基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的路燈節(jié)能控制研究--硬件部分【畢業(yè)論文】

1、<p>　　本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)</p><p><b>　　( 屆)</b></p><p>　　論文題目 基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的路燈節(jié)能控制研究--硬件部分</p><p>　　(英文) Internet of Things technology-basd </p><p>　　energy-saving

2、control of street--Hardware</p><p>　　所在學(xué)院 電子信息學(xué)院 </p><p>　　專業(yè)班級(jí) 電子信息工程 </p><p>　　學(xué)生姓名 學(xué)號(hào) </p><p>　　指導(dǎo)教師 職稱

3、 </p><p>　　完成日期 年 月 日</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)改革的深入，城市亮化工程建設(shè)受到各級(jí)政府的重視,由此產(chǎn)生諸多問(wèn)題，如城市路燈的維護(hù)量增大，人員不足，維護(hù)費(fèi)用及電費(fèi)支出過(guò)多……這些問(wèn)題給路燈管理部門帶來(lái)很大的壓力。

4、</p><p>　　與此同時(shí)互聯(lián)網(wǎng)獲得了極大的發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)下一個(gè)發(fā)展方向，除了擴(kuò)大覆蓋、提高速度、增加無(wú)線接入等，向物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展就是一個(gè)重要的動(dòng)向。</p><p>　　物聯(lián)網(wǎng)用途廣泛，遍及多個(gè)領(lǐng)域。物聯(lián)網(wǎng)通過(guò)傳感器、射頻識(shí)別技術(shù)、全球定位系統(tǒng)等技術(shù)，實(shí)時(shí)采集聲、光、電等各種信息，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)接入，實(shí)現(xiàn)物與物、物與人的鏈接，實(shí)現(xiàn)對(duì)物品和過(guò)程的智能化感知、識(shí)別和管理。</p>&l

5、t;p>　　這要求除了具有高水平的照明設(shè)計(jì)和品質(zhì)優(yōu)良的照明設(shè)備以外, 還要求有一套安全可靠、靈活多變的控制操作系統(tǒng),才能保證良好照明效果的實(shí)現(xiàn)。而現(xiàn)代物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展為我們提供了一種解決以上問(wèn)題的有效途徑。</p><p>　　基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的路燈節(jié)能控制系統(tǒng)是現(xiàn)代物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)運(yùn)用于城市市政建設(shè)中有效且必然的產(chǎn)物, 實(shí)現(xiàn)了城市路燈系統(tǒng)的智能化集中監(jiān)測(cè)、控制與管理。</p><p>　　

6、關(guān)鍵詞：路燈；節(jié)能；物聯(lián)網(wǎng)；智能控制</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　With the deepening of China's economic reform,construction of the overall image of the city by levels of government attention

7、. The resulting many problems,such as increasing the amount of city street maintenance,lack of staff, excessive maintenance costs and electricity costs. Management of these issues to the street a great deal of pressure.&

8、lt;/p><p>　　at the same time the internet was a great development,the information network system,internet under the direction of development,in addition to product coverage,improve speed,increase the wireless a

9、ccess to Internet of Things is an important trend.</p><p>　　Things widely used over intelligent transportation,across multiple areas.Things through the sensor, radio frequency identification technology, glob

10、al positioning system technology, real-time collection of sound, light, electricity and other information through the network access, to achieve things and things, things and people link to achieve intelligent materials

11、and processes of perception, recognition and management.</p><p>　　This requires that in addition to a high level of quality lighting design and lighting equipment, it also requires a set of safe, reliable, f

12、lexible control of the operating system, to ensure the realization of good lighting effects.The development of modern networking technology provides us with an effective way to solve the above problems.</p><p&

13、gt;　　Networking technology based on energy-saving street light control system is a modern technology used in things in the city municipal building effective and inevitable by-product, to achieve the city's street sys

14、tem of intelligent centralized monitoring, control and management.</p><p>　　Key Words: Lights; energy; things; intelligent control</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　

15、　1 引言1</b></p><p>　　1.1 我國(guó)城市路燈照明的現(xiàn)況1</p><p>　　1.2 現(xiàn)代物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展及其應(yīng)用1</p><p>　　1.2.1 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及應(yīng)用1</p><p>　　1.2.2 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展2</p><p>　　1.3 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)運(yùn)用于路燈照明的意義

16、與實(shí)施方案3</p><p>　　2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)4</p><p>　　2.1 電控主節(jié)點(diǎn)5</p><p>　　2.1.1 硬件系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)5</p><p>　　2.1.2 MCF52223最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)5</p><p>　　2.1.3 2.5G（GPRS）模塊6</p><p&

17、gt;　　2.1.4 電源模塊設(shè)計(jì)7</p><p>　　2.2 路燈終端8</p><p>　　2.2.1 AT89S52單片機(jī)及其最小系統(tǒng)9</p><p>　　2.2.2可變電抗器12</p><p>　　2.2.3信號(hào)采集13</p><p>　　2.2.4 電流檢測(cè)保護(hù)電路15</p>

18、<p>　　2.2.5 A/D,D/A轉(zhuǎn)換電路17</p><p>　　2.3 中央控制服務(wù)中心20</p><p>　　3 ZigBee相關(guān)理論21</p><p>　　3.1 ZigBee通信協(xié)議21</p><p>　　3.2 ZigBee的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)21</p><p>　　3.2.1

19、星型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)21</p><p>　　3.2.2點(diǎn)對(duì)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)22</p><p>　　3.3 ZigBee協(xié)議的體系結(jié)構(gòu)22</p><p><b>　　4 軟件設(shè)計(jì)23</b></p><p>　　4.1設(shè)計(jì)意義與設(shè)計(jì)要求23</p><p>　　4.1.1 設(shè)計(jì)意義23</p&

20、gt;<p>　　4.1.2 設(shè)計(jì)要求23</p><p>　　4.2軟件設(shè)計(jì)23</p><p>　　4.2.1軟件流程圖設(shè)計(jì)23</p><p>　　4.3軟件運(yùn)行環(huán)境和調(diào)試24</p><p>　　4.3.1運(yùn)行環(huán)境24</p><p>　　4.3.2調(diào)試步驟25</p>

