【《智能全自动路灯控制系统设计与实现》10000字（论文）】.docx

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1、智能全自动路灯控制系统设计与实现摘要目前，随着世界不断发展，电力资源被大量消耗，如何节能降耗成为我们的热议课题。本系统采用STC89C52作为主控芯片，通过BH1750FVI传感器采集光照强度、HCSR501红外线技术控制模块监控用户行为、一些外围电路和接口设计，控制路灯亮度以及开灯时间，1.CD显示屏上显示系统的工作情况，只有在规定的时间内，路灯才会打开。达到节约能源的目的。经系统测试结果证明，智能全自动路灯控制系统基本实现了所需功能，且有一定的节能作用。虽然此系统设计偏简单，但它对人们的口常生活有着非常大的影响。关询：智能控制，路灯,STC89C52单片机,传感器目录第1章绪论11.1 论

2、文研究背景及意义I1.2 发展历史及研究现状21.3 本文的主要研究内容2第2章系统的设计方案32.1 系统设计需求32.2 方案设计42.2.1 光照强度采集电路构建方案设计42.2.2 人或者车辆活动轨迹采集方案设计42.2.3 系统控制与逻辑处理方案设计52.2.4 显示器方案设计5第3章系统的硬件设计53.1 供电电路设计63.2 光照强度采集模块63.3 红外人体检测模块73.4 控制系统模块83.5 灯光亮度模块9第4章系统的软件设计104.1 程序设计流程图IO4.2 BH175()光照强度传感器程序设计H4.3 PWM脉宽调制波输出124.4 1.CDI2864程序设计124.

3、5 DS1302程序设计13第5章系统调试与检测155.1 系统功能性测试与分析155.2 供电电路模块测试155.3 光照强度采集模块测试165.4 红外人体检测模块测试165.5 控制系统模块测试165.6 灯光亮度模块测试17结束语18参考文献19第1章绪论.论文研究背景及意义如今,科技日新月异，人民对生活品质的需求日益增长，智能设备屋出不穷，智能家电产品的多样化和智能化应用的日益多样化，使人们的生活理念和生活方式发生着全新的改变.Bfi若智能化水平的不断提高，一些稳定的、具有良好体验感的智能家用电器逐渐被人们所接受。近几年，无论是传统的家用电器公司,还是新兴的网络公司，都纷纷涉足智能家

4、居行业，与国外的大公司竞争，并在各自的行业中快速发展。智能家电、智能安全、智能照明、智能音响等领域的需求也在快速增长，自动化、智能化控制是今后各种产品的发展方向。在大数据和深度学习算法的梢助卜.，现代智能产品可以很好地满足不同的消费者对同样的商品的不同需要，更“懂”消费者的智能产品，总的来说，未来一段时间内智能产品的发展趋势非常良好。在我们的日常生活中，街灯是必不可少的一环，发挥着巨大的作用。但是目前，绝大多数的街边路灯采用的依然是传统路灯，由人工来控制，工人每天傍晚要去开启路灯，早晨要很早去关闭路灯，当遭遇恶劣天气，工人出门受阻时，增加了非常大的工作量，这样的情况极大地浪费了人力资源。其次，

5、由于每天后半夜街上的人和车辆其实都非常少，经常存在无人无车的情况，但是路灯却一直亮着，这对广电能的损耗是非常大的，这时我们可以采用红外线技术检测人和车辆的通过情况，当有人和车辆通过时候，路灯才会亮起，这样达到r减少电能损耗的目的“为了减少人力资源和电能的损耗，智能全自动路灯控制系统的设计与使用显得尤为重要。随着智能传感器技术的发展，以及集成技术的发展,对整个系统或设备的状态有了更好的了解。所以，很多城市都在使用智能化的照明监测系统，并对其进行全面的监控和管理。智能城市灯光监测系统具有数据采集、数据处理、控制、运行管理、能耗监测、系统管理、实时监测、调度、管理等功能。随着人民生活水平的提高，人们

