背景技术
近年来,随着经济的高速发展和城市化进程的不断深入,对相应的各项市政配套设施也提出了更高的要求。路灯作为现代城市的公共基础设施,在城市的日常运作和人们的生活中起着重要作用,路灯控制***的先进程度标志着一座城市的现代化水平。目前全球面临能源危机,电力资源已经成为紧缺资源。而我国存在着电力资源浪费现象,因此节能降耗是需要大力推行的政策。
当前很多城市路灯***基本只能实现按时开关灯的功能,仅仅是根据设定的时间来对路灯进行相关控制,使用全夜亮灯的方式,造成了很多电能资源的浪费。随着机动车保有量的逐年上升和人口密集化发展,传统的城市路灯照明***也显现出很多其他缺点。例如,暴雨天气时即使在白天天色也是阴暗的,却缺乏必要的道路照明;在深夜及人流、车流量稀少时,路灯整夜照明,存在一定程度的电力浪费问题;另外一旦路灯出现故障,只能通过路灯巡查人员检查发现,不能及时的反映到照明控制***中,给维护工作带来不便。因此,建立一套具有多种工作模式的智能路灯控制***就显得十分必要。
单片机、IC芯片和传感器等技术的大力发展给智能路灯控制***的发展提供了前提和基础。采用智能化路灯控制***不仅能够满足正常的道路照明功能,还能有效节约电力资源,使得城市的路灯***更加科学性和人性化。同时也提高了路灯***维护和检修的工作效率,一定程度上减少了市政工作人员的劳动强度。
发明内容
本实用新型设计了一种多模式智能路灯控制***,该***功能全面,可以有效的节省城市照明用电量,有较强的实用价值。
本实用新型的技术方案:
一种多模式智能路灯控制***,其特征是:该***包括主控模块、时钟模块、红外感应模块、测光模块、路灯控制模块、显示模块和通信模块,各模块分别与主控模块通信连接。
该***还包括故障检测模块、键盘模块、路灯控制与报警模块。
其中,主控模块采用AT89S52单片机;时钟模块采用DS1302时钟芯片;红外感应模块采用H22A2光电开关;测光模块采用光敏电阻;显示模块采用LCD1602液晶显示器;通信模块采用MAX232通讯芯片。
本实用新型所带来的有益效果:
本实用新型整个***的工作模式可以根据实际需要进行灵活选择,性能稳定,操作简单方便,***成本低,可靠性高。该***具有多种工作模式选择和减少电能消耗的优点,具有一定的现实意义。
本实用新型的***可以自主设定、显示开关灯时间,根据环境光线明暗的变化自动判断是否启动所设置的工作模式,并利用红外检测技术很好的实现了车来灯亮,车走灯灭的功能。
具体实施方式
本实用新型为一种多模式智能路灯控制***,具体实现方式如下:
本实用新型的硬件电路结构框图如图1所示。该***以AT89S52为主控模块,以DS1302为时钟模块,以光电开关H22A2为红外感应模块,以光敏电阻为测光模块,以LCD1602液晶为显示模块,以通讯芯片MAX232为通信模块,通信模块通过串口与PC机进行通信。
另外,***还包括故障检测模块、键盘模块和报警模块。
***在初始化以后可以进行路灯工作模式的设置,并且在正常工作时,首先由光敏电阻监测环境光亮度,当环境光亮度较低时***自动启动预先设置的工作模式。另外,***每次在工作模式设置之后都进行故障检测,当***中光检测电路出现故障的时候,蜂鸣器就会报警,并且会在液晶LCD1602上显示出现故障的灯的编号;无故障时,***则开始正常工作。***的工作状态及故障电路的监测结果可以通过MAX232通信接口传输给远程控制终端。
本实用新型中各部分的具体电路设计如下:
1)键盘模块电路如图2所示,在初始状态下,按键K1进入巷口工作模式;按键K2进入定时工作模式;按键K3进入道路工作模式。通过按键K5退出当前所在的工作模式。在定时工作模式下,首先通过按键K1、K2、K3分别对DS1302时钟芯片进行时分秒的设置并由K4键确定,之后通过按键K1、K2、K3分别对对DS1302时钟芯片进行年月日的设置并由K4键确定,从而实现对DS1302时钟芯片进行时间设置及定时设置的修改。
