自动化论文智能路灯控制系统设计文档Word格式.docx
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光敏电阻；
照度
Abstract
Withthedevelopmentofeconomy,streetlightingsystemhasbecomeanecessaryconditiontoensuresmoothtraffic.Thestreetlampadoptstimingcontrolsystem,itcannotbeguaranteedunderthechangingconditionsoftheenvironmentontheroadduringtheday.Thereisenoughlighttoensurethesmoothpassageoftraffic.Whenthenightcomes,thetrafficflowtroughlightsarealwayson,wastingenergy.Intelligentstreetlightingsystemsmakeuplessthanbefore.
ThedesignofintelligentlightingcontrolsystemisbasedonMCS-51MCUSTC12C5A60S2andphotoelectricdetectionandclockcircuit,itcanbesettomanualandautomaticmodebypressingabutton.Automaticmodeforoneyearisdividedintothreetimeperiodstosetupstreetlampslitthefighttime,soonerorlater,andadoptedonthebasisofphotosensitiveresistancetoroadilluminationintensitycontrolofstreetlamplightceases.Duringthenight,italsoincreasedthedetectionoftrafficflowsensortocontrolthelampstatefunction.Manualmodecanbemanuallysegmentedcontrolthebrightlightsout,keyscorrespondingtodifferentsections.
Designedforsimpleoperationandhardwarefeaturessuchasstability,undernormalconditionsofroadlightingalsosavesenergy,isthefirstlightingsysteminthefuture,averygoodpromotionalvalue.
Keywords:
SCM;
streetlight;
photosensitiveresistance;
intensityofillumination
目录
绪论 1
1智能路灯控制系统概述 2
1.1国内外路灯控制技术 2
1.1.1国外路灯现状 2
1.1.2国内路灯现状 2
1.2课题研究的目的及意义 3
2系统总体方案设计 6
2.1智能路灯节能控制系统的构思 6
2.1.1传统节能方法 6
2.1.2智能控制的节能方法 6
2.2系统总体设计方案 7
2.2.1系统原理简介 7
2.2.2系统设计方案 8
2.3系统框图 10
3硬件部分设计 11
3.1STC12C5A60S2单片机 11
3.2光照检测电路的设计 15
3.3红外光电传感器检测电路的设计 16
3.4外部时钟电路设计 16
3.5控制路灯亮灭电路设计 17
3.6显示电路的设计 17
3.6.1LCD1602主要技术参数 18
3.6.2LCD1602显示原理 18
3.7按键部分电路设计 19
3.8串口转并口电路的设计 19
3.9电源电路的设计 20
4系统软件设计 21
4.1系统软件设计 21
4.2系统主程序 21
4.3定时时间子程序 23
4.4键盘扫描子程序 24
4.4显示子程序 26
4.5中断服务子程序 27
5综合调试 29
5.1硬件电路制作与调试 29
5.2系统软件调试 29
结论 30
致谢 31
参考文献 32
附录A 硬件原理图 33
附录B 程序代码 34
附录C 实物图 55
绪论
随着经济的飞速发展，国内能源现状已呈现出能源消耗远大于能源供应的状况。
最新能源报告指出，虽然能源的缺少并非中国发展的绝对障碍，但目前国内面临资源的短缺却比过去任何时候都严重。
国内电力供应缺口很难在短时间内得以缓解，发展与节约并重，已成为经济发展的主导性策略[1]。
路灯是城市照明工程的主要部分，在夜晚路灯的照明起着非常重要的作用。
虽然路灯在城市中起着重要的作用，但是同时也在消耗着大量的能源。
在城市中，除了主干道以外，还有很多的次干道和一些小且偏僻的路段，这些路段在夜晚的人流量和车流量都比较小，特别是在半夜12点以后。
但是即使这些路段没有人或车经过，这些路段的路灯也是长期点亮的，造成了电能的白白浪费。
