路燈節(jié)能感應系統(tǒng)的設(shè)計

【摘要】迎合節(jié)能的大趨勢，為提高道路照明領(lǐng)域的能源利用率，擬開發(fā)一個路燈節(jié)能感應系統(tǒng)，對車流量少的路段或時間段的路燈加以控制。希望隨著此系統(tǒng)的不斷升級改造能真正地步入節(jié)能行列。

【關(guān)鍵詞】路燈；節(jié)能；感應系統(tǒng)

環(huán)境對于人們的生活和生產(chǎn)都是非常重要的。隨著社會的不斷進步與科學技術(shù)的不斷發(fā)展，世界上的絕大多數(shù)國家都充分認識到了環(huán)境的重要性。能源問題是環(huán)境中最為重要也是最為緊迫的問題，除了大力尋找新的能源外，節(jié)能是關(guān)鍵的也是目前最直接有效的重要措施。此系統(tǒng)適用于城鄉(xiāng)公路、高速公路、社區(qū)道路等各類路段的照明燈上，使相鄰燈體系統(tǒng)可進行通信，對照明燈進行智能控制，在車流人流較少的時段根據(jù)路面實時信息對燈體的亮度、正常照明時間加以限制，減少不必要的電能浪費。

1、軟件設(shè)計

本系統(tǒng)基于51系列單片機，添加外圍電路，集檢測、采集、分析、收發(fā)于—身的路燈控制系統(tǒng)。主控部分為51單片機；監(jiān)測模塊由傳感器、放大部分和模數(shù)轉(zhuǎn)換部分組成，將檢測到的數(shù)據(jù)放大、轉(zhuǎn)換再送給主控模塊進行分析；通訊模塊由發(fā)送和接收兩部分組成，發(fā)送部分由單片機控制發(fā)送的數(shù)據(jù)和發(fā)送狀態(tài)，系統(tǒng)軟件流程圖如圖1所示。

1.1數(shù)據(jù)采集存儲模塊

監(jiān)測模塊的數(shù)據(jù)通過并行模式送到單片機的P1口，數(shù)據(jù)采集存儲模塊將讀取P1口得到數(shù)據(jù)。通過延時函數(shù)使程序每50毫秒取一次單片機P1口數(shù)據(jù)并對計數(shù)值加1（加到9便改重新賦值為0），根據(jù)計數(shù)值決定數(shù)據(jù)存于數(shù)組中位置。當計數(shù)值為9時，將已存的十個數(shù)據(jù)送給數(shù)據(jù)分析橫塊分析。新—輪獲取數(shù)據(jù)將在數(shù)組中覆蓋舊數(shù)據(jù)。

1.2數(shù)據(jù)分析模塊

此模塊通過指定算法計算對待分析的十個數(shù)據(jù)進行逐一判斷，記錄其有效數(shù)據(jù)的個數(shù)，計算有效百分比，若低于70%不進行任何動作，反之產(chǎn)生控制信號A，此控制信號無其他信息，僅有0、1兩個值，既值為1時激活控制模塊，使之執(zhí)行預設(shè)控制。

1.3無線接收數(shù)據(jù)分析模塊

當無線接收模塊接收到數(shù)據(jù)產(chǎn)生中斷時，中斷函數(shù)代碼中對接收的數(shù)據(jù)進行判斷，信號分為十級（用來通知前方十個路燈系統(tǒng)），首先判斷信號等級是否為最低級，若不是則把信號等級降低一級后，連同控制信號B一起發(fā)給控制模塊。若信號等級是最低級，則只發(fā)控制信號B給控制模塊，中斷函數(shù)結(jié)束。

1.4控制模塊

當有控制信號A產(chǎn)生時，控制模塊將利用延時函數(shù)閉合繼電器5秒（時間可調(diào)），同時控制無線發(fā)送模塊發(fā)送最高級無線數(shù)據(jù)信號給下個路燈系統(tǒng)。當有控制信號B產(chǎn)生時，判斷是否有非最低等級的待發(fā)送數(shù)據(jù)信號，有則控制無線發(fā)送部分發(fā)送此信號給下一路燈系統(tǒng)并閉合繼電器5秒鐘，若沒有非最低等級的待發(fā)送數(shù)據(jù)信號則只閉合繼電器5秒鐘。

