【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 口用于檢測相應(yīng)的燈是否壞掉設(shè)置時間人工啟動按鍵1602 接口報警電路時鐘電路光敏檢測 低電平使能電路 聲控檢測 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)說明 單片機最小系統(tǒng) 和 DS1302 模塊電路 單片機最小系統(tǒng)為整個系統(tǒng)的核心，控制著整個系 統(tǒng)的運行，讓單片機穩(wěn)定的運行是非常必須的，單片機最小系統(tǒng)原理圖如圖 所示。主要通過一個按鍵控制單片機的復(fù)位，這樣接可以更好的實現(xiàn)操作人員的復(fù)位。電壓接的是 +5V，對于本設(shè)計，全部采用的電源都是 +5V。便于對時間的計算和統(tǒng)計，特別適用于時序 電路。月年的信息 ,每月的天數(shù)和閏年的天數(shù)可自動調(diào)整時鐘操作可通過 AM/PM 指示決定采用 24 或 12 小時格式 .DS1302 與單片機之間能簡單地采用同步串行的方式進(jìn)行通信 ,僅需用到三個接口線 :1 RES 復(fù)位 ,2 I/O 數(shù)據(jù)線 ,3 SCLK 串行時鐘。 DS1302 工作時功耗很低 ,保持?jǐn)?shù)據(jù)和時鐘信息時功率小于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字節(jié)存儲器。 7 圖 DS1302封裝 光敏 /聲敏控制開關(guān)以及 LED 電路 光敏開關(guān)采用了 KC_IRS 模塊和聲敏開關(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 口用于檢測相應(yīng)的燈是否壞掉光敏檢測 低電平使能電路 聲控檢測 低電平使能電路 圖 /聲敏控制開關(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模塊 [3]，可直接代替?zhèn)鹘y(tǒng)的 LM393 等類似的比較所檢測的模擬電壓值。采用 TTL 電平輸出，低電平有效輸出。這種模塊的優(yōu)點是紅外類模擬傳感器軟件設(shè)置了濾波防干擾處理。通過程序?qū)崿F(xiàn)在 光照強度低于 15LUX 時， 開啟路燈。沖擊聲效傳感器提供了一種手段，以添加到項目中的噪聲控制和響應(yīng)噪聲，如一個鼓掌的雙手。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范圍。若用示 波器偵測 SIG腳，可查看高脈沖信號。也是類似于光敏開關(guān)的作用來控制路燈的開啟。 +5V1D2D+3GND4SHIELSHIELUSB1USBC1104C2100uFUSB_5V12345678S17965+5VC317103CKO1ACT2TXD3RXD4V35D+6D7GND8XI9XO10CTS11DSR12RI13DCD14DTR15RTS16NC.17R23218VCC19NOS20U331CH340TX3112MHzC31822PC31922PD+DDB331N4148USB_5VR311KR321KD34 D333 圖 CH340T是一個 USB總線的轉(zhuǎn)接芯片，實現(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 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 主程序流程及相關(guān)說明 本系統(tǒng)的軟件由集成開發(fā)工具 KeiluVision 專業(yè)版開發(fā)。本系統(tǒng)的工作 過程大致為：系統(tǒng)開機后， LCD 顯示屏顯示當(dāng)前時間，對于該系統(tǒng)調(diào)試，先設(shè)置好當(dāng)前時間 。 再設(shè)置開啟路燈時間和關(guān)閉路燈時間，這些都可以直接在LCD1602 上顯示。在白天，是屬于關(guān)燈的時間，但是當(dāng) 光照強度低于 15LUX 的時候， 通過光敏開關(guān)感應(yīng)到光 強的變化 ，路燈就自動開啟。也可以在白天人為開啟路燈，當(dāng)有路燈壞了的時候，蜂鳴器會報警而且會在LCD1602 上面顯示 “Lamp Bad”。當(dāng)晚上十二點的時候，系統(tǒng)自動開啟節(jié)能模式，這個時候的人和車輛都是很少的，因為這個時候 人們 普遍都休息了，所以按照之前那樣 正常照明模式 開啟全部路燈，很浪費電也很沒有必要。這樣不會給道路照明帶來大的問題，配合著聲敏控制開關(guān)，當(dāng)有行人和車輛經(jīng)過的時候，聲敏開關(guān)檢測到 分貝的變化 ，就開啟因為節(jié)能滅掉的燈，這樣如前半夜一樣，給交通帶來方便，當(dāng)車輛已經(jīng)過了的時候，燈又會恢 復(fù)成節(jié)能模式?？梢员M早安排第二天早上去維修，及時排除故障。