校園智能路燈設(shè)計(jì)方案(已修改)
2025-05-22 12:15 本頁(yè)面
【正文】 校園智能路燈設(shè)計(jì)方案一． 設(shè)計(jì)名稱基于NRF24L01的校園智能路燈初步粗略設(shè)計(jì)方案二． 摘要近年來(lái)，低碳生活，節(jié)能減排越來(lái)越受到國(guó)家的大力支持，在校園生活中平均一盞路燈的功率在200W300W之間，每晚大概需要點(diǎn)亮?xí)r長(zhǎng)為18:005:00，h，因此，大學(xué)校園猶如一個(gè)小城市，每個(gè)學(xué)校的路燈至少上百盞，路燈的數(shù)量有的會(huì)達(dá)到上千盞甚至更多。這給學(xué)校每天的開銷帶來(lái)了一部分沒必要的浪費(fèi)。節(jié)約校園照明用電消耗成為響應(yīng)國(guó)家對(duì)于節(jié)能號(hào)召的重要措施之一。一般的校園照明系統(tǒng)只是運(yùn)用普通的聲控及光控傳感器組成開環(huán)的控制系統(tǒng)，其靈活性差，功耗大，不可人為干預(yù)。而市場(chǎng)上閉環(huán)控制的照明系統(tǒng)投入資金大，穩(wěn)定性差，無(wú)法在校園中得到推廣。三． 設(shè)計(jì)目的1. 了解NRF24L01的基本通信原理2. 掌握stm32f103芯片的AD轉(zhuǎn)換原理3. 熟練掌握光敏電阻的應(yīng)用4. 將本學(xué)年所學(xué)知識(shí)進(jìn)行一次綜合匯總四． 設(shè)計(jì)原理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要有以下四個(gè)模塊部分：微控制器STM32，光敏電阻模塊， 。其中光敏電阻模塊與LED照明電路組成檢測(cè)照明部分，主要負(fù)責(zé)檢測(cè)外界光的強(qiáng)度，人流高峰期會(huì)默認(rèn)開啟普通照明模式，夜間會(huì)默認(rèn)開啟節(jié)能模式。微控制器STM32負(fù)責(zé)收集采集數(shù)據(jù)，以及AD轉(zhuǎn)換，通過(guò)串口向PC機(jī)發(fā)送消息。無(wú)線射頻模塊負(fù)責(zé)向主機(jī)傳遞信息，當(dāng)從機(jī)照明電路出現(xiàn)錯(cuò)誤時(shí)會(huì)觸發(fā)射頻模塊發(fā)射數(shù)據(jù)，不同從機(jī)對(duì)應(yīng)不同數(shù)據(jù)。發(fā)送完成結(jié)束傳輸。1. 本設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)要求（1）.綜合考慮選擇是一主多從還是一從多主。（2）.硬件設(shè)計(jì)上應(yīng)該考慮到濾波的重要性，結(jié)構(gòu)盡量簡(jiǎn)單實(shí)用，易于實(shí)現(xiàn)，使系統(tǒng)電路盡量簡(jiǎn)單。（3）.軟件設(shè)計(jì)必須要有完善的思路，要充分考慮到各種傳感器和無(wú)線收發(fā)器的時(shí)序，做到程序簡(jiǎn)單，調(diào)試方便。（4）.通過(guò)軟件設(shè)計(jì)盡量降低無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼`碼率（1）.NRF24L01無(wú)線模塊簡(jiǎn)介各管腳如下定義： 具體說(shuō)明： 芯片的模式控制線。在 CSN 為低的情況下，CE 協(xié)同NRF24L01 的CONFIG 寄存器共同決定NRF24L01 的狀態(tài)（參照NRF24L01 的狀態(tài)機(jī)）。 