LED路灯智能控制系统设计方案(共6页).doc

精选优质文档-倾情为你奉上LED路灯智能控制系统设计方案 摘 要 随着建设资源节约型、环境友好型社会理念的不断深入，我国在各个方面加强降低能耗的建设。在照明系统中，LED路灯因具有反应快、能耗低等诸多优势，已经成为了光源选择的首要考虑对象。为了能够更好的发挥出LED路灯的作用，本文从硬件设计和软件设计的角度进行LED路灯智能控制系统的研究，最终经过调试使得LED路灯能够在完成检测基本要求下实现点亮路灯、无线传送信息、监控中心接收信息等功能。 关键词 LED路灯；智能控制系统；设计 中图分类号 TP39 文献标识码 A 文章编号 1674-6708（2016）163-0178-01 LED是近些年出现的一种新的固体光源。传统的照明灯具能耗高、发光效率低。LED灯借助无噪音、电压可调等诸多优势在实际中的应用越来越广泛，特别是在城市道路照明上，作为一种绿色光源LED灯在未来的发展前景良好。为了实现本次LED路灯智能控制系统设计要求，本文拟采用ZigBee无线通信技术作为技术支撑，完成系统设计。 1 LED路灯智能控制系统硬件设计 本次设计关键器件主控芯片使用TI公司的ZigBee芯片CC2430，车辆检测传感器在综合考虑超声波检测方式、激光检测方式、视频检测方式、微波技术、红外检测方式等多种检测方式，并进行优缺点对比，最终确定使用微波技术，采用平面微带多普勒雷达和外围电子电路作为车辆检测模块。多普勒雷达型号最终确定为Agilis公司开发的HB100多普勒微波模块。 1）电源电路。稳定的电源是保证整个系统正常运行的一个基本条件1。在LED路灯智能控制系统中需要电源供电的主要有3个部分，包含ZigBee模块、运算放大器、比较器。其中ZigBee模块需要3.3V稳定电压，运算放大器、比较器需要5V稳定电压，因此使用三端稳压芯片LM1117。在ZigBee节点电路中，CC2430的集成化程度高，外围电路只需要连接少量电阻、电容和电感等元件及晶振即可工作。运算放大器选用LM358芯片。 2）微波检测电路，车辆检测雷达由传感器模块、多普勒信号调理电路、决策控制部分3部分组成2，本次设计采用的HB100多普勒移动传感模块采用微带平面天线，微波振荡源产生的X波段连续波等幅信号经微带发射天线向空间定向辐射，同时接收天线接收到运动目标反射的回拨信号，经过低噪声放大器放大后再通过混频器与本振信号混频，经过中频放大，检波等处理方式，将能够反映出目标移动速度的多普勒频率信号传送到信号输出端。在设计的过程中，需要注意的是HB100的脉冲供电电压需要控制在4.75V5.25V之间。 3）串口通信模块，本次设计拟采用CC2430的USARTO接口作用于UART异步通信模式。在进行串口电平转换过程中，本次设计拟采用MAXIM公司设计生产的MAX232芯片，使用三根线（接收、发送、地线）完成串口通信。 4）光敏电阻采样电路，本次设计使用光敏电子作为模拟信号的输入，利用ADC通道进行单次采样，连接AD，用来采样环境亮度信息。 5）路灯控制模块，其结构为CC2430光耦隔离单元继电器单元受控路灯。 在完成了整个系统的硬件设计构思后，下一步进行软件设计。 2 LED路灯智能控制系统软件设计 本次设计是在TI公司的ZStack-1.4.2-1.1.0协议栈开发包提供的项目模板创建的工程文件。 1）微波检测模块，由于只有足够多过零点数的信号才能够被认为是有效信号，因此需要确定得到多普勒信号的过零点数和过零点的时间间隔，才能够确定多普勒频度，同时还需要判断信号是否具有足够多的过零点数。另外，路灯控制设计需要有效控制路灯的灭亮，避免对驾驶员行车产生影响3。 2）ZigBee设备包含协调器节点和路由节点，协调器节点的作用在于完成初始化协议栈、完成参数设置工作、建立网络、分配网络地址，维护网络拓扑、固定周期查询ZigBee监控节点的数据采集、接受监控中心通过窜口发来的命令，根据命令完成相关处理等任务。路由节点主要完成搜索网络，加入网络、收集传感器数据、与相邻节点通信控制路灯提前点亮、周期性将路灯工作状态发送至协调器、接受协调器发送来的命令，并根据命令完成相关操作。协调器节点主要的操作流程为：硬件初始化协议栈初始化建立网络处理接收到的帧是否有节点请求加入（Y节点加入处理）是否接收到数据帧（Y将接收到的数据发送上位机）是否有上位机的命令（Y将上位机的命令发送至相关节点）。路由节点的操作流程为：硬件初始化协议栈初始化加入网络发送和接收网络帧根据网络帧和传感器数据进行路灯控制决策是否有协调器的命令帧（Y处理协调器命令）是否有车辆进入检测范围（Y估算车速、向下一节点发送数据帧）周期性的将路灯工作状态发送上位机。 3）关于上位机监控软件，本次拟采用Microsoft的Visual？Studio2008集成开发平台，使用SQLite进行数据的管理操作。该软件的主要任务是接受ZigBee网络协调器传送的数据，进行数据的解析并通过图形化方式显示其中信息4。 3 LED路灯智能控制系统设计结果调试 设计完成的LED路灯智能控制系统只有经过调试才能够了解系统是否能够正常运行。针对微波模块的调试，主要验证多普勒模块是否能够正常接收回拨信号并输出多普勒信号，完成多普勒雷达能够正常工作、回拨信号能够满足多普勒频率公式、信号噪声是否在限值内、放大调理后的信号是否满足单片机IO要求。调试过程为：在PCB电路板的相应位置焊接对应的元器件调节PW电路中的电位器对放大电路进行逐渐调试。利用示波器观察输出波形的幅值和频率。 针对雷达的调试不仅需要考虑硬软件设计问题，还需要考虑安装高度、角度等5，同时还需要根据实际的道路状况进行设置。 4 结论 我国越来越发达的交通网络，要求有着相应规格的路灯控制系统，这一点为实现我国智能交通系统的建设有着积极意义。本次研究在经过硬件设计和软件设计，并从用电效率和智能化角度作为设计目标，最终设计出一个LED路灯智能控制系统，该系统用电效率高、智能化程度高，符合目前合理利用电力资源的要求，具有良好的商业前景。 参考文献 1申利民，翁桂鹏.基于ZigBee的智能小区LED路灯控制系统设计J.中国照明电器，2011，33（2）：26-29. 2甘本鑫，徐少明，苏红艳.基于单片机的LED路灯模拟控制系统的设计与实现J.现代电子技术，2011，29（3）：205-207. 3喻春雨，孔凌历，何春舅，张盛东.基于RFID技术的LED路灯智能控制系统设计J.中国照明电器，2011，27（6）：13-15. 4马腾，李渊，李宝营，等.LED路灯智能控制系统设计J.大连工业大学学报，2012，26（1）：75-78. 5经伟，许?遥?余建波.基于GPRS和ZigBee的节能型LED路灯智能控制系统J.计算机测量与控制，2015，28（5）：1538-1541.专心-专注-专业