路灯节能系统的设计.doc

本科学生毕业论文（设计）题目(中 文):路灯节能系统的设计(英 文):Design of energy-saving system of street lamp姓 名 学 号 院 （系）电子工程系专业、年级电子信息工程 级指导教师 XIX湖南科技学院本科毕业论文（设计）诚信声明本人郑重声明：所呈交的本科毕业论文（设计），是本人在指导老师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，成果不存在知识产权争议，除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 本科毕业论文（设计）作者签名： N 毕业论文（设计）任务书课题名称：路灯节能系统的设计学生姓名：系 别：专 业：指导教师： 湖南科技学院本科毕业论文（设计）任务书1、主题词、关键词： 单片机 智能路灯 节能控制 2、毕业论文（设计）内容要求：(1) 相关软件的简介(2) 系统方案的需求分析与设计(3) 主要功能模块的设计与分析(4) 软件设计(5) 程序及功能说明(6) 总结3、文献查阅指引：(1) 通过学校图书馆查阅相关资料；(2) 通过互联网在各论文期刊网上搜索相关资料；(3) 指导老师提供的资料以及各权威网站；(4) 同学提供的资料。4、毕业论文（设计）进度安排：1、2012年11月30日指导教师给学生下达任务书。开题时间：2012年12月25日 地点：三教103教室2、第7周（2013.4.8）中期检查，指导教师填写好中期检查表。3、第9周拿出初稿。4、第11周，正式答辩前，学生根据自身完成的情况提出答辩申请，并填写“学生答辩申请及资格审查表”。时间：2013年5月10日。5、第11周（2013年5月8日）学生毕业论文(设计)定稿，准备答辩；6、答辩时间：2013年5月18日。地点：三教103教室教研室意见： 负责人签名： 注：本任务书一式三份，由指导教师填写，经教研室审批后一份下达给学生，一份交指导教师，一份留系里存档。湖南科技学院本科毕业论文（设计）开题报告书论文（设计）题目路灯节能系统的设计作 者 姓 名周 威所属系、专业、年级 电子工程系 电子信息工程专业 09 年级指导教师姓名、职称张新安 教 授预计字数120000开题日期2012.12.25选题的根据：1）说明本选题的理论、实际意义2）综述国内外有关本选题的研究动态和自己的见解随着时代的发展，城市现代化建设步伐不断加快，对城市道路照明及城市亮化工程需求也更大，而能源的供需矛盾也越来越突出，节电节能、绿色照明的要求越来越迫切，越来越高。设计了一种路灯节能控制系统，能够有效地解决现阶段路灯照明存在的几点不足。提高节能路灯照明系统的改进和发展、达到安全照明、节能的社会效益和经济效益。能为城市路灯交通提供一种科学有效的方案，保证路灯照明的有效性与安全性；有效利用电力资源，尽量避免电力资源的浪费；提高了城市基础设施管理平，在改善城市道路照明质量的同时，节省人力、物力和财力。主要内容：课题设计的主要研究内容是针对目前路灯照明中存在的问题，结合国内外各种路灯节能的研究成果，设计一种新型路灯节能系统。课题研究的主要内容：1、路灯节能控制系统的分析。 2、路灯节能控制系统硬件设计； 3、路灯节能控制系统软件设计； 4、总结。研究方法：(1) 文献法。通过查找的资料、文献、论文等，借鉴前人研究成果以指导研究，夯实研究的理论基础。(2) 经验总结法。将以前世人研究出的内容、网上发表的文章加以归纳，进行综述，撰写相关的应用性论文。(3) 实验法。通过软件仿真与调试，验证设计效果。完成期限和采取的主要措施：完成期限:2012年1月到2013年5月 主要措施：严格遵照湖南科技学院毕业论文(设计)工作管理办法的指示精神，结合个人的实际情况，完成这项设计所采取的主要措施有两条：一是密切联系。联系本组设计成员及毕业设计指导导师，寻求有关毕业设计信息，确定设计课题方向与设计内容；二是虚心学习。利用课余时间到图书馆和网络上查阅资料，并虚心向老师请教和同学进行学习交流，保障毕业设计的顺利完成。主要参考资料：1 江玉林, 姜克. 中国城市交通节能研究M. 人民交通出版社. 2009.2 徐云, 刘付平, 张凯洪. 节能照明系统工程设计M. 中国电力出版社. 20093 张明杰. 城市道路照明的设计分析J. 中国新技术新产品. 2012, (3): 11-134 黄志伟. 