2、硬件設(shè)計

傳感器時刻監(jiān)測路面，傳感器輸出信號通過LM324進行放大，再由ADC0804進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)送給主控芯片。無線接收模塊的數(shù)據(jù)輸出連接主控芯片，當收到數(shù)據(jù)時，能將收到的數(shù)據(jù)送給主控芯片。主控芯片還要連接繼電器和無線發(fā)送模塊，根據(jù)控制信號，相應控制繼電器閉合和控制無線發(fā)送模塊工作。系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)如圖2所示。

2.1外圍電路

信號分析：單片機的P1口對監(jiān)測模塊送來的信號進行接收，分析信號（信號A）并進行存儲，每十個信號為一組再次進行分析，決定是否產(chǎn)生控制信號。通信模塊送來的信號（信號B）會產(chǎn)生中斷，此處信號由中斷程序進行分析，立即產(chǎn)生控制信號。

2.2監(jiān)測模塊

監(jiān)測采用市場現(xiàn)有的HB100微波模塊，HB100微波模塊是利用多普勒霍達原理設(shè)計的移動物體探測器，其應用廣泛，在自動門控制開關(guān)、ATM自動提款機的自動錄像控制系統(tǒng)、安全防范系統(tǒng)、火車自動信號機等場所都可見其身影。HB100模塊采用+5V直流供電，輸出信號電壓非常低，要經(jīng)LM324進行放大，再經(jīng)ADC0804將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號給單片機。

2.3通信模塊

通信模塊分為發(fā)送和接收兩部分，分別采用PT2262/PT2272集成芯片?；赑T2272的接收模塊接收射頻信號后，要經(jīng)過三次比較核對地址碼動作，PT2272的VT腳才會輸出高電平，此時PT2272與PT2262相對應的數(shù)據(jù)腳也會輸出相應電平，如果PT2262連續(xù)發(fā)送編碼信號，PT2272的第17管腳和相應的數(shù)據(jù)腳也會連續(xù)輸出相應電平。若PT2262停止發(fā)送編碼信號，PT2272的VT端便恢復為低電平狀態(tài)。PT2272的VT端為單片機的中斷源，若PT222收到信息，便使單片機進入中斷執(zhí)行中斷程序?qū)κ盏降臄?shù)據(jù)進行分析。單片機通過CD34051控制PT2262的數(shù)據(jù)輸入端（D0-D5），進而決定PT2262的發(fā)送內(nèi)容。通過PT2272的TE管腳控制其發(fā)射狀態(tài)。

3、結(jié)果討論

茌研究過程中，確定了系統(tǒng)的預期流程，設(shè)計系統(tǒng)的電路圖，采購相關(guān)電子元器件，編輯單片機C語言程序。經(jīng)過多次的實驗和調(diào)整，最終焊接完成了實物系統(tǒng)。但是此系統(tǒng)若要投入市場使用，在許多方面還有待完善、改進：

（1）在實際應用中，以每條馬路為單位進行設(shè)計的。在每條馬路的兩端而不是在每個路燈上各安裝—個紅外線感應器。無論人或車通過哪一個紅外線感應囂時，整條馬路的燈都將立即由暗到亮，當兩個感應器都沒有信號時，整條馬路的燈延遲降低亮度，直到下—個信號源出現(xiàn)。

（2）將該組設(shè)備應用于現(xiàn)實，還需要對相關(guān)參數(shù)進一步的調(diào)試及對比改變，以適應當時當?shù)氐淖匀画h(huán)境，增強實用性能。例如：對于光敏電阻，不同地區(qū)光強不同，對應的電阻感光系數(shù)也應不同。相應輸入單片機的程序也需要根據(jù)街道的長度和本地一般車速在延遲時間上做相應調(diào)整。

（3）在應用時，應該加強對光敏電阻和紅外感應囂的外部保護措施，避免落葉或者灰塵等造成光敏電阻或紅外感應器的反應靈敏性降低或失效。保護辦法可采用給光敏電阻和紅外感應器加上透明度好的材料做成的燈罩等，既能保護設(shè)備延長使用期，同時又不影響設(shè)備感應的靈敏性。

結(jié)語：

路燈節(jié)能感應系統(tǒng)是基于51單片機，結(jié)合傳感器技術(shù)、無線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)構(gòu)成的一種節(jié)能環(huán)保產(chǎn)品，目的在于智能控制道路照明設(shè)備，有效減少不必要的電能浪費?？傮w來說，本系統(tǒng)已經(jīng)實現(xiàn)設(shè)計之初制定的基本功能，希望日后的成熟系統(tǒng)能夠真正投入使用，為節(jié)能環(huán)保貢獻一份力量。