21、<p><b>　　6 結(jié)論26</b></p><p><b>　　致 謝27</b></p><p><b>　　附 錄 129</b></p><p><b>　　1 引言</b></p><p>　　近年來(lái)，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展

22、,電力消費(fèi)也隨之快速增長(zhǎng)。電力資源已成為緊缺資源,如何節(jié)能降耗已成為近年來(lái)研究的熱點(diǎn)課題。各種節(jié)能減排的方案層出不窮，其中物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展也為節(jié)能降耗提供了一種新的方式。</p><p>　　本次課題研究的就是通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，設(shè)計(jì)一種路燈無(wú)線控制方案，對(duì)信號(hào)的采集、無(wú)線通信、故障檢測(cè)等電路進(jìn)行設(shè)計(jì)和調(diào)試，并通過(guò)GPRS數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)對(duì)路燈模擬控制系統(tǒng)的智能化管理與監(jiān)控，以及對(duì)路燈故障進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)和故障位置報(bào)警。

23、</p><p>　　1.1 我國(guó)城市路燈照明的現(xiàn)況</p><p>　　隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)改革的深入發(fā)展，城市整體形象工程建設(shè)也受到各級(jí)政府的重視。它的好壞，將直接影響城市自身經(jīng)濟(jì)的發(fā)展進(jìn)程。城市亮化作為形象工程的重要組成部分，越來(lái)越被政府所重視，大量的資金投入進(jìn)行建設(shè)和改造，使得我們的城市夜晚變得燈火輝煌，絢麗多彩，但問(wèn)題也隨之而來(lái)，由于路燈線路分布面太廣，不便于路燈管理及巡回檢查，引起的能

24、耗逐年攀升，由此產(chǎn)生的某些問(wèn)題亦逐漸顯露出來(lái)，如城市路燈的維護(hù)量增大，帶來(lái)人員不足；維護(hù)費(fèi)用增加，社會(huì)成本過(guò)高，電費(fèi)支出過(guò)多，財(cái)政承擔(dān)相對(duì)困難[1]……這些問(wèn)題的產(chǎn)生無(wú)疑給當(dāng)?shù)氐穆窡艄芾聿块T的各方面工作帶來(lái)很大的壓力，急切加以解決。</p><p>　　1.2 現(xiàn)代物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展及其應(yīng)用</p><p>　　1.2.1 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及應(yīng)用</p><p>　　物聯(lián)網(wǎng)

25、是Internet of Things的簡(jiǎn)稱，它的基本定義是指的是將無(wú)處不在（Ubiquitous）的末端設(shè)備（Devices）和設(shè)施（Facilities），包括具備“內(nèi)在智能”的傳感器、移動(dòng)終端、工業(yè)系統(tǒng)、數(shù)控系統(tǒng)、家庭智能設(shè)施、視頻監(jiān)控系統(tǒng)等、和“外在使能”(Enabled)的，如貼上RFID的各種資產(chǎn)（Assets）、攜帶無(wú)線終端的個(gè)人與車輛等等“智能化物件或動(dòng)物”或“智能塵埃”（Mote），通過(guò)各種無(wú)線和/或有線的長(zhǎng)距離和/或

26、短距離通訊網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通（M2M)、應(yīng)用大集成（Grand Integration)、以及基于云計(jì)算的SaaS營(yíng)運(yùn)等模式，在內(nèi)網(wǎng)（Intranet）、專網(wǎng)（Extranet）、和/或互聯(lián)網(wǎng)（Internet）環(huán)境下，采用適當(dāng)?shù)男畔踩Ｕ蠙C(jī)制，提供安全可控乃至個(gè)性化的實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)、定位追溯、報(bào)警聯(lián)動(dòng)、調(diào)度指揮、預(yù)案管理、遠(yuǎn)程控制、安全防范、遠(yuǎn)程維保、在線升級(jí)、統(tǒng)計(jì)報(bào)表、決策支持、領(lǐng)導(dǎo)桌面（集中展示的Cockpit Dashboard)

27、等管理和服務(wù)功能，實(shí)現(xiàn)對(duì)“萬(wàn)物”的“高效、節(jié)能、安全、環(huán)?！钡摹肮堋⒖?、營(yíng)”一體化[2]。</p><p>　　物聯(lián)網(wǎng)用途廣泛，遍及智能交通、環(huán)境保護(hù)、政府工作、公共安全、平安家居、智能消防、工業(yè)監(jiān)測(cè)、食品溯源、敵情偵查和情報(bào)搜集等多個(gè)領(lǐng)域。物聯(lián)網(wǎng)通過(guò)傳感器、射頻識(shí)別技術(shù)、全球定位系統(tǒng)等技術(shù)，實(shí)時(shí)采集任何需要監(jiān)控、連接互動(dòng)的物體或過(guò)程，采集聲、光、熱、電、力學(xué)、化學(xué)、生物、位置等各種需要的信息，通過(guò)各類可能的網(wǎng)絡(luò)

28、接入，實(shí)現(xiàn)物與物、物與人的泛在鏈接，實(shí)現(xiàn)對(duì)物品和過(guò)程的智能化感知、識(shí)別和管理。</p><p>　　1.2.2 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展</p><p>　　近幾十年來(lái)互聯(lián)網(wǎng)獲得了極大的發(fā)展， 已經(jīng)成為人類社會(huì)和人類生活不可或缺的信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，而互聯(lián)網(wǎng)下一個(gè)發(fā)展方向就是物聯(lián)網(wǎng)。物聯(lián)網(wǎng)在國(guó)際上又稱為傳感網(wǎng)，是在計(jì)算機(jī)，互聯(lián)網(wǎng)和移動(dòng)通信之后的再一次信息產(chǎn)業(yè)浪潮。</p><p>

29、;　　在我國(guó)最早提出物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是在1999年，中科院?jiǎn)?dòng)了傳感網(wǎng)的研究，并且取得一定的成果。</p><p>　　而后在2003年，美國(guó)的《技術(shù)評(píng)論》也指出了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)會(huì)是未來(lái)改變?nèi)藗兩畹闹匾夹g(shù)之一。</p><p>　　在2005年11月17日突尼斯舉辦的信息社會(huì)世界峰會(huì)上（WSIS）上國(guó)際電信同盟（ITU）更是發(fā)布了《ITU互聯(lián)網(wǎng)報(bào)告2005：物聯(lián)網(wǎng)》，指出物聯(lián)網(wǎng)的時(shí)代即將到來(lái)。&

