【正文】 GND4RST5I/O6SCLK7VCC18U1DS1302+5VC2104R2610KR2710KR2810KY132768C110PC310P1234J10CON4+5VFM1+5V蜂鳴器應(yīng)用電路Q7PNPR251K2P 排陣用于模擬燈是否壞掉 P2 口用于檢測(cè)相應(yīng)的燈是否壞掉設(shè)置時(shí)間人工啟動(dòng)按鍵1602 接口報(bào)警電路時(shí)鐘電路光敏檢測(cè) 低電平使能電路 聲控檢測(cè) 低電平使能電路B1BATT 圖 硬件總電路圖 主要硬件模塊原理圖及相關(guān)說(shuō)明 單片機(jī)最小系統(tǒng) 和 DS1302 模塊電路 單片機(jī)最小系統(tǒng)為整個(gè)系統(tǒng)的核心，控制著整個(gè)系 統(tǒng)的運(yùn)行，讓單片機(jī)穩(wěn)定的運(yùn)行是非常必須的，單片機(jī)最小系統(tǒng)原理圖如圖 所示。主要通過(guò)一個(gè)按鍵控制單片機(jī)的復(fù)位，這樣接可以更好的實(shí)現(xiàn)操作人員的復(fù)位。電壓接的是 +5V，對(duì)于本設(shè)計(jì)，全部采用的電源都是 +5V。便于對(duì)時(shí)間的計(jì)算和統(tǒng)計(jì)，特別適用于時(shí)序 電路。月年的信息 ,每月的天數(shù)和閏年的天數(shù)可自動(dòng)調(diào)整時(shí)鐘操作可通過(guò) AM/PM 指示決定采用 24 或 12 小時(shí)格式 .DS1302 與單片機(jī)之間能簡(jiǎn)單地采用同步串行的方式進(jìn)行通信 ,僅需用到三個(gè)接口線 :1 RES 復(fù)位 ,2 I/O 數(shù)據(jù)線 ,3 SCLK 串行時(shí)鐘。 DS1302 工作時(shí)功耗很低 ,保持?jǐn)?shù)據(jù)和時(shí)鐘信息時(shí)功率小于1mW。雙電源管腳用于主電源和備份電源供應(yīng) Vcc1,為可編程涓流充電電源附加七個(gè)字節(jié)存儲(chǔ)器。 7 圖 DS1302封裝 光敏 /聲敏控制開(kāi)關(guān)以及 LED 電路 光敏開(kāi)關(guān)采用了 KC_IRS 模塊和聲敏開(kāi)關(guān)采用了沖擊聲效傳感器。 A1K2D1+5VR1470R12J3CON2R71KR13330RQ1NPNR1910K+5VA1K2D2+5VR2470R12J4CON2R81KR14330RQ2NPNR2010K+5VA1K2D3+5VR3470R12J5CON2R91KR15330RQ3NPNR2110K+5VA1K2D4+5VR4470R12J6CON2R101KR16330RQ4NPNR2210K+5VA1K2D5+5VR5470R12J7CON2R111KR17330RQ5NPNR2310K+5VA1K2D6+5VR6470R12J8CON2R121KR18330RQ6NPNR2410K+5V1234J9CON41122K1+5V1234J10CON4+5V2P 排陣用于模擬燈是否壞掉 P2 口用于檢測(cè)相應(yīng)的燈是否壞掉光敏檢測(cè) 低電平使能電路 聲控檢測(cè) 低電平使能電路 圖 /聲敏控制開(kāi)關(guān)以及 LED電路 KC_IRS 模塊是一種可編程的模擬傳感器比較器檢測(cè)模塊 [3]，可直接代替?zhèn)鹘y(tǒng)的 LM393 等類似的比較所檢測(cè)的模擬電壓值。采用 TTL 電平輸出，低電平有效輸出。這種模塊的優(yōu)點(diǎn)是紅外類模擬傳感器軟件設(shè)置了濾波防干擾處理。通過(guò)程序?qū)崿F(xiàn)在 光照強(qiáng)度低于 15LUX 時(shí)， 開(kāi)啟路燈。沖擊聲效傳感器提供了一種手段，以添加到項(xiàng)目中的噪聲控制和響應(yīng)噪聲，如一個(gè)鼓掌的雙手。這種變化可以被任何微控制器的I/O引腳所讀取。