基于红外检测的路灯控制的系统设计--毕业论文(设计).docx

师范大学
毕业论文（设计）

基于红外检测的路灯控制系统的设计
Design of street lamp control system based on infrared detection

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系 别： 物理与信息工程学院

专 业： 电子信息科学与技术

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师 范 大 学
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摘 要
本文介绍了以Arduion为控制系统的PWM电源控制路灯亮度技术的设计。系统分为Arduino系统、LED小型路灯、道路车辆检测器。通过Arduino产生脉冲宽度可变的PWM波，通过PWM波的占空比来控制LED灯的亮暗。同时系统还设有编程功能，通过编程可实现控制路灯的变化情况和和开关。根据这个设计基本可以实现路灯亮度的智能控制系统。
关键词：红外检测；LED路灯；控制系统；Arduino控制器

Abstract
This paper introduced the control system for the Arduino PWM power control of street lamp brightness technology design. System was divided into Arduino systems, small street light, LED road vehicle detector. Through the Arduino PWM waved variable pulse width, through the duty ratio of PWM waved to control the LED lamp brightness.Systems also had programming function at the same time, could be realized by programming control street lamp and the changes of the switch. According to this design can achieved  basic strength of street lamp intelligent control.
Key words： infrared detection; LED street light; Control system; Arduino controller

目录
中英文摘要 I
1引言 1
1.1课题研究背景和意义 2
1.2现状与发展 2
1.3主要工作内容 2
2 传感器检测的原理与应用 3
2.1红外检测技术的发展 3
2.2红外传感器工作原理 3
2.3光敏传感器工作原理 4
2.4检测环境的影响 5
3路灯控制系统 5
3.1设计任务及要求 6
3.2 系统控制框图 7
3.3 arduino控制器 9
3.4传感器在系统的应用 10
3.4.1红外传感器 10
3.4.2光敏传感器 11
3.5系统的软件设计 13
3.6 pwmLED亮度控制 14
4系统测试 15
5结论 16
参考文献 17
致 谢 18
附 录 19
附录一：器件清单 19
附录二：实物图 19
附录三：PCB 19
附录四：arduino程序 20

II

1 引言
1.1课题研究背景和意义
随着我国大城市的发展、经济的繁荣、科技的进步和人们提高生活水平及市政道路智能照明的要求，号召国家的节能、环保、智能一系列的措施，城市道路照明和城市的夜景道路照明成为城市规划重点，建设和管理这一项重要工作。良好道路照明是市民出行必备的条件，而城市的道路照明是美化城市形象、便利市民的一项有意义的工程。
在90年代初，发达国家已经普遍使用智能照明调控系统，来减少城市道路照明的费用，达到节约资源的目的。国家发改委、建设部、国家质量技术监督局已提出推广节能、高效的照明灯具和智能照明调控系统，深入开展绿色照明节能工作。智能照明设备具有快速启动、稳压、节能调控功能，可根据道路的状况，科学设定节能的时间和节能效率。智能路灯控制系统为照明设备提供自动化pwm控制功能，通过Arduino控制器和软件实现无故障智能化和无人值守，提高运行可行性，实现城市道路照明智能化管理。更重要意义在于，节约可观的电能消耗，有效的减少火力发电(2002年火力发电占我国年总发电量的81.83%)对大气大量的排放CO、SO、NO和粉尘、灰渣的排放，减少污染，保护环境。智能道路照明控制系统是应用技术先进、高效、可靠的微系统处理器，达到对路灯的集中控制和安全管理。系统具有根据车辆位置自动调节亮度、自动控制关闭、能够大幅度节省电力资源，提升公共道路照明管理水平，减少对路边居民的光污染。国家统计局数据显示，从2004年至2014年，我国城市道路照明灯数量由1053.15万盏增加到2301.91万盏，城市道路照明行业保持快速发展的形式。另外，近几年，道路照明用电量占全社会用电量的14%左右。其中，道路照明和景观照明用电量约占照明用电量的38%，成为用电量较大的照明部分。传统路灯一般以钠灯为主，能耗高且耗损大，LED路灯可以降低耗电量，能源节能率可以达到50%以上。并且经过智能改造后，智能LED路灯的能源节能率有望达到70%以上。
在智能控制的基础上，进一步的升级，加上红外感应技术，它能检测到道路上可移动的物体来控制路灯的亮或半亮（比如凌晨一点夜深人静后就起到节约特殊时期的重要作用），从而大幅度的提高了节能的效率。

