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基于单片机的路灯控制系统的研究设计

摘要：基于C51单片机的路灯控制系统可通过RS485控制路灯、定时自动控制路

灯或根据环境亮度和人体传感器,实现节能和自动化的特点智能路灯控制,该系统采用C51

单片机平台STC15W408AS作为主芯片、硬件模块包括主控板、人体红外传感器、光线传感

器以及测试灯板。系统拥有自动模式、定时模式以及485远程控制模式3大功能。自动模式

主要由光线传感器以及人体红外传感器相结合以达到节能的作用,定时模式则通过时钟芯

片DS1302来提供准确的时间,使用一块OLED128X64的屏幕作为人机交互的界面。RS485模

式采用SP485RE芯片外加RS485保护电路来进行RS485通信以达到远程控制路灯的功能。

关键词：路灯;RS485;定时;单片机

路灯在城市照明系统中发挥着重要作用。随着城市建设的不断推进,城市照明系统

的规模也越来越大,大量的路灯开启需要有一套科学、节能、高效的控制系统加以管理。下

面,对路灯控制系统的系统设计与系统实现原理加以分析。

1路灯控制系统概述

路灯由单片机驱动继电器作为弱点控制强电的枢纽。路灯控制系统采用C51单片机

作为处理器,与远程主机通过RS485进行通信从而达到远程控制的目的。光线传感器通过

AD模数转换,将环境光线量化并将AD值交付给单片机,使单片机能够判断当前环境的光线

是否达到开启或关闭路灯的阈值。人体红外传感器用于判断当前环境是否有人体活动,配合

光线传感器使用可达到省电智能化的效果。光线还未达到开启阈值前并且光线已经稍暗,当

环境有人活动,可预先开启路灯,提供光源给需求的人们;当人离开则可关闭路灯,直到光线

达到必须开启的阈值再打开路灯。定时模式同样可以根据此项功能开启或关闭路灯。DS1302

作为时钟芯片用于给定时模式提供准确的时钟。图1为路灯控制系统的框架图:

图1路灯控制系统框架图

2系统设计

此系统硬件部分主要包含单片机电路部分、光线感应模块、人体红外传感器模块、

时钟芯片DS1302和继电器驱动部分还有RS485部分这六块,下面分别来介绍各个模块。

2.1单片机电路部分

此系统采用的是STC15W408AS,工作电压是5.5V-2.5V,不需要外部晶振和外部复

位电路,自带ADC转换等优点。单片机最为重要的一个部分就是CPU,它是一个系统的核心

部分,主要的作用是用来接收信息进行处理。

2.2光线感应模块

光线感应器英文名字是Light-Sensor,通过光敏二极管可以检测出周围环境的亮度

和光强度。

2.3人体感应模块

HC-SR501人体感应模块是以红外线技术作为基础的自动控制模块,具有全自动感

应、光敏控制、温度补偿等功能。使用特殊的探头设计、灵敏度强、可靠性很好、超低电压

的工作模式。

3系统实现

3.1系统搭建

把光线传感器、人体红外传感器、OLED等模块与主板部分相连,然后将USB转TTL

小板相连,连接的时候,将TTL小板的txd与路灯板的rxd连接,TTL小板的rxd与路灯的txd

连接,TTL小板的gnd与路灯板的rxd连接,最后把TTL小板的5V接在路灯板的VCC上,这样

硬件部分搭建完成,

3.2应用程序设计

路灯控制系统采用光线传感器、人体红外传感器感知外界环境,配合单片机程序控

制来达到路灯自动化及远程控制的功能。程序开始进行单片机及所有外设的初始化并等候

RS485命令,接着进行查询状态,若设置了定时模式,系统会进入定时模式状态,根据设置

的开关时间来控制灯的亮灭。若没有设置定时模式,读取光线感应器AD值,检测人体传感

器状态,看看光线强度和是否有人在,若存在,就开启路灯,等人走了时间到了就自动关闭

路灯。

3.3自动模式

自动模式里面分为两种,一种是通过光线强度来判断是否要开启路灯,若光线强度

达到开启阈值,就会自动开启路灯,等到光线强度达到关闭阈值就会自动关闭路灯,这就是

我们平时所常见的路灯。