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摘要：由于传统的路灯节能系统存在着智能化程度低、通讯稳定程度差、照明资源浪费等问题，仍以低效照明为主，各大城市路灯能源利用率普遍不高，让路灯的电费和管理费用成为政府一项巨大的财政支出。国内目前传统节能方法主要是人工控制节能、时控节能和光控节能的人工节能方法，并结合光源节能方法。随着现代科学技术的发展，多领域技术的综合应用和多系统的融合，更新的节能控制技术和通信技术开始进入路灯照明领域，逐步解决传统路灯控制系统的问题。
关键词：路灯控制;节能;监控
中图分类号：TU 文献标识码：A 文章编号：（2020）-05-222
一、智能路灯控制系统总体设计方案
本次设计的智能路灯控制系统以STC89C52RC单片机作为主控芯片，根据环境明暗变化和行走的路人实现开关灯，当路灯出现故障实施声控报警等一系列智能化行为。系统采用光敏传感器检测环境明暗变化，当光敏传感器检测不到光源，路灯会点亮，相反则不亮。以及用红外传感器检测行走的路人，当有路人通过时能根据环境光线自动启动路灯。当路人离开时，延迟一段时间后路灯自动熄灭，并可以根据需要自动调节路灯亮度。用软件不断扫描I/O口来检测路灯是否出现故障，选用数码管显示出现故障路灯的编号和用蜂鸣器报警，以及时通知人员处理。
二、单片机的选用
单片机通俗的讲就是小规模的微型计算机。随着人们对电子器件要求的不断提高，单片机的集成化程度也越来越高，结构特点是把处理器、输入输出端口、定时或计数器等基本功能部件集成在一个足够小的半导体芯片上。无论是从结构还是功能来讲，都具有微机系统的全部特性。与通用微型计算机相比，单片机不仅成本低，而且具有很好的开发前景，比一般的微型计算机的抗干扰性能强，开发性能好，开发周期短，体积小可以嵌入到应用系统中作为控制中心，使系统实现智能化。
三、智能路灯控制系统各部分的设计
1、光敏传感器模块设计
光敏电阻器通常由光敏层、玻璃基片（或树脂防潮膜）和电极等组成。常用的制作材料为硫化镉，另外还有硒、硫化铝、硫化铅和硫化铋等材料。这是由于光照产生的载流子都参与导电，在外加电场的作用下作漂移运动，电子奔向电源的正极，空穴奔向电源的负极，从而使光敏电阻器的阻值迅速下降。利用半导体光电导效应制成的一种特殊电阻器，对光线十分敏感。光敏电阻的阻值随着光照强度阻值减少。本设计选用5506光敏电阻，该产品环氧树脂封装、体积小、反应速度快、可靠性好、灵敏度高、光谱特性好。最大电压150V，最大功耗100，亮电阻2—6K。
2、稳压电路设计
本次采用了三路L7805CV 三端稳压器，分别给单片机、传感器及其它系统供给5V电源。此稳压器有过流、过热保护电路。采用TO-220封装，共有三个针脚数，搭载4个电容滤波即可工作，使用方便。输入电压最小7V，最大35V，输出电压为5V，电流1.5A。因此在使用时要考虑到负载电流的大小，避免器件损坏。
3、报警电路设计
蜂鸣器是电子发声器的一体化结构，采用直流电压供电，广泛应用于电脑，打印机，复印机，电子玩具，汽车电子，计时器等电子产品的音响设备。蜂鸣器主要分为电磁式蜂鸣器和压电蜂鸣器两种[5]。本设计中使用的是压电蜂鸣器。压电蜂鸣器主要由多谐振荡器、压电片蜂鸣和阻抗匹配器组成。为了及时的通知工作人员有路灯出现故障，使用蜂鸣器设计了声音报警电路。
4、显示设计
数码管显示是一种比较便捷的数据显示方式，无论是其反应的快慢程度还是清晰度都是备受欢迎的显示器件。另外，数码管相对液晶显示屏来说价格是比较有优势的，本次设计选用的是七段LED数码管，包括对测量数据小数部分的显示，进一步提高了显示的精度。数码管的连接方式并不是唯一的，它有共阴极、共阳极组装方式。共阳极就是把阳极连接到一起最为公共端口接高电平，共阴极就是把所有的发光二极管的阴极连接到一块作为公共端。考虑到数码管防水、防尘、防紫外线，以及工作温度范围能够满足我们的日常需要，本系统设计采用共阴极连接方式
5、红外传感器模块设计