全国大学生电子设计竞赛常用电路模块制作J. 北京航空航天大学出版社. 2011, (4): 4-6.5 赵郭强. 液晶显示模块应用与调试M. 电子工业出版社. 2010.6 江晓军. 光电传感与检测技术M. 机械工业出版社. 2011.7 凌志浩, 张建正. AT89C52单片机原理与接口技术蔡振江M. 高等教育出版社. 2011.8 秦岭. 单片机与嵌入式系统应用J. 北京航空航天大学. 2011, (20): 47-50.9 陈永秘. LED及电子产品制作J. 河南科学技术出版社. 2010, (6): 3-6.10 Boumaraf, Latra、Lallemand, Andre,Haberschill. Ejectors and Their Usefulness in the Energy SavingsJ. Philippe Nova Science Publishers Inc. 2010, (18): 38-41.11 Smith, Bud E. Green Computing: Tools and Techniques for Saving Energy, Money, and Resources lncJ. Auerbach Publishers. 2012, (6): 12-15.指导教师意见： 指导教师签名： 教研室意见：签 名： 年 月 日开 题 报 告 会 纪 要时间 2012.12.25地点 3-103教室与会人员姓 名职务（职称）姓 名职务（职称）姓 名职务（职称）张新安教 授潘海军高级实验师李 荣讲 师唐 云讲 师梁晓琳讲 师张 丹硕 士会议记录摘要：1、论题研究的意义： 研究的意义是：一、为城市路灯交通提供一种科学有效的方案，保证路灯照明的有效性与安全性；二、有效利用电力资源，尽量避免电力资源的浪费；三、提高了城市基础设施管理水平，在改善城市道路照明质量的同时，节省人力、物力和财力。2、论题的国内外研究现状 国内绝大部分的城市和地区几乎不约而同地采用了日本等国家在七十年代就抛弃了的路灯隔盏关灯的省钱方法，其中的弊病不言而喻不仅导致了路面照度分布不均，给治安及交通安全埋下了隐患。大部分城市管理部门所采用的控制方式已很难保证城市照明系统的正常运行，特别是当控制箱或线路出现问题时，就有可能造成大面积灭灯，产生较坏的影响。同时由于缺少实时监测手段，无法实现故障的及时发现和维修。会议主持人：记 录 人：年 月 日指导小组意见负责人签名： 年 月 日系 部 意 见负责人签名：年月日注：此表由学生本人填写，一式三份，一份留系里存档，指导老师和本人各保存一份湖南科技学院毕业论文（设计）中期检查表毕业论文（设计）题 目路灯节能系统的设计学生姓名周 威学 号200906002403系 别电子工程专 业电子信息工程指导教师张新安检查日期2013.4.8指导教师检查情况记载及修改意见：检查情况记载：1 已查阅各种相关资料，对相关知识有一定的了解和掌握。2 中文摘要和关键词写得不好；3 介绍现有技术过多，创新性欠佳；4 工作原理分析过于简短；5 参考文献书写不规范；修改意见：1 内容比较少，需要增加内容；2 注意论文格式，请参照湖南科技学院毕业论文设计模版；3 参考文献按照学校的规范写，同时在正文中出现的位置以上标的形式标出，参考文献要求10篇以上，且其中要有2篇以上的外文参考文献；4 尽量突出说明你自己所做的工作，突出自己的独特之处；5 摘要内容应包括研究的目的、方法、结果和结论；6 按照毕业论文撰写规范排版。7 图、表都要采用上下包围型插入；将多余的部分剪去，居中，大的图纸压要缩到与页面的文字等宽。签名： 注：此表用于指导教师在学生毕业论文（设计）初稿完成后对学生执行任务书情况进行中期检查时用，由指导教师填写。湖南科技学院毕业设计（论文）指导过程记录表毕业论文(设计)题 目路灯节能系统的设计学生姓名周 威学号200906002403专业班级电信0904班指导教师张新安职称教 授系(教研室)电子工程系指 导 过 程 记 录指 导内 容记 录(一)选题指导：根据自己所学专业和特长，选择一个通过查阅资料和自己的努力，既能做得来又有一定深度，能反映出自己学术水平的题目。学 生 签 名： 201 年 月 日指导教师签名： 201 年 月 日指 导内 容记 录(二)查阅资料指导：1、到图书馆查找和借阅与选题有关的文献和资料；2、从网上检索和下载与选题有关的文献和资料；学 生 签 名： 201 年 月 日指导教师签名： 201 年 月 日指 导内 容记 录(三)论文开题指导：1、题目应该简短、明确、有概括性；2、摘要内容应包括研究的目的、方法、结果和结论；3、关键词应采用能覆盖论文主要内容的通用词条；4、正文一般应包括绪论、论文主体及结论等部分。