1.2现状与发展
近些年来，全国许多大城市、中小城市的各级领导，都格外重道路照明和夜景照明工作。城市照明作为形象工程的重要组成部分，被政府所重视，大量的资金投入进行建设和改造，使得城市夜晚变得灯火辉煌，绚丽多彩，但问题也随之而来，照明消耗的电能的逐年递增，由此产生的某些问题逐渐暴露出来，社会负担道路照明成本过高，能源浪费过多，财政承担困难，光污染现象严重。这些问题无疑给当地的道路照明管理部门的工作带来压力，急切加以解决。尤其是在当前环境条件每况愈下的形势下，低碳、节能、环保越来越收到人们的重视。旧式的道路照明控制系统存在功耗大，公共资源得没有充分应用，效率低等，光污染等消极影响。网络应用通用平台的建设：随着Java、C#和.Net Framework(尤其是WPF和SilverLight等)等开发工具的发展和逐步完善，微系统日益的发展，微系统会逐渐占领路灯控制系统的控制器，但从长远来看，专用的C/S架构与B/S架构相结合的物联网通用平台会是一种趋势。通用平台的使用参考工业控制中的组态软件的微系统，将控件、通讯组件和各种感知层器件模型化，通过组态或配置就可以实现所需的功能。大功率LED道路照明灯具电源由于恒流、使用寿命、可调控亮度等功能，而微系统所需要的通讯，如ZigBee无线、电力载波PLC等，也经过了多年的发展，有了一定的可行性。当两者都比较成熟的时候，从技术复杂度和成本的角度考虑，必然会结合在一起。目前已经有部分通讯器件公司依托成熟的公司开始微系统和通信技术的融合，但由于干扰、散热等原因，还没有完全成熟。

1.3 主要工作内容
首先在设计中，以实际的道路状况为研究的对象，考察了在某一道路在夜里一点钟的行人和车辆数量，以及在道路的交叉路口车辆和行人通过的情况。后以行人的角度来测试全亮时行走的安全性，再考虑半亮时行人行走的安全性。根据收集的资料来设计实物，搭建一个模拟城市普通道路的模型，再设定一个为行人照明的pwm的值。最后调试装置，修改Arduino程序。
最后运行该装置，测试是否可根据车辆通过的信号来变化LED灯的亮度，达到节约资源的效果。与实际的路况相结合，预期效果相比较后再与其他的控制系统比较。
2 检测技术的原理与应用
2.1红外检测技术的发展
红外检测技术有的非接触、实时快速、准确度高、适用面广等一优点，受国工业企业用户的青睐。目前，在生产过程、产品质量监测、设备的在线故障诊断和安全防护以及节约能源等方面，红外检测技术都发挥着重要的作用。尤其20年来，随着科学技术发展，红外线检测在技术上的迅速发展，其性能不断完善。功能不断增强，适用范围增广。
红外检测是一种非接触式在线监测的高科技技术，它集光电对射、计算处理、图像处理等技术于一体，通过先发射红外线接收物体反射的红外线来判断是否检测到物体的存在，具有实时、准确、灵敏度高等优点。

