近年來(lái)，隨著經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展和城市化進(jìn)程的不斷深入，對(duì)相應(yīng)的各項(xiàng)市政配套設(shè)施也提出了更高的要求。路燈作為現(xiàn)代城市的公共基礎(chǔ)設(shè)施，在城市的日常運(yùn)作和人們的生活中起著重要作用，路燈控制系統(tǒng)的先進(jìn)程度標(biāo)志著座城市的現(xiàn)代化水平。目前全球面臨能源危機(jī)，電力資源已經(jīng)成為緊缺資源。我國(guó)存在著嚴(yán)重的電力資源浪費(fèi)現(xiàn)象，因此節(jié)能降耗是需要大力推行的政策。當(dāng)前很多城市路燈系統(tǒng)基本只能實(shí)現(xiàn)按時(shí)開關(guān)燈的功能，僅僅是根據(jù)設(shè)定的時(shí)間來(lái)對(duì)路燈進(jìn)行相關(guān)控制，使用全夜亮燈的方式，造成了很多電能資源的浪費(fèi)。隨著機(jī)動(dòng)車保有量的逐年上升和人口密集化發(fā)展，傳統(tǒng)的城市路燈照明系統(tǒng)也顯現(xiàn)出很多其他缺點(diǎn)和不足。例如：暴雨天氣時(shí)即使在白天天色也是陰暗的，卻缺乏必要的道路照明；在深夜及人流、車流量稀少時(shí)，路燈整夜照明，存在定程度的電力浪費(fèi)問(wèn)題；另外，旦路燈出現(xiàn)故障，只能通過(guò)路燈巡查人員檢查發(fā)現(xiàn)，不能及時(shí)反映到照明控制系統(tǒng)中，給維護(hù)工作帶來(lái)不便。因此，建立套具有多種工作模式的智能路燈控制系統(tǒng)就顯得十分必要。
單片機(jī)、1C芯片和傳感器等技術(shù)的大力發(fā)展給智能路燈控制和照度模糊控制3系統(tǒng)的發(fā)展提供了前提和基礎(chǔ)。采用智能化路燈控制系統(tǒng)不僅能夠滿足正常的道路照明功能，還能有效節(jié)約電力資源，使得城市的路燈系統(tǒng)更具科學(xué)性和人性化，同時(shí)也提高了路燈系統(tǒng)維護(hù)和檢修的工作效率，一定程度上減少了市政工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。
本文設(shè)計(jì)的智能路燈控制系統(tǒng)不僅具備基本的按時(shí)開關(guān)燈功能，而且能夠根據(jù)實(shí)際道路交通的需要靈活地設(shè)置工作模式，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制路燈的啟閉，以便能夠最大程度地實(shí)現(xiàn)節(jié)能。另外，路燈如果發(fā)生故障，系統(tǒng)能夠自動(dòng)報(bào)警并及時(shí)通信到控制中心。
1硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)智能路燈控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)如所示。該系統(tǒng)以AT89S52為主控模塊，以DS1302為時(shí)鐘模塊，以光電開關(guān)H22A2為紅外感應(yīng)模塊，以光敏電阻為測(cè)光模塊，以LCD1602液晶為顯示模塊，以通信芯片MAX232為通信模塊。另外，系統(tǒng)還包括故障檢測(cè)模塊、鍵盤模塊和報(bào)警模塊。
2硬件電路設(shè)計(jì)21鍵盤模塊分別與單片機(jī)P1.0、P1.1、P1.2、P1.3和P1.4相連。在初始狀態(tài)下，按鍵K1進(jìn)入巷口工作模式，按鍵K2進(jìn)入定時(shí)工作模式，按鍵K3進(jìn)入道路工作模式。通過(guò)按鍵K5退出當(dāng)前所在的工作模式。在定時(shí)工作模式下，首先通過(guò)按鍵K1、K2、K3分別對(duì)DS1302時(shí)鐘芯片進(jìn)行時(shí)分秒的設(shè)置并由K4鍵確定，之后通過(guò)按鍵K1、K2、K3分別對(duì)DS1302時(shí)鐘芯片進(jìn)行年月日的設(shè)置并由K4鍵確定，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)DS1302時(shí)鐘芯片進(jìn)行時(shí)間設(shè)置及定時(shí)設(shè)置的修改。
