基于单片机的智能路灯设计

付群博

摘 要：现如今，每一个我们生活中应用到的产品的发展前景和方向都由现代智能化技术的应用内容来决定。在电子化产品的领域我们应用了智能化的技术，这对于科技发展具有深远的意义。由于这些电子产品朝着智能化的方向快速转化，使我们的生活变得更加的智能化。目前智能产品在实际应用中包括智能净衣器、智能小型食物冷冻储藏器、智能做饭用品等。所有这些现代化、智能化产品都有一个共同的特点，它们的中央控制单元都使用了单片机，才使得这些智能化产品功能更强大，使用起来更加方便，安全性和可靠性也更高，最重要的是智能化的产品可以节省更多的电力资源。

关键词：单片机;智能路灯;设计

一、总体设计

智能路灯节能系统的中心操控芯片选用的是单片机芯片，故单片机部分为主要操控部分，除此之外外部的构成部分还有以下几个重要部分：电路供电部分、路灯照明模拟部分、光敏部分以及感知人体信息部分，本设计的系统总结构如图所示。

自然环境下光线的数据和移动人体的数据等非内部固定数据，是该系统输入的关键数据，在自然光照强度极弱低于固定值且有人体数据输入时打开开关，在自然光照强度较达到固定值时不打开开关，从理论和多次实践中我们可以发现，上述方法是可以完成路灯照明的智能自动化管理。

二、系统硬件和硬件设计

（一）系统硬件设计

1、供电模块设计

电源模块是可以直接粘连在焊接电板上的提供电源的元件，其特点是可以帮助一些模拟电路、外部信息处理器、微型处理器、数据储存器及其他数字负载提供电源。通常来说，这种组成部分叫做负载点，电源提供体系或者点电源提供体系。由于这种划分组成部分的模式的优点甚多，因此这种供电模式被广泛用于电子信息设备以及通信区域和智能交通工具、人造地球等。

2、人体感应模块设计

人体检测部分主要使用红外热释电传感器，它的运行原理及特殊性能如下：人体都有相对稳定的温度，一般在三十七摄氏度，所以会发出特殊且固有的10μM左右的红外光线，手动操控式红外传感器就靠检测人体自有的红外线而进行工作的。人体散发红外线通过菲泥尔筛选光线镜片增强后集中到红外传感器上。红外采集源采用的是热释电器件，这种元件在接收到人体辐射的信号后温度会产生改变，这时电荷就会失去原有平衡，向外释放电荷，接着电路经检验工作后就能产生有人体存在的信号。

（二）系统软件设计

在对所要设计的课题有了全面的了解之后，首先要构建总体的框图，将整个设计拆成多个模块，一步步实现各个模块的功能，最后将每一子模块合理的连接起来，形成整个程序。软件部分的核心责任是通过正确划分核心芯片体系中可利用的外部材料，使用最直接有效的C语言程序，实现对核心芯片身边的其他模块的控制，使这些外围设备能够进行所需的操作。程序编写通常对系统的可靠真实快速运转有着相当大的影响，也是总工程中工作量中的一项主要任务。

基于要实现的功能、系统的元器件组合和分部式软件设计概念进行编程，在完成设计目标的同时确保体系的真实进行。编写程序的意义是让核心芯片载入软件设计并测试，检测远近、时间和光照的强度，并根据检测数据操纵继电器的输出。

（三）程序设计

红外热释电传感器可以对在检测距离内的移动的人体信息进行检测以及数据处理，即当检测到人体数据时输出高电平，若持续检测到人体数据则持续输出高电平，当人走出检测距离时则自动延长十秒关闭，即输出低电平，若延时结束时再次检测到人体则输出高电平否则保持关闭状态，以此循环。程序的设计过程如图所示。

三、仿真与测试

（一）仿真

策划完成系统地软件和硬件之后，通过proteus来仿真。仿真时，根据要实现的功能要求，对电路进行相应的设置来进行测试。

（二）实物焊接

在焊接之前，先将芯片的排版弄好，用覆铜板，注意虚焊的问题，焊接的时候适当多用点锡，但也不能焊的范围太大，否则会与其他电路连在一起，焊接的时候还不能把板子上的铜片烧掉.

（三）测试

步骤1：将MCU的类型设置为STC89C52RC;

步骤2：打开已完成和已编译的程序文件;

步骤3：选择相应的COM接口;

步骤4：选择下载/下载。当你给核心芯片加上电源时，打开开发板上的阀门。

在测试并录入程序后，需要进行运行，将电路板与电脑连接，设置相应的接口，完成电源供应并下载。启动电源后，需要十秒零几毫秒的时间，因为人体检测部分需要提前适应一段时间。当人体感应模块检测到人体LED小灯亮正常时，表示系统可以完成设计目标。当光线检测模块检测到光线强度弱的环境时，也一起检测到人体时，继电器将吸进，继电器LED灯点亮。当人体感应部分2检测不到人体时，继电器将不进行吸进。

四、结论

智能化路灯节约能源操控体系采用现代化科技，可根据外部信息进行控制。可选控制方式采用变堆技术，提高设备本身的可靠性。它的控制单元以插件的形式安装，方便维护和快速更换部件。智能路燈节能控制系统能很好地控制路灯设备的电压，减少启动过程中对路灯的损坏，大大延长路灯设备的使用寿命。智能化路灯节约能源操控体系操作便捷，研发价格合理，修理简单。从经济发展方面看，具有广阔的应用前景。一套装置可同时控制路灯的启停，重复性好。在系统中，人类传感器采集到的信号与外部模块采集到的信号紧密联系。人体感知器与环境光收集模块相结合，简化了电路和程序编写。首次检测表明，该系统具有良好的可行性，可用于长廊、写字楼、阅览室等公共场所。

参考文献

[1]冯哲[1]， 田莎莎[2]. 基于单片机的智能路灯设计[J]. 电脑知识与技术：学术交流， 2017（13）：141.

[2]王楠. 基于单片机控制路灯节电系统的研究[J]. 山东工业技术， 2016（20）：52-52.