張錦迪，劉雪峰

（西安交通工程學(xué)院，陜西 西安 710300）

0 引言

隨著社會(huì)的現(xiàn)代化發(fā)展，在城市的建設(shè)中照明設(shè)施已經(jīng)成為不可分割的一部分，路燈在城市的照明設(shè)施中占有舉足輕重的地位，關(guān)系著人們的生產(chǎn)生活舒適度以及安全性，路燈照明設(shè)施中非常重要的一部分就是城市的路燈自動(dòng)控制系統(tǒng)。同時(shí)城市照明設(shè)施已經(jīng)不僅僅是簡單的街道照明，而是發(fā)展成城市景觀裝飾性的市政項(xiàng)目，所以對能源的需求量會(huì)越來越大，為避免不必要的能源浪費(fèi)和人力資源浪費(fèi)，那么設(shè)計(jì)一種更為智能的路燈控制系統(tǒng)變得十分緊迫。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

支路控制器采用STC89S52單片機(jī)作為主要的核心元器件，控制主要的兩個(gè)單元電路。使用獨(dú)立式按鍵的方式讓用戶進(jìn)行功能選擇，利用液晶屏幕LCD1602實(shí)時(shí)顯示用戶所設(shè)定的時(shí)間、出現(xiàn)故障路燈的編號和整個(gè)系統(tǒng)功率調(diào)節(jié)的范圍。同時(shí)利用光敏電阻的特性來檢測外部環(huán)境的光照明暗程度，以此來實(shí)現(xiàn)自動(dòng)的開關(guān)燈功能以及檢測出路燈是否發(fā)生故障。應(yīng)用漫反射式紅外光電開關(guān)對周圍出現(xiàn)的物體的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行檢測，當(dāng)物體經(jīng)過具體設(shè)置的位置時(shí)，光電開關(guān)將所檢測到的信號傳遞給支路控制，因此主控單元發(fā)出指令，并且利用單元控制驅(qū)動(dòng)模塊來調(diào)節(jié)各個(gè)路燈的工作狀態(tài)。

2 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)

2.1 顯示模塊設(shè)計(jì)

顯示模塊是一個(gè)點(diǎn)矩陣LCD，可以顯示數(shù)字、中文文字和各種字體的圖像，還可以定制靈活、鮮明的顯示內(nèi)容。同時(shí)，它還配備了4*4鍵盤，便于員工操作。

2.2 物體檢測模塊設(shè)計(jì)

該模塊用于檢測交通狀況，車輛通過后，道路燈會(huì)自動(dòng)開啟或關(guān)斷，根據(jù)交通狀況實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)整路燈的開啟/關(guān)斷的功能。使用漫反射光電開關(guān)檢測物體的運(yùn)動(dòng)，當(dāng)對象通過指定的位置時(shí)，傳感器檢測物體，向控制部發(fā)送信號，控制部為了有效地實(shí)現(xiàn)道路狀況檢測功能，發(fā)送通斷控制光的命令。電路和程序控制更簡單和明確，穩(wěn)定性相對強(qiáng)。工作原理如圖1所示。

圖1 漫反射式光電開關(guān)原理圖

2.3 環(huán)境監(jiān)測模塊設(shè)計(jì)

環(huán)境監(jiān)測模塊的設(shè)計(jì)其核心元件就是光敏電阻。在光敏電阻的兩極加上一定的電壓，當(dāng)外部光照照射在光敏電阻上時(shí)，光敏電阻內(nèi)部被束縛的電子吸收到了光子能量變?yōu)榱俗杂呻娮?，并且產(chǎn)生了空穴。光激發(fā)所產(chǎn)生的電子（空穴）在外加電壓的作用下同時(shí)進(jìn)行導(dǎo)電，改變了光敏電阻的導(dǎo)電性能。在光照強(qiáng)度越強(qiáng)的情況下光敏電阻的導(dǎo)電性能越好，所以光敏電阻的電導(dǎo)率也會(huì)隨之增加，流過光敏電阻內(nèi)部的光電流也會(huì)增加，光敏電阻自身的電陽值會(huì)慢慢減小。反之，隨著光照強(qiáng)度的減弱光敏電阻的導(dǎo)電性能也會(huì)變?nèi)?，隨之光敏電阻的電導(dǎo)率會(huì)慢慢變小，流過光敏電阻內(nèi)部的光電流也會(huì)慢慢減小，光敏電阻自身的電阻值隨之增加。

2.4 報(bào)警系統(tǒng)模塊設(shè)計(jì)