其实很多路段真正有效的照明时间只占总照明时间的25%-35%，说明大部分的电能都浪费了。
如果某市一年的城市照明费用是4亿元左右，那么浪费的费用高达2.8-3.0亿之多。
在能源紧张的今天，很多城市存在电力不足的情况，这种严重浪费的现象不仅影响经济的发展而且与建设节约型社会的要求不相符合。
如果采取一种新的控制方式，比如说深夜在没有人与车通过时路灯会自动关闭，那么就可以有明显的节能的效果[2]。
近几年来看，单片机技术发展迅猛，以微处理器技术和超大规模集成电路技术发展为先导，单片机技术发展拉动了广泛的应用领域。
单片机使用寿命较长、低电压供应、低功耗、体积小方便、性价比高并且可以进行远程调试。
单片机应用及其广泛，在智能仪表中应用可促进仪表多功能化、智能化、数字化；
在家用电器中应用于洗衣机、微波炉、电冰箱等；
在工业过程中应用于机器人控制、雷达导航控制以及路灯的控制[3]。
控制路灯系统中，单片机可以完成模拟量和开关量的采集、计算、处理。
然后输出控制信号控制设备工作。
所以单片机应用在智能路灯的控制中极其重要。
1 智能路灯控制系统概述
1.1国内外路灯控制技术
1.1.1国外路灯现状
近几十年来，国外照明节能技术有了很大的发展并且也在广泛的使用。
介绍以下几种广泛应用的方式：
风能海滨路灯技术。
这是一种以风力发电为能源的路灯，原理与与涡轮机路灯的工作原理有相似之处。
由于哥伦比亚的海滨地区无可接通电缆，为了解决这个区域的照明问题，设计师因地制宜地设计了这款风能路灯。
它以天然的竹子为原料灯体是竹筒，这些竹筒有序地螺旋排列于灯柱上。
螺旋状灯体与竹筒的外侧的尖角大大地提高了风能的利用率，也完成了照明的工作[4]。
LVD无极灯。
无极灯就是电磁感应灯，灯管内没有传统的灯丝与电机，用于专用的集成电路的高频镇流器。
发射高频电波能量，通过电磁感应并绕有线圈的磁环套在灯管外，将高频电波能量耦合进充有混合惰性气体和汞合金的放电灯管内，管内带电粒子运动使汞合金分子发生电离与激发，产生紫外分子，这些光子打击涂有荧光粉的壳内壁上，就会产生可见光辐射。
绿色的无极灯高光效、长寿命、无频闪、环保。
采用了有源功率因数补偿，在电源电压变动下可恒压供电。
其缺点是发光角度不可控，靠光学反射提高光源利用效率，受发光特性局限。
初期成本较高，但运行成本低[4]。
高压钠灯。
工作电路中除了灯泡，还要有内外触发高压钠灯相应的电路。
有镇流器、灯泡、触发器等电路组成。
正常工作时要求外触发高压钠灯燃点电路外触发高压钠灯燃点电路中要有配套镇流器串联使用外，还要在灯泡两端并联一个触发器才能使高压钠灯正常工作。
使用寿命长，是单管的两倍。
两管交替使用，可以自动更换另一管工作。
遇到突发状况，立刻就可以重新启动。
其缺点是不能热启动、频繁启动光源容易损坏、有闪频、有眩光刺眼、有汞污染并长生大量的废弃光源。
运行成本高，不环保，性价比低[4]。
1.1.2国内路灯现状
目前国内的市场上有多种路灯节能控制的产品，能达到一定节能效果，但是在功能和效果方面还不是很完善，主要有以下几种方式：
分档位电磁降压节能技术。
一般以自耦变压器，按照着不同的时间段来分档位进行调整电压，然后输出给负载比较合适的电压值，以达到既省电又保证照明要求的目的。
还可以对路灯进行软启动，故障自动旁路，分时段进行自动降压，对电网无污染，投资少回报快，安装简便。
其不足是反应速度较慢，用电高峰期时电压降到非稳定区，容易造成灯光闪，不能自动调节，同时如果电压突然升高，则不能避免灯受到电压的瞬时高压冲击，对灯本身的保护能力差。
相对来说稳压功能也较差，其效率也普遍偏低[5]。
可控硅调压节能技术。
可控硅是比较传统的电力电子器件，该技术的原理是利用可控硅在路灯配电柜或箱式变处让交流电压在一个周期内间断的通过或断开来达到低电压的目的，但是不足之处是可控硅交流调压会产生高次谐波和线路振荡。
产生谐波会污染电网，使荧光灯及气体灯小停并且闪动，降低灯泡寿命及一些相关附件的使用寿命，不绿色不环保。
国家相关的规定已明令禁止使用这种无功补偿技术设备。
以系统节约电能滤波形式，主要是有净化电网，补充无功功率，补偿电网的功能，但是仍然缺少实际节电效果[5]。
路灯无线监控系统。
该系统由中央调度室的微机网络系统、无线通信系统和现场的路灯开关智能终端组成。
系统根据日出日落的时间和光照值，采用时间控制和光照的控制结合的方法，通过无线数据传送信道自动遥控开或关灯，也可以智能调节电压、远程遥控现场的光照电压、电流、功率等数据，可对采集到的数据进行分析，自动的计算出亮灯率，从而判断路灯运行的情况。
系统可以实现各种故障的语音和声光报警、防盗报警，提高了城市照明系统的运行可靠性。
系统安装复杂，投资规模较大，不适合现阶段的大规模推广[5]。
风光互补太阳能节能路灯系统。
本系统主要组成部分包括风力发电、太阳能电池组、控制器、蓄电池、光源。
在白天可以利用太阳光和风力发电，晚上利用风力发电机发电，弥补了晚上没有太阳能供电的单一性，使供电系统更具有稳定性
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