2.2红外传感器工作原理
红外线检测技术在微系统中得到了广泛应用，许多产品已运用红外线技术能够实现车辆测速、探测等研究。红外线应用测量领域时，最大的问题的是受强太阳光等多种含有红外线的光源干扰。红外线检测技术还需要不断的技术完善。
红外线对射管驱动分为电平型和脉冲型两种驱动方式。由红外线对射管阵列组成分离型光电传感器。该传感器的不同其他自处能够抵抗外界的强光干扰。太阳光中含有对红外线接收管产生干扰的红外线，该光线能够将红外线接收二极管导通，使系统产生误判，甚至导致整个系统瘫痪。本传感器的优点在于能够设置一点采集，对射管阵列的间距不可改变。红外技术已经众所周知，这项技术在各个领域得到了广泛的应用。红外传感器是用红外线为介质的测量系统，按照功能能够分成五类:辐射计，用于辐射检测和光谱测量;搜索和跟踪系统，用于搜索和跟踪红外目标，确定其空间位置并跟踪它的移动位置;热成像系统，显示目标红外辐射的分布图像;红外测距和通信系统;混合系统，是指以上各类系统中的两个或者多个的组合。红外传感器根据探测机理可分成为:光子探测器(基于光电效应)和热探测器(基于热效应)。

2.3光敏传感器工作原理
光敏传感器是常见的传感器之一，它的种类繁多，主要有：光电管、光电倍增管、光敏电阻、光敏三极管、太阳能电池、红外]线传感器、紫外线传感器、光纤式光电传感器、色彩传感器、CCD和CMOS图像传感器等。它的敏感波长在可见光波长附近，包括红外线波长和紫外线波长。光传感器不仅用于对光的探测，它还可以作为探测元件组成其他传感器，对许多光强度进行检测，只要将这些非电量转换为光信号的变化即可。光传感器是目前产量最多、应用最广的传感器之一，它在自动控制和光强度电测技术中占有重要的地位。最简单的光敏传感器是光敏电阻，当光子冲击接合处就会产生电流。
图2-1 光敏电阻元件
主要原理：光传感器是光敏元件将光信号转换为电信号的传感器，它的敏感波长在可见光波长附近，包括红外线波长和紫外线波长。光传感器不只局限于对光的探测，它还可以作为探测元件组成其他传感器，对许多非电量进行检测，只要将这些非电量转换为光信号的变化即可。主要应用：光敏传感器主要应用于太阳能草坪灯、光控小夜灯、照相机、监控器、摄像头、防盗钱包、光控音乐盒、音乐杯、人体感应灯、人体感应开关等电子产品光自动控制领域。
光敏传感器中最简单的电子器件是光敏电阻，它能感应光线的亮暗变化，输出相对应的电信号，通过简单电子线路放大处理，可以输出到微系统控制LED灯具的自动开关。对于远程的照明灯具，如街灯、庭院灯、草坪灯等都可经济而简单的实现节能自动控制。因此使用光敏传感器可以实现极低成本、自动开启关闭的节能管理。

2.4检测环境的影响
（1）检测目标及环境的温度不能低于5℃，如果在低温下进行检测，应注意仪器自身的工作温度最低要求，同时还应考虑水汽结冰使某些进水受潮的设备的缺陷漏检。
（2）空气湿度不宜大于85%，不应在有雷、雨、雾、雪及风速超过0.5m/s的环境下进行检测。若检测中风速发生明显变化，应记录风速，必要修正测量数据。
（3）室外检测应在日出之前、日落之后或阴天进行。
（4）室内检测宜闭灯进行，被测物应避免灯光直射。
（5）在室外的PM过大，会对接收器产生错误的信号。
（6）被检测的物体运动过快也会造成没有信号输出。

3 路灯控制方法与控制系统
3.1设计任务及要求
伴随着微电子技术的发展和在各行各业中的应用，近几十年来,基于Arduino的路灯智能控制系统对城市路灯系统进行全面的升级,不仅实现了智能控制，而且降低了运行成本。因此，智能路灯控制系统的推广，可以改变城建管理企业的传统的管理控制方式，提高利用能源效率，并对提高城市适宜居住的环境起到了极大的作用。
本设计模拟现实道路状况，在深夜1：00车辆少特定情况下，设计基于Arduino控制器控制的路灯来降低灯的亮度来节约运行成本。模拟车辆在道路上行驶时，灯对应的智能变化亮度来保证行车的安全性，而且达到节约和减少光污染的和谐生活环境。

