【摘要】迎合節(jié)能的大趨勢(shì)，為提高道路照明領(lǐng)域的能源利用率，擬開(kāi)發(fā)一個(gè)路燈節(jié)能感應(yīng)系統(tǒng)，對(duì)車(chē)流量少的路段或時(shí)間段的路燈加以控制。希望隨著此系統(tǒng)的不斷升級(jí)改造能真正地步入節(jié)能行列。

【關(guān)鍵詞】路燈；節(jié)能；感應(yīng)系統(tǒng)

環(huán)境對(duì)于人們的生活和生產(chǎn)都是非常重要的。隨著社會(huì)的不斷進(jìn)步與科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，世界上的絕大多數(shù)國(guó)家都充分認(rèn)識(shí)到了環(huán)境的重要性。能源問(wèn)題是環(huán)境中最為重要也是最為緊迫的問(wèn)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(lèi)路段的照明燈上，使相鄰燈體系統(tǒng)可進(jìn)行通信，對(duì)照明燈進(jìn)行智能控制，在車(chē)流人流較少的時(shí)段根據(jù)路面實(shí)時(shí)信息對(duì)燈體的亮度、正常照明時(shí)間加以限制，減少不必要的電能浪費(fèi)。

1、軟件設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)基于51系列單片機(jī)，添加外圍電路，集檢測(cè)、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(jī)；監(jiān)測(cè)模塊由傳感器、放大部分和模數(shù)轉(zhuǎn)換部分組成，將檢測(cè)到的數(shù)據(jù)放大、轉(zhuǎn)換再送給主控模塊進(jìn)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(jī)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(chǔ)模塊

監(jiān)測(cè)模塊的數(shù)據(jù)通過(guò)并行模式送到單片機(jī)的P1口，數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)模塊將讀取P1口得到數(shù)據(jù)。通過(guò)延時(shí)函數(shù)使程序每50毫秒取一次單片機(jī)P1口數(shù)據(jù)并對(duì)計(jì)數(shù)值加1（加到9便改重新賦值為0），根據(jù)計(jì)數(shù)值決定數(shù)據(jù)存于數(shù)組中位置。當(dāng)計(jì)數(shù)值為9時(shí)，將已存的十個(gè)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(guò)指定算法計(jì)算對(duì)待分析的十個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行逐一判斷，記錄其有效數(shù)據(jù)的個(gè)數(shù)，計(jì)算有效百分比，若低于70%不進(jìn)行任何動(dòng)作，反之產(chǎn)生控制信號(hào)A，此控制信號(hào)無(wú)其他信息，僅有0、1兩個(gè)值，既值為1時(shí)激活控制模塊，使之執(zhí)行預(yù)設(shè)控制。

1.3無(wú)線接收數(shù)據(jù)分析模塊

當(dāng)無(wú)線接收模塊接收到數(shù)據(jù)產(chǎn)生中斷時(shí)，中斷函數(shù)代碼中對(duì)接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷，信號(hào)分為十級(jí)（用來(lái)通知前方十個(gè)路燈系統(tǒng)），首先判斷信號(hào)等級(jí)是否為最低級(jí)，若不是則把信號(hào)等級(jí)降低一級(jí)后，連同控制信號(hào)B一起發(fā)給控制模塊。若信號(hào)等級(jí)是最低級(jí)，則只發(fā)控制信號(hào)B給控制模塊，中斷函數(shù)結(jié)束。

1.4控制模塊

當(dāng)有控制信號(hào)A產(chǎn)生時(shí)，控制模塊將利用延時(shí)函數(shù)閉合繼電器5秒（時(shí)間可調(diào)），同時(shí)控制無(wú)線發(fā)送模塊發(fā)送最高級(jí)無(wú)線數(shù)據(jù)信號(hào)給下個(gè)路燈系統(tǒng)。當(dāng)有控制信號(hào)B產(chǎn)生時(shí)，判斷是否有非最低等級(jí)的待發(fā)送數(shù)據(jù)信號(hào)，有則控制無(wú)線發(fā)送部分發(fā)送此信號(hào)給下一路燈系統(tǒng)并閉合繼電器5秒鐘，若沒(méi)有非最低等級(jí)的待發(fā)送數(shù)據(jù)信號(hào)則只閉合繼電器5秒鐘。

2、硬件設(shè)計(jì)

傳感器時(shí)刻監(jiān)測(cè)路面，傳感器輸出信號(hào)通過(guò)LM324進(jìn)行放大，再由ADC0804進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)送給主控芯片。無(wú)線接收模塊的數(shù)據(jù)輸出連接主控芯片，當(dāng)收到數(shù)據(jù)時(shí)，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(wú)線發(fā)送模塊，根據(jù)控制信號(hào)，相應(yīng)控制繼電器閉合和控制無(wú)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(hào)分析：?jiǎn)纹瑱C(jī)的P1口對(duì)監(jiān)測(cè)模塊送來(lái)的信號(hào)進(jìn)行接收，分析信號(hào)（信號(hào)A）并進(jìn)行存儲(chǔ)，每十個(gè)信號(hào)為一組再次進(jìn)行分析，決定是否產(chǎn)生控制信號(hào)。通信模塊送來(lái)的信號(hào)（信號(hào)B）會(huì)產(chǎn)生中斷，此處信號(hào)由中斷程序進(jìn)行分析，立即產(chǎn)生控制信號(hào)。

