模拟路灯节能控制系统的设计
摘 要在倡导低碳生活的今天，广大环境爱好者把关注点投焦到智能节能设备，因此路灯节能控制也成为了大家日益关注的话题。路灯不能及时的开关会造成资源浪费，所以对其进行智能化的改进和设计很有意义。文中设计了一个以STC89C52为主控芯片的路灯智能控制系统，通过1602A液晶显示器提供了人机交互界面，通过I/O口控制路灯的开和关，从而实现路灯开关时间的智能控制。将整体电路模块分成四个部分: 环境控制模块、交通状况传感器检测模块、显示控制模块、时钟模块。以STC89C52单片机作为主板，HC-SR501热释电传感器作为检测人体和车辆红外线信号的红外模块，以光敏电阻为基础的小模块电路作为光暗信号的检测模块，时钟模块用程序实现，通过以上几个模块实现节能路灯工作状态的控制。利用1602A液晶显示屏作为显示模块，主要用于显示电子时钟时间、点亮的路灯地址、当路灯被智能点亮的时候开灯和关灯的时间等功能。
目 录
摘要 I
ABSTRACT II
目 录 III
第1章 绪论 1
1.1 概述 1
1.1.1 研究的背景 1
1.1.2 研究的目的及意义 1
1.2 国内外发展现状与趋势 2
1.3 研究内容 4
第2章 系统分析及硬件设计 6
2.1 系统设计思路 6
2.2 各个模块的硬件电路设计 7
2.2.1 主板STC89C52 7
2.2.2 道路状况检测模块 8
2.2.3 光照强度检测模块 11
2.2.4 显示模块 13
2.2.5 时钟模块 15
第3章 软件设计 17
3.1 系统设计思路 17
3.2 系统各部分子程序设计 17
3.2.1 主程序设计 17
3.2.2 红外中断子程序设计 18
3.2.3 光信号中断设计 19
3.2.4 时钟程序设计 20
3.2.5 按键设定程序设计 20
3.2.6 显示程序设计 23
3.2.7 路灯定时程序设计 26
3.
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
3 整体系统的软件调试 27
第4章 综合调试 28
总结与展望 33
参考文献 34
致谢 37
附录1 外文资料原文 38
附录2 外文资料翻译 46
附录3 源程序 53
附录4 原理图以及硬件照片 58
第1章 绪论
1.1 概述
1.1.1 研究的背景
进入到21世纪之后，大家更加注重环保，倡导低碳生活，节约用电也成为大家日益关注的话题。我国是一个人口大国，人均资源不足，电力能源也十分吃紧。能源的不足是当今社会的发展和科技进步的绊脚石。
近几年逐渐兴起了城市亮化以及城市美化的趋势，城市景观的照明耗电无疑也损耗着我们的电力资源。然而发电企业方面的投资和建设需要一个比较长久的周期，另一方面高速的经济发展需要更充足的电力供应，电力的供求之间有诸多的矛盾。由此可见电力供应的缺口难以在短时间内得到缓解，发展与节约并重的主题，已经成为当前经济建设的必然选择。因此，灯光照明领域的节电控制系统也成为了我们的必然选择。
随着我国城市化的快速发展, 有一对矛盾不断激化，即能源供给有限与能源需求日益增长的矛盾,节能减排已成为近些年广大人们关注的主题。城市公共路灯照明系统作为能源消耗大户,该系统的节能效率及智能化控制的研究显得尤其重要。目前我国路灯管理现状并不乐观,存在很多问题，绝大多数的系统仍然停留在较低的管理水平上,存在的主要问题有: 灵活性低下、自动化程度有待提高、管理集中度不高、节能效率过低、存在安全隐患这五大类问题。提高路灯照明系统的效率,降低该系统的能源消耗以及维护成本,是我国城市化可持续发展道路上亟待解决的问题[1]。
1.1.2 研究的目的及意义
