地下停车场LED智能照明控制系统.docx

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地下停车场LED智能照明控制系统

地下停车场LED智能照明控制系统

设计报告

UndergroundparkinglotLEDintelligentlightingcontrolsystemdesignreport

原创性声明

本组郑重声明：

本小组声明所呈交的电子设计作品是该小组所有成员在导师指导下进行的创新设计工作及取得的研究成果。

尽我们所知除了文中特别加以标注和致谢的地方外论文中不包含其他人已经发表和撰写过的研究成果。

项目负责人签名：

蔡茂何承谦张伟忠莫永强

日期：

2013年10月30日

目录

摘要I

AbstractII

引言III

1.地下停车场LED智能照明控制系统总体设计方案1

2.系统设计与方案选择1

2.1照明灯的选择1

2.2照明灯的控制方式2

2.3检测器件的选择2

2.4显示屏的选择3

2.5无线小车通信方式选择3

2.6控制核心选择4

3.单元硬件电路设计5

3.1照明灯控制电路设计5

3.2自动调光电路设计5

3.3.LED照明灯低功耗与正常状态切换电路设计6

3.4射频感应电路设计6

3.5红外对管电路设计7

3.6烟雾监测电路设计7

4.软件实现与相关流程图8

4.1系统总流程图8

4.2无线小车控制流程图9

5.地下停车场LED智能照明控制的开发特色与创新之处9

6.作品设计图与实物图10

参考文献11

摘要

本作品地下停车场LED智能照明控制系统，应用到STC公司的IAP15F2K61S2单片机控制，人体红外感应，红外对管等智能检测模块，实现自动间歇照明，可控制照明，智能检测照明三个状态的实现，充分地体现节能照明了概念。

另一方面，这个地下停车场照明系统可为进场地车辆导航，采用LED指示灯指引车辆进入空的车位，并LCD12864实时显示车位的占用情况，节省车主找车位的时间，同时附有安全报警系统。

关键词：

IAP15F2K61S2，LED智能照明，节能，引导，车位提示

Abstract

ThisworkundergroundparkinglotLEDintelligentlightingcontrolsystem,appliedtoonSTCcompanyIAP15F2K61S2single-chipmicrocomputercontrol,humanbodyinfraredsensor,infraredintelligentdetectionmodule,suchasthepipeautomaticintermittentlighting,controlledlighting,lightingtherealizationofthethreestateofintelligentdetection,fullyembodiestheenergy-savinglightingconcept.,ontheotherhand,theundergroundparkinglotavailableforintothegroundvehiclenavigationlightingsystem,usingLEDlightguidevehiclesintoemptySpaces,andreal-timedisplayLCD12864parkingspaceoccupancy,saveownerstofindparkingSpaces,withsecurityalarmsystematthesametime.

KeyWords:

IAP15F2K61S2，LEDintelligentlighting，Energysaving，guide，Parkingtips

引言

　近年来，我国各地兴建的许多地下停车场，不仅安装大量光源，并且24小时照明，浪费了大量电能。

智能照明系统最为人称道的是，它可进行预设，即具有将照明亮度转变为一系列设置的功能。

这些设置也称为场景，可由调光器系统或中央建筑控制系统自动调用。

在综合管理使用时，可以采用集成中央控制器的形式，并可能带有一个触屏界面。

　　总体而言，智能照明系统作为地下停车场LED照明控制的核心部分，特别适合于大面积的区域，它将使生活方便，舒适。

照明控制系统分为独立式、特定于大型的联网系统，在联网系统中，调光设备安装在电气柜中，由诸如传感器和控制面板组成的外部设备网络来操作。

联网系统的优势是可从许多点来控制不同区域。

在管理处中，可以在靠近主进口的墙上安装一个控制面板，以此作为多个分区域的主控制点。

同时根据有关资料，一般的大型停车场运营经验来看，停车场智能照明控制系统的比传统的照明方式节能效果能达到80％以上。

所以这一课题的研究成功，必然为开发商带来不少的经济效益,以及改善人们的照明环境.

1.地下停车场LED智能照明控制系统总体设计方案

2.系统设计与方案选择

2.1照明灯的选择

方案一：

节能灯，节能灯利用高频电子镇流器将50HZ的市逆变20-50HZ高频电压去点燃荧光灯，节能灯的亮度、寿命比一般的白炽灯泡优越，显色性也比较高，尤其是在省电上口碑极佳，价格低，性价比高，但不便于控制亮度。

