【正文】 the detection of traffic flow sensor to control the lamp state function. Manual mode can be manually segmented control the bright lights out, keys corresponding to different sections. Designed for simple operation and hardware features such as stability, under normal conditions of road lighting also saves energy, is the first lighting system in the future, a very good promotional value. Key words: SCM。 photosensitive resistance。最新能源報告指出，雖然能源的缺少并非中國發(fā)展的絕對障礙，但目前國內(nèi)面臨資源的短缺卻比過去任何時候都嚴重。 路燈是城市照明工程的主要部分，在夜晚路燈的照明起著非常重要的作用。在城市中，除了主干道以外，還有很多的次干道和一些小且偏僻的路段，這些路段在夜晚的人流量 和車流量都比較小，特別是在半夜 12 點以后。其實很多路段真正有效的照明時間只占總照明時間的 25%35%，說明大部分的電能都浪費了。在能源緊張的今天，很多城市存在電力不足的情況，這種嚴重浪費的現(xiàn)象不僅影響經(jīng)濟的發(fā)展而且與建設(shè)節(jié)約型社會的要求不相符合。 近幾年來看，單片機技術(shù)發(fā)展迅猛，以微處理器技術(shù)和超大規(guī)模集成電路技術(shù)發(fā)展為先導，單片機技術(shù)發(fā)展拉動了廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。單片機應(yīng)用及其廣泛，在智能儀表中應(yīng)用可促進儀表多功能化、智能化、數(shù)字化；在家用電器中應(yīng)用于洗衣機、微波爐、電冰箱等；在工業(yè)過程中應(yīng)用于機器人控制、雷達導航控制以及路燈的控制 [3]。然后輸出控制信號控制設(shè)備工作。 沈陽 工業(yè) 大學 繼續(xù)教育 學院 畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 2 1 智能路燈控制系統(tǒng)概述 國內(nèi)外路燈控制技術(shù) 國外路燈現(xiàn)狀 近幾十年來，國外照明節(jié)能技術(shù)有了很大的發(fā)展并且也在廣泛的使用。這是一種以風力發(fā)電為能源的路燈，原理與與渦輪機路燈的工作原理有相似之處。它以天然的竹子為原料燈體是竹筒，這些竹筒有序地螺旋排列于燈柱上。 LVD 無極燈。發(fā)射高頻電波能量，通過電磁感應(yīng)并繞有線圈的磁環(huán)套在燈管外，將高頻電波能量耦合進充有混合惰性氣體和汞合金的放電燈管內(nèi)，管內(nèi)帶電粒子運動使汞合金分子發(fā)生電離與激發(fā)，產(chǎn)生紫外分子，這些光子打擊涂有熒光粉的殼內(nèi)壁上，就會產(chǎn)生可見光輻射。采用了有源功率因數(shù)補償，在電源電壓變動下可恒壓供電。初期成本較 高，但運行成本低 [4]。工作電路中除了燈泡，還要有內(nèi)外觸發(fā)高壓鈉燈相應(yīng)的電路。正常工作時要求外觸發(fā)高壓鈉燈燃點電路外觸發(fā)高壓鈉燈燃點電路中要有配套鎮(zhèn)流器串聯(lián)使用外，還要在燈泡兩端并聯(lián)一個觸發(fā)器才能使高壓鈉燈正常工作。兩管交替使用，可以自動更換另一管工作 。其缺點是不能熱啟動、頻繁啟動光源容易損壞、有閃頻、有眩光刺眼、有汞污染并長生大量的廢棄光源。 國內(nèi)路 燈現(xiàn)狀 目前國內(nèi)的市場上有多種路燈節(jié)能控制的產(chǎn)品，能達到一定節(jié)能效果，但是在功能和效果方面還不是很完善，主要有以下幾種方式： 沈陽 工業(yè) 大學 繼續(xù)教育 學院 畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 3 分檔位電磁降壓節(jié)能技術(shù)。