2.2測(cè)光模塊光敏電阻器又稱光導(dǎo)管，具有在光照射的條件下其阻值迅速減小的特性，可用于檢測(cè)可見(jiàn)光。光檢測(cè)電路如所示，NE555組成比較器并利用三極管的開關(guān)特性將信號(hào)轉(zhuǎn)換為方波，其輸出端與單片機(jī)的P1. 7口連接。當(dāng)環(huán)境光線強(qiáng)度超過(guò)設(shè)定值時(shí)，光敏電阻只g1阻值減小，NE555輸出低電平，三極管截止，LED指示燈滅，光檢測(cè)電路往P1. 7口輸出高電平，控制系統(tǒng)不啟動(dòng)工作模式；當(dāng)環(huán)境光線強(qiáng)度低于設(shè)定值時(shí)，光敏電阻只g1阻值增大，NE555輸出高電平，三極管導(dǎo)通，LED指示燈亮，光檢測(cè)電路7口輸出低電平，控制系統(tǒng)啟動(dòng)所設(shè)置的工作2.3紅外感應(yīng)模塊紅外感應(yīng)電路如所示。系統(tǒng)工作在巷口模式時(shí)，采用紅外傳感器H22A2檢測(cè)是否有行人及車輛的通過(guò)，并沿道路依次按照a―c所示順序安放紅外傳感器，當(dāng)有人、車通過(guò)紅外傳感器1時(shí)，傳感器輸出高電平，單片機(jī)對(duì)紅外傳感器1對(duì)應(yīng)的計(jì)數(shù)值進(jìn)行加1計(jì)數(shù)；當(dāng)有人、車通過(guò)紅外傳感器2時(shí)，傳感器輸出高電平，單片機(jī)對(duì)傳感器2對(duì)應(yīng)的計(jì)數(shù)值進(jìn)行加1計(jì)數(shù)，而傳感器1對(duì)應(yīng)的計(jì)數(shù)值進(jìn)行減1計(jì)數(shù)；當(dāng)有人、車通過(guò)紅外傳感器3時(shí)，傳感器輸出高電平，單片機(jī)對(duì)傳感器3對(duì)應(yīng)的計(jì)數(shù)值進(jìn)行加1計(jì)數(shù)，而傳感器2對(duì)應(yīng)的計(jì)數(shù)值進(jìn)行減1計(jì)數(shù)；當(dāng)紅外傳感器對(duì)應(yīng)的計(jì)數(shù)值不為0時(shí)，由路燈控制電路開啟該傳感器所對(duì)應(yīng)的路燈；當(dāng)紅外傳感器對(duì)應(yīng)的計(jì)數(shù)值為0時(shí)，由路燈控制電路關(guān)閉該紅外傳感器所對(duì)應(yīng)的路燈。
2.4故障檢測(cè)模塊在每個(gè)路燈旁邊各安裝個(gè)故障檢測(cè)電路（與光檢測(cè)電路相同）。比較故障檢測(cè)模塊輸出到單片機(jī)P3. 4口的信號(hào)與光檢測(cè)電路輸出到單片機(jī)P1.7口的信號(hào)，2種信號(hào)的高低電平若不同，單片機(jī)啟動(dòng)報(bào)警模塊發(fā)出報(bào)警信號(hào)，并通過(guò)通信接口將故障信息傳送到控制中心。
2.5路燈控制模塊及報(bào)警模塊路燈控制模塊主要由繼電器電路構(gòu)成。當(dāng)P0. 4輸出高電平時(shí)，三極管Q3截止，繼電器不工作，即路燈控制模塊保持關(guān)閉狀態(tài)；當(dāng)P0. 4輸出低電平時(shí)，三極管Q3導(dǎo)通，繼電器工作，路燈控制模塊進(jìn)入開啟狀態(tài)報(bào)警電路采用聲報(bào)警方式。路燈故障時(shí)，單片機(jī)3口輸出高電平，使得電路中的三極管導(dǎo)通，蜂鳴器也發(fā)出聲響；當(dāng)路燈無(wú)故障時(shí)，單片機(jī)P0. 3口輸出低電平，報(bào)警電路不工作。
2.6時(shí)鐘模塊DS1302是一款高精度時(shí)鐘集成電路，它可以進(jìn)行年、月、日、星期、時(shí)、分、秒計(jì)時(shí)，功能強(qiáng)大。時(shí)鐘模塊電路采用DS1302時(shí)鐘芯片為該系統(tǒng)提供定時(shí)開關(guān)燈操作時(shí)所需的時(shí)鐘信號(hào)，且時(shí)鐘數(shù)據(jù)可通過(guò)鍵盤控制模塊進(jìn)行調(diào)整。