30、lt;/p><p>　　2008年11月，北京大學(xué)舉行第二屆中國(guó)政務(wù)研討會(huì)“知識(shí)社會(huì)與創(chuàng)新2.0”，在研討會(huì)上專家們也指出了移動(dòng)技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展將會(huì)帶動(dòng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)形態(tài)、創(chuàng)新形態(tài)的發(fā)展。</p><p>　　2009年1月28日，IBM首席執(zhí)行官彭明盛首次提出“智慧地球”這一概念。之后的2月24日，大中華區(qū)首席執(zhí)行官錢大群在2009IBM論壇上提出了“智慧地球”的新策略在世界范圍內(nèi)產(chǎn)生很大影

31、響。</p><p>　　1.3 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)運(yùn)用于路燈照明的意義與實(shí)施方案</p><p>　　如何提高道路照明質(zhì)量、降低能耗、實(shí)現(xiàn)綠色照明已成為城市照明的關(guān)鍵問(wèn)題。道路照明的首要任務(wù)是在節(jié)約公共能源的基礎(chǔ)上，提供安全和舒適的照明亮度，達(dá)到減少交通事故，提升交通運(yùn)輸效率的目的。由于基礎(chǔ)設(shè)施的條件所限，目前普遍缺少路燈級(jí)的通信鏈路，路燈控制方式一般只能對(duì)整條道路統(tǒng)一控制，無(wú)法測(cè)量和控制到每一

32、盞燈。將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)運(yùn)用于路燈照明就是解決這一問(wèn)題最好辦法，設(shè)計(jì)一套安全可靠、靈活多變的控制操作系統(tǒng),保證良好照明效果的實(shí)現(xiàn)，繼而達(dá)到節(jié)約能源的目的。</p><p>　　設(shè)計(jì)這樣的一套系統(tǒng)具體的設(shè)計(jì)路線可以通過(guò)圖 1-1來(lái)完成。</p><p>　　圖1.1 設(shè)計(jì)路線圖</p><p><b>　　2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)</b></p>

33、<p>　　運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)設(shè)計(jì)一個(gè)路燈節(jié)能控制系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用中是完全可行的，通常采用的是基于上層GPRS通訊與下層ZIGBEE通訊相結(jié)合的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。由中央控制服務(wù)中心、電控主節(jié)點(diǎn)、路燈終端三部分組成[3]，如圖2-1所示。</p><p>　　圖2-1 基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的路燈節(jié)能系統(tǒng)實(shí)物圖</p><p>　　整個(gè)系統(tǒng)非常龐大，路燈終端主要是由無(wú)線傳感器構(gòu)成，通過(guò)單片機(jī)智能控制

34、每一盞燈，實(shí)現(xiàn)對(duì)路面情況的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。電控主節(jié)點(diǎn)的主要作用就是收集終端的傳感信息，并將收集到的信息通過(guò)GPRS網(wǎng)絡(luò)向上發(fā)送到中央控制服務(wù)中心。最后中央控制服務(wù)中心通過(guò)軟件就可以對(duì)整個(gè)城市的路燈進(jìn)行監(jiān)控，發(fā)現(xiàn)故障路燈以及及時(shí)的報(bào)告，維修。</p><p><b>　　2.1 電控主節(jié)點(diǎn)</b></p><p>　　2.1.1 硬件系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)</p>&l

35、t;p>　　根據(jù)圖2-1所示的系統(tǒng)實(shí)物圖分析可得出該設(shè)計(jì)的硬件總體框圖如下2-2。</p><p>　　圖2-2 路端通信硬件總體設(shè)計(jì)圖</p><p>　　在本設(shè)計(jì)中，AD模塊和繼電器模塊用于路端的控制箱的控制和檢測(cè)，這個(gè)功能可以根據(jù)實(shí)際的需求選擇增減，如需要控制和檢測(cè)路端的控制箱則可以使用這些模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能。SPI,IIC接口便于擴(kuò)展，使得硬件具有靈活性和可擴(kuò)展性。</

36、p><p>　　2.5G，3G模塊主要是應(yīng)用GPRS和WCDMA技術(shù)用于信息的傳送。AT89S52單片機(jī)路燈終端則是硬件電路的核心，用于對(duì)路燈的控制[4]。</p><p>　　2.1.2 MCF52223最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p>　　MCU最小系統(tǒng)是指可以使內(nèi)部程序運(yùn)行起來(lái)的所必需的外圍電路。</p><p>　　MCF52223的最小系統(tǒng)

37、包括了電源電路、PLL濾波電路、晶振電路、復(fù)位電路等，如圖2-3所示。</p><p>　　圖2-3 MCF52223最小系統(tǒng)原理圖</p><p>　　系統(tǒng)中各電路的作用如下：</p><p>　　電源電路：電源電路為MCU提供3.3V的工作電壓，它的好壞直接決定整個(gè)系統(tǒng)能否正常工作，所以為了提高電源電路的抗干擾性，所有電源引腳必須接有相應(yīng)的濾波電容。</

38、p><p>　　晶振電路：晶振電路為MCU提供工作時(shí)鐘。</p><p>　　PLL濾波電路：PLL濾波電路的作用主要是實(shí)現(xiàn)對(duì)片內(nèi)PLL模塊的濾波。</p><p>　　復(fù)位電路：它實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)上電復(fù)位以及運(yùn)行時(shí)的按鍵復(fù)位功能。復(fù)位信號(hào)包括數(shù)位輸入RST1和復(fù)位輸出RST0。</p><p>　　2.1.3 2.5G（GPRS）模塊</p>

