基于單片機(jī)的智能路燈控制系統(tǒng)

1、包頭輕工職業(yè)技術(shù)學(xué)院專業(yè)論文論文題目：基于單片機(jī)的智能路燈控制系統(tǒng)13152123150292閆昱隆學(xué)號(hào)：_作 者：_風(fēng)力發(fā)電專 業(yè) 名 稱：_2016年05月08日包頭輕工職業(yè)技術(shù)學(xué)院基于單片機(jī)的智能路燈控制系統(tǒng)論文題目： 閆昱隆作者：_ 包頭輕工職業(yè)技術(shù)學(xué)院 盧尚工指 導(dǎo) 教 師： 單位： 單位： 論文提交日期：2016年 05月 08日摘要設(shè)計(jì)了一個(gè)路燈自動(dòng)控制系統(tǒng)，具有時(shí)控、光控相結(jié)合的路燈開關(guān)控制功能；以及路燈故障檢測(cè)并顯示故障路燈編號(hào)的功能。采用STC 89C51單片機(jī)作為核心控制部件；利用時(shí)鐘芯片DS1302對(duì)路燈進(jìn)行時(shí)控開關(guān)燈控制；由光敏器件完成環(huán)境光照度的采集與路燈故障檢測(cè)，

2、從而實(shí)現(xiàn)光控開關(guān)燈與故障路燈的編號(hào)顯示。本系統(tǒng)可以通過(guò)RS-232標(biāo)準(zhǔn)通信端口與路燈控制室的上位機(jī)進(jìn)行通信。關(guān)鍵詞：STC 89C51單片機(jī)；時(shí)鐘芯片DS1302；光敏器件- 2 -目 錄摘要- 3 -目 錄- 1 -1引言- 2 -2系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)- 3 -2.1 硬件設(shè)計(jì)- 3 -3.1 TCP/IP協(xié)議棧設(shè)計(jì)- 5 -5致謝- 6 -參考文獻(xiàn)：- 7 -1引言目前國(guó)內(nèi)絕大部分的城市和地區(qū)路燈照明控制采用光控、時(shí)間控制及單點(diǎn)電子控制，維修管理采用人工巡查及群眾反映等傳統(tǒng)方式，由于缺乏科學(xué)有效的監(jiān)控管理手段，白天大面積亮燈，夜間大面積不亮燈現(xiàn)象經(jīng)常發(fā)生，往往不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理，不但造成電力資源

3、、人力資源的浪費(fèi)，提高了系統(tǒng)的運(yùn)行成本，又給市民的生活帶來(lái)不便。智能化道路照明系統(tǒng)能夠根據(jù)不同區(qū)域的不同功能需求，在每天不同時(shí)段、不同自然光照度或者不同交通流量情況下，按照特定的設(shè)置，實(shí)現(xiàn)對(duì)道路照明的動(dòng)態(tài)智能化管理，即TPO管理(TIME時(shí)間PLACE地點(diǎn)OCCASION場(chǎng)合)。智能化道路照明控制系統(tǒng)，通過(guò)綜合考慮和分析與道路照明密切相關(guān)的時(shí)間、路段、環(huán)境照度和交通流量等因素的場(chǎng)景控制方法，在微機(jī)中按照預(yù)設(shè)的控制策略，對(duì)道路照明進(jìn)行動(dòng)態(tài)智能化管理，控制路燈在不同情況下工作在不同狀態(tài)實(shí)現(xiàn)多樣化的道路照明場(chǎng)景，從而在提高照明質(zhì)量的同時(shí)獲得最佳的節(jié)能效果。2系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)2.1 硬件設(shè)計(jì)圖1 智能路燈

4、控制系統(tǒng)組成模塊圖系統(tǒng)硬件模塊包含：控制模塊，采用STC 89C51單片機(jī)實(shí)現(xiàn)；傳感器模塊，采用光敏電阻實(shí)現(xiàn)對(duì)周圍環(huán)境光照度的采樣，采用光敏二極管通斷進(jìn)行路燈設(shè)備故障的檢測(cè)；時(shí)鐘模塊，采用DS1302時(shí)鐘芯片；顯示模塊，由4個(gè)LED數(shù)碼管組成，用來(lái)顯示故障路燈的編號(hào)；聲光報(bào)警模塊，實(shí)現(xiàn)路燈出現(xiàn)故障時(shí)的聲光提示；通信模塊，用于傳輸來(lái)自上位機(jī)的指令。系統(tǒng)模塊組成如圖1所示。2.2模塊功能STC 89C51單片機(jī)根據(jù)時(shí)鐘芯片DS1302提供時(shí)鐘信號(hào)，按照下列時(shí)段實(shí)現(xiàn)時(shí)控開關(guān)燈空。1）冬季時(shí)間：傍晚18：00開燈，次日早晨7：30關(guān)燈。2）春秋季時(shí)間：傍晚19：00開燈，次日早晨6：30關(guān)燈。3）夏季