還可以對路燈進行軟啟動，故障自動旁路，分時段進行自動降壓，對電網(wǎng)無污染，投資少回報快，安裝簡便。相對來說穩(wěn)壓功能也較差，其效率也普遍偏低 [5]?？煽毓枋潜容^傳統(tǒng)的電力電子器件，該技術(shù)的原理是利用可控硅在路燈配電柜或箱式變處讓交流電壓在一個周期內(nèi)間斷的通過或斷開來達到低電壓的目的，但是不足之處是可控硅交流調(diào)壓會產(chǎn)生高次諧波和線路振蕩。國家相關(guān)的規(guī)定已明令禁止使用這種無功補償技術(shù)設(shè)備。 路燈無線監(jiān)控系統(tǒng)。系統(tǒng)根據(jù)日出日落的時間和光照值，采用時間控制和光照的控制結(jié)合的方法，通過無線數(shù)據(jù)傳送信道自動遙控開或關(guān)燈，也可以智能調(diào)節(jié)電壓、遠程遙控現(xiàn)場的光照電壓、電流、功率等數(shù)據(jù)，可對采集到的數(shù)據(jù)進行分析，自動的計算出亮燈率，從而判斷路燈運行的情況。系統(tǒng)安裝復雜，投資規(guī)模較大，不適合現(xiàn)階段的大規(guī)模推廣 [5]。本系統(tǒng)主要組成部分包括風力發(fā)電、太陽能電池組、控制器、蓄電池、光源?？梢酝ㄟ^蓄電池向負載放電，為負載提供電力。風光互補路燈不需要 輸電 線路， 不消耗電能，而且有明顯的經(jīng)濟效益。 課題研究的目的及意義 本設(shè)計方案摒棄了 “全夜開，夜晚全滅或半 滅燈 ”的傳統(tǒng)控制路燈的模式，采用了光線、時間和車流量的三重模式控制，在很大程度上實現(xiàn)了 “隨需而控 ”，不僅節(jié)約能源，沈陽 工業(yè) 大學 繼續(xù)教育 學院 畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 4 而且在節(jié)約能源的基礎(chǔ)上到達了設(shè)備使用壽命長、控制方式靈活和照明質(zhì)量更加高的效果。智能化路燈照明系統(tǒng)能夠根據(jù)不同的區(qū)域、不同的功能需求，在不同的季節(jié)、每天不同的時間段、不同的光照度或半夜不同的交通車流量情況下，按照 特定的設(shè)置，實現(xiàn)對道 路 的照明的動態(tài)智能化管理。 ⑴ 其中的自動模式按照時間、光照度綜合控制。 四季的 23:00—3： 00 時間為交通低谷期，路燈默認狀態(tài)是全滅，此時如果紅外 光電傳感器檢測到相應(yīng)范圍內(nèi)有人或者車輛，則點亮該范圍內(nèi)的路燈，等物體移動到下一個范圍則下一段的路燈會點亮，而之前范圍內(nèi)的路燈熄滅。 ⑵ 手動模式下路燈的亮滅則完全由人工通過按鍵分段分區(qū)控制。 近幾年來，道路照明設(shè)施隨著各地經(jīng)濟和交通的發(fā)展，其規(guī)模越來越大，道路照明耗電迅速上升。 像這種智能路燈節(jié)能控制系統(tǒng)高科技技術(shù)節(jié)能產(chǎn)品的應(yīng)用如果能夠在我國城市路燈行業(yè)得以全面推廣和應(yīng)用，那么該系統(tǒng)將創(chuàng)造巨大的社會效益及其產(chǎn)生的深遠影響都是不可估量的 [6]。 時控節(jié)能方法：以時間為唯一開關(guān)燈標準，無論天氣還是自然光照的亮暗度條件如何變化，卻也只能在規(guī)定時刻重復的開關(guān)燈，隨季節(jié)變化進行人工干預(yù)調(diào)整其開關(guān)時間。 這些傳統(tǒng)節(jié)能方式均存在著較為明顯的缺憾，在國內(nèi)大多數(shù)城市路燈的開 /關(guān)燈控制都是由各變壓器 (配電箱 )分散的來控制的，盡管城市路燈運行擁有專門控制線，只有控制功能而無法實現(xiàn)監(jiān)測。另外，傳統(tǒng)的控制方式要求人員不能離開崗位，必須及時控制燈光的開啟和關(guān)閉，由于人工控制存在誤差而會造成電能浪費很不合理。