基于STC89C52的路灯综合节能系统的设计.pdf

第 期(总第 期)年 月山西电子技术应用实践收稿日期:项目基金:山西省高等学校科技创新项目()作者简介:李立煌()男山西大同人工程师硕士研究方向:测控技术与仪器文章编号:()基于 的路灯综合节能系统的设计李立煌 王华杰(太原工业学院电子工程系山西 太原)摘 要:路灯系统包括集中管理和节能为了实现此系统的设计需要从这两个方面作为切入点进行研究设计 基于此设计了一套路灯集中监控及综合节能系统该路灯节能系统采用 作为核心采用 来进行准确计时通过一个光照传感器来检测当前光照强度配合 波来实现节能的目的 该系统还有液晶显示屏和功能按键是一款功能比较完善的路灯集中监控及综合节能系统关键词:路灯集中监控节能中图分类号:文献标识码:():.:引言城市街灯是城市发展的一种形式它在提高人民生活质量方面具有重大意义 但是随着我国城市道路交通的不断发展道路交通的能耗也越来越高因此城市道路能耗越来越受到重视 如何搞好城市道路路灯的节能工作事关人们的日常生活反映着一座城市的治理水准 目前国内的照明街灯能源消耗十分严重 城市公用建筑的能耗约为 因此减少公用建筑能耗具有重要的现实意义 在传统的都市灯光线路设计中由于技术上的不足未能充分考虑节能问题导致许多都市的路灯夜间都是通宵工作此外我国许多大城市的街景照明系统仍是传统的手动、光控、钟控模式原有的控制与经营模式难以适应城区的发展 随着计算机网络技术、信息技术、通信技术和自动化技术的迅速发展城市道路照明的发展已经进入了自动化、信息化的轨道交通系统本文介绍了一种以 单片机为核心构成的模拟路灯控制系统该系统采用传感器检测技术使路灯可以根据交通和环境情况自动调节灯的状态 具有手动和自动功能管理员可根据需要自由进行切换 年第 期李立煌等:基于 的路灯综合节能系统的设计 系统方案的设计路灯集中监控及综合节能系统采用时钟模块 为该系统进行计时单片机将当前时间读取在液晶屏上显示出来使用一个光敏传感器输出一个模拟信号将其输入到/转换芯片将其数字信号输入单片机中单片机根据当前光照强度自动地调节路灯的亮暗程度该系统还可以用按键进行功能设置 路灯集中监控及综合节能系统总体设计框图如图 所示图 系统总体设计框图 系统整体设计本系统的硬件单元电路由单片机 工作电路光照传感模块计时传感模块节能模块显示模块模块电源模块等组成 系统工作时主机采集光照信息接收到信息时先确定光照强度是否超过阈值如果超过阈值采取相应的措施如果没有对采集到的信息进行储存.单片机最小系统设计 是当前应用比较广泛的单片机可以重复地写入只读程序存储器支持 串行端口的下载、(数据存储空间)、内置 位中央处理器、系统可编程下载闪存(程序存储空间)单片机最小系统包含晶振、复位和电源复位电路可以通过按键在整个系统不断电的情况下来重启单片机内部程序这样方便调试人员进行调试 一旦单片机在休眠状态或者程序不可控状态按下复位按键程序重新开始运行 时钟电路有着至关重要的地位该系统需要稳定准确的脉冲频率因此选择采用接外部晶振的方式 在实际开发中通过 实现 的电源要求 而且这种供电电路还可以充分考虑到开关对电源本身的影响波动性以及系统的安全性可以在电源的输入端或输出端增加滤波的电容.路灯集中控制及节能模块路灯集中监控及综合节能系统需要根据光照强度实时调节照明的亮度采用 的控制思想通过一个 型三极管作为该系统的功率放大器使用单片机的引脚连接每个引脚都可单独控制一个照明灯其对应输出 波即可本设计连接两个灯表示多个路灯的集中管理如需增加管理路灯数量在单片机空余引脚上增加同样的路灯控制电路即可.光照强度检测模块路灯集中监控及综合节能系统的光照传感器模块可实现光照强度的实时监测当光照强度不同时光照传感器通过模拟量输出口会输出不同的电压将此输出电压接入 模数转换芯片的其中一路模拟量输入口 即可完成光照传感器模拟量的读取 光照传感器电路连接图如图 所示图 光照传感器电路.计时模块在路灯集中监控及综合节能系统的设计中实时计时模块采用 芯片单片机读取出该计时芯片当前的时间值其时间模型赋值的是计算机系统的实时时间 系统软件设计硬件平台完成之后根据系统的设计要求在硬件的基础上完成软件设计让系统正常运行起来实现相应的功能.路灯节能及集中控制主程序设计在路灯集中监控及综合节能系统的主程序设计时要先将系统的各个模块初始化包括液晶屏、时钟芯片、引脚配置及中断配置从/转换模块中读取当前采集到的光照强度值再从 芯片中将当前时间读取然后检测当前是否有按键被按下将采集到的数据显示出来最后进行路灯亮度的调节 主程序设计流程图如图 所示图 主程序设计流程图.