39、;<p>　　在本設(shè)計(jì)中無(wú)線通信技術(shù)運(yùn)用的是華為GTM900，它是一款三頻段GSM/GPRS無(wú)線模塊。它支持標(biāo)準(zhǔn)的AT命令以及增強(qiáng)AT命令，提供豐富的語(yǔ)音和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)等功能，是高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)雀鞣N應(yīng)用的理想解決方案。</p><p>　　同時(shí)GTM900無(wú)線模塊也適合在GT800的網(wǎng)絡(luò)下運(yùn)行，可提供組呼、廣播、優(yōu)先呼叫等豐富的集群功能，是GT800各類終端的核心解決方案。</p><

40、p>　　GTM900產(chǎn)品構(gòu)件原理圖如下2-4。</p><p>　　圖2-4 GTM900構(gòu)件原理圖</p><p>　　2.1.4 電源模塊設(shè)計(jì)</p><p>　　在本設(shè)計(jì)中電源模塊使用的芯片是LM2576，它的工作原理是通過(guò)調(diào)節(jié)相應(yīng)電源轉(zhuǎn)換芯片的R1和R2的電阻值，可以調(diào)節(jié)輸出電壓的大小，輸出電壓計(jì)算為：V=1.23*(1+R1/R2)。</p&g

41、t;<p>　　系統(tǒng)使用的電源有兩種，一種是4.0V，供GTM900模塊和無(wú)線發(fā)送接收模塊使用，另一種是3.0V，供MCF52223使用。在通常情況下R2=2K電阻，同時(shí)功率要比較大，至少要0.5W。當(dāng)電壓是4V時(shí)，R1是4.5V，當(dāng)電源是3V時(shí)，R1是2.8K。兩種電源的原理圖2-5如下：</p><p>　　圖2-5 電源模塊原理圖</p><p><b>　

42、　2.2 路燈終端</b></p><p>　　路燈控制器是路燈終端的核心，也是無(wú)限傳感網(wǎng)絡(luò)中的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，主要的功能就是對(duì)每盞路燈進(jìn)行控制，并且檢測(cè)每盞路燈的實(shí)時(shí)狀態(tài)。每個(gè)路燈控制器之間通過(guò)ZIGBEE網(wǎng)絡(luò)協(xié)議組成網(wǎng)絡(luò)，每個(gè)區(qū)域又形成一個(gè)獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)[5]。</p><p>　　路燈控制器檢測(cè)路燈狀態(tài)包括路燈的電流通斷情況和燈的光強(qiáng)度等。還包括了該路燈在網(wǎng)絡(luò)中的地址。路燈控制器的

43、硬件設(shè)計(jì)可以采用分層模式：將主控器及其最小系統(tǒng)和天線模塊設(shè)計(jì)在一塊板中，留出對(duì)應(yīng)的接口。而采集系統(tǒng)，控制系統(tǒng)和電源系統(tǒng)等設(shè)計(jì)在底板上，也留出對(duì)應(yīng)的接口。這樣在使用時(shí)只要將兩塊板接口插在一起就可以了。</p><p>　　路燈終端的硬件設(shè)計(jì)主要包括：AT89S52單片機(jī)及其最小系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、電流保護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、A/D,D/A轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。如圖2-6所示該硬件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。</p>&

44、lt;p>　　圖2-6 系統(tǒng)硬件框圖</p><p>　　2.2.1 AT89S52單片機(jī)及其最小系統(tǒng)</p><p>　　本設(shè)計(jì)中用的是AT89S52單片機(jī)，AT89S52是一種低功耗、高性能的含有8K字節(jié)快閃可編程/擦除只讀存儲(chǔ)器的8位CMOS微控制器，使用ATMEL公司的高密度、非易失存儲(chǔ)技術(shù)制造。芯片內(nèi)集成了通用8位中央處理器和ISP Flash存儲(chǔ)單元，功能強(qiáng)大的微型計(jì)算

45、機(jī)AT89S52可為許多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供性價(jià)比高的解決方案。</p><p>　　AT89S52單片機(jī)的最小系統(tǒng)如圖2-7所示。</p><p>　　2-7 AT89S52單片機(jī)最小系統(tǒng)</p><p>　　AT89S52的主要性能包括：</p><p>　　(1)與MCS-51單片機(jī)產(chǎn)品兼容；</p><p>

46、　　(2)片內(nèi)有8K字節(jié)的可在線重復(fù)編程快閃擦寫存儲(chǔ)器(Flash Memory)；</p><p>　　(3)編程所需的所有時(shí)序和電壓，均不需外部電路供給；</p><p>　　(4)存儲(chǔ)器可循環(huán)寫入/擦除1000次：</p><p>　　(5)全靜態(tài)工作，可由0Hz到33MHz：</p><p>　　(6)32條可編程I/O線；</

47、p><p>　　(7)程序存儲(chǔ)器具有3級(jí)加密保護(hù)；</p><p>　　(8)三個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器；</p><p>　　(9)可編程全雙工串行通道；</p><p>　　(10)空閑狀態(tài)維持低功耗和掉電狀態(tài)保護(hù)存儲(chǔ)內(nèi)容。</p><p>　　AT89S52單片機(jī)封裝圖如圖2-8所示：</p><p

48、>　　圖2-8 AT89S52引腳圖 DIP封裝</p><p>　　AT89S52單片機(jī)引腳說(shuō)明：</p><p><b>　　P0口：</b></p><p>　　P0口是一個(gè)8位漏極開(kāi)路的雙向I/O口，作為輸入口，每位都能驅(qū)動(dòng)8個(gè)TTL邏輯電平。對(duì)P0端口寫“1”時(shí)，引腳作為高阻抗輸入。另外當(dāng)訪問(wèn)外部程序或是數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器是，它也可作

49、為低8位地址，此時(shí)P0口不具有上拉電阻。P0口還可以用來(lái)接收指令字節(jié)，當(dāng)在flash編程時(shí)。在程序效驗(yàn)時(shí)輸出指令字節(jié)。</p><p><b>　　P1口：</b></p><p>　　P1口是一個(gè)具有8位上拉電阻的8位I/O口，P1口輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL邏輯電平。對(duì)P1端口寫“1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的

50、引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（IIL）。</p><p><b>　　P2口：</b></p><p>　　P2口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL邏輯電平。對(duì)P2端口寫“1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用。在訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器或用16位地址讀取外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（例如執(zhí)行MOVX@DPTR）時(shí)，P2口送出高

