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基于光电传感器的路灯控制系统

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光电测试课程设计

基于光电传感器的路灯控制系统

姓 名： 陈杨林，陈志文，梁明峰，徐木海

班 级： 06电科1班

学 号： 200630570102

200630570103

200630570113

200630570127

指导老师： 代秋芳、刘江、罗霞

日期： 2009.12.15——2009.12.25

论文提交日期 2009年12月25日

论文答辩日期 2009年12月25日

华南农业大学工程学院

2

摘 要

随着城市市政建设的发展，传统的路灯控制与维护手段已远远不能适应城市现代化发展的速度。城市市政建设日新月异，宽阔的街道，各种各样的路灯给城市带来了光明的同时也增添了城市的夜间魅力。但是由于道路，路灯众多，传统的人工管理模式已经和快速，现代化的城市建设不相适应。现代计算机集控技术的发展的城市市政管理带来了福音。城市路灯控制系统是现代计算机技术运用于城市市政建设中有效且必然的产物，实现了城市路灯系统的计算机集中控制、监测与管理。本文将介绍用小器件模拟现实物品，如用LED模拟路灯，设计个简单的基于光电传感器的路灯控制系统，阐述系统控制思想，介绍各单元模块设计思想。

关键词：光控 路灯控制 单片机

3 目 录

1系统方案选择 ················································································ 4

1.1方案论证与比较 ······································································ 4

1.1.1光控电路 ···································································· 4

1.1.2单片机控制电路 ··························································· 5

1.1.3 其他因素 ··································································· 5

1.2系统总体电路图 ···································································· 6

2 电路分析 ······················································································ 6

2.1 光控电路 ·············································································· 6

2.2 主控电路 ·············································································· 7

2.3 路灯电路 ·············································································· 7

2.4 显示电路 ·············································································· 8

2.5 工作流程图 ··········································································· 8

3讨论及进一步研究建议 ···································································· 9

4课程设计心得 ················································································ 9

参考文献 ······················································································· 10

Abstract························································································· 11

附录 源程序 ················································································· 12

4 1系统方案论证

设计任务是设计制作一个有一个光控装置，一个终端控制和路灯组成的基于

光电传感的路灯控制系统，其中能够实现根据时间和光强信息实现路灯的智能控制。

根据题目要求系统主要光控电路，单片机，显示电路，和路灯驱动电路组成。

系统方案如图所示。

图1 方案一系统结构图

图2 方案二系统结构图

1.1方案论证与比较

1.1.1光控电路

方案一，其电路原理如图所示。

主

控

制

器 光 控 电 路 路 灯

显示电路 5

图3 方案一光控电路

该电路使用光敏电阻RG和电阻R组成一个分压电路，74ls04整形放大，输出极性相反的信号。

方案二，其电路原理如图所示。

图4 方案二光控电路

该电路使用光敏电阻和R组成一个分压电路，没有经过整形输出信号至p0.4

1.1.2单片机控制电路

方案一，单片机采用了ATmega8 。ATmega8是AVR高档单片机成员之一，片内带有8K字节的Flash存储器，

功耗小，其中完成路灯工作状念的判断、路灯点亮时间的定时和控制继电器工作。

方案二，单片机采用了c8051f300.c8051f300是非常高端的一种51单片机，运算速度快，通用性高，其中完成路灯点亮时间的定时、根据光强控制输出.

1.1.3 其他因素

方案一，具有主机控制和路灯状态检测功能，并可进一步实现多级网络控制。

方案二，采用了液晶显示，并且编程简便，还有可实现多级光强判断。 6 综合上述，考虑到电路结构的简便性，设计的可行性，产品的综合性价比和进一步扩展性等因素，我们决定选择方案二。

2.2系统总体电路图

图5 系统总体电路原理图

2 电路分析

2.1 光控电路

图6 光控电路图

该模块电路主要完成对环境光线的检测.通过光敏电阻将光照强度转化成电压。白天光线强时，光敏电阻阻值远小于R，此时输入P0.4为低电平。当晚上光线弱时，则光敏电阻阻值远大于R,此时输入P0.4为高电平，单片机接受到高7 电平，就能够控制灯点亮。

2.2 主控电路

图7主控电路图

主控制器，即单片机C8051F300根据P0.4的输入经芯片内置AD转换，获得光照强度，编程PWM控制P0.0的输出，以控制LED灯的亮灭并实现灯的亮度可调，当P0.4输入低电平，P0.0输出高电平，当P0.4输入高电平，P0.0输出低电平。另外，定时程序也控制P0.0的输出，当到达某时刻，P0.0输出低电平或高电平以控制LED的亮灭。

