系统包含硬件和软件两大部分, 硬件主要采用STC89C58RD单片机进行控制, 其中还包含红外传感器、光敏电阻、信息传输模块等, 各功能程序选用C语言, 完成延时函数、人体的检测判定、光强的检测判定、主函数、LED的控制等各个功能, 每台集中控制器通过接入网控制路灯, 路灯节点作为物联网的终端接入点, 直接控制路灯的亮灭和亮度。
本系统的控制单元是单片机, 其外围电路主要包括时钟控制模块、电源模块、周围环境监测模块、复位电路以及其他相关的外围模块。系统使用的传感器为光敏二极管, 其可以检测周围环境的明暗变化, 根据其反馈的结果通过使用单片机控制校园路灯的开和关。当光敏二极管检测到光源亮度低, 但是红外检测仪检测到相关信息时, 路灯会被点亮, 相反则不亮。通过编程实现时间的定时设计, 控制路灯开关的时间点, 采用液晶显示器LCD12864作显示器件, 并作相应显示。
单片机最小系统由单片机、时钟电路、复位电路组成, 时钟控制模块是为单片机提供时钟驱动的模块, 时钟控制模块也是实现时间设定、时钟定时的重要基础;此款单片机内部有可编程的定时/计数器;因此, 可以通过软件的方式来实现定时的功能。当达到设定的时间节点时, 立即执行定时任务。
定时任务的使用是目前校园路灯的基本工作状态, 其可以根据时间的设定来控制路灯的开关。
本系统采用光敏二极管作为主要的检测器件, 其工作原理比较简单, 当光照强度比较低时, 其反向的阻值比较大, 从而反向电流就比较小;相反, 当光照强度比较大时, 电子空穴对在PN结内部电场的作用下作定向运动, 形成光电流;光电流的大小和关照强度成正比;光照强度越大, 光电流就越大;所以光敏二极管就可以实现应付光照的强度输出强度不同的电压信号。
作为控制中心的单片机通过实时检测光敏二极管输出的电压信号, 通过输入的电压信号判断外部的光照情况;如果外部光照强烈则认为无需开灯, 其控制路灯开关的信号拉低;当检测到外部光照比较弱时则认为需要开灯, 其控制路灯开关的信号拉高。
红外传感器模块作用是在路灯完全关闭的状态下, 检测行人的作用。红外传感器是利用红外线的物理性质来进行测量的传感器。本身具有一定的温度 (高于绝对零度) 的任何物质都能辐射红外线。红外线传感器测量时不与被测物体直接接触, 因而不存在摩擦, 并且有灵敏度高, 反应快等优点;红外传感器搭配信号放大电路、电压比较器可实现检测人员有无的作用。
本系统进行工作时, 红外传感器直接连到单片机, 在计时器记到一定时间时, 触发红外传感器的任务去工作, 当单片机检测到红外传感器的信号时, 说明有人经过;单片机将相应的控制信号拉高路灯点亮;相反当检测不到红外传感器信号时, 路灯一直处于关闭状态。
本系统的工作流程为先使用光敏二极管检测光照信息, 当光照较弱时开始计时并根据光照信息打开路灯;当计时为4小时后, 所有路灯处于关闭状态;开始使用红外传感器检测是否有行人, 如有行人则路灯打开;若无行人则路灯关闭。因此, 本系统不仅解决了人工控制路灯的问题、夏秋两季路灯开关时间切换的问题而且解决了在路灯关闭状态下学生出行的问题。系统软件框图如图1所示。
本文提出了一种基于STC89C58RD的智能校园路灯控制系统的设计方案, 并详细介绍了本系统各分模块的实施方案。本系统不仅能智能的区分外部环境的变化, 而且会根据时间段来进行不同的反应和操作;其不仅能通过光照强度来控制校园整体路灯的开启和关闭状态;还能根据车辆或者行人的靠近和远离调节每个路灯的开启和关闭;该系统总体性价比较高, 功耗低, 工艺环保, 符合绿色经济和节约型社会的要求。
摘要：为降低校园照明系统在夜晚工作中的能源浪费, 提高照明效率, 随着传感器技术、数字技术不断的发展, 智能校园路灯必然会成为一种趋势;本设计是以STC89C58RD单片机为控制校园智能路灯的芯片, 同时配合多路传感器、控制器实现一系列智能化行为。系统能在保证路灯寿命的同时提高其工作效率, 节约能源, 方便学生出行。
关键词：STC89C58RD,传感器,智能照明
[1] STC系列单片机手册http://www.stcmcudata.com/datasheet/stc/STC-AD-PDF/STC89C51RC-RD.pdf.
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