但是如果你使用在此區(qū)域的傳感器在當(dāng)前環(huán)境因素里有觸發(fā)錯(cuò)誤的讀數(shù)，可在該范圍內(nèi)調(diào)節(jié)板上電位器以縮短檢測(cè)范圍。若用示 波器偵測(cè) SIG腳，可查看高脈沖信號(hào)。也是類似于光敏開(kāi)關(guān)的作用來(lái)控制路燈的開(kāi)啟。 +5V1D2D+3GND4SHIELSHIELUSB1USBC1104C2100uFUSB_5V12345678S17965+5VC317103CKO1ACT2TXD3RXD4V35D+6D7GND8XI9XO10CTS11DSR12RI13DCD14DTR15RTS16NC.17R23218VCC19NOS20U331CH340TX3112MHzC31822PC31922PD+DDB331N4148USB_5VR311KR321KD34 D333 圖 CH340T是一個(gè) USB總線的轉(zhuǎn)接芯片，實(shí)現(xiàn) USB轉(zhuǎn)串口、 USB轉(zhuǎn) IrDA紅外或者 USB轉(zhuǎn) 打印口 [4]。而電路所用的電源由 USB提供，不需要通變壓器把市電或者 15V電源源通過(guò) LM7805轉(zhuǎn)化為+5V的電壓。 9 硬件電路 PCB 圖 核心模塊 PCB圖 18171615 1413121110987652100000121121221 312121212121243 12 43 12 43 124 3124321432112121212121212121212 12 12 12 12 121 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 21 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 212 1212 122 1213123123123123123125 201 4 153 6 14131211109872 191716 181816 17 192 7 8 9 10 11 12 13 1463 1541 205122 1567843213121 21243 12678 5 2349141516 13 101112 100 主模塊 PCB圖 10 3 軟件設(shè)計(jì) 主程序流程及相關(guān)說(shuō)明 本系統(tǒng)的軟件由集成開(kāi)發(fā)工具 KeiluVision 專業(yè)版開(kāi)發(fā)。本系統(tǒng)的工作 過(guò)程大致為：系統(tǒng)開(kāi)機(jī)后， LCD 顯示屏顯示當(dāng)前時(shí)間，對(duì)于該系統(tǒng)調(diào)試，先設(shè)置好當(dāng)前時(shí)間 。 再設(shè)置開(kāi)啟路燈時(shí)間和關(guān)閉路燈時(shí)間，這些都可以直接在LCD1602 上顯示。在白天，是屬于關(guān)燈的時(shí)間，但是當(dāng) 光照強(qiáng)度低于 15LUX 的時(shí)候， 通過(guò)光敏開(kāi)關(guān)感應(yīng)到光 強(qiáng)的變化 ，路燈就自動(dòng)開(kāi)啟。也可以在白天人為開(kāi)啟路燈，當(dāng)有路燈壞了的時(shí)候，蜂鳴器會(huì)報(bào)警而且會(huì)在LCD1602 上面顯示 “Lamp Bad”。當(dāng)晚上十二點(diǎn)的時(shí)候，系統(tǒng)自動(dòng)開(kāi)啟節(jié)能模式，這個(gè)時(shí)候的人和車輛都是很少的，因?yàn)檫@個(gè)時(shí)候 人們 普遍都休息了，所以按照之前那樣 正常照明模式 開(kāi)啟全部路燈，很浪費(fèi)電也很沒(méi)有必要。