基于單片機(jī)的智能路燈設(shè)計

付群博

摘 要：現(xiàn)如今，每一個我們生活中應(yīng)用到的產(chǎn)品的發(fā)展前景和方向都由現(xiàn)代智能化技術(shù)的應(yīng)用內(nèi)容來決定。在電子化產(chǎn)品的領(lǐng)域我們應(yīng)用了智能化的技術(shù)，這對于科技發(fā)展具有深遠(yuǎn)的意義。由于這些電子產(chǎn)品朝著智能化的方向快速轉(zhuǎn)化，使我們的生活變得更加的智能化。目前智能產(chǎn)品在實際應(yīng)用中包括智能凈衣器、智能小型食物冷凍儲藏器、智能做飯用品等。所有這些現(xiàn)代化、智能化產(chǎn)品都有一個共同的特點，它們的中央控制單元都使用了單片機(jī)，才使得這些智能化產(chǎn)品功能更強(qiáng)大，使用起來更加方便，安全性和可靠性也更高，最重要的是智能化的產(chǎn)品可以節(jié)省更多的電力資源。

關(guān)鍵詞：單片機(jī);智能路燈;設(shè)計

一、總體設(shè)計

智能路燈節(jié)能系統(tǒng)的中心操控芯片選用的是單片機(jī)芯片，故單片機(jī)部分為主要操控部分，除此之外外部的構(gòu)成部分還有以下幾個重要部分：電路供電部分、路燈照明模擬部分、光敏部分以及感知人體信息部分，本設(shè)計的系統(tǒng)總結(jié)構(gòu)如圖所示。

自然環(huán)境下光線的數(shù)據(jù)和移動人體的數(shù)據(jù)等非內(nèi)部固定數(shù)據(jù)，是該系統(tǒng)輸入的關(guān)鍵數(shù)據(jù)，在自然光照強(qiáng)度極弱低于固定值且有人體數(shù)據(jù)輸入時打開開關(guān)，在自然光照強(qiáng)度較達(dá)到固定值時不打開開關(guān)，從理論和多次實踐中我們可以發(fā)現(xiàn)，上述方法是可以完成路燈照明的智能自動化管理。

二、系統(tǒng)硬件和硬件設(shè)計

（一）系統(tǒng)硬件設(shè)計

1、供電模塊設(shè)計

電源模塊是可以直接粘連在焊接電板上的提供電源的元件，其特點是可以幫助一些模擬電路、外部信息處理器、微型處理器、數(shù)據(jù)儲存器及其他數(shù)字負(fù)載提供電源。通常來說，這種組成部分叫做負(fù)載點，電源提供體系或者點電源提供體系。由于這種劃分組成部分的模式的優(yōu)點甚多，因此這種供電模式被廣泛用于電子信息設(shè)備以及通信區(qū)域和智能交通工具、人造地球等。

2、人體感應(yīng)模塊設(shè)計

人體檢測部分主要使用紅外熱釋電傳感器，它的運行原理及特殊性能如下：人體都有相對穩(wěn)定的溫度，一般在三十七攝氏度，所以會發(fā)出特殊且固有的10μM左右的紅外光線，手動操控式紅外傳感器就靠檢測人體自有的紅外線而進(jìn)行工作的。人體散發(fā)紅外線通過菲泥爾篩選光線鏡片增強(qiáng)后集中到紅外傳感器上。紅外采集源采用的是熱釋電器件，這種元件在接收到人體輻射的信號后溫度會產(chǎn)生改變，這時電荷就會失去原有平衡，向外釋放電荷，接著電路經(jīng)檢驗工作后就能產(chǎn)生有人體存在的信號。

（二）系統(tǒng)軟件設(shè)計

在對所要設(shè)計的課題有了全面的了解之后，首先要構(gòu)建總體的框圖，將整個設(shè)計拆成多個模塊，一步步實現(xiàn)各個模塊的功能，最后將每一子模塊合理的連接起來，形成整個程序。軟件部分的核心責(zé)任是通過正確劃分核心芯片體系中可利用的外部材料，使用最直接有效的C語言程序，實現(xiàn)對核心芯片身邊的其他模塊的控制，使這些外圍設(shè)備能夠進(jìn)行所需的操作。程序編寫通常對系統(tǒng)的可靠真實快速運轉(zhuǎn)有著相當(dāng)大的影響，也是總工程中工作量中的一項主要任務(wù)。