2.7顯示模塊顯示模塊采用液晶LCD1602.在初始化模式下，液晶屏上會(huì)顯示choosemode：1.IR；2.TM；3.SM分別對(duì)應(yīng)著1.巷口模式；。定時(shí)模式；。道路模式“，可以根據(jù)實(shí)際需要通過(guò)按鍵進(jìn)行模式選擇。進(jìn)入1.巷口模式”和道路模式“的情況下，液晶屏?xí)鶕?jù)從光檢測(cè)電路輸出的高、低電平，顯示nowisdaytime晶屏顯示”chooseT-Mode：。ai；2.al；3.on；4.tw，分別表示1.設(shè)置當(dāng)前時(shí)間；2.顯示2個(gè)燈定時(shí)開關(guān)的時(shí)間；3.設(shè)置第一個(gè)燈單獨(dú)的開關(guān)時(shí)間；4.設(shè)置第二個(gè)燈單獨(dú)定時(shí)的時(shí)間“，可以按鍵進(jìn)行選擇。在4個(gè)T-Mode模式下，在第一行顯示年一月一日，第二行顯示時(shí)一分一秒，并且時(shí)間可以通過(guò)鍵盤進(jìn)行調(diào)整和設(shè)置。
2.8通信模塊系統(tǒng)中采用MAX232串口通信電路。由于計(jì)算機(jī)串口RS232電平是一10+10V，而一般的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的信號(hào)電壓是TTL電平0+5V，MAX232是用來(lái)進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換的，實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與計(jì)算機(jī)之間的通信。通信電路如所示。
3軟件設(shè)計(jì)智能路燈控制系統(tǒng)運(yùn)用了AT89S51單片機(jī)作為核心控制系統(tǒng)，通過(guò)編程來(lái)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能。主程序流通信電路程如所示。程序開始時(shí)，首先初始化單片機(jī)，然后進(jìn)行智能路燈工作模式的選擇，同時(shí)每次執(zhí)行路燈控制模塊之后都進(jìn)行故障檢測(cè)，當(dāng)系統(tǒng)中光檢測(cè)電路出現(xiàn)故障的時(shí)候，蜂鳴器就會(huì)報(bào)警，并且會(huì)在液晶LCD1602上顯示出現(xiàn)故障的燈的編號(hào)；無(wú)故障時(shí)，開始正常工作，如光照強(qiáng)度弱或定時(shí)開燈時(shí)間到，則調(diào)用路燈控制子系統(tǒng)，否則繼續(xù)判斷。
主程序流程在系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中須注意一些設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)，如：按鍵模塊的軟件消抖部分是否正確有效；流量檢測(cè)控制中的響應(yīng)時(shí)間是否足夠短，旦延遲時(shí)間太長(zhǎng)會(huì)出現(xiàn)人流、車流通過(guò)后，路燈才增加亮度的無(wú)效操作；在光敏器件的抗干擾程序設(shè)計(jì)部分，采用多次判別確認(rèn)的方式，2次判別間給予適當(dāng)延時(shí)，確保檢測(cè)到正確有效信號(hào)等。
4結(jié)論該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了多種工作模式，不僅可以自主設(shè)定、顯示開關(guān)燈時(shí)間，根據(jù)環(huán)境光線明暗的變化自動(dòng)判斷是否啟動(dòng)所設(shè)置的工作模式，并利用紅外檢測(cè)技術(shù)很好地實(shí)現(xiàn)了車來(lái)燈亮、車走燈滅的功能。整個(gè)系統(tǒng)的工作模式可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行靈活選擇，性能穩(wěn)定、操作簡(jiǎn)單方便、系統(tǒng)成本低、可靠性高。該系統(tǒng)具有多種工作模式選擇和減少電能消耗的優(yōu)點(diǎn)，具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。