（1）研究的目的
模拟路灯节能控制系统主要以STC89C52单片机为模拟路灯节能控制系统的核心部件，用以实现物体感应模块、时钟设计模块、主要控制模块、按键模块、显示模块。
（2）研究的意义
单片机（Single chip microcomputer）优点有很多，例如体积比较小，集成度很高，扩展灵活，处理能力很强，可靠性高，功耗很低，系统的结构简单，价格比较低廉，微型化和使用方便等优点[2]，如果可以被广泛应用到路灯节能控制系统当中，可以用相当小的成本实现节约珍贵的电力资源的目的，这对于节能减排有很大的帮助，无疑会在推进低碳生活的同时促进城市文明的建设，帮助构建更好的城市环境，这对于城市的建设和发展有着长久的意义。与此同时可以促进其他节能设备的开发和使用。
1.2 国内外发展现状与趋势
目前我国各大城市，交通路灯的利用效率存在一个普遍的问题，即路灯的能源利用率不是很高，尤其是在子夜过后的时间段，交通道路上面的车辆以及行人都比较稀少，因此交通道路上面的路灯是没有必要全部打开的，可以适量关闭一部分照明路灯，例如相互间隔着开灯，编码为偶数的路灯打开而编码为奇数的路灯关闭，对于车辆与行人特别稀的交通道路则更大程度的关闭路灯。数据显示从午夜开始采用隔灯关闭的控制方法可以节省大约40％电力能源，对于大中城市而言，每年可节约的路灯电力消耗费用可达到几百万元[3]。
如今有很大一部分的照明系统都是通过各种类型的普通开关来实现灯具的关闭和开启, 而且对照明灯光进行调节亮度也要根据调光开关进行相应的调节，这样的做法比较普遍。操作照明系统必须要操作人员走到开关控制处才可以完成相应的操作, 通常情况下一个控制开关只能够对应一路灯具, 这就需要安装诸多开关, 这样的控制方式对于成本以及操作的复杂程度而言，都是没有优势的。基于以上问题考虑，在杂志《电气应用》中作者陈勇旗和谭冠政发表了一篇题为无线遥控智能照明系统的文章。科研人员已经开始着手研究了一种无线遥控发射接收器，这个系统集调光以及开关于一体, 人们能够自由的在任何地方都可以实现对照明系统的开启、关闭以及调光。这个照明系统的设计方案中, 整个系统由三个部分组成, 第一个模块是无线遥控信号接收模块, 第二个模块是无线遥控信号译码处理系统模块, 第三个模块是灯光的控制系统[4]。
节能控制系统的发展历程分为如下四个阶段：
图 1.1 控制系统历程
图1.1是路灯控制系统经历的四个阶段。
分组控制方式是目前主要使用到的方式，采用线束的方式，将多个灯并联在一个或者是几个开关回路上，进行路灯的控制，可以同时点亮一排或者几排路灯[5]。
区域控制方式是指在一些公共区域，人们将声音控制、光照感应、人体红外信号等传感开关接到上述的传统分组控制系统，达到节能的目的[6]。
目 录
摘要 I
ABSTRACT II
目 录 III
第1章 绪论 1
1.1 概述 1
1.1.1 研究的背景 1
1.1.2 研究的目的及意义 1
1.2 国内外发展现状与趋势 2
1.3 研究内容 4
第2章 系统分析及硬件设计 6
2.1 系统设计思路 6
2.2 各个模块的硬件电路设计 7
2.2.1 主板STC89C52 7
2.2.2 道路状况检测模块 8
2.2.3 光照强度检测模块 11
2.2.4 显示模块 13
2.2.5 时钟模块 15
第3章 软件设计 17
3.1 系统设计思路 17
3.2 系统各部分子程序设计 17
3.2.1 主程序设计 17
3.2.2 红外中断子程序设计 18
3.2.3 光信号中断设计 19
3.2.4 时钟程序设计 20
3.2.5 按键设定程序设计 20
3.2.6 显示程序设计 23
3.2.7 路灯定时程序设计 26
3.