时间设置程序路灯集中监控及综合节能系统的程序设计中计时模块为 实时计时模块应有一个独立电源可以保证在断电之后仍能进行准确计时 在每次路灯集中监控及综合节能系统重新启动后单片机都会读取当前的时间值按照 时钟芯片内部的时间继续计时.节能和集中监控程序设计路灯集中监控及综合节能系统在节能方面通过 波实时地调节当前路灯的亮度使照明亮度随着光照强度的变化而变化而不是一旦开启就进入全功率运行状态通过此种方法实现节能 在集中监控方面可以将多个路灯的 波控制程序写在同一个定时器函数下即可实现多个路灯的集中监控 灯光多级调节程序设置如图 所示图 亮度调节程序 系统调试路灯集中监控及综合节能系统上电进行测试开机之后将该实物系统置于黑暗环境下观察两个发光 的亮灭情况 观察到当处于完全黑暗时其 亮度较高当黑暗程度降低时 的亮度逐渐变低当完全置于充足光照环境下时 灯熄灭路灯照明测试完成后进行按键功能测试按下设置按键会观察到 的显示界面切换为时间设置界面继续设置会显示出当前正在操作的时间变量一共 个时间变量:年月日、星期、时分秒选中其中一个变量然后按下加减按键会看到其值发生变化 然后按下确定按键 时间设置完成 显示界面切换到正常运行状态 按下模式切换按键再按亮度调节按键观察到此时 灯亮度发生变化按键测试通过路灯照明系统在 显示屏上 是记录最大运行时间 是记录运行时间 有手动和自动两种模式当切换到自动模式时运行时间超过最大运行时间后路灯会自动关闭 结论本次的路灯集中监控及综合节能系统的设计使用了 单 片 机 作 为 采 用 的 计时模块通过一个光敏传感器采集当前光照强度使用 液晶屏作为显示时间和当前运行时间及最大运行时间使用 波的调节方法实现了路灯亮度的多级调节从而达到节能的目的该路灯集中监控及综合节能系统操作简单功能方便除了设置时间以及进行人为干预时进行手动操作其余均可在自动模式下智能控制在集中监控方面开放程度较高可同时接入多个路灯进行集中监控在节能方面采用“用多少亮多少”的节能设计理念使整个路灯集中监控及综合节能系统实现了其要求的功能设计方案在路灯集中监控及综合节能系统的设计方面有重要的意义参考文献 阎晓勇.漫谈我国路灯节能技术的研究与运用.科技与企业():.兰霄.路灯集中监控及综合节能系统研究.电子技术与软件工程():.罗贞礼.我国城市路灯照明节能现状及前景分析.新材料产业():.袁文凤黄梦真.基于单片机的模拟路灯控制系统模块设计.科技创新与应用():.罗秋慧吴延斌燕永敏.基于单片机和 的交通灯控制系统对比分析.光源与照明():.(下转第 页)山 西 电 子 技 术 年第 期 年第 期许亚星等:一种 的中断测试方法模块初始化、定时器初始化任务函数包含 解包函数、命令获取函数、功能执行函数、发送函数中断函数包含 接收中断、接收中断、定时器中断、四个捕获中断 文件配置包含程序空间分配、数据空间分配、中断向量分配等 软件模块架构如图 所示开发板与测试设备间通过固定格式的 通信进行命令下发和状态上传通信格式如图 所示 开发板获取到数据包后通过解包函数对数据进行解析如果解析正确通过命令获取函数获得测试项和测试命令经过功能执行后将执行结果组包到状态 和状态 进行上传显示图 软件模块图图 通信数据包格式表 中断与 关系对应表中断 工作原理测试设备下发命令 解包后接收到测试命令向 的特定地址写入中断命令 检测到写入命令后根据不同的命令置不同的 为低电平 通过硬线与 连接电平变低后会触发 的不同中断 捕获中断触发后在不同的中断函数里将中断状态置为不同的值功能执行函数根据不同的中断状态值按照表 将相应的对外 置为低电平同时将中断状态组包填进发送数据包里上传 测试设备检测到特定的 变为低电平后会在界面上将对应的灯显示为亮色从而获知不同命令下 中断的执行结果 测试结果按照本文设计经过调试试验在测试设备上下发不同的中断触发指令后测设界面上显示对应的灯会变亮测试结果符合预期 结论该方法可以有效、快速测试 芯片的中断系统响应是否正常有效提高芯片筛查效率参考文献 曹晖.脚中断系统分析及 语言编程.新余高专学报():.叶崧.基于 嵌入式硬件平台的结构及设计.金陵科技学院学报():.宋豫全高原李志军.基于 的 实验系统设计.河南科技():.徐耀.基于 的单相软件锁相环的实现.通信电源技术():.田艳兵崔光照.数字信号处理芯与 机间的串行通信.今日电子():.(上接第 页)张培高.基于物联网技术的城市路灯照明监控系统.湖北农机化():.龙光利.一种无线智能多功用农业监测装置的设计.江苏农业科学():.孙凡王颖肖俊烨等.智慧路灯监控系统设计.电子世界():.余佳鑫黄金福王新军.工业园区路灯监控系统智能化改造.机电工程技术():.罗雪伦.基于 和 的智能家居控制系统.长沙:长沙理工大学:.