5、结论是毕业论文的总结，要求精炼、准确地概述全文的主要观点。学 生 签 名： 201 年 月 日指导教师签名： 201 年 月 日指 导内 容记 录(四)论文写作指导：主体的内容应包括以下几个方面：1、毕业论文总体方案设计与选择的论证。2、对本研究内容进行较全面、客观的理论阐述，应着重指出本研究内容中的创新、改进与实际应用之处。3、论文应推理正确，结论清晰，无科学性错误。学 生 签 名： 201 年 月 日指导教师签名： 201 年 月 日指 导 过 程 记 录指 导内 容记 录(五)论文中期检查指导：1、加强对选题核心思想的理解；2、参考更多的资料，丰富论文内容；3、工作原理分析要写得详细一些。学 生 签 名： 201 年 月 日指导教师签名： 201 年 月 日指 导内 容记 录(六)论文初稿修改指导：1、将不清晰的图纸用Protel 99或Visio重绘；2、图、表都采用上下包围型插入，将多余的部分剪去，居中，压缩到与页面的文字等宽；学 生 签 名： 201 年 月 日指导教师签名： 201 年 月 日指 导内 容记 录(七)论文定稿修改指导：1、按照毕业论文撰写规范排版；2、参考文献按照学校的毕业论文撰写规范写，同时在正文中出现的位置以上标的形式标出，要有2篇以上外文参考文献。学 生 签 名： 201 年 月 日指导教师签名： 201 年 月 日指 导内 容记 录(八)论文答辩指导：1、制作一个能反映论文主要内容，可放映58分钟的ppt 演示文稿，作答辩陈述用。2、熟悉研究内容的实际意义、创新、改进和特色之处，设计原理、工作过程等主要内容。学 生 签 名： 201 年 月 日指导教师签名： 201 年 月 日答辩小组组长意 见(对情况是否属实做出意见)组长(签名)： 201 年 月 日注：本表与毕业论文一起装订存档。湖南科技学院本科毕业论文（设计）评审表论文题目路灯节能系统的设计作者姓名周 威所属系、专业、年级物理与电子工程 系 电子信息工程 专业 2009年级指导教师姓名、职称张新安 教授字 数12000定稿日期2013.5.8中文摘要随着我国经济的快速发展，电力消费也随之快速地增长，电力资源已成为紧缺资源，如何节能降耗已成为近年来研究的热点课题。本设计是基于单片机的以AT89C52为主控器的智能路灯节能控制系统，具有对路灯的定时设定功能，也可以分别独立控制路灯的开启和关闭。能够同时具有调光功能，可以按设定要求使路灯驱动电源输出功率在20%100%范围内任意调节，能根据环境明暗的变化控制路灯的开启和关闭路灯，根据交通路面情况自动开关灯。当灯出现故障不亮时，能够检测并且通过声光系统报警，显示器上显示故障灯的编号。实验表明，智能路灯节能控制系统可明显的提高路灯的用电效率，改善功率因数，在节约能源、电力资源合理利用的今天，该装置有着十分广阔的社会和商业前景。关键词（3-5个）单片机 智能路灯 节能控制英文摘要With the rapid development of the Chinese economy, electric power consumption also rises fleetly. In recent years, the rising speed of electric power consumption is higher than that of economy development remarkably. Electric power resource has become very scanty. Hence, how to economize energy sources and reduce wastage has become a hot problem researched in recent years.The design is based on the analog controller AT89S52-based intelligent street light energy-saving and control systems,which have Street lamp time setting function , controling