基于单片机的智能模拟路灯控制系统

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摘  要： 随着电力资源的紧缺，以及光污染和雾霾天气的影响，更智能化的路灯设计对人们的日常生活意义重大。本文的智能路灯控制系统是基于单片机的控制器，通过介绍该系统相应的硬件设计和软件设计，实现定时开关和依具体情况是否需要来开关路灯和进行亮度调节，并且具有自检功能，该系统可以提高我国的路灯照明质量和提高利用率。

关键词： 单片机;智能路灯;环保节能

【Abstract】： With the shortage of electric power resources and the influence of light pollution and zero haze weather， the design of more intelligent street lamp is very important to people"s daily life. The intelligent street lamp control system is based on SCM controller. By introducing the hardware design and software design of the system， the system can improve the lighting quality and utilization ratio of street lamp in our country by realizing the timing switch and switch the street lamp and adjusting the brightness according to the specific situation， and having theself-check function.

【Key words】： Single-chip intelligent; Street lamp; Environmental protection and energy saving

0  引言

路灯在人们的日常生活中有着重要的作用，但因为周围环境的改变，路灯的性能也要进行相应的改变[1-2]。在满足节能减排要求的同时也要保障日常的照明需求[3-4]。针对电力资源的浪费问题以及环境污染严重的问题，本文设计的智能路灯控制系统可以实现按季定时开关功能，依据周围环境判断能见度从而实现开关灯和亮度调节功能，为降低人工成本，可以实现故障自检并进行报警的功能，达到更人性化的目标[5]。

1  单片机在智能路灯控制系统硬件设计中的应用

1.1  系统的设计框图

系统基于单片机来智能控制，外围电路主要包括定时开关灯模块、环境明暗检测模块，粉尘传感器模块，声光报警和液晶显示模块的应用。

系统的设计框图如图1所示。

1.2  时钟模块的应用

为实现智能化的开关灯要求，我们利用时钟芯片来实现该功能。可以选用高性能、耗量比较低的时钟芯片。实现的时控功能如下：

（1）春夏两季：晚上19：00开灯，第二天上午5：00关灯。

（2）秋冬两季：晚上17：00开灯，第二天上午7：00关灯。

在实际应用的过程中，可以增加季节的具体分类以及更改相应的开关灯时间。即可以进行动态修改。在上位机上可以进行修改，通过通讯模块将修改的指令输入芯片，即可实现灵活的应用。具体示意图如图2。

1.3  环境明暗检测模块的应用

利用光敏电阻对周围光照进行采集和转换。光敏电阻与10KU的电阻串联，光敏电阻的阻值与光照强度呈负相关，而光敏电阻两头的电压值与光照强度呈正相关。垫片及内部的ADC模块采集电压，进行光线强度和电能之间的转化[6]。当光线强时，单片机控制灯关掉。当光线弱时，单片机控制调亮路灯。借助光敏电阻，智能路灯控制系统的环境明暗检测模块功能得以实现。

1.4  粉尘传感器模块的应用

可以采用光学空气质量粉尘传感器，来感应空气中的灰尘颗粒。传感器输出的电压值与粉尘浓度成正相关。可以检测烟雾、花粉，以及室内的粉尘。借此可以以检测出雾霾的浓度值以及大雾天气的浓度，从而来判断能见度来控制是否开关或者调节亮度。当输出电压值高，则粉尘浓度高，能见度低，可以控制开灯并进行光照调亮;反之，控制关灯或者光照亮度調暗。

1.5  声光报警和液晶显示模块的应用

采用光敏二极管对智能路灯系统进行故障检测。PN结安装在光敏二极管的顶部，可以直接的受到光照。它工作状态是反向，若外界没有光照射时，反相电阻与反向电流呈负相关。当光线照射在PN结上的时候，光子处理以后会在PN结附近形成一些电子和空穴，这些电子会受电场力在空穴中做定向运动，变成光电流[7]。此时光电流与光照射强度成正相关。所以在实际的操作时，当光敏二极管无光照射时，它就相当于断开状态，不能够正常使用;当光敏二极管受光照射时，电路相当于导通状态。依据这一原理，可以采用光敏二极管来检测路灯是否故障，一旦光敏二极管处于断开阶段状态，就说明路灯不能正常使用，出现故障，此时声光报警装置就立即启动，同时显示故障路灯的具体编号。

2  单片机在智能路灯控制系统软件设计中的应用

程序开始时，第一步先初始化单片机，然后检测电路是否有故障，当路灯出现故障时，声光报警，并指示出故障灯的编号。无故障时，就正常工作，时钟芯片驱动程序设计，控制开关灯时间，粉尘检测设计，周围和环境明暗检测设计，具体各个模块的工作流程图，如图6所示。

3  结束语

本文通过介绍智能路灯控制系统的硬件设计和软件设计最终测试，成功实现定时开关功能，也可在能见度低的情况下，检测环境进行开关灯控制，借助光敏器件实现对光照亮度的调节功能，它也可以实现对故障的检测和报警。实现节能且智能化人性化的要求，具有经济实用的价值[8]。

参考文献

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翟娟， 谭公礼， 李文婷. 消防水泵恒压模糊控制器的设计及仿真[J]. 软件， 2017， 38（09）： 63-67.

徐秋强. 基于单片机的校园智能路灯控制系统[J]. 数字技术与应用， 2012（02）： 25.

陈元莉. 基于单片机的智能模拟路灯控制系统研究[J]. 四川文理学院学报， 2012， 22（05）： 33-36.

张伟， 杨森林. 基于单片机控制的智能路灯控制系统设计[J]. 现代电子技术， 2018， 41（14）： 110-113.

王立红. 基于单片机的智能路灯控制系统[J]. 网络财富， 2010（06）： 131.

翟娟， 谭公礼， 曹国华. 基于Web Server的消防水泵远程监控系统[J]. 软件， 2017， 38（08）： 59-62.

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