6、对生活品质的需求和对智能产品的接受程度也在不断增加，便捷、智能化生活已成为一种新的潮流，而随着我国机动车数批的不断增长，城市交通管理的压力也日益增大，迫切需要建立智能化的交通体系。智能交通系统作为一项关键技术，其在交通拥堵、交通安全、节能减排、交通安全等领域有着举足轻重的地位。随着智能交通的普及，城市交通管理技术不断创新，不仅使城市的交通效率得到了显著的提升，同时也使人们的出行品质得到了显著的提升。在这样的背景F.本文设计了一个能够满足日常路灯的照射要求，同时还能够减少能源损失的系统。该系统以STC89C52单片机为核心，利用数码照明器采集周围的光线，并能根据周围的环境情况，臼动调整路灯的亮度

7、：用人体的红外线感应器来检测车辆和行人，当有人或车辆通过时，路灯也会变亮。1.CD屏幕还可以实时显示系统运行状态，且路灯只会在设定的时间段内才会开启，以此达到节能降耗的目的.1.2 发展历史及研究现状15世纪，街灯首次出现在伦敦。在16世纪，路易卜四通过了一项关于城市道路照明的法律，所以在巴黎的街头出现了许多路灯。最初的路灯都是采用蜡烛和油，但是光线很弱。后来使用了煤油，光线变亮了，但是效果依然不好，直到汽灯的出现，迅速风靡r欧洲。1843年，上海的街道上首次出现街灯，虽然是用煤油点燃的，但还是吸引不少人慕名而来“上海租界的街灯换成J煤气灯，它的亮度是煤油灯的好几倍，可以为晚上的行人提供照明。

8、八七九年,在上海亮起了中国的第电灯，配备的是内燃机发电组。当时的电灯需要在每根电线杆上装闸刀开关，由工人每天进行开启和关闭，后来改为个开关控制多个路灯，直到20世纪，我们直是延续的这种个开关控制多个路灯的形式。1906年，在北京首先安装了官办路灯，管理路灯的官员叫做稽查员。到了19”年，北京城内的7个区拥有600多盏电灯。1943年，电灯取代了北京城所有的燃油灯，从此煤油灯退出了历史舞台。I960年，北京安装了23台日光灯，这是我们第一次试用新光源，很大程度提高了路灯的照明度。90年代后，随着科学的迅速发展，新类型的路灯陆续出现。到了21世纪，随着信息技术高速发展，目前市场上的智能路灯控制系统

9、有很多，比如基丁电力数波的智能路灯、基于WSN的智能路灯、基于ZigBee的智能路灯等。智能路灯控制系统设计.根据现代城市的实际需求和能源短缺问题，人们对智能路灯控制系统的要求越来越高“人们现在也越来越越重视全球的环境问题，为了节约能源，新光源诞生了，路灯可以直接通过自然光源进行发电，这样大大节约了全球能源。近些年来，在我国，智慈城市的建设已成为股风潮，未来定会得到支持，所以此设计具有很强的实用性、很大的市场价值,可广泛应用于生活中。相信在未来路灯还能走上新的台阶。1.3 本文的主要研究内容本文的研究内容是以STC89C52为核心,利用BHI75OFVI传感涔对光源进行检测、HC-SR501红

10、外技术检测人或车辆通行情况，使路灯根据环境改变亮度，以节能降耗为目的的智能路灯控制系统。本文主要屣开了以下研究：（I）第一章，阐述了本文的选网背景和意义和路灯的发展历史及研究现状。针对实际生活需求和节能降耗的目的，设计一种实用又节能的智能全自动路灯控制系统。（2）第二章是对智能街灯控制系统总体设计的要求，以及针对光照强度采集电路构建、人或者车辆活动轨迹采集、显示器：.个部分的方案进行分析和选择，根据系统所需功能选择出最适合的方案.（3）第三章重点阐述了智能路灯控制系统的硬件设计，包括供电电路设计、光照强度采集、红外人体检测、控制、灯光控制等五个方面的设计。使得整个系统的运行更加顺畅。（4）第四

11、章是对智能街灯控制系统软件的开发，首先介绍程序设计流程图，其次对BH1750光照强度传感借、使PWM波形的输出的定时器、1.CD1.2864、DS1302进行编程设计，在程序的作用下，能够让每个模块实现自动化，使系统更新效运行。（5）第五章，详细介绍了该系统的调试与测试。若能正确地进行硬件设计、软件设计、调试、测试,将测试结果记录下来，并对测试结果进行分析，以满足设计的最终需求。第2章系统的设计方案2.1 系统设计需求该系统以STC89C52单片机为核心，利用BHI750FVI传感器采集光照强度，HC-SR501监测用户行为，并结合外部电路和接口，实现了对路灯控制系统的节能改造。（1）路灯需要