the opening and closing of the street Separately and Light - adjusting function, According to set requirements street driving power output power in adjustable within 20% 100%.According to the environmental changes of light and shade light on and off ,Automatic Switch lamp based on traffic road conditions.When the lights faults have gone, can detect and sound system of the police displayed on the monitor of fault lamp number.Experiments show that the intelligent system of energy-saving and controlling street lamp can significantly improve the street lamps electricity efficiency and improve the rate factor in energy nowadays, while is conservation and rational utilization of power resources, the device has a very broad social and business prospects. 关键词(3-5个)SCM Intelligent street light Energy-saving and controlling指导教师评定成绩评审基元评审要素评审内涵满分指导教师实评分选题质量25%目的明确符合要求选题符合专业培养目标，体现学科、专业特点和教学计划的基本要求，达到毕业论文（设计）综合训练的目的。10理论意义或实际价值符合本学科的理论发展，有一定的学术意义；对经济建设和社会发展的应用性研究中的某个理论或方法问题进行研究，具有一定的实际价值。10选题恰当题目规模适当，难易度适中；有一定的科学性。5能力水平40%查阅文献资料能力能独立查阅相关文献资料，归纳总结本论文所涉及的有关研究状况及成果。10综合运用知识能力能运用所学专业知识阐述问题；能对查阅的资料进行整理和运用；能对其科学论点进行论证。10研究方案的设计能力整体思路清晰；研究方案合理可行。5研究方法和手段的运用能力能运用本学科常规研究方法及相关研究手段（如计算机、实验仪器设备等）进行实验、实践并加工处理、总结信息。10外文应用能力能阅读、翻译一定量的本专业外文资料、外文摘要和外文参考书目（特殊专业除外）体现一定的外语水平。5论文质量35%文题相符较好地完成论文选题的目的要求。5写作水平论点鲜明；论据充分；条理清晰；语言流畅。15写作规范符合学术论文的基本要求。用语、格式、图表、数据、量和单位、各种资料引用规范化、符合标准。10论文篇幅10000字左右。5实评总分 成绩等级 指导教师评审意见： 指导教师签名： 说明：评定成绩分为优秀、良好、中等、及格、不及格五个等级，实评总分90100分记为优秀，8089分记为良好，7079分记为中等，6069分记为及格，60分以下记为不及格。评阅教师评定成绩评审基元评审要素评审内涵满分评阅教师实评分选题质量25%目的明确符合要求选题符合专业培养目标，体现学科、专业特点和教学计划的基本要求，达到毕业论文（设计）综合训练的目的。10理论意义或实际价值符合本学科的理论发展，有一定的学术意义；对经济建设和社会发展的应用性研究中的某个理论或方法问题进行研究，具有一定的实际价值。10选题恰当题目规模适当，难易度适中；有一定的科学性。5能力水平40%查阅文献资料能力能独立查阅相关文献资料，归纳总结本论文所涉及的有关研究状况及成果。10综合运用知识能力能运用所学专业知识阐述问题；能对查阅的资料进行整理和运用；能对其科学论点进行论证。10研究方案的设计能力整体思路清晰；研究方案合理可行。5研究方法和手段的运用能力能运用本学科常规研究方法及相关研究手段（如计算机、实验仪器设备等）进行实验、实践并加工处理、总结信息。