從冬至到夏至，日出時間會提前、日落時間也會推遲，據(jù)此天氣的現(xiàn)象，要求路燈開關(guān)時間根據(jù)日出日落的時間對應(yīng)進行調(diào)整。 智能控制的節(jié)能方法 本設(shè) 計用單片機設(shè)計路燈控制系統(tǒng)，力求以結(jié)構(gòu)簡單、控制方便為設(shè)計目標。具體實現(xiàn)功能如下： ⑴ 利用單片機的 PWM 發(fā)生器控制 LED 燈的亮滅。 ⑶ A/D 轉(zhuǎn)換，該單片機芯片具有 A/D 轉(zhuǎn)換功能，所以不需要外部另外的 A/D 轉(zhuǎn)換芯片，直接將 傳感器根據(jù)光照不同所反饋的電壓 加入到單片機的 A/D 轉(zhuǎn)換器輸入引腳。設(shè)置好每天開關(guān)路燈的時間，在此基礎(chǔ)上又加了光照控制和傳感器檢測車流量的方式。在深夜車流量低谷時道路上沒有車通過路燈是全滅 的狀態(tài)，如果有車輛或行人通過了一段路燈會亮，隨后經(jīng)過哪一段的路燈哪一段的路燈才會亮，走過去之后路燈又會隨之滅掉。 系統(tǒng)總體設(shè)計方案 系統(tǒng)原理簡介 本設(shè)計主要由硬和件軟件組成，是本著有實際使用的價值來設(shè)計的。而每個時間段都有著不同的開關(guān)燈的時間。其中的自動模式按照時間、光照度綜合控制，手動模式下路燈的亮滅則完全由人工通過 按鍵控制。 ⑴ 春秋季節(jié)當 18:00—23:00 時為亮燈時間，路燈全部點亮；夏季 19:00—23:00 時為亮燈時間，路燈全部點亮；冬季 17:00—23:00 時為亮燈時間，路燈全部點亮。 ⑶ 在以上時間段以 外的時間如果天氣發(fā)生變化使得道路能見度很低時，用光敏電阻檢測路面上的光照強度小于 15 勒克斯的時候路燈就會點亮，來保證道路交通的順暢。 沈陽 工業(yè) 大學 繼續(xù)教育 學院 畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 8 系統(tǒng)設(shè)計方案 ⑴ 控制系統(tǒng) 在智能路燈的控制系統(tǒng)中，控制方式的選擇是很重要的。 這是一種數(shù)字式多點開關(guān)控制電路系統(tǒng)及其控制器，該電路系統(tǒng)包括若干負載回路，電路系統(tǒng)設(shè)置有一微控制器，每個負載回路中串接若干常閉點觸開關(guān)、一繼電器開關(guān)及點觸開關(guān)信號采樣模塊，各采樣模 塊輸出端口與微控制器信號輸入端連接，微控制器的控制端經(jīng)電流放大電路與相應(yīng)繼電器開關(guān)的控制端連接。 方案二：采用 STC125A60S2 系列單片機控制系統(tǒng)。 本設(shè)計采用第二種方案來應(yīng)用控制，這種方案主要靠硬件設(shè)計與軟件編程來實現(xiàn)，能夠更好的完成想要達到的 目的，方便控制，簡單易行。 方案一：數(shù)碼管靜態(tài)顯示。但是占用 I/O 接口過多而繁瑣，這樣增加了硬件電路的復雜性，從而增加了成本。 方案二：數(shù)碼管動態(tài)顯示。如果用動態(tài)顯示電路就必須加驅(qū)動器進行驅(qū)動因為顯示數(shù)據(jù)需要動態(tài)掃 描， 占 大量運行周期。 方案三：使用液晶顯示器 LCD1602 進行顯示。本設(shè)計用的是 1602 字符型液晶，是一種專門用來顯示字母、數(shù)字、符號的點陣型液晶模塊。每一個位和每一個位之間都有一個點距的間隔，行與行之間也有間隔，起到了字符間距與行間距的作用，所以該芯片不能顯示圖形。 本設(shè)計采用 LCD1602 液晶顯示器方案三，符合本設(shè)計顯示的需求。低功耗，具有 56 字節(jié)非失性 RAM 的全 BCD 碼時鐘日歷實時時鐘芯片，地址和數(shù)據(jù)通過兩線雙向的串行總線的傳輸，芯片可以提供秒、分、小時、星期、日期、月和年等時鐘日歷數(shù)據(jù)信息，每一個月的天數(shù)可以自動進行調(diào)整。芯片有一個內(nèi)置的電源感應(yīng)電路，具有掉電檢測和電池切換不丟失的功能。