12、进行时间设置，才会自动点亮：（2）能够调整灯照明的亮度，以适应周围的光强：（3）对系统的实时操作状况进行显示：（4）甘省设计费用，减少能源消耗。整个系统主要由四大部分组成：光照强度、人员、车辆的运动轨迹、系统控制和逻辑处理、显示模块。2.2 方案设计2.2.1 光照强度采集电路构建方案设计在系统设计和计划前，照明强度采集电路主要分为两个方面：首先，是利用光敏二极管等光电涔件把光信号转化为电信号，然后用模数转换芯片把电信号输出到控制系统：其次，是采用数码光强采集集成芯片，将光强的信息直接传输到控制系统。第一种方法的问题如下所示：(1)在不同的光照条件下，光敏二极管的电流会随着时间的推移而变化，从

13、而产生不同的电压。(2)建立一种适当的稔定电压取样电路“(3)本设计选用的主控芯片STc89C52内部外设没有ADC转换模块，若选择此方案，还需另选AD变换芯片，将电压值转化为数字信号.最后，根据上述三个因素，我们选择了个用于采集光强的数码光强传感器。BH1750FV1是个集成的数码光强传感器，内部由光敏二极管、运算放大活、ADC采集和晶振等组成，光敏二极管利用光生伏特效应将光强转化为电信号.经运算放大电路进行放大，再由ADC进行输出，再经逻辑电路将其变换为16位二值数据。BH1750FVI能够支持HC协议，通过IIC通信,可以采用BHI750FVI的工作方式和16位的光照度。经过多种考虑选择

14、BHI750FVI光照强度传感器符合本设计要求。2.2.2人或者车辆活动轨迹采集方案设计通常通过下列方法来获取人或车辆的活动轨迹：(1)当人或交通工具经过时，由声控开关来进行声音检测。缺点是会受到其他环境噪声的干扰，导致系统判断错误，导致能垃消耗大。(2)利用单导线感应开关，如红外线探头，,激光感应器，将人或车辆所耍经过的路线，判断人体是否进入了该系统的工作区域。这种方式的最大缺陷在于安装难度大，若在开放区域内或多个管道中间设置多组对管，同时由于红外对管的反馈，不能有效地判定人员和军辆进出系统的工作区域。(3)人体红外感应潜可以接收到人体的温度,也可以通过汽车引擎发出的红外波来探测人体的活动，

15、而人体的红外传感器可以在一定的距离内感应到一个人或者车辆的移动，从而得到一个高电平的信号。在综合上述因素的影响卜.，选择了HC-SR50I红外线探伤模块来进行人体活动的探测。HC-SR501是以1.HI788为核心的自动控制模块，具有很高的灵敏度、高可靠性和低压运行方式。在探测范围内，检测到高水平的人类活动，在经过一定的延迟之后，输出会很低，使用起来很方便，符合本设计所需要求。2.2.3 系统控制与逻辑处理方案设计控制与逻辑处理选用STC89S52芯片“STC89C52拥有8KFIash、512字节RAM.32比特IO端口、看门狗定时器、4KBEEPROM.3个16比特计时计数、4个外部中断、全双工串行接口。此芯片性能稳定、价格便宜，符合本设计所需要求，所以选用STC89S52芯片使用.2.2.4 显示器方案设计显示器是人类与机器互动的个重要部分，它已发展到几乎所有的电子产品中都不可缺少的部分。当前市场上所采用的显示屏种类繁多，所涉及的技术种类也很多，通常的显示屏有如下：(1)数码管。数码管具有结构简单、易于驱动、成本低廉等特点。其不足之处在于，仅能显示诸如数字字母之类的简单信息。(2)屏幕上的点阵。点阵屏是由1.ED灯构成的，其工作原理与数字管类似，能够显示较复杂的汉字图像。其不足之处在于，其驱动比较繁琐，所显示的内容必须经过专用软件“取码”，使之成为无灰度