這樣不會(huì)給道路照明帶來(lái)大的問(wèn)題，配合著聲敏控制開(kāi)關(guān)，當(dāng)有行人和車輛經(jīng)過(guò)的時(shí)候，聲敏開(kāi)關(guān)檢測(cè)到 分貝的變化 ，就開(kāi)啟因?yàn)楣?jié)能滅掉的燈，這樣如前半夜一樣，給交通帶來(lái)方便，當(dāng)車輛已經(jīng)過(guò)了的時(shí)候，燈又會(huì)恢 復(fù)成節(jié)能模式。可以盡早安排第二天早上去維修，及時(shí)排除故障。十二點(diǎn)之后的節(jié)能模式也是創(chuàng)新點(diǎn)，這個(gè)可以節(jié)約特別多的能源，并且又不只是那樣，通過(guò)聲敏開(kāi)關(guān)，有行人和車輛經(jīng)過(guò)的時(shí)候，系統(tǒng)自動(dòng)開(kāi)啟，所以完全不會(huì)對(duì)交通和照明有任何影響，這樣做到了節(jié)能和方便快捷于一起，符合新型的路燈系統(tǒng)的要求。 11 設(shè) 定 開(kāi) 路 燈 / 關(guān)路 燈 時(shí) 間時(shí) 間 顯 示是 否 有 人 手動(dòng) 控 制 開(kāi) 關(guān)是 否 是 我 開(kāi)燈 時(shí) 間開(kāi) 啟 所 有 的 燈是 否 有 燈 泡壞 了開(kāi) 啟 節(jié) 能 模 式是 否 有 行 人和 車 輛 經(jīng) 過(guò)是 否 到 了1 2 : 0 0是 否 有 燈 泡壞 了蜂 鳴 器 報(bào) 警 和L C D 顯 示YNYNYNYYYNNN是 否 有 大 面積 烏 云NY開(kāi) 始 圖 主程序流程圖 12 各硬件模塊驅(qū)動(dòng)程序流程及相關(guān)說(shuō)明 初始模式驅(qū)動(dòng)程序 對(duì)于每個(gè)系統(tǒng)都有其初始程序和模塊，系統(tǒng)的初始模塊是系統(tǒng)運(yùn)行的前提。系統(tǒng)上電后進(jìn)行復(fù)位?？偣灿兴膫€(gè)按鍵，第三個(gè)是設(shè)置時(shí)按鍵，第四個(gè)是設(shè)置分按鍵。將源程序在 Keil 中仿真生成 HEX 文件，把這個(gè)文件通過(guò)串口電路燒寫到單片機(jī)中，本設(shè)計(jì) USB 串口既是串口線路，也是電源電路，通過(guò) USB 供電，以供整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行。 白天系統(tǒng)工作模式驅(qū)動(dòng)程序 13 開(kāi) 始是 否 有 人 開(kāi) 路燈是 否 有 大 面 積烏 云開(kāi) 所 以 路 燈是 否 有 燈 泡 壞了報(bào) 警YNYNYN 圖 白天系統(tǒng)工作模式驅(qū)動(dòng)程序流程圖 白天系統(tǒng)工作模式是整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行的有創(chuàng)意的一個(gè)點(diǎn)，就是光敏控制開(kāi)關(guān)的那個(gè)模塊。在整個(gè)白天時(shí)鐘運(yùn)行中，除了工作人員檢測(cè)是否有燈泡壞了，一般都不會(huì)亮燈。當(dāng)光 照強(qiáng)度 又恢復(fù)的時(shí)候，光敏檢測(cè)到光 照強(qiáng)度超過(guò) 15LUX 時(shí) ，則關(guān)閉路燈。 上半夜系統(tǒng)工作模式驅(qū)動(dòng)程序 開(kāi) 始路 燈 開(kāi) 啟是 否 有 路 燈 壞了報(bào) 警YN 圖 上半夜系統(tǒng)工作模式驅(qū)動(dòng)程序流程圖 上半夜的模式就是現(xiàn)在很多城市的普通照明方式，這種方式在上半夜的時(shí)候很適用，那個(gè)時(shí)候的人流量和車流量特別的多。 下半夜系統(tǒng)工作模式驅(qū)動(dòng)程序 下半夜模式是該設(shè)計(jì)最大的亮點(diǎn)，和傳統(tǒng)的照明模式不同 [6]。