10外文应用能力能阅读、翻译一定量的本专业外文资料、外文摘要和外文参考书目（特殊专业除外）体现一定的外语水平。5论文质量35%文题相符较好地完成论文选题的目的要求。5写作水平论点鲜明；论据充分；条理清晰；语言流畅。15写作规范符合学术论文的基本要求。用语、格式、图表、数据、量和单位、各种资料引用规范化、符合标准。10论文篇幅10000字左右。5实评总分 成绩等级 评阅教师评审意见： 评阅教师签名： 说明：评定成绩分为优秀、良好、中等、及格、不及格五个等级，实评总分90100分记为优秀，8089分记为良好，7079分记为中等，6069分记为及格，60分以下记为不及格。湖南科技学院本科毕业论文（设计）答辩记录表论文题目路灯节能系统的设计作者姓名周威所属系、专业、年级电子工程系 电子信息工程专业 2009 年级指导教师姓名、职称张新安 教授答 辩 会 纪 要时间2013.5.18地点3-103教室答辩小组成员姓 名职务（职称）姓 名职务（职称）姓 名职务（职称）张新安教 授潘海军高级实验师唐 云讲 师李 荣讲 师梁晓琳讲 师张 丹硕 士答辩中提出的主要问题及回答的简要情况记录：1. 路灯节能系统的主要优点？答：为行人和机动车驾驶人员创造了良好的视觉环境，大大降低了交通隐患，提高了交通运输效率，节约大量的电费、维护费，同时也美化了城市夜晚环境2.节能路灯与普通照明路灯的区别？答：节能路灯在满足路灯照明亮度基础上，最优化的节约改造成本，消除了原采用高压钠灯存在的耗电严重、视察效果差、维护费用高、交通安全隐患等缺点。3.在设计过程中，遇到的困难是什么？ 答 ：在这次的毕业设计中也遇到许多问题，程序的编写、调试工作，在软件调试中总是不能把相应的功能调好，需要硬件和软件同时调试并检测，经过一次又一次的程序修改、一次次的尝试，不断在错误中进步，最终完成了本次毕业设计。会议主持人：记 录 人：年 月 日答辩小组意见评语：评定等级： 负责人（签名）： 年 月 日系学位委员会意见评语：论文（设计）最终评定等级：负责人（签名）： 系部（公章） 年月 日校学位委员会意见评语：评定等级： 负责人（签名）： 年月 日目 录绪论11 方案论证与选择41.1 控制芯片方案选择41.2 显示模块显示器的选择与论证41.3 时钟芯片的选择与论证51.4 物体感应模块监测系统方案选择51.5 调光方式的选择与论证62 系统控制设计方案72.1 系统设计思路72.2 总体设计图83 路灯节能控制系统硬件设计93.1 主控芯片AT89C5293.2 日历时钟芯片DSl302123.3 1602液晶说明及键盘153.4 传感器163.5 LED灯控制逻辑174 系统软件设计184.1 软件设计思想185 原理图及仿真205.1 整体电路图的设计205.2 LED恒流源驱动及调光电路215.3 复位及晶振电路225.4 声光报警、键盘电路235.5 光线检测电路246 路灯控制系统的调试256.1 硬件调试256.2 软件调试26结论27参考文献28附件1 程序29致谢45I路灯节能控制系统的设计摘 要 随着我国经济的快速发展，电力消费也随之快速地增长，电力资源已成为紧缺资源，如何节能降耗已成为近年来研究的热点课题。本设计是基于单片机的以AT89C52为主控器的智能路灯节能控制系统，具有对路灯的定时设定功能，也可以分别独立控制路灯的开启和关闭。能够同时具有调光功能，可以按设定要求使路灯驱动电源输出功率在20%100%范围内任意调节，能根据环境明暗的变化控制路灯的开启和关闭路灯，根据交通路面情况自动开关灯。当灯出现故障不亮时，能够检测并且通过声光系统报警，显示器上显示故障灯的编号。实验表明，智能路灯节能控制系统可明显的提高路灯的用电效率，改善功率因数，在节约能源、电力资源合理利用的今天，该装置有着十分广阔的社会和商业前景。