混合电源智能路灯监控系统硬件子系统(附件)
传统的城市照明设备的监控管理不够智能化，浪费大量电力。针对此，本文提出一种智能路灯监控系统。本系统设计基于GSM通信技术，系统能够实现对路灯工作参数的检测。系统主要包含GSM模块、LCD液晶显示模块、按键模块、蜂鸣器模块、运算放大电路模块等，核心处理器采用STC12C5A60S2单片机，应用处理器内置ADC功能，实现对获取的采集电压传感器和电流传感器数据的转换，经过分析计算，获取路灯工作电流和电压值。将获取值与阈值相比，如不在正常运行阈值范围内，蜂鸣器和发光二极管就会开始工作实现声光报警，系统自动切断路灯电源，并将故障路灯位置通过GSM模块发送报警短信，提醒工作人员及时维修。路灯的各项参数在LCD1602显示屏上显示出来，以便于工作人员诊断故障并维修。关键词 路灯，单片机，GSM，监控
目录
1 绪论 1
1.1 选题背景、目的及意义 1
1.2 研究方法 2
1.3 设计任务与要求 2
2 设计方案选择 2
2.1 系统总体框图 3
2.2 可选方案 3
3 硬件电路设计 3
3.1 STC12C5A60S2单片机简介 4
3.2 硬件电路模块设计 6
3.3 硬件器件介绍 12
4 开发软件和工具介绍 15
5 硬件电路制作与调试 16
5.1 制作PCB板 16
5.2 硬件电路的焊接 16
5.3 硬件调试结果 17
5.4 设计电路中出现的问题 18
结 论 19
致 谢 20
参 考 文 献 22
附录I 硬件电路原理图 1
附录II 硬件电路PCB图 2
绪论
选题背景、目的及意义
现在的社会，科学技术都在一天比一天更加先进，更加优秀，平时人们在家的时候，所使用的高科技智能化的电子设备也越来越多了。人们的生活水平不断地提高了很多，但城市建设水平因其规模大，范围广，各个地方政府的条件限制，先进的智能化的城市的基础建设并不能及时地配备，现在的路灯很多都是以前的老路灯，用的高功率的白炽灯，比起现 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
在最新的LED路灯来说，白炽灯浪费更多的能源，在现在能源的供给和人们对能源的需要，两者的矛盾越来越明显，能源短缺是不可避免的，到处都是电子设备，到处都需要电力，政府在不停地开源，现在科技发展了，核电站，风电，潮汐能，太阳能等等都在源源不断地提供电力能源，但有了更多的电力也不能大手大脚地挥霍，也要为政府节流，所以现在淘汰老旧的路灯，更换新型的节能路灯是及其迫切的，随着路灯的建设，对路灯的监控要求也要相应地提高，及时地发现路灯的故障问题，不仅对路灯整个系统的安全性，可靠性有极大的提升，也可以为行人的安全出行提供更好的人身安全保障。传统的手控，钟控的监控照明监控系统已经是过去式了，现在完全可以利用更科学的方法来为城市路灯提供路灯监控的解决法案。
在日常生活中，离不开城市路灯，路灯是现代城市不可或缺的照明公共设施，根据资料了解，当前城市路灯耗电量大约占到总耗电量的16%。这是很大的一个数字，路灯智能化监控急需快速布局，路灯智能化监控不仅比传统的人工控制，路灯巡查更快，更有效率，也节省了很大的人力物力。
目前的路灯监控主要存在以下几个问题：
（1）控制的路灯，在中国有些地方的季节和天气的自然环境中很容易故障损坏，又因有人的因素，总是要有灯光照明的，但不合时宜的亮着是能量的浪费，是经济的负担，是不合理的。
（2）不能远程开关灯，如过遇到特殊的天气状况，比如雾霾天，日食，月食，大阴天等特殊的天气情况就需要对路灯进行提早开灯，或者调高亮度。
（3）不能对路灯进行实时监控，路灯的情况，是否故障等事件，全靠巡逻人员和行人的上报和投诉等途径，无法做到及时准确定点地知晓哪些路灯的运行状况。