報(bào)警系統(tǒng)是通過對于照明設(shè)備的工作狀態(tài)以及實(shí)時(shí)監(jiān)控來實(shí)現(xiàn)的。對照明系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)工作情況監(jiān)控，及時(shí)檢測出照明系統(tǒng)的故障，工作人員進(jìn)行及時(shí)檢修，降低故障對日常生產(chǎn)生活的影響。

3 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

在單片機(jī)控制系統(tǒng)中，可以分為數(shù)據(jù)處理和過程控制兩種基本類型。

（1）在整個(gè)程序開始之后，先將所有的器件和端口進(jìn)行初始化處理，先向DS1302發(fā)送請求等待回復(fù)數(shù)據(jù)，如果沒有回復(fù)數(shù)據(jù)再次發(fā)送請求，如果回復(fù)了數(shù)據(jù)會(huì)對時(shí)間數(shù)據(jù)進(jìn)行更新，然后進(jìn)行按鍵，如果沒有按鍵再次嘗試更新時(shí)間數(shù)據(jù)，如果按鍵就開始查看是否有實(shí)時(shí)時(shí)間，如果有實(shí)時(shí)時(shí)間，就會(huì)按照要求設(shè)置定時(shí)，如果沒有實(shí)時(shí)時(shí)間，就會(huì)設(shè)置定時(shí)時(shí)間，定時(shí)時(shí)間到了之后就會(huì)開啟兩個(gè)燈，如果沒有到時(shí)間就會(huì)詢問是否開啟節(jié)能模式，開啟節(jié)能模式就會(huì)只開啟一個(gè)燈，在有聲音時(shí)會(huì)開啟兩個(gè)燈，開啟時(shí)長10秒。如果不開啟節(jié)能模式就會(huì)關(guān)閉兩個(gè)燈。也會(huì)實(shí)時(shí)監(jiān)測是否周圍有聲音，有聲音開啟兩個(gè)燈。實(shí)時(shí)監(jiān)測燈體是否有故障，如果出現(xiàn)故障蜂鳴器會(huì)發(fā)出聲音。系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)主流程如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)主流程圖

（2）軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要是在于兩方面，分別是工作模式的選擇和參數(shù)設(shè)置。在工作模式的選擇中有四種功能：時(shí)鐘控制功能是根據(jù)時(shí)間的推移來控制燈的亮滅，控制不同時(shí)間段燈的開關(guān)；交通檢測功能是根據(jù)周圍車流量以及人流量的監(jiān)控進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，從而調(diào)控?zé)舻拿鳒缌涟?；環(huán)境檢測功能主要是檢測照明設(shè)備周圍有無行人車輛通過，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理后控制燈的照明強(qiáng)度；自動(dòng)測光功能是針對外界光照強(qiáng)度來調(diào)節(jié)不同情況下的照明設(shè)備的工作狀態(tài)，實(shí)時(shí)控制照明設(shè)備的開關(guān)及亮暗。系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)框圖如圖3所示。

圖3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)框圖

在系統(tǒng)受周圍環(huán)境影響亮滅時(shí)間超過10秒時(shí)，啟動(dòng)定時(shí)器。如果燈光在燈亮的設(shè)定下，系統(tǒng)檢測到燈暗燈出現(xiàn)故障，會(huì)啟動(dòng)蜂鳴器。情況解決消失后，啟動(dòng)蜂鳴器，否則將蜂鳴器關(guān)閉。燈滅的情況下將蜂鳴器關(guān)閉。在系統(tǒng)中進(jìn)行定時(shí)，將時(shí)間先劃為小時(shí)為單位，再進(jìn)行對于開關(guān)燈時(shí)間的設(shè)置，讓整個(gè)系統(tǒng)不僅有光控的功能，并且在我們設(shè)定好的時(shí)間會(huì)進(jìn)行對于光照設(shè)備的開關(guān)燈控制，以此實(shí)現(xiàn)定時(shí)開關(guān)燈功能。

4 結(jié)束語

該系統(tǒng)利用51系列單片機(jī)可編程并且控制輸入輸出端口，實(shí)現(xiàn)路燈開關(guān)的智能化，達(dá)到節(jié)能和自動(dòng)控制的目的。其中光、電壓信號采集采用數(shù)據(jù)采集技術(shù)，通過按鍵可設(shè)定相關(guān)參數(shù)，實(shí)現(xiàn)不同時(shí)間的不同照明模式。當(dāng)電壓達(dá)到額定電壓時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)穩(wěn)定電壓，在夜晚需要路燈的情況下，降低電壓，調(diào)節(jié)路燈亮度，實(shí)現(xiàn)電壓調(diào)節(jié)。該系統(tǒng)與前期的同類產(chǎn)品相比，智能化程度更高，操作性更強(qiáng)，性能更加穩(wěn)定，適合一些市政美化城市工程以及日常的生產(chǎn)生活。