基于单片机的智能路灯控制系统

包头轻工职业技术学院专业论文论文题目：基于单片机的智能路灯控制系统学号：_________________________作者：_________________________专业名称：_________________________2016年05月08日闫昱隆风力发电13152123150292包头轻工职业技术学院论文题目：作者：_________________________指导教师：单位：单位：论文提交日期：2016年05月08日卢尚工包头轻工职业技术学院基于单片机的智能路灯控制系统闫昱隆包头轻工职业技术学院摘要设计了一个路灯自动控制系统，具有时控、光控相结合的路灯开关控制功能；以及路灯故障检测并显示故障路灯编号的功能。采用STC89C51单片机作为核心控制部件；利用时钟芯片DS1302对路灯进行时控开关灯控制；由光敏器件完成环境光照度的采集与路灯故障检测，从而实现光控开关灯与故障路灯的编号显示。本系统可以通过RS-232标准通信端口与路灯控制室的上位机进行通信。关键词：STC89C51单片机；时钟芯片DS1302；光敏器件-1-目录摘要..............................................................................................................................-3-目录.....................................................................................................................................-1-1引言...................................................................................................................................-2-2系统硬件设计...................................................................................................................-3-2.1硬件设计..............................................................................................................-3-3.1TCP/IP协议栈设计....................................................................................................-5-5致谢...................................................................................................................................-6-参考文献：..........................................................................................................................-7--2-1引言目前国内绝大部分的城市和地区路灯照明控制采用光控、时间控制及单点电子控制，维修管理采用人工巡查及群众反映等传统方式，由于缺乏科学有效的监控管理手段，白天大面积亮灯，夜间大面积不亮灯现象经常发生，往往不能及时发现和处理，不但造成电力资源、人力资源的浪费，提高了系统的运行成本，又给市民的生活带来不便。智能化道路照明系统能够根据不同区域的不同功能需求，在每天不同时段、不同自然光照度或者不同交通流量情况下，按照特定的设置，实现对道路照明的动态智能化管理，即TPO管理(TIME时间／PLACE地点／OCCASION场合)。智能化道路照明控制系统，通过综合考虑和分析与道路照明密切相关的时间、路段、环境照度和交通流量等因素的场景控制方法，在微机中按照预设的控制策略，对道路照明进行动态智能化管理，控制路灯在不同情况下工作在不同状态实现多样化的道路照明场景，从而在提高照明质量的同时获得最佳的节能效果。-3-2系统硬件设计2.1硬件设计图1智能路灯控制系统组成模块图系统硬件模块包含：控制模块，采用STC89C51单片机实现；传感器模块，采用光敏电阻实现对周围环境光照度的采样，采用光敏二极管通断进行路灯设备故障的检测；时钟模块，采用DS1302时钟芯片；显示模块，由4个LED数码管组成，用来显示故障路灯的编号；声光报警模块，实现路灯出现故障时的声光提示；通信模块，用于传输来自上位机的指令。系统模块组成如图1所示。2.2模块功能STC89C51单片机根据时钟芯片DS1302提供时钟信号，按照下列时段实现时控开关灯空。1）冬季时间：傍晚18：00开灯，次日早晨7：30关灯。2）春秋季时间：傍晚19：00开灯，次日早晨6：30关灯。3）夏季时间：傍晚20：00开灯，次日早晨5：30关灯。这个时段可动态修改，修改操作在上位机完成，通过通信模块将指令写入STC89C51芯片内，随即就改变了时控开关灯的工作时段。光敏电阻，受到适当波长的光线照射时，电流就会随光强的增加而变大，从而实现光电转换。通过ADC0832器件进行模数转换后提供给单片机，STC89C51按照预设的方案实现如下光控路灯开关功能。1）自动测光，白天（或光线强时）路灯熄灭，夜晚（或光线暗时）路灯自动点亮。2）感光度可调，可根据需要调节在任意光线下工作。-4-3）为防止瞬间强光的干扰，特设延时关闭功能（光线达到强光时，开关延时30秒左右才自动关闭）。光敏二极管是利用硅PN结受光照后产生光电流的一种光电器件，工作于反向偏压。白天受光照或路灯直接照射时光敏二极管反向电阻减小，二极管导通；光照很小时光敏二极管反向电阻增大，二极管截止。采用光敏二极管，检测夜晚路灯是否正常工作。当光敏二极管截止时表明路灯设备故障或被盗，STC89C51启动声光报警装置，同时在4位LED数码管上显示相应的路灯编号。-5-3软件设计3.1TCP/IP协议栈设计为了可以通过因特网通讯，一个可实现TCP/IP协议栈是必须的。网络协议通常分不同层次进行开发，每层负责不同的通讯功能。TCP/IP是一个四层协议系统，分别是：①数据链路层，也称网络接口层，包括系统的设备驱动程序，与传输媒介一块处理接口细节包括SLIP和Ethernet等，这里使用Ethernet；②网络层，主要协议是IP协议，以及ICMP和IGMP，我们主要讨论IP协议；③传输层，为应用程序提供端到端的通信，主要是TCP和UDP；④应用层，处理应用程序细节，主要提供的应该包括HTTP超文本传输控制协议、TELNET远程登录、SMTP简单邮件传输协议,SNMP简单网络管理协议等。我们主要以uIP0.9TCP/IP源为代码为参考，设计了通信协议，uIP就像一个库，提供三个函数到系统底层，uip_init（）uip_imput（），和uip_periodic（），分别对应初始化uIP、处理输入包和处理周期及时事件。其中周期及时是用于驱动所有uIP内部时钟事件，例如包重发，通过SPCE061A的2Hz时基中段实现。应用程序必须提供一个回应函数给uIP。当网络或定时事件发生时，调用回应函数。uIP提供许多函数或堆栈交互，uIP在任何一个事件发生时调用uip_appcall（），通过调用测试函数区别不同的事件。-6-5致谢本论文是在导师卢尚工研究院的细细指导下完成的。导师渊博的专业知识，严谨的治学态度，精益求精的工作作风，诲人不倦的高尚师德，严以律己、宽以待人的崇高风范，朴实无华、平易近人的人格魅力对我影响深远。不禁使我树立了远大的学术目标、掌握了基本的研究方法，还使我明白了许多待人接物与为人处事的道理。本论文从选题到完成，每一步都是在导师的指导新完成的，倾注了导师大量的心血。在此谨向导师表示崇高的敬意和中国新的感谢!本轮为的顺利完成，离不开各位老师、同学和朋友的关心和帮助。在此感谢卢尚工老师的关心、支持和帮助，在此表示深深的感谢，没有他们的帮助和支持是没有办法完成我的论文的，同窗之间的友谊永远长存。-7-参考文献：[1]求是科技.8051系列单片机C程序设计完全手册[M].人民邮电出版社,2006.[2]求是科技.单片机典型外围器件及应用实例[M].人民邮电出版社,2006,2.[3]边春远,王志强.MCS-51单片机应用开发实用子程序[M].人民邮电出版社,2005,9.[4]沈红卫.基于单片机的智能系统设计与实现[M].电子工业出版社,2005.[5]万光毅,孙九安,蔡建平.SOC单片机实验、实践与应用设计——基于C8051F系列[M]北京航空航天大学出版社,2006.[6]徐爱钧,彭秀华.KeilCx51V7.0单片机高级语言编程与μVision2应用实践[M].北京:电子工业出版社,2004.