路燈節能感應系統的設計

【摘要】迎合節能的大趨勢，為提高道路照明領域的能源利用率，擬開發一個路燈節能感應系統，對車流量少的路段或時間段的路燈加以控制。希望隨著此系統的不斷升級改造能真正地步入節能行列。

【關鍵詞】路燈；節能；感應系統

環境對于人們的生活和生產都是非常重要的。隨著社會的不斷進步與科學技術的不斷發展，世界上的絕大多數國家都充分認識到了環境的重要性。能源問題是環境中最為重要也是最為緊迫的問題，除了大力尋找新的能源外，節能是關鍵的也是目前最直接有效的重要措施。此系統適用于城鄉公路、高速公路、社區道路等各類路段的照明燈上，使相鄰燈體系統可進行通信，對照明燈進行智能控制，在車流人流較少的時段根據路面實時信息對燈體的亮度、正常照明時間加以限制，減少不必要的電能浪費。

1、軟件設計

本系統基于51系列單片機，添加外圍電路，集檢測、采集、分析、收發于—身的路燈控制系統。主控部分為51單片機；監測模塊由傳感器、放大部分和模數轉換部分組成，將檢測到的數據放大、轉換再送給主控模塊進行分析；通訊模塊由發送和接收兩部分組成，發送部分由單片機控制發送的數據和發送狀態，系統軟件流程圖如圖1所示。

1.1數據采集存儲模塊

監測模塊的數據通過并行模式送到單片機的P1口，數據采集存儲模塊將讀取P1口得到數據。通過延時函數使程序每50毫秒取一次單片機P1口數據并對計數值加1（加到9便改重新賦值為0），根據計數值決定數據存于數組中位置。當計數值為9時，將已存的十個數據送給數據分析橫塊分析。新—輪獲取數據將在數組中覆蓋舊數據。

1.2數據分析模塊

此模塊通過指定算法計算對待分析的十個數據進行逐一判斷，記錄其有效數據的個數，計算有效百分比，若低于70%不進行任何動作，反之產生控制信號A，此控制信號無其他信息，僅有0、1兩個值，既值為1時激活控制模塊，使之執行預設控制。

1.3無線接收數據分析模塊

當無線接收模塊接收到數據產生中斷時，中斷函數代碼中對接收的數據進行判斷，信號分為十級（用來通知前方十個路燈系統），首先判斷信號等級是否為最低級，若不是則把信號等級降低一級后，連同控制信號B一起發給控制模塊。若信號等級是最低級，則只發控制信號B給控制模塊，中斷函數結束。

1.4控制模塊

當有控制信號A產生時，控制模塊將利用延時函數閉合繼電器5秒（時間可調），同時控制無線發送模塊發送最高級無線數據信號給下個路燈系統。當有控制信號B產生時，判斷是否有非最低等級的待發送數據信號，有則控制無線發送部分發送此信號給下一路燈系統并閉合繼電器5秒鐘，若沒有非最低等級的待發送數據信號則只閉合繼電器5秒鐘。

2、硬件設計

傳感器時刻監測路面，傳感器輸出信號通過LM324進行放大，再由ADC0804進行模數轉換，轉換后的數據送給主控芯片。無線接收模塊的數據輸出連接主控芯片，當收到數據時，能將收到的數據送給主控芯片。主控芯片還要連接繼電器和無線發送模塊，根據控制信號，相應控制繼電器閉合和控制無線發送模塊工作。系統硬件結構如圖2所示。

2.1外圍電路

信號分析：單片機的P1口對監測模塊送來的信號進行接收，分析信號（信號A）并進行存儲，每十個信號為一組再次進行分析，決定是否產生控制信號。通信模塊送來的信號（信號B）會產生中斷，此處信號由中斷程序進行分析，立即產生控制信號。

2.2監測模塊

監測采用市場現有的HB100微波模塊，HB100微波模塊是利用多普勒霍達原理設計的移動物體探測器，其應用廣泛，在自動門控制開關、ATM自動提款機的自動錄像控制系統、安全防范系統、火車自動信號機等場所都可見其身影。HB100模塊采用+5V直流供電，輸出信號電壓非常低，要經LM324進行放大，再經ADC0804將模擬信號轉換為數字信號給單片機。

2.3通信模塊

通信模塊分為發送和接收兩部分，分別采用PT2262/PT2272集成芯片。基于PT2272的接收模塊接收射頻信號后，要經過三次比較核對地址碼動作，PT2272的VT腳才會輸出高電平，此時PT2272與PT2262相對應的數據腳也會輸出相應電平，如果PT2262連續發送編碼信號，PT2272的第17管腳和相應的數據腳也會連續輸出相應電平。若PT2262停止發送編碼信號，PT2272的VT端便恢復為低電平狀態。PT2272的VT端為單片機的中斷源，若PT222收到信息，便使單片機進入中斷執行中斷程序對收到的數據進行分析。單片機通過CD34051控制PT2262的數據輸入端（D0-D5），進而決定PT2262的發送內容。通過PT2272的TE管腳控制其發射狀態。

3、結果討論

茌研究過程中，確定了系統的預期流程，設計系統的電路圖，采購相關電子元器件，編輯單片機C語言程序。經過多次的實驗和調整，最終焊接完成了實物系統。但是此系統若要投入市場使用，在許多方面還有待完善、改進：

（1）在實際應用中，以每條馬路為單位進行設計的。在每條馬路的兩端而不是在每個路燈上各安裝—個紅外線感應器。無論人或車通過哪一個紅外線感應囂時，整條馬路的燈都將立即由暗到亮，當兩個感應器都沒有信號時，整條馬路的燈延遲降低亮度，直到下—個信號源出現。

（2）將該組設備應用于現實，還需要對相關參數進一步的調試及對比改變，以適應當時當地的自然環境，增強實用性能。例如：對于光敏電阻，不同地區光強不同，對應的電阻感光系數也應不同。相應輸入單片機的程序也需要根據街道的長度和本地一般車速在延遲時間上做相應調整。

（3）在應用時，應該加強對光敏電阻和紅外感應囂的外部保護措施，避免落葉或者灰塵等造成光敏電阻或紅外感應器的反應靈敏性降低或失效。保護辦法可采用給光敏電阻和紅外感應器加上透明度好的材料做成的燈罩等，既能保護設備延長使用期，同時又不影響設備感應的靈敏性。

結語：

路燈節能感應系統是基于51單片機，結合傳感器技術、無線數據傳輸技術構成的一種節能環保產品，目的在于智能控制道路照明設備，有效減少不必要的電能浪費。總體來說，本系統已經實現設計之初制定的基本功能，希望日后的成熟系統能夠真正投入使用，為節能環保貢獻一份力量。