是一種高性能、低功耗并且?guī)AM 的實時時鐘電路，可以對年、月、日、時、分、秒進行準確計時，有閏年補償作用。采用的是三線接口與 CPU 進行同步通信，可以一次傳送多個字節(jié)的時鐘信號 RAM 數(shù)據(jù)。 DS1302 與 CPU 連接，在調(diào)試程序時可不加電容，只需加一個 的晶振。采用單片機定時器計時，程序運算量大，時間精確度不高，而且斷電時間即復位，無法實現(xiàn)與實時時間保持同步。 ⑷ 光照度檢測電路 本設(shè)計要實現(xiàn)對光線亮暗強度的檢測要選擇適合的轉(zhuǎn)換電路。必須在其管殼軸線與射光方向接近的一個方位，取決于透鏡的對稱性和管芯偏離中心的程度，入射光恰好聚焦在管芯所在的區(qū)域，光電管的靈敏度才最大。 方案二：采用光敏電阻，使用光敏電阻來實現(xiàn)光的明暗變化的檢測。沒有極性，使用時可加直流電源也可以加交流電源。 綜上所述，采取方案二更合適于智能路燈的光照檢測。如果有障礙物紅外線遇到了，被反射到接收頭，檢測這個信號傳送給單片機。同時可以實現(xiàn)移動物體的任意位置的測量，但其測量距離只能在數(shù)米之內(nèi)，而且抗干擾的能力差，所以也不宜采用。 綜上所述，采取方案一的傳感器是更合適在夜晚檢 測車輛和行人的一種傳感器。 系統(tǒng)框圖 本文設(shè)計的路燈節(jié)能控制系統(tǒng)，其系統(tǒng)框圖如圖 所示，本系統(tǒng)由單片機、按鍵部分、顯示部分、時鐘部分、光感檢測電路、光電檢測部分與 LED 驅(qū)動部分組成。當夜晚來臨時再用以光電傳感器根據(jù)交通是否有車輛行人通過，來控制路燈的亮滅。 圖 智能路燈控制系統(tǒng)框圖 按鍵輸入 光感檢測 時鐘輸入 單 片 機 顯示輸出 LED 驅(qū)動 光電檢測 沈陽 工業(yè) 大學 繼續(xù)教育 學院 畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 11 3 硬件部分設(shè)計 在本設(shè)計中，系統(tǒng)控制器設(shè)計選用了 STC12C5A60S2 單片機。 STC12C5A60S2單片機 STC12C5A60S2系列 單 片機是 70年代中期發(fā)展起來的一種大規(guī)模的集成電路芯片，是 CPU、 RAM、 ROM、 I/O接口和中斷系統(tǒng)構(gòu)成的芯片。 8051單片機內(nèi)部包含了作為微型計算機所必需的基本功能部件，各功能部件相互獨立的集成在同一塊芯片上 [8]。單片機的優(yōu)點是體積小、重量輕、超強的抗干擾能力、低功耗、對環(huán)境要求不高、價格低廉、可靠性很高、靈活性好、開發(fā)也較為 容易。 STC12C5A60S2 是香港宏晶公司生產(chǎn)的低電壓，高性能 CMOS8 位單片機。 STC12C5A60S2 單片機中的芯片均采用 40Pin 封裝的雙列直接 DIP 結(jié)構(gòu)，如圖 所示 是它們的引腳配置， 40 個引腳中，正電源和地線兩根，外置石英振蕩器的時鐘線兩根， 4 組 8 位共 32 個 I/O 口，中斷口線與 P3 口線復用。 GND（ 20 引腳） ：接地端。連接外部儲存器或 者擴充外設(shè)時，作為低 8位地址線和 8位數(shù)據(jù)線， P0口可作為一個數(shù)據(jù)的輸入、輸出口。 P2口（ ）： P2口為一個內(nèi)部上拉電阻的 8位雙向 I/O口，連接外部儲存器或者擴充外設(shè)時，作為高 8位地址線，在編程和校驗時接收高位地址和控制信號。 P3口（ ）： P3口管腳是 8個帶內(nèi)部上拉電阻的準雙向 I/O端 口，另外還兼有中斷、定時 /計數(shù)器、串行通信 等控制功能。 P3口也可作為一些特殊功能口 RXD（ 串行數(shù)據(jù)接收口 ） TXD（ 串行數(shù)據(jù)發(fā)送口 ） （外部中斷 0） （外部中斷 1） T0（計 數(shù)器 0計數(shù)脈沖輸入口） T1（計數(shù)器 1計數(shù)脈沖輸入口） （外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通信號輸出