為芯片的片選線 CSN 為低電平芯片工作 為芯片控制的時(shí)鐘線(SPI時(shí)鐘) 為芯片控制數(shù)據(jù)線（Master output slave input） 主輸出 從輸入 芯片控制數(shù)據(jù)線 （Master input slave output）主輸入 從輸出 中斷信號(hào)引腳。中斷時(shí)變?yōu)榈碗娖剑碞RF24L01內(nèi)部發(fā)生中斷時(shí)IRQ 引腳從高電平變?yōu)榈碗娖?。引腳會(huì)在以下三種情況變低：Tx FIFO 發(fā)完并且收到ACK（使能ACK情況下）、Rx FIFO 收到數(shù)據(jù)、達(dá)到最大重發(fā)次數(shù)。中斷：nRF24L01 的中斷引腳（IRQ）為低電平觸發(fā)，當(dāng)狀態(tài)寄存器中TX_DS（數(shù)據(jù)發(fā)送完成中斷位）、RX_DR（接收數(shù)據(jù)中斷位） 或MAX_RT（達(dá)到最多次重發(fā)中斷位）為高時(shí)觸發(fā)中斷。當(dāng)MCU 給中斷源寫‘1’時(shí)，中斷引腳被禁止?？善帘沃袛嗫梢员籌RQ 中斷屏蔽。通過(guò)設(shè)置可屏蔽中斷位為高，則中斷響應(yīng)被禁止。默認(rèn)狀態(tài)下所有的中斷源是被禁止的。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如下所示檢測(cè)照明部分檢測(cè)照明部分檢測(cè)照明部分STM32微控制器STM32微控制器STM32微控制器......NRF24L01發(fā)射或接收NRF24L01發(fā)射或接收NRF24L01發(fā)射或接收NRF24L01通道 五．設(shè)計(jì)原理NRF24L01工作原理發(fā)射數(shù)據(jù)時(shí)，首先將nRF24L01配置為發(fā)射模式：接著把接收節(jié)點(diǎn)地址TX_ADDR和有效數(shù)據(jù)TX_PLD按照時(shí)序由SPI口寫入nRF24L01緩存區(qū)，TX_PLD必須在CSN為低時(shí)連續(xù)寫入，而TX_ADDR在發(fā)射時(shí)寫入一次即可，然后CE置為高電平并保持至少10μs，延遲130μs后發(fā)射數(shù)據(jù)。若自動(dòng)應(yīng)答開啟，那么nRF24L01在發(fā)射數(shù)據(jù)后立即進(jìn)入接收模式，接收應(yīng)答信號(hào)（自動(dòng)應(yīng)答接收地址應(yīng)該與接收節(jié)點(diǎn)地址TX_ADDR一致）。如果收到應(yīng)答，則認(rèn)為此次通信成功，TX_DS置高，同時(shí)TX_PLD從TXFIFO中清除。若未收到應(yīng)答，則自動(dòng)重新發(fā)射該數(shù)據(jù)(自動(dòng)重發(fā)已開啟)，若重發(fā)次數(shù)(ARC)達(dá)到上限，MAX_RT置高，TXFIFO中數(shù)據(jù)保留以便在次重發(fā)。MAX_RT或TX_DS置高時(shí)，使IRQ變低，產(chǎn)生中斷，通知MCU。最后發(fā)射成功時(shí),若CE為低則nRF24L01進(jìn)入空閑模式1。若發(fā)送堆棧中有數(shù)據(jù)且CE為高，則進(jìn)入下一次發(fā)射。若發(fā)送堆棧中無(wú)數(shù)據(jù)且CE為高，則進(jìn)入空閑模式2。 接收數(shù)據(jù)時(shí),首先將nRF24L01配置為接收模式，接著延遲130μs進(jìn)入接收狀態(tài)等待數(shù)據(jù)的到來(lái)。當(dāng)接收方檢測(cè)到有效的地址和CRC時(shí)，就將數(shù)據(jù)包存儲(chǔ)在RXFIFO中，同時(shí)中斷標(biāo)
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