智能节能路灯控制系统设计(附Proteus仿真程序)

智能节能路灯控制系统设计(附Proteus仿真程序)(论文12000字,Proteus仿真程序)
本文提出了一种面向城市路灯照明领域的智能节能路灯控制。介绍了利用AT89C51单片机、DS1602时钟芯片、光敏电阻、继电器和LCD1602液晶等器件设计的智能路灯控制系统的解决方案。系统由软件和硬件两个部分组成。硬件设计了光照强度测量模块、实时时钟模块、故障检测模块和路灯控制模块。软件设计了光照强度测量程序、实时时钟程序、故障检测程序和路灯控制程序等模块，实现了对已用硬件的控制。软硬件设计完成后，进行了系统的仿真并对设计的输出进行验证。经测试，本文设计的节能路灯控制系统，可以根据路灯周围人或车流情况及环境的光线强度等参数来改变路灯的工作状，并能在路灯出现故障时输出报警信息。
相比其它同类系统，本系统具有智能化程度高、应用灵活，节能省电等优点，满足了路灯控制的无人管理的实际应用需要，在提高了控制效率，有效的避免了无意义的电能消耗，从而使路灯的控制效率得到更进一步提升。
关键词：AT89C51,路灯控制系统,故障检测,报警,调光

系统组成方案
根据总体设计要求，将节能路灯系统设计分成三个单元，即检测单元、核心处理单元和执行单元。检测单元的作用是完成对用户输入命令的接收，实时时间的获取，环境光照度测量和路灯周围人车存在信息的感测，环境光照的测量和路灯故障状态，并将获取的信息以0V或5V电压的信号传递给核心处理单元。核心处理单元共实现三个功能，一是对输入信号的处理。二是根据处理的结果确定出显示器件和路灯的工作状态，并转换成对应的命令，发送给执行单元。执行单元共实现两个功能，一是显示出当前的运行信息，二是根据接收的命令，完成对路灯工作状态的控制。根据以上思路即可构建出一套智能的节能路灯控制系统。系统的功能框图见2.1所示。
 
系统工作原理
节能路灯控制系统的具体的工作步骤如下：
1、监测部分首先完成对用户输入命令、环境光照强度、人体存在信息、实时时间和路灯故障状态的监测，并将以上监测结果发送给处理部分进行处理。
2、核心处理部分确定出用户设置的开灯时间，路灯的故障状态和当前的时间，并将以上信息发送给执行部分，由执行部分完成信息的显示功能。然后对人或车的存在情况进行判断，并顺序地执行如下操作：
①如果路灯周围有人或车存在，且当前时间晚于用户设置的开灯时间，向路灯发送开灯指令打开路灯。
②如果路灯周围有人或车存在，且当前时间早于用户设置的开灯时间，对环境光照强度进行监测，当环境光照强度低于调整值点时，向路灯输出PWM控制信号，对路灯的亮度进行调节。当环境光照强度高于调整值点时，向路灯下发禁止开灯命令。
③只要路灯周围没有人或车存在，直接向路灯下发禁止开灯命令。
3、完成当前时间、设置的开灯时间，路灯的故障状态和测量的光线强度值等系统运行数据的显示。同时根据输入的命令来改变路灯的实时工作状态。如果接收报故障报警命令，控制报警器件工作输出告警指示信息。
 

目  录
摘  要    I
ABSTRACT    II
目  录    III
1 绪论    1
1.1 研究背景及意义    1
1.2 国内外研究    1
1.3 研究目标和主要内容    1
1.3.1 研究目标    1
1.3.2 主要内容    2
2 智能节能路灯系统总体结构设计    3
2.1 系统组成方案    3
2.2 系统工作原理    3
2.3 系统构建    4
3 硬件设计    5
3.1 AT89C51主控模块电路设计    5
3.2 实时时钟模块电路设计    6
3.3 光照度测量模块电路设计    7
3.4 人车存在感测模块电路设计    7
3.5 按键模块电路设计    8
3.6 显示模块电路设计    8
3.7 报警模块电路设计    9
3.8 路灯控制模块电路设计    9
3.9 故障检测模块电路设计    10
4 软件设计    11
4.1 主程序设计    11
4.2 子程序设计    12
4.2.1 按键子模块程序    12
4.2.2 实时时钟模块子程序    13
4.2.3 光照强度测量子程序    14
4.2.4 路灯控制模块子程序    14
4.2.5 显示模块子程序    15
5 系统仿真测试    17
5.1 原理图设计    17
5.2 系统测试    17
5.2.1 初始化测试    17
5.2.2 调光功能测试    18
5.2.3 无人模式测试    19
5.2.4 有人模式测试    19
5.2.5 故障指示功能测试    21
6 总结    23
参考文献    24
附录    25
致 谢    28