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
3 整体系统的软件调试 27
第4章 综合调试 28
总结与展望 33
参考文献 34
致谢 37
附录1 外文资料原文 38
附录2 外文资料翻译 46
附录3 源程序 53
附录4 原理图以及硬件照片 58
第1章 绪论
1.1 概述
1.1.1 研究的背景
进入到21世纪之后，大家更加注重环保，倡导低碳生活，节约用电也成为大家日益关注的话题。我国是一个人口大国，人均资源不足，电力能源也十分吃紧。能源的不足是当今社会的发展和科技进步的绊脚石。
近几年逐渐兴起了城市亮化以及城市美化的趋势，城市景观的照明耗电无疑也损耗着我们的电力资源。然而发电企业方面的投资和建设需要一个比较长久的周期，另一方面高速的经济发展需要更充足的电力供应，电力的供求之间有诸多的矛盾。由此可见电力供应的缺口难以在短时间内得到缓解，发展与节约并重的主题，已经成为当前经济建设的必然选择。因此，灯光照明领域的节电控制系统也成为了我们的必然选择。
随着我国城市化的快速发展, 有一对矛盾不断激化，即能源供给有限与能源需求日益增长的矛盾,节能减排已成为近些年广大人们关注的主题。城市公共路灯照明系统作为能源消耗大户,该系统的节能效率及智能化控制的研究显得尤其重要。目前我国路灯管理现状并不乐观,存在很多问题，绝大多数的系统仍然停留在较低的管理水平上,存在的主要问题有: 灵活性低下、自动化程度有待提高、管理集中度不高、节能效率过低、存在安全隐患这五大类问题。提高路灯照明系统的效率,降低该系统的能源消耗以及维护成本,是我国城市化可持续发展道路上亟待解决的问题[1]。
1.1.2 研究的目的及意义
（1）研究的目的
模拟路灯节能控制系统主要以STC89C52单片机为模拟路灯节能控制系统的核心部件，用以实现物体感应模块、时钟设计模块、主要控制模块、按键模块、显示模块。
（2）研究的意义
单片机（Single chip microcomputer）优点有很多，例如体积比较小，集成度很高，扩展灵活，处理能力很强，可靠性高，功耗很低，系统的结构简单，价格比较低廉，微型化和使用方便等优点[2]，如果可以被广泛应用到路灯节能控制系统当中，可以用相当小的成本实现节约珍贵的电力资源的目的，这对于节能减排有很大的帮助，无疑会在推进低碳生活的同时促进城市文明的建设，帮助构建更好的城市环境，这对于城市的建设和发展有着长久的意义。与此同时可以促进其他节能设备的开发和使用。
1.2 国内外发展现状与趋势
目前我国各大城市，交通路灯的利用效率存在一个普遍的问题，即路灯的能源利用率不是很高，尤其是在子夜过后的时间段，交通道路上面的车辆以及行人都比较稀少，因此交通道路上面的路灯是没有必要全部打开的，可以适量关闭一部分照明路灯，例如相互间隔着开灯，编码为偶数的路灯打开而编码为奇数的路灯关闭，对于车辆与行人特别稀的交通道路则更大程度的关闭路灯。数据显示从午夜开始采用隔灯关闭的控制方法可以节省大约40％电力能源，对于大中城市而言，每年可节约的路灯电力消耗费用可达到几百万元[3]。
如今有很大一部分的照明系统都是通过各种类型的普通开关来实现灯具的关闭和开启, 而且对照明灯光进行调节亮度也要根据调光开关进行相应的调节，这样的做法比较普遍。操作照明系统必须要操作人员走到开关控制处才可以完成相应的操作, 通常情况下一个控制开关只能够对应一路灯具, 这就需要安装诸多开关, 这样的控制方式对于成本以及操作的复杂程度而言，都是没有优势的。基于以上问题考虑，在杂志《电气应用》中作者陈勇旗和谭冠政发表了一篇题为无线遥控智能照明系统的文章。科研人员已经开始着手研究了一种无线遥控发射接收器，这个系统集调光以及开关于一体, 人们能够自由的在任何地方都可以实现对照明系统的开启、关闭以及调光。这个照明系统的设计方案中, 整个系统由三个部分组成, 第一个模块是无线遥控信号接收模块, 第二个模块是无线遥控信号译码处理系统模块, 第三个模块是灯光的控制系统[4]。
节能控制系统的发展历程分为如下四个阶段：
图 1.1 控制系统历程
图1.1是路灯控制系统经历的四个阶段。
分组控制方式是目前主要使用到的方式，采用线束的方式，将多个灯并联在一个或者是几个开关回路上，进行路灯的控制，可以同时点亮一排或者几排路灯[5]。
区域控制方式是指在一些公共区域，人们将声音控制、光照感应、人体红外信号等传感开关接到上述的传统分组控制系统，达到节能的目的[6]。
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