5、時(shí)間：傍晚20：00開燈，次日早晨5：30關(guān)燈。這個(gè)時(shí)段可動(dòng)態(tài)修改，修改操作在上位機(jī)完成，通過(guò)通信模塊將指令寫入STC 89C51芯片內(nèi)，隨即就改變了時(shí)控開關(guān)燈的工作時(shí)段。光敏電阻，受到適當(dāng)波長(zhǎng)的光線照射時(shí)，電流就會(huì)隨光強(qiáng)的增加而變大，從而實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換。通過(guò)ADC0832器件進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換后提供給單片機(jī)，STC 89C51按照預(yù)設(shè)的方案實(shí)現(xiàn)如下光控路燈開關(guān)功能。1）自動(dòng)測(cè)光，白天（或光線強(qiáng)時(shí)）路燈熄滅，夜晚（或光線暗時(shí)）路燈自動(dòng)點(diǎn)亮。2）感光度可調(diào)，可根據(jù)需要調(diào)節(jié)在任意光線下工作。3）為防止瞬間強(qiáng)光的干擾，特設(shè)延時(shí)關(guān)閉功能（光線達(dá)到強(qiáng)光時(shí)，開關(guān)延時(shí)30秒左右才自動(dòng)關(guān)閉）。光敏二極管是利用硅PN結(jié)

6、受光照后產(chǎn)生光電流的一種光電器件，工作于反向偏壓。白天受光照或路燈直接照射時(shí)光敏二極管反向電阻減小，二極管導(dǎo)通；光照很小時(shí)光敏二極管反向電阻增大，二極管截止。采用光敏二極管，檢測(cè)夜晚路燈是否正常工作。當(dāng)光敏二極管截止時(shí)表明路燈設(shè)備故障或被盜，STC 89C51啟動(dòng)聲光報(bào)警裝置，同時(shí)在4位LED數(shù)碼管上顯示相應(yīng)的路燈編號(hào)。3軟件設(shè)計(jì)3.1 TCP/IP協(xié)議棧設(shè)計(jì)為了可以通過(guò)因特網(wǎng)通訊，一個(gè)可實(shí)現(xiàn)TCP/IP協(xié)議棧是必須的。網(wǎng)絡(luò)協(xié)議通常分不同層次進(jìn)行開發(fā)，每層負(fù)責(zé)不同的通訊功能。TCP/IP是一個(gè)四層協(xié)議系統(tǒng)，分別是：數(shù)據(jù)鏈路層，也稱網(wǎng)絡(luò)接口層，包括系統(tǒng)的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序，與傳輸媒介一塊處理接口細(xì)節(jié)包

7、括SLIP和Ethernet等，這里使用Ethernet；網(wǎng)絡(luò)層，主要協(xié)議是IP協(xié)議，以及ICMP和IGMP，我們主要討論IP協(xié)議；傳輸層，為應(yīng)用程序提供端到端的通信，主要是TCP和UDP；應(yīng)用層，處理應(yīng)用程序細(xì)節(jié)，主要提供的應(yīng)該包括HTTP超文本傳輸控制協(xié)議、TELNET遠(yuǎn)程登錄、SMTP簡(jiǎn)單郵件傳輸協(xié)議,SNMP簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議等。我們主要以u(píng)IP0.9TCP/IP源為代碼為參考，設(shè)計(jì)了通信協(xié)議，uIP就像一個(gè)庫(kù)，提供三個(gè)函數(shù)到系統(tǒng)底層，uip_init（）uip_imput（），和uip_periodic（），分別對(duì)應(yīng)初始化uIP、處理輸入包和處理周期及時(shí)事件。其中周期及時(shí)是用于驅(qū)動(dòng)所有

8、uIP內(nèi)部時(shí)鐘事件，例如包重發(fā)，通過(guò)SPCE061A的2Hz時(shí)基中段實(shí)現(xiàn)。應(yīng)用程序必須提供一個(gè)回應(yīng)函數(shù)給uIP。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)或定時(shí)事件發(fā)生時(shí)，調(diào)用回應(yīng)函數(shù)。uIP提供許多函數(shù)或堆棧交互，uIP在任何一個(gè)事件發(fā)生時(shí)調(diào)用uip_appcall（），通過(guò)調(diào)用測(cè)試函數(shù)區(qū)別不同的事件。5致謝本論文是在導(dǎo)師盧尚工研究院的細(xì)細(xì)指導(dǎo)下完成的。導(dǎo)師淵博的專業(yè)知識(shí)，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，精益求精的工作作風(fēng)，誨人不倦的高尚師德，嚴(yán)以律己、寬以待人的崇高風(fēng)范，樸實(shí)無(wú)華、平易近人的人格魅力對(duì)我影響深遠(yuǎn)。不禁使我樹立了遠(yuǎn)大的學(xué)術(shù)目標(biāo)、掌握了基本的研究方法，還使我明白了許多待人接物與為人處事的道理。本論文從選題到完成，每一步都是在導(dǎo)師的指導(dǎo)新完成的，傾注了導(dǎo)師大量的心血。在此謹(jǐn)向?qū)煴硎境绺叩木匆夂椭袊?guó)新的感謝!本輪為的順利完成，離不開各位老師、同學(xué)和朋友的關(guān)心和幫助。在此感謝盧尚工老師的關(guān)心、支持和幫助，在此表示深深的感謝，沒(méi)有他們的幫助和支持是沒(méi)有辦法完成我的論文的，同窗之間的友誼永遠(yuǎn)長(zhǎng)存。參考文獻(xiàn)：1求是科技.8051系列單片機(jī)C程序設(shè)計(jì)完全手冊(cè)M.人民郵電出版社,2006.2求是科技.單片機(jī)典型外圍器件及應(yīng)用實(shí)例M.人民郵電出版社,2006,2.3邊春遠(yuǎn),王志強(qiáng).MCS-51單片機(jī)應(yīng)用開發(fā)實(shí)用子程序M.人民郵電出版社,2005,9.4沈紅衛(wèi).基于單片機(jī)的智能系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)