2)光检测模块电路。光敏电阻器又称光导管,具有在光照射的条件下其阻值迅速减小的特性,可用于检测可见光。光检测电路如图3所示,NE555组成比较器并利用三极管的开关特性将信号转换为方波,其输出端与单片机的P1.7口连接。当环境光线强度超过设定值时,光敏电阻Rg1阻值减小,NE555输出低电平,三极管截止,LED指示灯灭,光检测电路往P1.7口输出高电平,控制***不启动工作模式;当环境光线强度低于设定值时,光敏电阻Rg1阻值增大,NE555输出高电平,三极管导通,LED指示灯亮,光检测电路往P1.7口输出低电平,控制***启动所设置的工作模式。
3)红外感应模块电路,如图4所示。***工作在巷口模式时,采用红外传感器H22A2检测是否有行人及车辆的通过,并沿道路依次按照图2(a)、(b)、(c)所示顺序安放红外传感器,当有人、车通过红外传感器(a)的时候,传感器输出高电平,单片机对红外传感器(a)对应的计数值进行加1计数;当有人、车通过红外传感器(b)的时候,传感器输出高电平,单片机对传感器(b)对应的计数值进行加1计数,而传感器(a)对应的计数值进行减1计数;当有人、车通过红外传感器(c)的时候,传感器输出高电平,单片机对传感器(c)对应的计数值进行加1计数,而传感器(b)对应的计数值进行减1计数;当红外传感器对应的计数值不为零时,由路灯控制电路开启该传感器所对应的路灯。当红外传感器对应的计数值为零时,由路灯控制电路关闭该红外传感器所对应的路灯。
4)故障检测模块电路。在每个路灯旁边各安装一个故障检测电路(与光检测电路相同),具体电路如图5所示。比较故障检测模块输出到单片机P3.4口的信号与光检测电路输出到单片机P1.7口的信号,两种信号的高低电平若不同,单片机启动报警模块发出报警信号,并通过通信接口将故障信息传送到控制中心。
5)路灯控制模块及报警模块电路。路灯控制电路主要由继电器电路构成,电路如图6所示。当P0.4输出高电平时,三极管Q3截止,继电器不工作,即路灯控制模块保持关闭状态;当P0.4输出低电平时,三极管Q3导通,继电器工作,路灯控制模块进入开启状态。
报警电路如图7所示。路灯故障时,单片机P0.3口输出高电平,D1点亮,并且三极管导通,蜂鸣器也发出声响;当路灯无故障时,单片机P0.3口输出低电平,该模块不工作。
6)时钟模块模块。DS1302是一款高精度时钟集成电路,它可以进行年、月、日、星期、时、分、秒计时。时钟模块电路如图8所示,采用DS1302时钟芯片为该***提供定时开关灯操作时所需的时钟信号,且时钟数据可通过键盘控制模块进行调整。
7)显示模块模块。显示模块采用液晶LCD1602,显示电路如图9所示。在初始化模式下,液晶屏上会显示“choose mode:1.IR; 2.TM; 3.SM”分别对应着“1.巷口模式;2.定时模式;3.道路模式”,可以根据实际需要通过按键进行模式选择。进入“1.巷口模式”和“3.道路模式”的情况下,液晶屏会根据从光检测电路输出的高、低电平,显示“now is daytime”或显示“now is the night”。进入“2.定时模式”的情况下,液晶屏显示“choose T-Mode:1.aj; 2.al; 3.on; 4.tw”,分别表示“1.设置当前时间;2.显示两个灯定时开关的时间;3.设置第一个灯单独的开关时间;4.设置第二个灯单独定时的时间”,可以按键进行选择。在4个T-Mode模式下,在第一行显示年-月-日,第二行显示时-分-秒。并且时间可以通过键盘进行调整和设置。
8)通信模块模块。***中采用MAX232串口通信电路。由于计算机串口RS232电平是-10V~+10V,而一般的单片机应用***的信号电压是TTL电平0V~+5V,MAX232是用来进行电平转换的,实现单片机与计算机之间的通信。通信电路如图10所示。
该***能够根据道路、巷口或定时应用三种情况进行工作模式选择,并根据环境光亮度决定是否启动所设定的工作模式。巷口工作模式时,***通过红外传感器检测道路上有汽车或行人通过时,将识别信号送入单片机,由单片机控制交通灯开启;道路工作模式时,路灯处于开启状态,以保障行人畅行;定时模式时,通过DS1302定时模块,可以设定路灯的开关时间。此外,该***还具有自动故障检测功能,功能全面,可以有效的节省城市照明用电量,有较强的实用价值。