51、八位地址。在flash編程和校驗(yàn)時(shí)，P2口也接收高8位地址字節(jié)和一些控制信號(hào)。</p><p><b>　　P3口：</b></p><p>　　P3口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，p3輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL邏輯電平。對(duì)P3 端口寫“1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（

52、IIL）。</p><p><b>　　RST:</b></p><p>　　復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器工作時(shí)，RST引腳出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期以上高電平將是單片機(jī)復(fù)位。</p><p><b>　　XTAL1：</b></p><p>　　振蕩器反相放大器和內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生電路的輸入端。</p>&l

53、t;p><b>　　XTAL2：</b></p><p>　　振蕩器反相放大器的輸出端。</p><p><b>　　ALE/PROG：</b></p><p>　　訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，ALE（地址鎖存允許）引腳輸出脈沖用于鎖存地址的低8位字節(jié)。而大多情況下ALE仍以時(shí)鐘振蕩頻率的1/6輸出固定的脈沖信

54、號(hào)，所以它可對(duì)外輸出時(shí)鐘或用于定時(shí)目的。但值得注意的是每當(dāng)訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)就跳過(guò)一個(gè)ALE脈沖。在FLASH存儲(chǔ)器編程時(shí)，該引腳還可以用于輸入編程脈沖（PROG）。</p><p><b>　　PSEN：</b></p><p>　　外部程序存儲(chǔ)器的讀選通信號(hào)即是程序儲(chǔ)存允許（PSEN），當(dāng)AT89S52由外部程序存儲(chǔ)器取指令（或數(shù)據(jù)）時(shí)，每個(gè)機(jī)器周期兩次PSEN

55、有效，即輸出兩個(gè)脈沖，在此期間，當(dāng)訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，將跳過(guò)兩次PSEN信號(hào)。</p><p>　　2.2.2可變電抗器</p><p>　　本設(shè)計(jì)中用到的可變電抗器與傳統(tǒng)電抗器不同，它由可變電抗變換器和功率變換器構(gòu)成。它在傳統(tǒng)電抗器中引入二次線圈，與電力電子功率變換器連接。該可變電抗器的結(jié)構(gòu)框圖如圖2-9所示。</p><p>　　圖2-9 基于功率變換的可變電

56、抗器結(jié)構(gòu)框圖</p><p>　　可變電抗器的工作原理由圖2-9可知，路燈負(fù)載直接與可變電抗器的一次繞組相連接，功率變換器與變換器中加入的二次線圈相連接，然后連接CPU控制器。繼而通過(guò)CPU控制器的指令來(lái)控制功率變換器對(duì)二次繞組進(jìn)行調(diào)節(jié)控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)可變電抗器一次繞組阻抗的改變，最終達(dá)到改變路燈的輸入電壓，使得路燈可以實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng)和對(duì)路燈進(jìn)行控制[6]。</p><p>　　功率變換單元的工作

57、原理如圖2-10所示。它由電子電力功率器件，觸發(fā)控制器，信號(hào)檢測(cè)與處理器等部分組成。</p><p>　　圖2-10 功率變換單元工作原理圖</p><p>　　如圖2-10所示，CPU控制器將分析處理信號(hào)輸出到觸發(fā)裝置，輸出裝置輸出脈沖信號(hào)改變晶閘管的導(dǎo)通情況，而晶閘管導(dǎo)通情況的不同控制了可變電抗器二次線圈的電壓電流發(fā)生變化，進(jìn)而改變一次線圈，使路燈的輸入電壓發(fā)生改變，從而控制路燈的明

58、亮程度。</p><p><b>　　2.2.3信號(hào)采集</b></p><p>　　信號(hào)采集模塊主要有兩個(gè)方面：一是通過(guò)紅外線檢測(cè)來(lái)識(shí)別判斷路面的實(shí)時(shí)情況；一是通過(guò)光傳感器判斷路面的明亮程度，從而判斷是否需要開(kāi)啟路燈[7]。</p><p><b>　　（1）紅外檢測(cè)模塊</b></p><p>

59、　　判斷交通狀況使用紅外反射探頭和接收探頭組成的監(jiān)測(cè)電路。當(dāng)發(fā)射管的紅外信號(hào)經(jīng)過(guò)反射被接收管接收后，接收管的電阻會(huì)發(fā)生變化，在電路上一般以電壓的形式體現(xiàn)出來(lái)，而接收探頭的一端單片機(jī)控制端口相連將監(jiān)測(cè)到的新電平送到單片機(jī)對(duì)應(yīng)的控制引腳，單片機(jī)根據(jù)監(jiān)測(cè)到的不同時(shí)間的信號(hào)輸出合適的PWM脈沖對(duì)路燈的亮度進(jìn)行控制。</p><p>　　在電路中設(shè)置了各個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)對(duì)人流量和人流方向進(jìn)行監(jiān)測(cè)，當(dāng)人流量較大時(shí)，通過(guò)兩個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的時(shí)

60、間就比較短，單片機(jī)將這一監(jiān)測(cè)信號(hào)進(jìn)行計(jì)算來(lái)判斷物體移動(dòng)的速度。</p><p>　　紅外檢測(cè)模塊如圖2-11所示：</p><p>　　圖2-11 紅外監(jiān)測(cè)模塊原理圖</p><p>　　各個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的電平值如圖2-12所示，根據(jù)真值表不僅可以看出物體的移動(dòng)方向。如果只有監(jiān)測(cè)點(diǎn)一監(jiān)測(cè)到物體，監(jiān)測(cè)點(diǎn)二沒(méi)有監(jiān)測(cè)到物體則說(shuō)明物體已經(jīng)返回或停止在了兩個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的中間所以在設(shè)計(jì)中

61、增加了延時(shí)電路無(wú)論物體是否通過(guò)監(jiān)測(cè)點(diǎn)二路燈都將延時(shí)一段時(shí)間確保人能通過(guò)。</p><p>　　圖2-12 紅外監(jiān)測(cè)開(kāi)關(guān)真值表</p><p><b>　　光傳感器</b></p><p>　　光傳感器就是利用光敏元件將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的傳感器，如圖2-13所示，采集模塊負(fù)責(zé)采集路燈電流和光照強(qiáng)度，通過(guò)電路轉(zhuǎn)換將其轉(zhuǎn)換為MCU允許范圍的0-3.