3.2系统的控制框图

图3-1路灯控制系统布置图
（1）根据模拟真实道路情况，模拟一侧的单行道为右车道。所以车辆行驶方向从右到左。LED灯的连接脚依次在宽度脉冲路排开，在程序定义脚可以看到。
（2）模拟真实的情况在车道的前方设置一个交叉路口，所以设置在最后一盏LED灯为全亮，而且不会是否有车辆经过而变化。可以保证在交叉路口的观察到另一方向来往的车辆，不会超过反应的时间。所以LED6的定义PWM值为255。
（3）由车辆行驶的方向，车辆不断移动，所以设置在得到红外传感器信号所在的LED灯和前方一个LED同时亮起，路灯在车辆为到达位置亮起是车辆观察到前方的路况。所以一个红外传感器控制两个LED灯。
（4）当车辆驾驶经过后，路灯又变回原来的亮度，这种方式来智能控制路灯，达到节约资源的目的。在程序里面判断红外传感器的输出状态，来确定是否有车经过。在程序的双if判断句。
（5）光敏传感器是当凌晨来临，天逐渐亮起来的时候，光敏传感器测量，自然光达到一定亮度时，关闭路灯。

3.3 arduino控制器
Arduino是一款便捷灵活、方便上手的开源电子原型平台。包含硬件（各种型号的Arduino板）和软件（Arduino IDE)。
Arduino能通过各种各样的传感器来感知环境，通过控制灯光、马达和其他的装置来反馈、影响环境。板子上的微控制器可以通过Arduino的编程语言来编写程序，编译成二进制文件，烧录进微控制器。对Arduino的编程是利用 Arduino编程语言来实现的。基于Arduino的项目，可以只包含Arduino，也可以包含Arduino和其他一些在PC上运行的软件，他们之间进行通信 (比如 Flash, Processing, MaxMSP)来实现。
图3-3arduino主板
Arduino控制器概要：
（1）处理器 ATmega2560
（2）工作电压 5V
（3）输入电压（推荐） 7-12V
（4）输入电压（范围） 6-20V
（5）数字 IO 脚 54 (其中有16路作为 PWM）
（6）模拟输入脚 16
（7） IO 脚直流电流 40 mA
（8）3.3V 脚直流电流 电源50 mA
（9） Flash Memory 存储 256 KB （ATmega328，其中 8 KB 用于 bootloader）
（10）EEPROM 4 KB
（11） 工作时钟 16 MHz
图3-4arduino主板模拟输入脚

Arduino控制器的输入电源:
Arduino Mega2560 通过多种方式供电，而且能自动选择供电方式
（1）外部直流电源通过电源插座供电。
（2） 电池连接电源连接器的 GND 和 VIN 引脚。
（3）USB 接口直接电。电源引脚说明。
（4）5V --- 通过稳压器或 USB 的 5V 电压，为 UNO 上的 5V 芯片供电。
（5） 3.3V --- 通过稳压器产生的 3.3V 电压，最大驱动电流 50mA。
（6） GND --- 地脚。
图3-5arduino主板输入脚