所以采用的是在下半夜點(diǎn)亮相間隔的路燈，如點(diǎn)亮一三五七九，而關(guān)閉二四六八十，這樣不但能節(jié)約一 半 的能源，而且也不會(huì)給照明帶來(lái)大的影響。 開(kāi) 始節(jié) 能 模 式是 否 有 行 人 和車 輛 經(jīng) 過(guò)是 否 有 燈 泡 壞了開(kāi) 全 部 燈 報(bào) 警是 都 還 有 行 人和 車 輛 經(jīng) 過(guò)YNYNYN 圖 下半夜系統(tǒng)工作模式驅(qū)動(dòng)程序流程圖 4 測(cè)試結(jié)果及分析 該設(shè)計(jì)接通電源后，會(huì)在 1602上面顯示程序設(shè)置初始值，如圖 。按下兩次 “SET”，是設(shè)定開(kāi)燈時(shí)間，如圖 。這些都是 15 系統(tǒng)的初始化，是系統(tǒng)運(yùn)行的前提。作為主控制室， 1602又相當(dāng)于一個(gè)數(shù) 字時(shí)鐘。通過(guò) USB來(lái)作為電壓源。通過(guò)手動(dòng)開(kāi)關(guān)，在白天可以通過(guò)手動(dòng)開(kāi)關(guān)開(kāi)啟路燈，看蜂鳴器是否報(bào)警和 1602是否有 “ Lamp Bad” 的字樣，這樣的話就知道是否有燈壞了， 可以及時(shí)派人去維修，不讓故障拖延，造成安全隱患。通過(guò)光敏控制開(kāi)關(guān)，感應(yīng)光 的強(qiáng)度 ，會(huì)及時(shí)開(kāi)啟路燈，給道路照明，方便車輛和行人通行，如圖 所示。 16 圖 白天手動(dòng)開(kāi)燈圖 圖 白天黑暗天氣光敏開(kāi)關(guān)開(kāi)燈 圖 開(kāi)燈后的正常模式圖 圖 節(jié)能模式圖 程序設(shè)置在 12:00 以后，開(kāi)啟節(jié)能模式，節(jié)能模式就是在傳統(tǒng)的照明模式上做的一些小創(chuàng)新，采用相間隔的照明方式。這個(gè)時(shí)候如果采用相間隔 的方式，根據(jù)光學(xué)的知識(shí)和光的照明程度，是不會(huì)給照明帶來(lái)大的問(wèn)題的。 道路安全問(wèn)題是我們城市路燈最主要的負(fù)責(zé)的問(wèn)題，所以不能一味的在強(qiáng)調(diào)節(jié)能，而忽視了道路 安全問(wèn)題，雖然節(jié)能模式下的光照足以供整個(gè)城市道路運(yùn)行，但是還是存在一定的安全隱患。這樣可以確保道路足夠的明亮來(lái)方便行人和車輛安全通行 。在任何一個(gè)模式或時(shí)間段下，只要有路燈壞了，系統(tǒng)通過(guò)蜂鳴器報(bào)警和通過(guò) 1602 顯 17 示 “Lamp Bad”的字樣，如圖 所示。實(shí)驗(yàn)樣機(jī)如圖 所示 . 圖 主要硬件模塊組成分塊圖 (1) 檢查電路，看是否有未焊接好的元器件，有的話就焊接好。 (3) 如電源和地正常時(shí)才可以通電檢測(cè)。主控板包括單片機(jī)的最小系統(tǒng)和串口電路。通過(guò)兩個(gè)串接接口連接起來(lái)。 (6) 通電，指示燈亮紅燈， 1602 上面有時(shí)間初始值和 “City Lamp sys”，即城市路燈系統(tǒng)。當(dāng)檢測(cè)到這些的時(shí)候，說(shuō)明系統(tǒng)已經(jīng)是初始化了，可以進(jìn)行下面的步驟了。一般情況下，程序會(huì)按照這個(gè)時(shí)間來(lái)開(kāi)關(guān)燈。在晚上12:00 過(guò)后，當(dāng)有噪聲（模擬的行人和車輛的聲音），聲敏開(kāi)關(guān)就會(huì)開(kāi)啟節(jié)能模式下滅掉的燈。結(jié)合光敏控制開(kāi)關(guān)可以實(shí)現(xiàn)在白天 光照強(qiáng)度低于15LUX 時(shí)開(kāi)啟路燈 。這兩種方式都可以開(kāi)啟路燈，給交通帶來(lái)便利。這給維修帶來(lái)了一定的不方便性，因而存在些需要改進(jìn)