62、3V的電壓信號(hào)以便MCU識(shí)別路燈是否通電和電流大小[8]。</p><p>　　圖2-13 采集模塊原理圖</p><p>　　2.2.4 電流檢測(cè)保護(hù)電路</p><p><b>　　（1）過(guò)零檢測(cè)電路</b></p><p>　　過(guò)零檢測(cè)電路用于對(duì)電源電壓的過(guò)零點(diǎn)進(jìn)行檢測(cè)，以便對(duì)晶閘管進(jìn)行觸發(fā)控制。如圖2-14所示為

63、電壓過(guò)零檢測(cè)電路。</p><p>　　圖2-14 電壓過(guò)零檢測(cè)電路</p><p>　　工作原理如下：輸入電源為220V的交流電，通過(guò)200K的電阻之后同時(shí)輸入兩個(gè)光電耦合器GD1和GD2，由于電阻的限制，通過(guò)光電耦合器的電流在15mA一下，因此光電耦合器在小于15mA的電流電路中可以安全工作。在交流電的作用下，耦合器導(dǎo)通，輸出低電平；不導(dǎo)通則輸出高電平。輸出的高低電平就作為晶閘管的過(guò)零

64、檢測(cè)信號(hào)[9]。</p><p>　　這種過(guò)零檢測(cè)電路在使用中要注意一下兩點(diǎn)(1) 在光電耦合器的輸入部分和輸出部分必須分別采用獨(dú)立的電源，若兩端共用一個(gè)電源，則光電耦合器的隔離作用將失去意義。(2) 當(dāng)用光電耦合起來(lái)隔離輸入輸出通道時(shí)，必須對(duì)所有的信號(hào)(包括數(shù)字量信號(hào)、控制量信號(hào)、狀態(tài)信號(hào))全部隔離，使得被隔離的兩邊沒(méi)有任何電氣上的聯(lián)系，否則這種隔離是沒(méi)有意義的。</p><p><

65、;b>　?。?）電流檢測(cè)電路</b></p><p>　　在系統(tǒng)正常工作時(shí)，也需要對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行電流的監(jiān)測(cè)，實(shí)時(shí)保護(hù)系統(tǒng)的安全。本設(shè)計(jì)中可以運(yùn)用如圖2-15的電流檢測(cè)電路進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控。</p><p>　　圖2-15 電流檢測(cè)電路</p><p><b>　?。?）過(guò)流保護(hù)電路</b></p><p&g

66、t;　　而當(dāng)電路中的電流達(dá)到或是超過(guò)系統(tǒng)預(yù)設(shè)的電流值，則此時(shí)系統(tǒng)就應(yīng)采取過(guò)流故障處理，可以關(guān)閉系統(tǒng)，在下次開(kāi)啟系統(tǒng)是，若系統(tǒng)故障消失，則系統(tǒng)可以正常工作。該電路如圖2-16所示。</p><p>　　圖2-16 旁路保護(hù)轉(zhuǎn)換電路</p><p>　　2.2.5 A/D,D/A轉(zhuǎn)換電路</p><p>　　通過(guò)信號(hào)采集模塊采集到的信號(hào)為模擬信號(hào)，不能直接經(jīng)過(guò)單片機(jī)進(jìn)

67、行處理，必須要通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換，將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)輸入單片機(jī)進(jìn)行處理；而單片機(jī)分析處理輸出的信號(hào)為數(shù)字信號(hào)，也必須通過(guò)D/A轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)才可以輸入可變電抗器進(jìn)行下一步工作。</p><p><b>　?。?）A/D轉(zhuǎn)換</b></p><p>　　A/D轉(zhuǎn)換電路的核心是A/D轉(zhuǎn)換器，本設(shè)計(jì)中用的是TLC2543，該轉(zhuǎn)換器是由美國(guó)IT公司生產(chǎn)。TLC2543是12

68、位開(kāi)關(guān)電容逐次逼近模數(shù)轉(zhuǎn)換器，有多種封裝種形式，其中DB、DW或N封裝的管腳圖和轉(zhuǎn)換電路如圖2-17所示[10]。</p><p>　　圖2-17 TLC2543管腳圖與轉(zhuǎn)換電路圖</p><p>　　下面就TLC2543各管腳的功能做簡(jiǎn)單說(shuō)明：</p><p><b>　　(1)電源引腳</b></p><p>　　

69、Vcc,20腳：正電源端，一般接+5V。GND,10腳：地。</p><p>　　REF+,14腳：正基準(zhǔn)電壓端，一般接+5V。</p><p>　　REF-,13腳：負(fù)基準(zhǔn)電壓端，一般接地。</p><p><b>　　(2)控制引腳</b></p><p>　　，15腳：片選端，由高到低有效，由外部輸入。</p

70、><p>　　EOC，19腳：轉(zhuǎn)換結(jié)束端，向外部輸出。</p><p>　　I/O，CLOCK,18腳：控制輸入輸出的時(shí)鐘，由外部輸入。</p><p><b>　　(3)模擬輸入引腳</b></p><p>　　AIN0～AIN10，1～9腳、11～12腳：11路模擬輸入端，輸入電壓范圍：0.3V～Vcc+0.3V。<

71、;/p><p>　　(4)控制字輸入引腳</p><p>　　DATA TNPUT,17腳：控制字輸入端，選擇通道及輸出數(shù)據(jù)格式的控制字由此輸入。</p><p>　　(5)轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)輸出引腳</p><p>　　DATA OUT,16腳：A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果輸出的3態(tài)串行輸出端。</p><p><b>　?。?） D

72、/A轉(zhuǎn)換</b></p><p>　　可變電抗器中執(zhí)行的必須是模擬信號(hào)，因此CPU控制單元處理后的信號(hào)一定要由D/A轉(zhuǎn)換電路將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)，才能輸入可變電抗器。本設(shè)計(jì)采用TI公司生產(chǎn)的12位串行A/D轉(zhuǎn)換器TLC5615如圖2-18所示[11]。</p><p>　　圖2-18 TLC5615管腳圖與轉(zhuǎn)換電路</p><p>　　TLC5615