Arduino控制器输入输出:
（1）14 路数字输入输出口：工作电压为 5V，每一路能输出和接入最大电流为 40mA。每一路配置了 20-50K 欧姆内部上拉电阻（默认不连接)。
（2）4 路串口信号：串口 0---0(RX)和1(TX);串口 1---19(RX)和18(TX);串口 2---17(RX)和16(TX);串口 3---15(RX)和14(TX)。其中串口 0 与内部 ATmega8U2 USB-to-TTL 芯片相连，提供 TTL 电压水平的串口接收信号。
（3）14 路脉冲宽度调制 PWM（0--13）：提供 14 路 8 位 PWM 输出。
（4）16 路模拟输入：每一路具有 10 位的分辨率（即输入有 1024 个不同值），默认输入信号范围为 0 到 5V，可以通过 AREF 调整输入上限。除此之外，有些引脚有特定功能。
在本设计中，arduino作为控制器，作为信息采集分析和作出反馈，脉冲调制PWM输出给LED，还提供5V给红外传感器和光敏传感器。作为系统的核心，控制的程序尤为关键（程序见附录），因为arduino可以不同的程序改变为不同的控制方法，控制的方法可以作修改。
在Arduino程序中各个接线脚说明：
（1） 红外传感器1：14 路脉冲宽度调制 PWM（2）。
（2）LED1：14 路脉冲宽度调制 PWM（3）。
（3） 红外传感器2：14 路脉冲宽度调制 PWM（4）。
（4）LED2：14 路脉冲宽度调制 PWM（5）。
（5） 红外传感器3：14 路脉冲宽度调制 PWM（6）。
（6） LED3：14 路脉冲宽度调制 PWM（7）。
（7）红外传感器4：14 路脉冲宽度调制 PWM（9）。
（8）LED4：14 路脉冲宽度调制 PWM（10）。
（9）红外线传感器：14 路脉冲宽度调制 PWM（11）。
（10）LED5：14 路脉冲宽度调制 PWM（12）。
（11） LED6：14 路脉冲宽度调制 PWM（13）。
（12）光敏传感器1：16路模拟输入（A0）。
（13）传感器正电极：5V
（14）传感器负电极：GND

3.4传感器在系统的应用
3.4.1红外传感器

图3-6红外传感器
该红外传感器模块对室外环境光线适应能力较强，其特殊有一对红外线发射与接收管，发射管发射出特殊的频率的红外线，当检测方向遇到障碍物（反射面）时，红外线反射回来被接收管接收，经过比较器电路与原来的频率相比较之后，如果频率一致绿色指示灯会亮起，同时信号输出接口输出数字信号（一个低电平信号），可通过电位器旋钮调节检测距离，有效距离范围 2～30cm，工作电压为3.3V-5V。红外传感器的探测距离通过电位器调节距离、具有干扰小、小巧轻便、实时检测等特点。
图3-7红外传感器原理图
（1）当红外传感器模块检测到前方障碍物时，电路板上绿色指示灯点亮起，同时OUT端口持续输出低电平信号,该模块检测距离2～30cm，检测角度35°，检测距离可以通过电位器进行调节，顺时针调电位器，检测距离增加；逆时针调电位器，检测距离减少。
（2）红外传感器主动红外线反射探测,因此目标的反射率和形状是探测距离的关键。其中黑色探测距离最小,白色最大;小面积物体距离小,大面积距离大。
（3）红外传感器模块输出端口OUT可直接与Arduino IO口连接即可，连接方式：VCC-VCC;GND-GND;OUT-IO；
（4）该传感器的比较器采用LM393，工作稳定；
（5）采用3-5V直流电源对模块进行供电。当电源接通时，红色电源指示灯点亮；
（6）电路板尺寸：3.2CM*1.4CM；
红外传感器检测模块接口说明：
（1）VCC 外接3.3V-5V电压
（2）GND 外接GNDOUT 小板数字量输出接口（0和1）

3.4.2光敏传感器
图3-8光敏传感器
（1）光敏传感器可以检测周围环境的亮度和光强度。与光敏电阻比较，方向性比较好，可以感知固定方向的光源。可以用于检测自然光来控制系统。
（2）光敏传感器的检测亮度灵敏度可调
（3）工作电压3.3V-5V。
（4）输出形式：DO数字开关量输出（0和1）和AO模拟电压输出
（5）光线亮度检测,光线亮度传感器，具有方向性，只感应光敏传感器正前方的光源，所以正向朝上接收自然光线，来判断是否达到足够亮度。
（6）小板PCB尺寸：3.2cm * 1.4cm。

