路灯光控智能系统打设计与研制(论文).doc

7路灯光控智能系统的设计与研制[摘要]本文介绍了通过光敏电阻CDS和单片机实现路灯光控智能系统的综合设计其中包括了对光电敏感器件的选择对光电传感器的检测与转换方法的研究利用了单片机(89S51)对光电信号的转换处理、控制并通过继电器实现了对220V灯泡模拟路灯的亮灭控制。设计与制作了PCB板并在实验室进行了系统调试实现了预期的目的该系统可以根据自然光线的强弱实现控制路灯的亮灭功能通过单片机的定时功能实现了凌晨时段路灯间隔点亮显示从而达到了节能作用同时利用单片机的输出控制可定时对亮灭的路灯进行对换这样可以延长灯泡的使用时间。[关键词]光敏电阻CDS单片机89S51路灯光控智能与节能目录目录引言1第1章光电传感器21.1传感器的基本概念21.2传感器的组成21.3传感器的分类31.4传感器的作用与地位31.5光电式传感器41.6光敏器件的选择41.7光敏电阻的特性41.7.1光敏电阻的工作原理41.7.2基本特性和参数5第2章光敏器件的实验与研究82.1光敏电阻CDS特性实验82.2光敏电阻CDS应用电路的研究8第3章路灯光控智能系统的总体设计103.1总体方案设计与论证103.2系统功能说明103.3系统的硬件设计113.3.1系统电路原理图113.3.2系统工作原理113.3.3各模块的设计及参数分析、计算133.4系统的软件设计173.4.1程序流程图173.4.2软件程序18第4章系统的制作与调试204.1各模块调试204.2电路板的制作214.3系统统调21第5章系统的特点与扩展235.1系统的特点235.2系统的扩展235.2.1抗外界干扰因素235.2.2路灯故障自动检测235.2.3路灯远程监控23结论24致谢语25参考文献26附录27引言引言现代城市规模的不断扩大城市市容的改善其路灯数量的增大要求更低的功耗和更高的性能因而对路灯定时器控制的要求比较精确。目前路灯开关灯控制方法多为“钟控”。“钟控”不适应天气突变与季节变化等自然情况不能实现控制开关灯的合理化、科学化。从而会出现：天还没有黑或者天早亮了灯却开着;天黑了或者天还未亮灯却未开或者已关。前者会造成巨大的电能浪费后者会损害城市形象、影响社会治安和交通安全从而影响城市的投资环境。路灯管理工作需要一个以光电式传感器为核心的自动化的管理手段来替代传统的钟控。这样在天黑以后街道上的路灯就会自己亮起来天亮的时候可以自动熄灭不用去人工控制既节约了人力又可以在一定程度上降低能耗、节约能源。本设计完成了利用光敏电阻将光信号转换成电压信号再根据电压信号来控制51单片机输出口的高低电平输出从而控制了路灯的开关亮灭的系统设计；同时通过继电器和三极管对显示电路进行功率扩展可对220V灯泡进行控制。为了能进一步的节约能源本次设计将在路灯开启6个小时后进行4个小时的路灯间隔亮状态。在间隔在4个小时的路灯间隔亮状态结束后路灯又恢复全亮状态直到天已经全亮了自动对该路灯进行关闭处理。因为一般情况下我们都是6点左右天就暗了个别季节会有些许的差别在路灯开始亮了6个小时候那个时候已经是凌晨了路上行人车辆已经变稀少了这个时候如果路灯还全亮着会造成电力资源的浪费实行间隔半亮状态可以有效的解约能源等到凌晨45点时这个时候天还未亮到一定的程度。考虑到给予起早工作的路上行人车辆足够的照明这个时候该路灯系统将会把全部的路灯点亮待天够亮时再将路灯自动关闭。同时为了考虑到灯泡的使用时间将4个小时间隔亮状态分为两个阶段每过2个小时将灯泡的亮灭状对换这样就不会产生某些灯泡经常亮着某些灯泡却经常没使用的问题也延长了灯泡的使用寿命。本设计虽然是可以实现基本的由光线的强弱来控制路灯的开启与否但是还没有真正的应用到实际的路灯控制上实际的路灯控制将受到一系列的外界干扰因素夜晚的闪电、烟火、下雨的闪电等都可能使路灯关闭。因此整个系统还有待改进才能真正应用到实际电路控制中去。第4章系统的制作与调试第1章光电传感器1.1传感器的基本概念传感器[1]是能感受规定的被测量并按照一定规律转换成可用输出信号的器件或装置。通常传感器由敏感元件和转换元件组成。其中敏感元件指传感器中能直接感受被测量的部分转换元件指传感器中能将敏感元件输出量转换为适于传输和测量的电信号部分。1.2传感器的组成1.5光电式传感器光电式传感器是以光电元件作为转化元件可以将被测的非电量通过光量的变化再转化成电量的传感器。光电式传感器一般由光源、光学元件和光电元件三部分组成[2]如图1-2所示。图1-2光电传感器的组成1.6光敏器件的选择本系统的光敏器件必需能感知光线强弱控制三极管实现开关状态。因此可选用光敏二极管、光敏三极管或光敏电阻。1.7光敏电阻的特性在自动控制中它常用做开关式光电传感器。图1-