关键词： 单片机 智能路灯 节能控制 Design of energy-saving system of of street lampAbstractWith the rapid development of the Chinese economy, electric power consumption also rises fleetly. In recent years, the rising speed of electric power consumption is higher than that of economy development remarkably. Electric power resource has become very scanty. Hence, how to economize energy sources and reduce wastage has become a hot problem researched in recent years.The design is based on the analog controller AT89S52-based intelligent street light energy-saving and control systems,which have Street lamp time setting function , controling the opening and closing of the street Separately and Light - adjusting function, According to set requirements street driving power output power in adjustable within 20% 100%.According to the environmental changes of light and shade light on and off ,Automatic Switch lamp based on traffic road conditions.When the lights faults have gone, can detect and sound system of the police displayed on the monitor of fault lamp number.Experiments show that the intelligent system of energy-saving and controlling street lamp can significantly improve the street lamps electricity efficiency and improve the rate factor in energy nowadays, while is conservation and rational utilization of power resources, the device has a very broad social and business prospects.【Key words】 SCM Intelligent street light Energy-saving and controlling III绪论 1.研究背景随着时代的发展，城市现代化建设步伐不断加快，对城市道路照明及城市亮化工程需求也更大，而能源的供需矛盾也越来越突出，节电节能、绿色照明的要求越来越迫切，越来越高。现在再采用那些传统的手控、钟控城市照明系统的方法已不能满足要求。如何充分利用高科技手段解决上述矛盾也就成为当前照明控制领域一个新的和紧要的课题。城市路灯照明是人们日常生活中必不可少的公共设施。路灯照明耗电量约占总耗电量的15%，全国各地无不面对电力紧张带来的各种问题1。面对供电紧张形势，路灯巡查对于市政部门来讲是一项需要耗费大量人力的工作，各种临时应急节电措施被广泛采用：夜晚间隔关灯、调整路灯开关的时间、在用电紧张的日子里关闭景观照明、号召居民在用电高峰时关闭空调、公共设施和写字楼等空调温度调高一度等等，当用电高峰过后，这些措施可能就被束之高阁，明年的用电高峰来临，一切又会重新开始。这样的节电措施，在缓解用电紧张的同时，却带来资源的浪费和对人们日常生活的负面影响。缓解用电紧张的最佳和有效的办法是对用电实施智能化管理，减少浪费，使我们的每一度电都能物尽其用。启用先进路灯监控系统，可以对城市的路灯实施统一启闭，对夜间照明系统和路灯的实时监控和管理，确保高效稳定，全天候运行，控制不必要的“全夜灯照明”，有效节约电能消耗。对于城市公共照明系统来说，采用智能化的管理系统是实现能源节约、减少资源浪费、满足人们生活要求、显示现代化城市靓丽风景的科学解决方案。2. 国内发展现状与趋势据调查，我国小型城市在夜晚9点后，大中城市在午夜12点后，道路上几乎空无一人，即便是北京、上海、广州这样的繁华都市，凌晨2点以后，道路上也已罕见行人、车辆。