（4）人工巡逻查看路灯状况浪费人力物力财力，增加工作量和工作难度，也加大了巡逻人员误操作的可能性。
因此自动控制路灯监控系统成为路灯照明急需的解决方案。
研究方法
根据以上的考虑，本设计决定使用STC12C5A60S2单片机，STC12C5A60S2单片机是一款比较优秀的单片机，STC12C5A60S2单片机功耗较低，抗感扰能力强，并且完全兼容STC89C52单片机，指令代码完全兼容传统的8051，是新一代的8051单片机。重要的是，根据资料STC12C5A60S2单片机的运行速度较STC89C52单片机快很多，是其运行速度的812倍。
如何使路灯发出信号，通知工作人员哪盏路灯发生故障，让值班的工作人员及时前去维修，本设计决定使用GSM模块来达成这部分的要求，GSM模块是一种移动通信系统的终端设备。GSM模块在短信通讯方面有非常大的优势，非常适合用于短信通讯，GSM模块随时在线，自动拨号、廉价便宜、覆盖范围广等特点，尤其适用于实现无线数据的双向传送、需频繁传输小流量数据、无线远程检测和控制等。
根据以上的思考，在调查了各种资料之后，对现如今的现有路灯加以分析，本设计决定用STC12C5A60S2的51单片机来设计一个智能路灯监控系统，在STC12C5A60S2单片机上制作相关的软件和控制电路，以实现上述的目标。其中自动 监控方式是用GSM通信模块来完成，通过GMS通信模块来发送短信，通知值班人员路灯所发生的故障，GPRS数据传输是通信的基本功能。同时添加了一个报警按钮，如果行人在路上突发紧急情况又不方便使用手机的时候可以在路灯上按下报警按钮。
设计任务与要求
设计路灯的监控系统，在该系统上监控路灯的运行情况，监测路灯，如果路灯发生故障或者不正常运行的状态，系统会发出信号给工作人员，工作人员进一步判断是否关闭路灯前去维修，或者路灯自动跳闸。
设计方案选择
智能路灯监控系统的基本功能可分为GSM通信、电压电流检测、LCD显示等。具体来看，包括数据采集，状态检测，数据传输等功能。从功能上看，就是通过单片机控制整个系统，对路灯电压和电流值的信息实时采集监控来保证整个系统的正常运行，同时对路灯系统运行过程中超过路灯正常运行阈值的状态进行报警。
系统总体框图
系统总框图如图21所示。
目录
1 绪论 1
1.1 选题背景、目的及意义 1
1.2 研究方法 2
1.3 设计任务与要求 2
2 设计方案选择 2
2.1 系统总体框图 3
2.2 可选方案 3
3 硬件电路设计 3
3.1 STC12C5A60S2单片机简介 4
3.2 硬件电路模块设计 6
3.3 硬件器件介绍 12
4 开发软件和工具介绍 15
5 硬件电路制作与调试 16
5.1 制作PCB板 16
5.2 硬件电路的焊接 16
5.3 硬件调试结果 17
5.4 设计电路中出现的问题 18
结 论 19
致 谢 20
参 考 文 献 22
附录I 硬件电路原理图 1
附录II 硬件电路PCB图 2
绪论
选题背景、目的及意义
现在的社会，科学技术都在一天比一天更加先进，更加优秀，平时人们在家的时候，所使用的高科技智能化的电子设备也越来越多了。人们的生活水平不断地提高了很多，但城市建设水平因其规模大，范围广，各个地方政府的条件限制，先进的智能化的城市的基础建设并不能及时地配备，现在的路灯很多都是以前的老路灯，用的高功率的白炽灯，比起现 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