方案二：

LED灯，LED灯是世界公认高节能灯，LED具有发光效率高，节能，超长寿命，光线健康，绿色环保。

LED灯工作在低压状态，安全可靠，发出的光线没有紫外线、红外线，无辐射。

目前我们国家正在大力支持LED的发展。

综上所述，虽然节能灯性价比高，但节能灯含有有害金属——汞，发出的光线有紫外线，不利于人体健康，因此使用节能灯不符合环保概念。

目前LED的价格虽然较高，但有业内人士预计，随着技术发展，LED灯的价格将以每年30%的速度下降，且非常适合用于亮度的调节，所以我们最终选用LED作为照明工具。

2.2照明灯的控制方式

方案一：

使用可调光的驱动电源，采用PWM信号控制，通过改变PWM信号的占空比，调节电源输出电流从而改变LED的亮度。

方案二：

使用正常的驱动电源，在其输出端串入场效应管（IRF840），通过单片机输出到场效应管的栅极，从而控制场效应管导通与截止，构成一个电子开关，实现软控制。

考虑到电源的成本，可调光的LED驱动电源价格较高，且需要PWM信号不间断的控制才能保持输入电流不变。

而使用场效应管构成的电子开关控制方便而价格便宜，所以我们选择方案二作为控制LED的方式。

2.3检测器件的选择

方案一：

采用超声波检测模块，探测车位占用情况。

在实际使用中我们小组发现超声波的相互干扰较大，出现探测不准确的情况而且每个车位安装超声波检测模块是成本大大提高。

方案二：

采用红外对管检测，有人有车遮挡到发射管与接收管的红外通路时，通过比较器处理后产生高低电平信号的变化使单片机识别。

此方法可以使成本大大降低，适合应用系统的市场开发。

综合考虑到系统的稳定与开发成本，使用红外对管较适合。

2.4显示屏的选择

方案一：

采用LCD1206为系统显示屏，它是一种专门用来显示字母，数字，符号的点阵行液晶模块，能显示16列两行即32个字符。

但缺点是不能显示中文字符，系统功能页面不能实现。

方案二：

采用LCD12864为系统的显示屏。

带中文字库的128X64是一种具有4位/8位并行、2线或3线串行多种接口方式，内部含有国标一级、二级简体中文字库的点阵图形液晶显示模块；另外显示分辨率为128×64, 内置8192个16*16点汉字，和128个16*8点ASCII字符集.利用该模块灵活的接口方式和简单、方便的操作指令，可构成全中文人机交互图形界面。

可以显示8×4行16×16点阵的汉字. 也可完成图形显示。

所以考虑到本装置有一定的功能页面，LCD1206不能满足要求，而采用方案二，LCD12864为系统显示屏是最合适的选择。

2.5无线小车通信方式选择

方案一：

采用蓝牙通信模块。

“蓝牙”技术，能够有效地简化移动通信终端设备之间的通信，也能够成功地简化设备与因特网Internet之间的通信，从而数据传输变得更加迅速高效，为无线通信拓宽道路，其一般用于手机，电脑等需要传输较大数据的设备上。

但其通信协议较多，程序编写繁琐，且成本高，通信距离一般在10米内。

方案二：

采用NRF24L012.4G无线通信模块。

其是一款工作在2.4-2.5GHz世界通用ISM频段的单片收发芯片模块。

支持六通道的数据接收，有高传输速率，传输距离可达100m,超小型，低功耗，低应用成本，超高频抗干扰等优点。

同时NRF24L01集成了所有与RF协议相关的高速信号处理部分，比如：

自动重发丢失数据包和自动产生应答信号等。

其SPI接口可以利用单片机的硬件SPI口连接或用单片机I/O口进行模拟，内部有FIFO可以与各种高低速微处理器接口，便于使用低成本单片机。

所以从通信协议的简便和低的应用成本考虑，本系统采用2.4G无线通信

2.6控制核心选择

方案一：

采用ARM公司的高性能“Cortex-M3”内核-STM32为主控芯片。

其具有低功耗，一流的外围设计，IO资源丰富，系统稳定，处理速度快等优点，适合作为大规模控制系统的开发核心。

但考虑到本系统规模不大也不需要复杂的逻辑功能，对数据处理速度要求也不算高，且从程序编写的简易和经济的角度考虑，此方案不适合本作品的制作。

方案二：

采用STC公司的IAP15F-2K61S2单片机为主控芯片。

其在STC51系列的单片机上有很大的改进，指令读取速度提高了24倍，具有超强抗干扰的特点，同时大幅度提高集成度，集成了A/D，CCP/PCA/PWM，高速同步串行通信端口SPI，定时器，看门狗，内部高精准时钟，内部高可靠复位电路，大容量ARAM，大容量EEPROM，大容量Flash程序存储器等。

且可省去外部晶振，外围电路少，安装在控制板上占用空间少等优点。

所以从系统要求及使用方便角度考虑，我们小组决定采用方案二，选择STC公司的IAP15F-2K61S2单片机为主控芯片。

3.单元硬件电路设计

3.1照明灯控制电路设计

用场效应管（IRF840）构成电子开关，单片机控制场效应管的栅极（G）,LED阳极接驱动电源，阴极场效应管漏极，场效应管源极同时接驱动电源的负极和系统的地。

通过改变栅极的通断来控制灯光的亮灭。

（如下图示）

3.2自动调光电路设计

自动调光电路是在控制电路上进行改造的，在场效应管的栅极采用了光敏电阻的分压电路。

当光敏电阻的电阻值因外界光线强弱的变化而变化时，在栅极上产生的压降就会随之改变从而改场效应管的导通角使通过LED的电流电压发送变化，实现自动调光共能。

（如下图示）

3.3.LED照明灯低功耗与正常状态切换电路设计

在场效应管的栅极由单片机输出PWM信号，低功耗是输出占空比的为10%，正常状态时输出的占空比为98%，实现调光功能。

3.4射频感应电路设计

采用MFRC52213.56MHz非接触式通信中高集成度读写卡系列芯片制作的射频电路。

（如下图示）

3.5红外对管电路设计

有人有车遮挡到发射管与接收管的红外通路时，通过比较器（LM339）处理后产生高低电平信号变化使单片机识别。

如下图示

3.6烟雾监测电路设计

烟雾检测的电路设计采用的是LM393比较器。

烟雾传感器MQ2探测的物质和浓度分别是液化气和丙（100ppm-10000ppm）、丁烷（300ppm-5000ppm）、甲烷（5000ppm-20000ppm）