十二點之后的節(jié)能模式也是創(chuàng)新點，這個可以節(jié)約特別多的能源，并且又不只是那樣，通過聲敏開關(guān)，有行人和車輛經(jīng)過的時候，系統(tǒng)自動開啟，所以完全不會對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 路 燈 / 關(guān)路 燈 時 間時 間 顯 示是 否 有 人 手動 控 制 開 關(guān)是 否 是 我 開燈 時 間開 啟 所 有 的 燈是 否 有 燈 泡壞 了開 啟 節(jié) 能 模 式是 否 有 行 人和 車 輛 經(jīng) 過是 否 到 了1 2 : 0 0是 否 有 燈 泡壞 了蜂 鳴 器 報 警 和L C D 顯 示YNYNYNYYYNNN是 否 有 大 面積 烏 云NY開 始 圖 主程序流程圖 12 各硬件模塊驅(qū)動程序流程及相關(guān)說明 初始模式驅(qū)動程序 對于每個系統(tǒng)都有其初始程序和模塊，系統(tǒng)的初始模塊是系統(tǒng)運行的前提。系統(tǒng)上電后進(jìn)行復(fù)位?？偣灿兴膫€按鍵，第三個是設(shè)置時按鍵，第四個是設(shè)置分按鍵。將源程序在 Keil 中仿真生成 HEX 文件，把這個文件通過串口電路燒寫到單片機中，本設(shè)計 USB 串口既是串口線路，也是電源電路，通過 USB 供電，以供整個系統(tǒng)運行。 白天系統(tǒng)工作模式驅(qū)動程序 13 開 始是 否 有 人 開 路燈是 否 有 大 面 積烏 云開 所 以 路 燈是 否 有 燈 泡 壞了報 警YNYNYN 圖 白天系統(tǒng)工作模式驅(qū)動程序流程圖 白天系統(tǒng)工作模式是整個系統(tǒng)的運行的有創(chuàng)意的一個點，就是光敏控制開關(guān)的那個模塊。在整個白天時鐘運行中，除了工作人員檢測是否有燈泡壞了，一般都不會亮燈。當(dāng)光 照強度 又恢復(fù)的時候，光敏檢測到光 照強度超過 15LUX 時 ，則關(guān)閉路燈。 上半夜系統(tǒng)工作模式驅(qū)動程序 開 始路 燈 開 啟是 否 有 路 燈 壞了報 警YN 圖 上半夜系統(tǒng)工作模式驅(qū)動程序流程圖 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候很適用，那個時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)動程序 下半夜模式是該設(shè)計最大的亮點，和傳統(tǒng)的照明模式不同 [6]。所以采用的是在下半夜點亮相間隔的路燈，如點亮一三五七九，而關(guān)閉二四六八十，這樣不但能節(jié)約一 半 的能源，而且也不會給照明帶來大的影響。 開 始節(jié) 能 模 式是 否 有 行 人 和車 輛 經(jīng) 過是 否 有 燈 泡 壞了開 全 部 燈 報 警是 都 還 有 行 人和 車 輛 經(jīng) 過YNYNYN 圖 下半夜系統(tǒng)工作模式驅(qū)動程序流程圖 4 測試結(jié)果及分析 該設(shè)計接通電源后，會在 1602上面顯示程序設(shè)置初始值，如圖 。按下兩次 “SET”，是設(shè)定開燈時間，如圖 。這些都是 15 系統(tǒng)的初始化，是系統(tǒng)運行的前提。作為主控制室， 1602又相當(dāng)于一個數(shù) 字時鐘。通過 USB來作為電壓源。通過手動開關(guān)，在白天可以通過手動開關(guān)開啟路燈，看蜂鳴器是否報警和 1602是否有 “ Lamp Bad” 的字樣，這樣的話就知道是否有燈壞了， 可以及時派人去維修，不讓故障拖延，造成安全隱患。通過光敏控制開關(guān)，感應(yīng)光 的強度 ，會及時開啟路燈，給道路照明，方便車輛和行人通行，如圖 所示。 16 圖 白天手動開燈圖 圖 白天黑暗天氣光敏開關(guān)開燈 圖 開燈后的正常模式圖 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。這個時候如果采用相間隔 的方式，根據(jù)光學(xué)的知識和光的照明程度，是不會給照明帶來大的問題的。 道路安全問題是我們城市路燈最主要的負(fù)責(zé)的問題，所以不能一味的在強調(diào)節(jié)能，而忽視了道路 安全問題，雖然節(jié)能模式下的光照足以供整個城市道路運行，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方便行人和車輛安全通行 。在任何一個模式或時間段下，只要有路燈壞了，系統(tǒng)通過蜂鳴器報警和通過 1602 顯 17 示 “Lamp Bad”的字樣，如圖 所示。實驗樣機如圖 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) 如電源和地正常時才可以通電檢測。主控板包括單片機的最小系統(tǒng)和串口電路。通過兩個串接接口連接起來。 (6) 通電，指示燈亮紅燈， 1602 上面有時間初始值和 “City Lamp sys”，即城市路燈系統(tǒng)。當(dāng)檢測到這些的時候，說明系統(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，程序會按照這個時間來開關(guān)燈。在晚上12:00 過后，當(dāng)有噪聲（模擬的行人和車輛的聲音），聲敏開關(guān)就會開啟節(jié)能模式下滅掉的燈。結(jié)合光敏控制開關(guān)可以實現(xiàn)在白天 光照強度低于15LUX 時開啟路燈 。這兩種方式都可以開啟路燈，給交通帶來便利。這給維修帶來了一定的不方便性，因而存在些需要改進(jìn)