YS-18 HC-SR501人体红外感应模块是基于红外线技术的具有自动控制功能的产品。它具有超低功耗、灵敏度高、可靠性强，超低电压工作模式的特点。它广泛应用于各类需要用到自动感应功能的电器设备，特别是需要用干电池来供电的自动控制产品。在本设计中相对于通过红外对管来识别人体，YS-18 HC-SR501人体红外感应模块就占有了绝对的优势，红外对管只能是在一条直线上感性触发，而YS-18 HC-SR501人体红外感应模块是在一个立体空间内感应触发，根据本设计实际应用出发，当有人进入传感器触发范围，便可以触发，而且在此范围内能够重复触发。它的工作电压为直流电压，一般控制在4.8v至20v之间，静态电流一般都小于50uA，输出的高电平为3.3v，低电平为0v。该红外传感器有两种触发方式，可以选择是否重复触发，不过一般都是默认重复触发的。YS-18 HC-SR501人体红外感应模块的延时时间是可以根据需求需求来进行调整的，一般制作的范围可以从零点几秒到几十分钟，同样的它的封锁时间制作范围也可以由零秒到几十秒，只是一般会被默认为2.5秒。该模块的外形并不怎么大，电路板的外形尺寸也就只有近7平方厘米，感应透镜的尺寸也只有23毫米，但是小巧带来的一个弊端就是它的感应角度也随之减小了，正常情况下感应角是小于100度的。由于红外传感器的原理问题，它的工作环境温度范围在零下15度到70度之间。
四、软件设计
本设计软件编程使用的是C语言，用的编程软件是keil uvision3。
1、系统主程序设计
采用单片机STC89C52RC作为模拟路灯控制系统的核心。由光敏反馈电路、蜂鸣器发声及LED指示灯电路、直流稳压电路。采用光敏传感器感应外部环境亮暗的变化和是否有路人来判断控制路灯PWM，从而控制路灯亮的强度。此外，还采用软件扫描来判断路灯是否发生故障。当路灯系统发生故障时，数码管会及时的显示那个路灯出现故障以及蜂鸣器及时报警。
2、采样程序设计
AD 采样程序是采样光敏传感器经过放大电路的信号。然后判断采集的AD值是否大于80。
3、PWM控制程序设计
脉宽调制（PWM）是指用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制，是一种对模拟信号电平进行数字编码的方法。以数字方式控制模拟电路，可以大幅度降低系统的成本和功耗。此控制程序分为20%、40%、60%、80%占空比来控制路灯的亮度。随着黑暗强度的增加，占空比越大，路灯的亮度越大。
4、键盘扫描程序设计
本设计的智能路灯由16个路灯接入P1口，4个为一组，先在一端固定为低电平。这样单片机写程序比较方便。也就是检测与该路灯检测是否为高电平，来判断路灯是否正常工作。先送一列为低电平，其余几列全为高电平（此時我们确定了列数），则我们便可以确定当前被检测的路灯是哪一行那一列的，用同样的办法检测其它的路灯，既可以检测所有的路灯。这样可使增加P1口所接路灯的个数，又可以判断那一路灯出现故障，及时让我们更换已坏的路灯。
参考文献
[1]包乐民，于晓明.智能路灯系统发展现状综述.辽东学院学报[J]，2016（4）：12～15
[2]郭天祥.新概念51单片机C语言教程[M].北京：电子工业出版社，2009.425～426
关键词：路灯控制;节能;监控
中图分类号：TU 文献标识码：A 文章编号：（2020）-05-222
一、智能路灯控制系统总体设计方案
本次设计的智能路灯控制系统以STC89C52RC单片机作为主控芯片，根据环境明暗变化和行走的路人实现开关灯，当路灯出现故障实施声控报警等一系列智能化行为。系统采用光敏传感器检测环境明暗变化，当光敏传感器检测不到光源，路灯会点亮，相反则不亮。以及用红外传感器检测行走的路人，当有路人通过时能根据环境光线自动启动路灯。当路人离开时，延迟一段时间后路灯自动熄灭，并可以根据需要自动调节路灯亮度。用软件不断扫描I/O口来检测路灯是否出现故障，选用数码管显示出现故障路灯的编号和用蜂鸣器报警，以及时通知人员处理。
二、单片机的选用
单片机通俗的讲就是小规模的微型计算机。随着人们对电子器件要求的不断提高，单片机的集成化程度也越来越高，结构特点是把处理器、输入输出端口、定时或计数器等基本功能部件集成在一个足够小的半导体芯片上。无论是从结构还是功能来讲，都具有微机系统的全部特性。与通用微型计算机相比，单片机不仅成本低，而且具有很好的开发前景，比一般的微型计算机的抗干扰性能强，开发性能好，开发周期短，体积小可以嵌入到应用系统中作为控制中心，使系统实现智能化。
三、智能路灯控制系统各部分的设计
1、光敏传感器模块设计
光敏电阻器通常由光敏层、玻璃基片（或树脂防潮膜）和电极等组成。常用的制作材料为硫化镉，另外还有硒、硫化铝、硫化铅和硫化铋等材料。这是由于光照产生的载流子都参与导电，在外加电场的作用下作漂移运动，电子奔向电源的正极，空穴奔向电源的负极，从而使光敏电阻器的阻值迅速下降。利用半导体光电导效应制成的一种特殊电阻器，对光线十分敏感。光敏电阻的阻值随着光照强度阻值减少。本设计选用5506光敏电阻，该产品环氧树脂封装、体积小、反应速度快、可靠性好、灵敏度高、光谱特性好。最大电压150V，最大功耗100，亮电阻2—6K。
2、稳压电路设计