图3-9光敏传感器原理图
使用说明：
（1） 光敏二极管模块对环境光强最敏感，一般用来检测周围环境的亮度和光强，在大多数场合可以与光敏电阻传感器模块通用，二者区别在于，光敏二极管模块方向性较好，可以感知固定方向的光源。
（2）模块在无光条件或者光强达不到设定阈值时，DO口输出高电平，当外界环境光强超过设定阈值时，模块D0输出低电平；
（3）小板数字量输出D0可以与单片机直接相连，通过单片机来检测高低电平，由此来检测环境的光强改变；
（4）小板数字量输出DO可以直接驱动本店继电器模块，由此可以组成一个光电开关；
（5） 小板模拟量输出AO可以和本店AD模块相连，通过AD转换，可以获得环境光强更精准的数值；

3.5系统的软件设计

图3-10程序主流程图
根据图3-2主流程图可以得出路灯控制系统的输出为三个状态：
（1）在凌晨1：00点以前的全功率输出状态。对应市政要求保证车辆和行人的通行安全。
（2）在凌晨1：00以后的考察道路上的车辆行驶位置改变前方一盏路灯的亮度，在驶过变化的路灯位置后，在降低亮度达到智能控制的系统。
（3）在凌晨1：00点以后应对深夜车辆稀少的状况，没有车辆行驶时，传感器没有信号输出给系统，这时路灯长时间保持半功率的亮度来节约资源的设计目的。
（4）在接近早晨时，自然光慢慢变大，设定一个判断值，光敏传感器检测到达到这个值时，传感器输出信号给控制系统，关闭输出供电。

3.6 pwmLED亮度控制
PWM(Pulse Width Modulation)控制技术就是对脉冲的宽度进行调控的技术，具有PWM (脉宽调制)用于LED灯亮度调节功能。即通过对脉冲的宽度变化进行调制，等效的波形(含形状和幅值)可以转化为对应的电压和功率;面积等效原理是PWM技术的重要基础理论。PWM就是利用开通和关断来对输出的波形进行调制，也就是调节占空比来达到控制输出的波形。典型应用中，通过串口向LED驱动器发送指令改变相应LED的寄存器值进行亮度调节。用于亮度控制的数据通常为8位，对应于16至256个亮度等级。
图3-11 pwm脉冲宽图
PWM仿真按照一定周期向LED驱动器发送开/关控制信号，PWM仿真可以LED亮度调节的效果。因为LED数据接口的传输速率远远高于PWM信号的频率，可以使用微控制器或FPGA (现场可编程门阵列)很容易地仿真PWM调光方式。PWM开关频率、数据传输的时钟频率和PWM亮度等级之间的关系如下所示：其中，fCLOCK为数据接口的时钟频率，fPWM为PWM频率，nPORT为控制端口数，nLEVEL为亮度等级。在该项技术中，PWM仿真数据由控制器连续发送到LED的每个端口，每个端口1位。所有端口更新一次即为PWM的一个台阶。从索引值1开始重复仿真PWM台阶，直至索引值等于设定的亮度等级，形成一个PWM周期。例如，如果亮度等级为256，每个端口刷新数据256次构成一个PWM周期。如果对应端口的亮度等级高于PWM仿真台阶的索引值，数据为1；否则数据为零。只要LED保持点亮状态，则始终重复PWM仿真周期。LED(发光二极管)亮度 一般用发光强度(Luminous Intensity)表示，单位是坎德拉cd;1000ucd(微坎德拉)=1 mcd(毫坎德 拉), 1000mcd=1 cd。室内用单只LED的光强一般为500ucd-50 mcd，而户外用单只LED的光强一般应为100 mcd-1000 mcd，甚至1000 mcd以上。
根据程序定义计算75（没有车辆经过，占空比最小值）和255（交叉路口的全亮的LED占空比）。占空比为脉宽时间除与周期。
功率比:n=P55/P255=21%