从这一时段直至清晨6点路灯熄灭，在低交通流量的道路上仍然保持较高照度显然没有必要。国内绝大部分的城市和地区几乎不约而同地采用了日本等国家在七十年代就抛弃了的路灯隔盏关灯的省钱方法，其中的弊病不言而喻不仅导致了路面照度分布不均，给治安及交通安全埋下了隐患，而且不能避免后半夜电网电压的升高对路灯寿命减损，因此不能称做是真正意义上的节能。大部分城市管理部门所采用的控制方式已很难保证城市照明系统的正常运行，特别是当控制箱或线路出现问题时，就有可能造成大面积灭灯，产生较坏的影响。同时由于缺少实时监测手段，无法实现故障的及时发现和维修2。随着政府和市民 照明管理要求越来越高，照明管理部门的管辖范围也越来越大，为了及时发现故障并修复，仍然采用检修车上街巡灯的方法难以胜任。采用城市照明自动化监控系统以后，全市范围的全夜灯、半夜灯和景观灯的开/关均可实现自动控制。同时，由于照明自动化监控系统具有自动报警和巡测、选测功能，调度人员可以在故障发生后的数秒钟内及时了解故障的地点和状态，为及时进行修复提供了有力的保障。路灯维护及时，可以极大地减少对照明管理部门的投诉、减少路交通事故的发生，有利于城市的治安，从而进一步提高城市的形象。目前市场上普遍采用的路灯控制技术主要有以下三类： 人工干预控制； 时钟控制； DDS独立控制技术。3. 研究目的及意义 本课题的研究目的是设计出一种路灯节能控制系统，能够有效地解决现阶段路灯照明存在的几点不足。提高我国节能路灯照明系统的改进和发展、达到安全照明、节能的社会效益和经济效益3。目前，我国路灯控制系统面对着如下几个问题： 控制落后开关灯方式落后：受季节、天气和人为因素影响，自动化管理水平低，经常该亮时不亮，该灭时不灭，极易造成极大的能源浪费，增加了财政负担。 操控不便 调节操控能力不足，无法远程修改开关灯时间，不能根据实际情况(天气突变、重大事件、节日)及时校时和修改开关灯时间。 灯况不明不具备路灯状况监测，现有的照明设施管理工作主要采用人工巡查模式，不仅工作量大，还浪费人力、物力、财力。故障依据主要来源于巡视人员上报和市民投诉，缺乏主动性、及时性和可靠性，不能实时、准确、全面地监控全城的路灯运行状况，缺乏有效的故障预警机制。 设施被盗不具备设施防盗监测、城市路灯覆盖面积大、管理手段落后、无法准确发现电缆盗割、灯头被盗和断路。一旦出现以上情况，势必给政府带来巨大的经济损失，同时影响市民的正常生活。这些问题造成了管理部门的困扰、制约了路灯建设的发展。 研究的意义是：第一，为城市路灯交通提供一种科学有效的方案， 保证路灯照明的有效性与安全性；第二，有效利用电力资源，尽量避免电力资源的浪费；第三，提高了城市基础设施管理水平，在改善城市道路照明质量的同时，节省人力物力财力。4. 课题的主要研究内容 课题设计的主要研究内容是针对目前路灯照明中存在的问题，结合国内外各种路灯节能的研究成果，设计一种新型路灯节能系统。课题研究的主要内容是单片机的节能路灯控制系统硬件设计；路灯节能控制系统软件设计；路灯节能控制系统的分析。1 方案论证与选择1.1 控制芯片方案选择方案一：采用模拟电路模块时间。由于本系统设计要求时间判断，环境判断，独立控制等逻辑功能，使用模拟电路导致电路的庞大复杂。 方案二：采用89C51芯片作为硬件核心，采用Flash ROM，内部具有4KB ROM 存储空间,能于3V的超低压工作,而且与MCS-51系列单片机完全兼容,但是运用于电路设计中时由于不具备ISP在线编程技术, 当在对电路进行调试时，由于程序的错误修改或对程序的新增功能需要烧入程序时，对芯片的多次拔插会对芯片造成一定的损坏。方案三：采用AT89C52单片机控制LED开关灯时间，片内ROM全都采用Flash ROM；能以3V的超底压工作；同时也与MCS-51系列单片机完全该芯片内部存储器为8KB ROM 存储空间，同样具有89C51的功能4，且具有在线编程可擦除技术，当在对电路进行调试时，由于程序的错误修改或对程序的新增功能需要烧入程序时，不需要对芯片多次拔插，所以不会对芯片造成损坏。利用单片机的内部时钟与外部中断能够满足系统设计要求，且成本较低，适合路灯系统的大规模建设。所以选择方案三采用AT89C52单片机控制。1.2 显示模块显示器的选择与论证方案一：数码管显示，由于本题要求实时显示系统时间、状态、和故障LED灯编号等，而数码管不能显示字符。方案二：LED点阵显示，LED点阵显示虽然能显示字符和数字，但显示效果不好，且不易编程。方案三：采用12864液晶显示。