73、各管腳功能：</p><p>　　·DIN, 串行二進(jìn)制數(shù)輸入端;</p><p>　　·SCLK,串行時(shí)鐘輸入端;</p><p>　　·-CS,芯片選擇,低有效;</p><p>　　·DOUT,用于級(jí)聯(lián)的串行數(shù)據(jù)輸出</p><p>　　·AGND,模擬地;<

74、;/p><p>　　·REFIN,基準(zhǔn)電壓輸入端;</p><p>　　·OUT,DAC模擬電壓輸出端;</p><p>　　·VDD,正電源電壓端。</p><p>　　2.3 中央控制服務(wù)中心</p><p>　　在電控主節(jié)點(diǎn)與路燈終端都運(yùn)行的情況下，就希望可以在中央控制服務(wù)中心對(duì)整個(gè)系統(tǒng)

75、進(jìn)行監(jiān)控，對(duì)路面的實(shí)時(shí)情況進(jìn)行觀察判斷，這就要求在服務(wù)層有一個(gè)豐富有好，簡(jiǎn)單明了的圖形用戶界面。</p><p>　　系統(tǒng)控制服務(wù)中心的核心是管理軟件和通信軟件，管理軟件通過(guò)控制中心的界面，實(shí)現(xiàn)對(duì)路燈的控制，或是顯示路面狀態(tài)，故障報(bào)警等，最終實(shí)現(xiàn)路燈管理自動(dòng)化。管理軟件主要負(fù)責(zé)管理數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)，將用戶的控制命令轉(zhuǎn)化成指令格式放入數(shù)據(jù)庫(kù)中供管理軟件使用。</p><p>　　通信軟件通過(guò)和

76、GPRS/WCDMA的通信來(lái)負(fù)責(zé)處理控制指令，通信軟件設(shè)計(jì)為Service的形式，作為一個(gè)服務(wù)運(yùn)行在監(jiān)控中心的服務(wù)器上，偵聽(tīng)TCP相關(guān)端口，保持和路燈終端通信裝置的通信。通信軟件使用多線程的異步Socket機(jī)制，這樣減少了開(kāi)發(fā)的難度，也提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。</p><p>　　3 ZigBee相關(guān)理論</p><p>　　3.1 ZigBee通信協(xié)議</p><p>

77、;　　單個(gè)路燈的控制如上一章所介紹的，而在實(shí)際生活中照明的路燈往往是由多個(gè)路燈組成的，所以路燈與路燈之間的通信則需要另一種通信方式。蜜蜂在發(fā)現(xiàn)花叢后就會(huì)通過(guò)一種特殊的肢體語(yǔ)言來(lái)告訴同伴這一信息，這一肢體語(yǔ)言就是ZigZag行舞蹈。因此ZigBee通信技術(shù)也成為了新一代的無(wú)線通信技術(shù)。 </p><p>　　ZigBee是一個(gè)由可多達(dá)65000個(gè)無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸模塊組成的無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，在每個(gè)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸模塊之間

78、可以相互通信，每個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)間的距離可以從標(biāo)準(zhǔn)的75M無(wú)線擴(kuò)展。ZigBee技術(shù)是一種短距離、低復(fù)雜度、低功耗、低速率、低成本的雙向無(wú)線通訊技術(shù)。它主要可以用在距離短、功耗低且傳輸速率不高的各種電子設(shè)備之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸和典型的有周期性數(shù)據(jù)、間歇性數(shù)據(jù)和低反應(yīng)時(shí)間數(shù)據(jù)傳輸?shù)膽?yīng)用[12]。</p><p>　　3.2 ZigBee的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)</p><p>　　根據(jù)實(shí)際中的應(yīng)用ZigBee網(wǎng)

79、絡(luò)可以組織成星型網(wǎng)絡(luò)，也可以組織成點(diǎn)對(duì)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)。</p><p>　　3.2.1星型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)</p><p>　　由于星型網(wǎng)絡(luò)在形成是第一步就是建立網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器，所以星型網(wǎng)絡(luò)以網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器為中心，所有的設(shè)備都必須跟網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器通信。網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器要為網(wǎng)絡(luò)選擇一個(gè)唯一的標(biāo)示符，所有該星型網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備都是用這個(gè)標(biāo)示符來(lái)規(guī)定自己的屬主關(guān)系。不同星型網(wǎng)絡(luò)之間的設(shè)備必須要通過(guò)設(shè)置專門的網(wǎng)關(guān)才能完成相互通信。星型

80、網(wǎng)絡(luò)中的兩個(gè)設(shè)備如果要相互通信，都是先把各自的數(shù)據(jù)包發(fā)送給網(wǎng)絡(luò)器，然后由網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器轉(zhuǎn)發(fā)給對(duì)方。</p><p>　　3.2.2點(diǎn)對(duì)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)</p><p>　　點(diǎn)對(duì)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)中任意兩個(gè)設(shè)備只要能夠彼此收到對(duì)方的無(wú)線信號(hào)，就可以直接通信，不需要其他設(shè)備的轉(zhuǎn)發(fā)。但是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)中仍然需要一個(gè)網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器，不過(guò)這個(gè)協(xié)調(diào)器的功能不再是為其它設(shè)備轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)，而是完成設(shè)備注冊(cè)和訪問(wèn)控制本地網(wǎng)絡(luò)管理功能。</

81、p><p>　　3.3 ZigBee協(xié)議的體系結(jié)構(gòu)</p><p>　　在ZigBee協(xié)議體系結(jié)構(gòu)中通常是用層這一概念來(lái)量化，每一層負(fù)責(zé)完成規(guī)定的任務(wù)，并由下往上提供服務(wù)[13]。</p><p>　　ZigBee體系結(jié)構(gòu)中主要是由物理層（PHY）、媒體接入控制層（MAC）、網(wǎng)絡(luò)/安全層以及應(yīng)用層組成，其結(jié)構(gòu)如圖3-1所示。</p><p>&l