4系统测试
（1）检查Arduino控制器是烧录测试程序检测是否能正常运行。这个过程没有怎么太大的问题，因为该Arduino控制器是采购来的，可以正常运行程序。
（2）在供电Arduino控制器后，查看各个结脚是否正常。在检测中发现其中的脉冲宽度调制PWM（8）出现问题，可以跳过使用。
（3）在给Arduino供电5.0V后，在了解了所有的LED灯和传感器后不接输入，Arduino给整个系统供电后，LED和传感器是否能正常运行。在测试中用3.3V供电，六个LED灯都能正常亮，所以没有用到备用LED灯，传感器方面都有指示灯亮起。在根据红外传感器检测的距离进行调整，最后使传感器能够正确的检测车辆。
（4）在给LED供电的情况下，测试程序，测试其中的设定各个LED灯的亮度。LED6与其他的LED2在亮度存在着区别，说明可以通过pwm控制LED灯的亮暗。
（5）在给红外传感器1供电的情况下，模拟车辆经过产生的信号，红外传感器检测到物体，检测是否输出一个低电平信号。
（4）在红外传感器给arduino一个脉冲信号，arduino路脉冲宽度调制（PWM）3和4输出端的 LED1和LED2亮度发生变化。

5 结论
在节约能源、电力资源合理利用的今天，我们应积极响应国家节能降耗政策，努力构建节约型社会，发展循环经济。而路灯节能是一项三赢的工程，政府省钱，百姓受益，企业发展。智能路灯节能控制系统采用红外线探测技术与智能控制相结合，利用分次换挡方法，可明显提高路灯用电效率，延长路灯使用寿命，实现了在保证照明的情况下兼顾用电低谷期的节能效果，该装置的继续完善和推广必将带来积极的社会效应。
本文设计的新型智能路灯控制系统与现在传统的路灯控制系统有很大的不同。在推动资源节约合理利用的概念下，以节能减排为主要目的，利用现代微电子科技到达更好的效果。传统路灯控制对于人流量较少的后半夜的控制大概分为全部减少路灯的亮度和关闭一些路灯。全部减弱路灯的亮度，虽然可以降低能耗，应对后半夜的车流量的减少，但是对于行车安全上面不能保证。尤其在交叉路口的路灯亮度不能特殊设置。关闭一半的路灯，是在一条路线上的路灯一盏开一盏关闭，道路的亮度可以看清道路状况，但是在中间没有亮的路灯可能出现特殊状况，由于中间光线亮度不够导致没有看清。就相比与之前的控制方法，利用Arduino可以更好控制路灯，而且可以特殊调控，智能节约资源保证了行车的安全。但是由于传感器会受环境的影响，导致控制系统不能正常的工作，所以这个控制系统还不完善，需要再改进。

参考文献：
[1]郑钧华 凌汉华;南方冶金学院学报,2003年04期. 
[2]钟平  续志军; 一种基于PSD红外线位置传感器的设计 [J],传感器技术. 
[3]葛文琪;红外线探测技术的进展,应用及发展趋势[J].光机电信息.2007.(4). 
[4]袁华  王召巴;红外探测技术的原理及发展前景[J].科技信息2008.(4). 
[5]孟世江;电子报,2007年/2月25/日/第019版/ 
[6]瞿桂荣;电子报/2004年/04月/24日/第014版/ 
[7]孙志楠;电子报/2008年/02月/03日/第010版/
[8] 张国栋.智能路灯控制系统[D].西藏自治区:西藏大学农牧学院, 2015.4.4.
[9] 陈雅森.arduino mega2560使用手册[EB/OL].2005年[2016.12.25].http://arduino.cc/.
[10]康华光，陈大钦. 电子技术基础—模拟部分（第五版）[M].北京：高等教育出版社，2005
[11] 王雁、杜贵府、呼小梁.基于PWM控制的LED亮度调节方法[J].科学论坛, 2010.12.24, 221008(1).
[12] 郁有文.传感器原理及工程应用[M].西安:西安电子科技大学出版社,2001
[13] 梁森、黄杭美.自动检测与转换技术.机械工业出版社[M]2010
[14] 耿宝林.LED照明系统的分析与设计[J]。科技创新导报，2010，(08）
[15] 王效华，牛思先.基于单片机PWM控制技术的实现[J].武汉理工大学学报，2010，（1）