2.2監(jiān)測(cè)模塊

監(jiān)測(cè)采用市場(chǎng)現(xiàn)有的HB100微波模塊，HB100微波模塊是利用多普勒霍達(dá)原理設(shè)計(jì)的移動(dòng)物體探測(cè)器，其應(yīng)用廣泛，在自動(dòng)門(mén)控制開(kāi)關(guān)、ATM自動(dòng)提款機(jī)的自動(dòng)錄像控制系統(tǒng)、安全防范系統(tǒng)、火車(chē)自動(dòng)信號(hào)機(jī)等場(chǎng)所都可見(jiàn)其身影。HB100模塊采用+5V直流供電，輸出信號(hào)電壓非常低，要經(jīng)LM324進(jìn)行放大，再經(jīng)ADC0804將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)給單片機(jī)。

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(hào)后，要經(jīng)過(guò)三次比較核對(duì)地址碼動(dòng)作，PT2272的VT腳才會(huì)輸出高電平，此時(shí)PT2272與PT2262相對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)腳也會(huì)輸出相應(yīng)電平，如果PT2262連續(xù)發(fā)送編碼信號(hào)，PT2272的第17管腳和相應(yīng)的數(shù)據(jù)腳也會(huì)連續(xù)輸出相應(yīng)電平。若PT2262停止發(fā)送編碼信號(hào)，PT2272的VT端便恢復(fù)為低電平狀態(tài)。PT2272的VT端為單片機(jī)的中斷源，若PT222收到信息，便使單片機(jī)進(jìn)入中斷執(zhí)行中斷程序?qū)κ盏降臄?shù)據(jù)進(jìn)行分析。單片機(jī)通過(guò)CD34051控制PT2262的數(shù)據(jù)輸入端（D0-D5），進(jìn)而決定PT2262的發(fā)送內(nèi)容。通過(guò)PT2272的TE管腳控制其發(fā)射狀態(tài)。

3、結(jié)果討論

茌研究過(guò)程中，確定了系統(tǒng)的預(yù)期流程，設(shè)計(jì)系統(tǒng)的電路圖，采購(gòu)相關(guān)電子元器件，編輯單片機(jī)C語(yǔ)言程序。經(jīng)過(guò)多次的實(shí)驗(yàn)和調(diào)整，最終焊接完成了實(shí)物系統(tǒng)。但是此系統(tǒng)若要投入市場(chǎng)使用，在許多方面還有待完善、改進(jìn)：

（1）在實(shí)際應(yīng)用中，以每條馬路為單位進(jìn)行設(shè)計(jì)的。在每條馬路的兩端而不是在每個(gè)路燈上各安裝—個(gè)紅外線感應(yīng)器。無(wú)論人或車(chē)通過(guò)哪一個(gè)紅外線感應(yīng)囂時(shí)，整條馬路的燈都將立即由暗到亮，當(dāng)兩個(gè)感應(yīng)器都沒(méi)有信號(hào)時(shí)，整條馬路的燈延遲降低亮度，直到下—個(gè)信號(hào)源出現(xiàn)。

（2）將該組設(shè)備應(yīng)用于現(xiàn)實(shí)，還需要對(duì)相關(guān)參數(shù)進(jìn)一步的調(diào)試及對(duì)比改變，以適應(yīng)當(dāng)時(shí)當(dāng)?shù)氐淖匀画h(huán)境，增強(qiáng)實(shí)用性能。例如：對(duì)于光敏電阻，不同地區(qū)光強(qiáng)不同，對(duì)應(yīng)的電阻感光系數(shù)也應(yīng)不同。相應(yīng)輸入單片機(jī)的程序也需要根據(jù)街道的長(zhǎng)度和本地一般車(chē)速在延遲時(shí)間上做相應(yīng)調(diào)整。

（3）在應(yīng)用時(shí)，應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)光敏電阻和紅外感應(yīng)囂的外部保護(hù)措施，避免落葉或者灰塵等造成光敏電阻或紅外感應(yīng)器的反應(yīng)靈敏性降低或失效。保護(hù)辦法可采用給光敏電阻和紅外感應(yīng)器加上透明度好的材料做成的燈罩等，既能保護(hù)設(shè)備延長(zhǎng)使用期，同時(shí)又不影響設(shè)備感應(yīng)的靈敏性。

結(jié)語(yǔ)：

路燈節(jié)能感應(yīng)系統(tǒng)是基于51單片機(jī)，結(jié)合傳感器技術(shù)、無(wú)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(fèi)?？傮w來(lái)說(shuō)，本系統(tǒng)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)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(xiàn)一份力量。