2.3 路灯电路

图8 路灯电路图

路灯部分，当单片机P0.0输出高电平，LED灯灭，当P0.0输出低电平时，LED灯亮。因P0.0输出的低电平为PWM控制，电压可变，以至LED灯亮度可调

8 2.4 显示电路

图9 显示电路图

LCD12864用以显示有光和无光。光控路灯亮度情况，定时情况。

2.5工作流程图

图10 程序工作流程图

主 程 序

晚 上 白 天

无光？

灯 亮

定时 是 否 有 光？

灯 亮 灯灭 是 开关是否按下

否

是 无光 有光 9 3讨论及进一步研究建议

本控制系统研究的只是利用单片机根据光强和时间控制灯的开关，且定时是预先编写程序时就设置好的，要想改动设的时间就得修改程序重新烧录进单片机，因此可用外界键盘加以改进，使之能够用键盘输入，免去重新烧写。另外还可加设噪声传感器路实时检测路面交通噪声信号大小，并将其转变成模拟电信号，经A/D转换后送入CPU,通过模糊控制算法实时处理人车流量信息，动态调节灯光强弱，实现节能控制。为了更好更准确地更有效控制路灯，可加设灯电路状态检测电路，检测路灯状况，监测路灯工作状态及好坏，通过LCD显示。这样的一个系统比较好地实现了人机交互，方便管理和维护路灯。大体结构图如下：

图11 进一步研究的系统框图

4课程设计心得

本次课程设计要实现基本要求还是比较地简单的，但要实现一些外扩展功能，如检测灯的好坏，还是挺困难，挺耗费成本，在课程设计限制的时间内，我们略显力不从心，因此，外扩展功能就没怎么去实现。我们明白，课程设计的目的并不在于设计一个真正的完善的路灯控制系统，而是通过设计与实现系统，学习和学会一个系统的设计流程与方法。

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基于物联网的智能路灯控制系统设计与实现

基于物联网的智能路灯控制系统设计与实现

基于物联网的智能路灯控制系统设计与实现

摘要：

随着物联网技术的发展，智能路灯控制系统逐渐得到广泛应用。本文将介绍基于物联网的智能路灯控制系统的设计与实现。首先，对智能路灯控制系统的需求进行分析，然后介绍系统的整体架构和关键技术，包括传感器技术、无线通信技术、嵌入式技术等。接着，详细介绍系统的硬件设计和软件开发过程，包括路灯控制器、传感器节点、监控中心等。最后，对系统进行功能测试和性能评估，并讨论未来的研究方向。

关键词：物联网，智能路灯，控制系统，传感器技术，无线通信技术，嵌入式技术

1. 引言

随着城市化进程的不断加快，路灯成为城市夜晚亮丽的底色。传统的路灯控制方式存在诸多问题，如能耗大、维护成本高、管理不便等。基于物联网的智能路灯控制系统能够解决这些问题，实现路灯的智能化管理和精细化控制。本文将介绍这一系统的设计与实现。

2. 智能路灯控制系统需求分析

智能路灯控制系统的需求分析是系统设计的第一步。主要需求包括以下几个方面：

2.1 能源管理需求：节能环保是智能路灯控制系统的一大关键需求。系统需要根据不同的外部环境和交通情况，智能地调节路灯的亮度和开关状态，以达到节能的目的。

2.2 环境监测需求：系统需要能够实时监测路灯周围的环境参数，如温度、湿度、大气质量等，以便及时采取措施保证路灯正常运行。

2.3 故障检测与报警需求：系统需要能够自动检测路灯的故障并及时报警，以减少维护人员的工作量，提高路灯的可靠性和稳定性。

3. 系统设计与关键技术

基于物联网的智能路灯控制系统主要由传感器、路灯控制器和监控中心组成。其中，传感器用于监测环境参数，路灯控制器用于通过无线通信控制路灯的亮度和开关状态，监控中心用于对整个系统进行集中监控和管理。

3.1 传感器技术

智能路灯控制系统需要采集多种环境参数，如温度、湿度、大气质量等，因此需要使用多种传感器。常用的传感器包括温湿度传感器、光照传感器、二氧化碳传感器等。这些传感器可以通过无线通信技术将采集到的数据传输给路灯控制器和监控中心。

基于单片机的路灯控制系统设计--毕业论文

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基于单片机的路灯控制系统设计--毕业论文 xx学院毕业设计 xx学院 毕 业 设 计 题 目 基于单片机的路灯控制系统设计 学 院 工学院 专 业 电气工程及其自动化 班

级 学 生 xx 学 号 xx 指导教师 xx xx 二〇一七年五月十六日 - 2 - xx学院毕业设计 摘 要 随着科学技术的日益发展，在日常生活中人们对于路灯控制系统的要求越来越高。

针对人们的需求功耗大，功能单一的系统已不再满足人们的需求。

本设计针对上述问题提出了一种新型的路灯系统，可以解决人们的需求。

本设计主要包括硬件系统设计和软件系统设计。

其系统硬件是由AT89S52单片机，时钟芯片DS1302，驻极体话筒，LCD1602和光敏电阻等为核心的的路灯低功耗智能控制装置构成。

软件部分是以Keil、Proteus等软件为载体，使用C语言对程序进行编写。

单片机根据光敏电阻和人体红外感应模块对路边状况的检测和时钟芯片DS1302设置时间来控制电压比较器实现LED路灯亮度的自动调节，通过LCD显示时间和光感度，通过光敏电阻实现故障检测，当路灯出现故障时，蜂鸣器会自动进行报警。