致谢 
本设计的完成是在我们的导师刘丽媗老师的细心指导下进行的。在每次设计遇到问题时老师不辞辛苦的讲解才使得我的设计顺利的进行。从设计的选题到资料的搜集直至最后设计的修改的整个过程中，花费了郭老师很多的宝贵时间和精力，在此向导师表示衷心地感谢!导师严谨的治学态度，开拓进取的精神和高度的责任心都将使学生受益终生!
　还要感谢和我同一设计小组的几位同学，是你们在我平时设计中和我一起探讨问题，并指出我设计上的误区，使我能及时的发现问题把设计顺利的进行下去，没有你们的帮助我不可能这样顺利地结稿，在此表示深深的谢意。

附录
附录一：器件清单
附表1器件清单
序号
名称
型号及规格
数量
1
arduino
Mage2560
1
2
红外传感器
输入5v
5
3
光敏传感器
输入5V
1
4
面包板
20cm
1
5
杜邦线
10cm
n
6
LED灯
5mm
6

附录二：实物图

附录三：PCB
Arduino控制器的PCB

光敏传感器的PCB
附录四：arduino程序
void setup()
{
pinMode(2, INPUT);//1脚设置为输入模式
pinMode(3, OUTPUT);//2脚设置为输出模式
pinMode(4, INPUT);//1脚设置为输入模式
pinMode(5, OUTPUT);//4脚设置为输出模式
pinMode(6, INPUT);//1脚设置为输入模式
pinMode(7, OUTPUT);//6脚设置为输出模式
pinMode(9, INPUT);//1脚设置为输入模式
pinMode(10, OUTPUT);//8脚设置为输出模式
pinMode(11, INPUT);//1脚设置为输入模式
pinMode(12, OUTPUT);//10脚设置为输出模式
pinMode(13, OUTPUT);//11脚设置为输出模式
analogWrite(3,255); //PWM最大取值255
analogWrite(5,55); //PWM最大取值255
analogWrite(7,55); - //PWM最大取值255
analogWrite(10,55); //PWM最大取值255
analogWrite(12,55); //PWM最大取值255
analogWrite(13,255); //PWM最大取值255 一个led常量
//以上称为上电初始化，就是开始的状态
}
unsigned char a, b, c, d, e, m=105,m1 =105, m2 =105,m3=105,m4=105;
unsigned int val, temp = 245;
void loop()
{
//读取1，3，5，7，9引脚的电平状态
val = analogRead(A0);//读取A0的模拟值 adc转换是10位的，所val范围0~1023
a = digitalRead(2);
b = digitalRead(4);
c = digitalRead(6);
d = digitalRead(9);
e = digitalRead(11);
if(a == LOW)//表示a为低电平
{
if(m <temp )//245+10 =255 //当等于255时，就不再执行m=m+10了
{
m=m+20; //在105的基础上pwm每次增加1
}
analogWrite(5,m); //PWM最大取值255
}
if(a==HIGH&& m>55)
{
m=m-5;
analogWrite(5,m); //PWM最大取值255
}
if(b == LOW )//表示b为低电平
{
if(m1 < temp)//245+10 =255 //当等于255时，就不再执行m1=m1+10了
{
m1=m1+20; //在105的基础上pwm每次增加1
}
analogWrite(7,m1); /