这类液晶的优点是能够显示汉字，不仅仅限于字母数字的显示。但对于较简单的系统显示，其成本较高，利用率相对较低。方案四：采用液晶1602显示能够简单明了的显示出系统的时间，其成本也不高，适合较简单的系统显示5。综上所诉，本设计不需要强大的汉字显示和复杂的系统显示，故采用方案四。1.3 时钟芯片的选择与论证方案一：利用555定时器组建定时模块555，555定时器具有成本低，性能可靠等优势，虽然能够做到精确定时但不具备储存时间信息的能力。方案二：采用单片机内置时钟振荡及定时器构件时钟平台。本方案直接利用单片机的内置定时器，通过定时器的中断和简单运算实现时钟功能。不过其没有外置电路，充分利用了单片机的定时器功能，实施简洁方便，主要缺点是死机或断电后，需要人工重新设定。方案三：采用专用时钟芯片。现在流行的时钟芯片电路很多，如DS1302、DS1307等。专用时钟芯片，直接将时钟信息存储在时钟芯片中，利用时钟芯片自带的定时器定时，中央控制模块读取该时钟芯片时钟信息，节省其系统资源提高时间精度。其优势是可以单独使用，直接连接单片机外围，有自己独立的时钟晶振，精度较高。当单片机读写时钟值时，死机或断电对其影响较小。其缺点是占用单片机的IO口资源，而且在读写串行口的内容时，消耗了其运行时间。1.4 物体感应模块监测系统方案选择 方案一：利用红外线的物理性质来进行测量的传感器6。红外线又称红外光，它具有反射、折射、散射、干涉、吸收等性质。任何物质，只要它本身具有一定的温度（高于绝对零度），都能辐射红外线。红外线传感器测量时不与被测物体直接接触，因而不存在摩擦，并且有灵敏度高，响应快等优点。 方案二：采用超声波感应，超声波传感器是利用超声波的特性研制而成的传感器。超声波是一种振动频率高于声波的机械波，由换能晶片电在压的激励下发生振动产生的，它具有频率高、波长短、绕射现象小，特别是方向性好、能够成为射线而定向传播等特点。超声波对液体、固体的穿透本领很大，尤其是在阳光不透明的固体中，它可穿透几十米的深度。方案三：采用路两边对射方式监测。 优点：动作的稳定度高，检测精度高，检测距离长。 缺点：需要架设电线，架设设备费用高，实际操作性受限。方案四：采用反射型监测。 优点：布线、光轴调整方便。检测物体的颜色、倾斜等的影响很少。缺点：检测物体的表面为镜面体的情况下，根据表面反射光的受光不同，有时会与无检测物体的状态相同，无法检测。综合以上各方案的优缺点，最终选择方案一和方案四。1.5 调光方式的选择与论证方案一：采用PWM (脉宽调制) 调光方式。 优点：利用简单的数字脉冲，通过单片机输出高低电平，反复开关白光LED驱动器的调光技术。系统只需要提供宽、窄不同的数字式脉冲,即可简单地实现改变输出电流，从而调节白光LED的亮度。能够提供高质量的白光，且应用简单，效率高。 缺点：PWM 调光容易使得白光 LED 的驱动电路产生人耳听得见的噪声，影响环境。方案二：采用数字调光方式。 优点：数字调光最大优点在于调光时无噪声，外围硬件电路相对简单。缺点：操作性不强，技术不够成熟，不能达到很好的效果。方案三：采用模拟调光方式。优点：避免了由于调光时所产生的噪声。在采用模拟调光时，LED的正向导通压降会随着LED电流的减小而降低，使得白光LED的能耗也有所降低。缺点：增大了整个系统的能耗，发光质量较差。综合以上各方案的优缺点，最后确定采用方案一。2 系统控制设计方案2.1 系统设计思路 经过仔细分析，参考硬件软件因素，大致可以将本系统分为：物体感应模块，时钟模块，主控制模块，按键控制模块，显示模块。通过单片机和传感器及其检测电路完成路灯工作状态的控制如图2-1所示图2.1 系统整体框图此图采用AT89C52单片机控制进行设计，时钟芯片为DS1302，采用液晶1602显示，其需要实现的功能为：(1) 支路控制器应能根据环境明暗变化，自动开灯和关灯。(2) 支路控制器应能根据交通情况自动调节亮灯状态。(3) 支路控制器能分别独立控制每只路灯的开灯和关灯时间。(4) 支路控制器有时钟功能，能设定、显示开关灯时间，并控制整条支路按时开灯和关灯。(5) 当路灯出现故障时（灯不亮），支路控制器应发出声光报警信号，并显示有故障路灯的地址编号。通过红外式反射光电传感器监测路面交通情况，利用监测定位对路面交通情况、外界环境亮度及对交通灯的影响和故障等信息进行采集，实现对路灯的智能化节能控制，控制LED路灯亮、灭。通过光敏三极管对环境变化及路灯故障等信号进行监测，实现了