通过仿真及实物制作、调试，验证了本设计内容的可行性，为进一步研发推广提供了一定的数据参考。

关键词：

单片机；传感器；路灯控制 ABSTRACT With the development

of the technology, the application of streetlight control system is

playing an increasingly important role in our daily life.Demand

for people s needs, a single function of the system is no longer

基于物联网技术的城市路灯智能控制系统设计

基于物联网技术的城市路灯智能控制系统设计

基于物联网技术的城市路灯智能控制系统设计

摘要：随着物联网技术的不断发展和深入应用，科学技术快速发展，如今人类对于城市路灯智能控制系统的要求已不再是传统、简单的视觉层面的明暗表现，而是变为对富有美感、极具智能化照明方案的极致追求。当下LED路灯照明已进入智能时代，但是，传统的路灯照明系统功能单一、能耗高、线路烦琐，无法满足智慧生活高品质要求。物联网的出现，让城市路灯智能控制系统设计可实现精准控制、实时监测、智能照明的智慧系统控制策略，因此，本文基于物联网技术的城市路灯智能控制系统设计进行了重点分析。

关键词：物联网技术；城市路灯；智能控制系统设计

引言

物联网技术应用与城市路灯智能控制系统设计能有效降低城市照明系统控制和维护的复杂性，物联网智能路灯可实现所有道路照明的全自动控制，节能效果显著，并可减少监控各个子系统所需的人力，具有很强的兼容性和扩展性，通过集成其他子系统实现城市照明亮化之外的更多城市管理功能，满足不同城市的需求，是一项值得大力推广的技术。

1物联网技术的概述

物联网技术通过利用信息传感设备，如射频识别和激光扫描器等，实现物体与互联网的连接，能够对其进行智能化识别和监控。物联网技术涉及多个领域，这些技术在不同的行业往往具有不同的应用需求和技术形态。物联网的技术构成主要包括了感知与标识技术、网络与通信技术、计算与服务技术以及管理与支撑技术等。物联网（IoT）网络架构是由红外感应器、射频识别器（RFID）、激光扫描器、GPS/北斗定位器等信息传感设备组成的。按照业界已定义标准协议或事实标准，针对将任何物品通过网络连接到互联网实现信息的交换及通信，通过互联网完成物品的智能化识别、定位、监控和管理，强调互联网链接的所有对象都拥有唯一的地址，并通过有线或无线网络进行通信。

物联网在各领域的需求主要体现在：（1）大规模设备连接到网络进行数据传输业务，对数据传输带宽要求相对较高，如电力系统能源调控等；（2）对数据通信和传输的超高可靠性、超低时延要求，如电力系统控制类业务；（3）对设备的低功耗和低成本要求，以满足行业部署环境、更新改造需要；（4）后台智能化处理数据，前端可视化反馈结果，以满足场景化、易用化。

LED智能路灯控制系统设计

LED智能路灯控制系统设计

LED智能路灯控制系统设计

随着城市化进程的不断加快，城市道路越来越多，路灯数量也日益增加。传统路灯存在能耗高、寿命短、维护管理成本高等问题，而LED路灯以较低的能耗、较长的寿命、较低的维护成本等诸多优点逐渐取代了传统路灯成为主流选择。在此基础上，智能路灯控制系统的出现不仅能更大程度地发挥LED路灯的优势，提高城市路灯的使用效率，同时可以更好地满足人们在生活中的需求。本文将介绍LED智能路灯控制系统的设计思路和实现方法。

一、系统设计思路

1. 系统架构设计

本系统采用集中与分布相结合的系统架构。通过将LED灯路灯控制器、数据采集中心与互联网技术相结合，把所有的灯控制器连接至一个控制中心，通过分布在各个控制器上的传感器、通信模块等实现灯控器的实时状态采集和控制命令的下发。

2. 控制方式

通过对人们对道路照明的需求进行统计分析，本系统采用以下三种控制方式：

传感器控制

当传感器检测到周围照度低于设置的亮度值时，自动打开路灯；当检测到周围照度高于预设亮度值时，则关闭路灯。此种方式可以根据环境光线的变化自动进行调节，避免路灯一直开启，浪费能源。

手动控制

用户可以通过手机App或者有线手动开启或关闭路灯。

预定时间控制

利用时钟芯片，可以通过程序对路灯控制器的开关时间进行预定，定时开启或关闭路灯。

3. 通信方式

本系统采用ZigBee协议或LTE/NB-IoT无线通信方式，实现灯控器与数据采集中心之间的通信。

4. 智能算法 为提高路灯的使用效率，本系统采用了人工智能算法。通过累积历史数据，以及路灯自身的状态、环境变量等信息，实现对路灯的智能控制，达到自适应、无需手动干预的控制效果。例如对于相邻两个路段，当一个路段获得了最大亮度值，而另一个路段获得了最小亮度值时，系统会选择将光源的能量转移到那个最小的路段，以最小的能耗来达到最大的亮度的目标，节省能源、降低成本。