基于要實現(xiàn)的功能、系統(tǒng)的元器件組合和分部式軟件設(shè)計概念進(jìn)行編程，在完成設(shè)計目標(biāo)的同時確保體系的真實進(jìn)行。編寫程序的意義是讓核心芯片載入軟件設(shè)計并測試，檢測遠(yuǎn)近、時間和光照的強(qiáng)度，并根據(jù)檢測數(shù)據(jù)操縱繼電器的輸出。

（三）程序設(shè)計

紅外熱釋電傳感器可以對在檢測距離內(nèi)的移動的人體信息進(jìn)行檢測以及數(shù)據(jù)處理，即當(dāng)檢測到人體數(shù)據(jù)時輸出高電平，若持續(xù)檢測到人體數(shù)據(jù)則持續(xù)輸出高電平，當(dāng)人走出檢測距離時則自動延長十秒關(guān)閉，即輸出低電平，若延時結(jié)束時再次檢測到人體則輸出高電平否則保持關(guān)閉狀態(tài)，以此循環(huán)。程序的設(shè)計過程如圖所示。

三、仿真與測試

（一）仿真

策劃完成系統(tǒng)地軟件和硬件之后，通過proteus來仿真。仿真時，根據(jù)要實現(xiàn)的功能要求，對電路進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)置來進(jìn)行測試。

（二）實物焊接

在焊接之前，先將芯片的排版弄好，用覆銅板，注意虛焊的問題，焊接的時候適當(dāng)多用點錫，但也不能焊的范圍太大，否則會與其他電路連在一起，焊接的時候還不能把板子上的銅片燒掉.

（三）測試

步驟1：將MCU的類型設(shè)置為STC89C52RC;

步驟2：打開已完成和已編譯的程序文件;

步驟3：選擇相應(yīng)的COM接口;

步驟4：選擇下載/下載。當(dāng)你給核心芯片加上電源時，打開開發(fā)板上的閥門。

在測試并錄入程序后，需要進(jìn)行運行，將電路板與電腦連接，設(shè)置相應(yīng)的接口，完成電源供應(yīng)并下載。啟動電源后，需要十秒零幾毫秒的時間，因為人體檢測部分需要提前適應(yīng)一段時間。當(dāng)人體感應(yīng)模塊檢測到人體LED小燈亮正常時，表示系統(tǒng)可以完成設(shè)計目標(biāo)。當(dāng)光線檢測模塊檢測到光線強(qiáng)度弱的環(huán)境時，也一起檢測到人體時，繼電器將吸進(jìn)，繼電器LED燈點亮。當(dāng)人體感應(yīng)部分2檢測不到人體時，繼電器將不進(jìn)行吸進(jìn)。

四、結(jié)論

智能化路燈節(jié)約能源操控體系采用現(xiàn)代化科技，可根據(jù)外部信息進(jìn)行控制?？蛇x控制方式采用變堆技術(shù)，提高設(shè)備本身的可靠性。它的控制單元以插件的形式安裝，方便維護(hù)和快速更換部件。智能路燈節(jié)能控制系統(tǒng)能很好地控制路燈設(shè)備的電壓，減少啟動過程中對路燈的損壞，大大延長路燈設(shè)備的使用壽命。智能化路燈節(jié)約能源操控體系操作便捷，研發(fā)價格合理，修理簡單。從經(jīng)濟(jì)發(fā)展方面看，具有廣闊的應(yīng)用前景。一套裝置可同時控制路燈的啟停，重復(fù)性好。在系統(tǒng)中，人類傳感器采集到的信號與外部模塊采集到的信號緊密聯(lián)系。人體感知器與環(huán)境光收集模塊相結(jié)合，簡化了電路和程序編寫。首次檢測表明，該系統(tǒng)具有良好的可行性，可用于長廊、寫字樓、閱覽室等公共場所。

參考文獻(xiàn)

[1]馮哲[1]， 田莎莎[2]. 基于單片機(jī)的智能路燈設(shè)計[J]. 電腦知識與技術(shù)：學(xué)術(shù)交流， 2017（13）：141.

[2]王楠. 基于單片機(jī)控制路燈節(jié)電系統(tǒng)的研究[J]. 山東工業(yè)技術(shù)， 2016（20）：52-52.