本次采用了三路L7805CV 三端稳压器，分别给单片机、传感器及其它系统供给5V电源。此稳压器有过流、过热保护电路。采用TO-220封装，共有三个针脚数，搭载4个电容滤波即可工作，使用方便。输入电压最小7V，最大35V，输出电压为5V，电流1.5A。因此在使用时要考虑到负载电流的大小，避免器件损坏。
3、报警电路设计
蜂鸣器是电子发声器的一体化结构，采用直流电压供电，广泛应用于电脑，打印机，复印机，电子玩具，汽车电子，计时器等电子产品的音响设备。蜂鸣器主要分为电磁式蜂鸣器和压电蜂鸣器两种[5]。本设计中使用的是压电蜂鸣器。压电蜂鸣器主要由多谐振荡器、压电片蜂鸣和阻抗匹配器组成。为了及时的通知工作人员有路灯出现故障，使用蜂鸣器设计了声音报警电路。
4、显示设计
数码管显示是一种比较便捷的数据显示方式，无论是其反应的快慢程度还是清晰度都是备受欢迎的显示器件。另外，数码管相对液晶显示屏来说价格是比较有优势的，本次设计选用的是七段LED数码管，包括对测量数据小数部分的显示，进一步提高了显示的精度。数码管的连接方式并不是唯一的，它有共阴极、共阳极组装方式。共阳极就是把阳极连接到一起最为公共端口接高电平，共阴极就是把所有的发光二极管的阴极连接到一块作为公共端。考虑到数码管防水、防尘、防紫外线，以及工作温度范围能够满足我们的日常需要，本系统设计采用共阴极连接方式
5、红外传感器模块设计
YS-18 HC-SR501人体红外感应模块是基于红外线技术的具有自动控制功能的产品。它具有超低功耗、灵敏度高、可靠性强，超低电压工作模式的特点。它广泛应用于各类需要用到自动感应功能的电器设备，特别是需要用干电池来供电的自动控制产品。在本设计中相对于通过红外对管来识别人体，YS-18 HC-SR501人体红外感应模块就占有了绝对的优势，红外对管只能是在一条直线上感性触发，而YS-18 HC-SR501人体红外感应模块是在一个立体空间内感应触发，根据本设计实际应用出发，当有人进入传感器触发范围，便可以触发，而且在此范围内能够重复触发。它的工作电压为直流电压，一般控制在4.8v至20v之间，静态电流一般都小于50uA，输出的高电平为3.3v，低电平为0v。该红外传感器有两种触发方式，可以选择是否重复触发，不过一般都是默认重复触发的。YS-18 HC-SR501人体红外感应模块的延时时间是可以根据需求需求来进行调整的，一般制作的范围可以从零点几秒到几十分钟，同样的它的封锁时间制作范围也可以由零秒到几十秒，只是一般会被默认为2.5秒。该模块的外形并不怎么大，电路板的外形尺寸也就只有近7平方厘米，感应透镜的尺寸也只有23毫米，但是小巧带来的一个弊端就是它的感应角度也随之减小了，正常情况下感应角是小于100度的。由于红外传感器的原理问题，它的工作环境温度范围在零下15度到70度之间。
四、软件设计
本设计软件编程使用的是C语言，用的编程软件是keil uvision3。
1、系统主程序设计
采用单片机STC89C52RC作为模拟路灯控制系统的核心。由光敏反馈电路、蜂鸣器发声及LED指示灯电路、直流稳压电路。采用光敏传感器感应外部环境亮暗的变化和是否有路人来判断控制路灯PWM，从而控制路灯亮的强度。此外，还采用软件扫描来判断路灯是否发生故障。当路灯系统发生故障时，数码管会及时的显示那个路灯出现故障以及蜂鸣器及时报警。
2、采样程序设计
AD 采样程序是采样光敏传感器经过放大电路的信号。然后判断采集的AD值是否大于80。
3、PWM控制程序设计
脉宽调制（PWM）是指用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制，是一种对模拟信号电平进行数字编码的方法。以数字方式控制模拟电路，可以大幅度降低系统的成本和功耗。此控制程序分为20%、40%、60%、80%占空比来控制路灯的亮度。随着黑暗强度的增加，占空比越大，路灯的亮度越大。
4、键盘扫描程序设计
本设计的智能路灯由16个路灯接入P1口，4个为一组，先在一端固定为低电平。这样单片机写程序比较方便。也就是检测与该路灯检测是否为高电平，来判断路灯是否正常工作。先送一列为低电平，其余几列全为高电平（此時我们确定了列数），则我们便可以确定当前被检测的路灯是哪一行那一列的，用同样的办法检测其它的路灯，既可以检测所有的路灯。这样可使增加P1口所接路灯的个数，又可以判断那一路灯出现故障，及时让我们更换已坏的路灯。
参考文献
[1]包乐民，于晓明.智能路灯系统发展现状综述.辽东学院学报[J]，2016（4）：12～15
[2]郭天祥.新概念51单片机C语言教程[M].北京：电子工业出版社，2009.425～426