在最新的LED路灯来说，白炽灯浪费更多的能源，在现在能源的供给和人们对能源的需要，两者的矛盾越来越明显，能源短缺是不可避免的，到处都是电子设备，到处都需要电力，政府在不停地开源，现在科技发展了，核电站，风电，潮汐能，太阳能等等都在源源不断地提供电力能源，但有了更多的电力也不能大手大脚地挥霍，也要为政府节流，所以现在淘汰老旧的路灯，更换新型的节能路灯是及其迫切的，随着路灯的建设，对路灯的监控要求也要相应地提高，及时地发现路灯的故障问题，不仅对路灯整个系统的安全性，可靠性有极大的提升，也可以为行人的安全出行提供更好的人身安全保障。传统的手控，钟控的监控照明监控系统已经是过去式了，现在完全可以利用更科学的方法来为城市路灯提供路灯监控的解决法案。
在日常生活中，离不开城市路灯，路灯是现代城市不可或缺的照明公共设施，根据资料了解，当前城市路灯耗电量大约占到总耗电量的16%。这是很大的一个数字，路灯智能化监控急需快速布局，路灯智能化监控不仅比传统的人工控制，路灯巡查更快，更有效率，也节省了很大的人力物力。
目前的路灯监控主要存在以下几个问题：
（1）控制的路灯，在中国有些地方的季节和天气的自然环境中很容易故障损坏，又因有人的因素，总是要有灯光照明的，但不合时宜的亮着是能量的浪费，是经济的负担，是不合理的。
（2）不能远程开关灯，如过遇到特殊的天气状况，比如雾霾天，日食，月食，大阴天等特殊的天气情况就需要对路灯进行提早开灯，或者调高亮度。
（3）不能对路灯进行实时监控，路灯的情况，是否故障等事件，全靠巡逻人员和行人的上报和投诉等途径，无法做到及时准确定点地知晓哪些路灯的运行状况。
（4）人工巡逻查看路灯状况浪费人力物力财力，增加工作量和工作难度，也加大了巡逻人员误操作的可能性。
因此自动控制路灯监控系统成为路灯照明急需的解决方案。
研究方法
根据以上的考虑，本设计决定使用STC12C5A60S2单片机，STC12C5A60S2单片机是一款比较优秀的单片机，STC12C5A60S2单片机功耗较低，抗感扰能力强，并且完全兼容STC89C52单片机，指令代码完全兼容传统的8051，是新一代的8051单片机。重要的是，根据资料STC12C5A60S2单片机的运行速度较STC89C52单片机快很多，是其运行速度的812倍。
如何使路灯发出信号，通知工作人员哪盏路灯发生故障，让值班的工作人员及时前去维修，本设计决定使用GSM模块来达成这部分的要求，GSM模块是一种移动通信系统的终端设备。GSM模块在短信通讯方面有非常大的优势，非常适合用于短信通讯，GSM模块随时在线，自动拨号、廉价便宜、覆盖范围广等特点，尤其适用于实现无线数据的双向传送、需频繁传输小流量数据、无线远程检测和控制等。
根据以上的思考，在调查了各种资料之后，对现如今的现有路灯加以分析，本设计决定用STC12C5A60S2的51单片机来设计一个智能路灯监控系统，在STC12C5A60S2单片机上制作相关的软件和控制电路，以实现上述的目标。其中自动 监控方式是用GSM通信模块来完成，通过GMS通信模块来发送短信，通知值班人员路灯所发生的故障，GPRS数据传输是通信的基本功能。同时添加了一个报警按钮，如果行人在路上突发紧急情况又不方便使用手机的时候可以在路灯上按下报警按钮。
设计任务与要求
设计路灯的监控系统，在该系统上监控路灯的运行情况，监测路灯，如果路灯发生故障或者不正常运行的状态，系统会发出信号给工作人员，工作人员进一步判断是否关闭路灯前去维修，或者路灯自动跳闸。
设计方案选择
智能路灯监控系统的基本功能可分为GSM通信、电压电流检测、LCD显示等。具体来看，包括数据采集，状态检测，数据传输等功能。从功能上看，就是通过单片机控制整个系统，对路灯电压和电流值的信息实时采集监控来保证整个系统的正常运行，同时对路灯系统运行过程中超过路灯正常运行阈值的状态进行报警。
系统总体框图
系统总框图如图21所示。
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