physical map of system
1)系統(tǒng)的核心控件。AT89S52采用CMOS工藝生產(chǎn)的高性能、低功耗的8位微型控制器,可使用串口下載,被用于眾多控制系統(tǒng)中[5]。本系統(tǒng)采用AT89S52作為主控芯片,利用該芯片對(duì)反饋回來(lái)的電信號(hào)進(jìn)行讀取,經(jīng)分析反饋回來(lái)的電信號(hào)所蘊(yùn)含的外界信息判斷環(huán)境發(fā)生的變化,進(jìn)而通過(guò)單片機(jī)控制信號(hào)I/O口[6]輸出相應(yīng)的電位跳變來(lái)控制路燈的開(kāi)關(guān)和亮度、太陽(yáng)能板的向光轉(zhuǎn)動(dòng)以及發(fā)出故障警報(bào)。
2)傳感器模塊電路的設(shè)計(jì)。紅外傳感器電路見(jiàn)圖3。當(dāng)紅外傳感器的檢測(cè)方向遇到行人或車(chē)時(shí),信號(hào)反射回來(lái)被接收管接收,通過(guò)數(shù)字傳感器接口返回到微處理器主機(jī),微處理器即可根據(jù)紅外返回的信號(hào)來(lái)識(shí)別周?chē)h(huán)境的變化從而控制路燈的亮滅。光電傳感器電路見(jiàn)圖4。光電傳感器與紅外傳感器的原理相同,只是前者用于檢測(cè)光照的強(qiáng)弱,同樣是將反饋回來(lái)的信息交給微處理器再進(jìn)行相應(yīng)的動(dòng)作。
圖3 紅外傳感器電路圖
Fig.3 Circuit diagram of infrared sensor
圖4 光電傳感器電路圖
Fig.4 Circuit diagram of photoelectric sensor
圖3和圖4中,兩電路都以集成運(yùn)算放大器LM393芯片[7]為核心控件,作為電壓比較器。以圖4說(shuō)明其工作原理:當(dāng)電壓比較器輸入引腳5管腳的輸入電壓高于參考電壓即4管腳的電壓時(shí),輸出電壓為高電平;輸入引腳5管腳的輸入電壓低于參考電壓即4管腳的電壓時(shí),輸出電壓為低電平;輸出電壓值的大小取決于D1的阻值。光敏電阻的制成是根據(jù)半導(dǎo)體的光電效應(yīng)原理,其電阻隨光照強(qiáng)度的變化而改變。
3)報(bào)警電路。本系統(tǒng)的報(bào)警電路以GMS模塊為主要控件,GMS和單片機(jī)之間通過(guò)串口連接,利用AT指令進(jìn)行通信[8]。首先通過(guò)檢測(cè)路燈電流來(lái)判斷是否出現(xiàn)故障,如有故障再通過(guò)GMS用短信的方式將路燈出故障的信息告知相關(guān)管理人員,以達(dá)到及時(shí)報(bào)警的目的。
4)太陽(yáng)能蓄電。太陽(yáng)能蓄電模塊由太陽(yáng)能電池板、蓄電池和舵機(jī)等組成。此部分在系統(tǒng)中置于路燈一旁,其工作原理是由太陽(yáng)能電池板將太陽(yáng)的輻射能量轉(zhuǎn)換成電能,然后儲(chǔ)蓄在蓄電池中,轉(zhuǎn)換效率約為15%[9]。其中舵機(jī)的主要作用是使與太陽(yáng)能板相連的軸發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng),其轉(zhuǎn)動(dòng)是由單片機(jī)產(chǎn)生PWM波來(lái)驅(qū)動(dòng)的,而轉(zhuǎn)動(dòng)方向則由外界環(huán)境的光照度決定,發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)所需光照度的大小可由人的意愿進(jìn)行調(diào)節(jié)。這部分設(shè)計(jì)的工作過(guò)程可歸納為:首先由光電傳感器檢測(cè)太陽(yáng)輻射最強(qiáng)方向,然后反饋電信號(hào)給單片機(jī),進(jìn)而單片機(jī)接收信號(hào)進(jìn)行處理并確定舵機(jī)需要轉(zhuǎn)動(dòng)角度。設(shè)計(jì)依據(jù)是系統(tǒng)能夠充分地收集和使用太陽(yáng)能。
系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)主要是對(duì)由外界環(huán)境變化反饋回來(lái)的電信號(hào)進(jìn)行分析判斷,單片機(jī)根據(jù)電信號(hào)信息對(duì)系統(tǒng)其他硬件設(shè)施進(jìn)行相應(yīng)的動(dòng)作控制程序。系統(tǒng)有傳感器檢測(cè)、判斷光照度及車(chē)人情況、LED路燈燈光的PWM調(diào)節(jié)、舵機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)即太陽(yáng)能板的向陽(yáng)追蹤、GSM故障報(bào)警等執(zhí)行程序。系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)的流程圖如圖5所示。
設(shè)計(jì)智能化和高效節(jié)能的LED路燈控制系統(tǒng)是城市照明節(jié)能和按需照明的要求。我們?cè)O(shè)計(jì)的LED路燈控制系統(tǒng)可以根據(jù)外界環(huán)境情況來(lái)控制路燈的開(kāi)關(guān)狀態(tài),在很大程度上減少了能源的損耗。在路燈出故障時(shí)可自動(dòng)報(bào)警,使路燈及時(shí)得到處理,提高了工作效率,有效地解決了路燈故障不能及時(shí)處理給人們生活帶來(lái)的不便。該系統(tǒng)使現(xiàn)有的智能路燈與傳統(tǒng)路燈得到了進(jìn)一步的優(yōu)化和提高,讓人們 的安全有了更高的保障,同時(shí)也提高了用電效率。
圖5 系統(tǒng)的程序流程圖
Fig.5 Program flow chart of system
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