82、t;b>　　ZigBee協(xié)議</b></p><p>　　IEEE 802.15.4</p><p>　　圖3-1 ZigBee協(xié)議結(jié)構(gòu)體系</p><p><b>　　4 軟件設(shè)計(jì)</b></p><p>　　4.1設(shè)計(jì)意義與設(shè)計(jì)要求</p><p>　　4.1.1 設(shè)計(jì)意義&

83、lt;/p><p>　　通過(guò)對(duì)系統(tǒng)硬件部分的設(shè)計(jì)，形成了一個(gè)整體的硬件框架，而對(duì)軟件的設(shè)計(jì)則可以使基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的路燈節(jié)能系統(tǒng)真正運(yùn)行起來(lái)。作為一個(gè)可以在實(shí)際中應(yīng)用的系統(tǒng)，軟件的設(shè)計(jì)也是尤為的重要，它直接關(guān)系到整個(gè)系統(tǒng)在實(shí)際中的可執(zhí)行性，而不是單純的理論研究。學(xué)以致用才是我們最終要達(dá)到的目的。在這一章中主要介紹的就是本次設(shè)計(jì)中的軟件部分，包括軟件流程圖的設(shè)計(jì)，源代碼的編寫以及軟件最終能實(shí)現(xiàn)的功能。</p>

84、<p>　　4.1.2 設(shè)計(jì)要求</p><p>　　為到達(dá)本次設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)意義，為本次設(shè)計(jì)的系統(tǒng)可以安全、穩(wěn)定的工作，并且最大限度的節(jié)約能源，運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)這一新興技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)路燈照明系統(tǒng)的節(jié)能和管理。本次軟件設(shè)計(jì)有如下要求：（1）通過(guò)編寫程序檢測(cè)信息采集模塊收集到的各種實(shí)時(shí)信號(hào)傳給CPU控制器；（2）通過(guò)編寫的程序使CPU控制系統(tǒng)按照指令進(jìn)行對(duì)各種信息的分析與處理；（3）最后通過(guò)編寫的程序指令把各種分析

85、處理好的信號(hào)在照明負(fù)載上實(shí)現(xiàn)出來(lái)。</p><p><b>　　4.2軟件設(shè)計(jì)</b></p><p>　　本次軟件設(shè)計(jì)按照程序的總體設(shè)計(jì)，采用模塊化的編程方法，對(duì)程序的信息采集，CPU控制，路燈負(fù)載各個(gè)部分進(jìn)行編程、調(diào)試，然后將各調(diào)試無(wú)誤的模塊進(jìn)行整體調(diào)試，直至整個(gè)系統(tǒng)安全無(wú)誤的運(yùn)行。</p><p>　　4.2.1軟件流程圖設(shè)計(jì) </

86、p><p>　　針對(duì)本次設(shè)計(jì)所要達(dá)到的要求，軟件流程圖的設(shè)計(jì)如下圖4-1所示：</p><p><b>　　4-1 軟件流程圖</b></p><p>　　4.3軟件運(yùn)行環(huán)境和調(diào)試</p><p><b>　　4.3.1運(yùn)行環(huán)境</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)中采用的編程軟件

87、是Keil Software公司制作的KeilC51軟件，Keil軟件是51系列兼容單片機(jī)C語(yǔ)言軟件開(kāi)發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比，C語(yǔ)言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護(hù)性上有明顯的優(yōu)勢(shì)。本文中用的AT89S52單片機(jī)在兼容性方面與51單片機(jī)沒(méi)有太大的區(qū)別，所以在本設(shè)計(jì)總可以用KeilC51軟件進(jìn)行編程調(diào)試。如圖4-2所示就是KeilC51軟件的使用界面圖：</p><p>　　4-2 Keil C51使用界面圖<

88、/p><p><b>　　4.3.2調(diào)試步驟</b></p><p>　　本裝置的調(diào)試主要分為硬件調(diào)試、軟件調(diào)試和聯(lián)機(jī)調(diào)試等三大部分。經(jīng)過(guò)初步的分析設(shè)計(jì)后，在制作硬件電路的同時(shí)，調(diào)試也在穿插進(jìn)行。這樣有利于問(wèn)題的分析和解決，不會(huì)造成問(wèn)題的積累，而且不會(huì)因?yàn)橐粋€(gè)小問(wèn)題而進(jìn)行整體電路的檢查，從而可以節(jié)約大量的調(diào)試時(shí)間。軟件編程中，首先完成單元功能模塊的調(diào)試，然后進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)試，

89、整體上與硬件調(diào)試的方法差不多。</p><p>　　聯(lián)機(jī)調(diào)試是最重要的一部分，同時(shí)也是本裝置成功的關(guān)鍵。把程序?qū)懭階T89S52中運(yùn)行后，首先測(cè)試光控模塊，在室內(nèi)利用燈的開(kāi)關(guān)亮滅模擬日光的明暗看它是否正常，如果能工作再測(cè)試紅外監(jiān)測(cè)模塊是否正常工作，利用不透明物體通過(guò)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，觀察路燈的亮度是否改變。通過(guò)測(cè)試由于條件有限，監(jiān)測(cè)模塊由于發(fā)光管電流很小，發(fā)出信號(hào)較弱，接收管沒(méi)能及時(shí)接收信號(hào)，所以可以減小之間阻值增大信號(hào)。

90、</p><p><b>　　6 結(jié)論</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)方案按照任務(wù)書的要求做了一個(gè)綜合性的理解與分析?？萍既招略庐悾鞘械穆窡襞c景觀建設(shè)也受到了政府和人們的關(guān)注。它的好壞直接影響到道路及交通安全。在大力建設(shè)的同時(shí)，如何利用科技，節(jié)約能源也逐漸受到了各級(jí)政府的關(guān)注。基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的路燈節(jié)能控制研究，可以實(shí)現(xiàn)城市大范圍的照明監(jiān)控自動(dòng)化，可以實(shí)時(shí)地感知故

91、障以便進(jìn)行快速維修，從而達(dá)到城市交通安全和節(jié)約能源的雙重效果。</p><p>　　本文通過(guò)中央控制服務(wù)中心、電子控制中心、路燈負(fù)載三方面的設(shè)計(jì)從而實(shí)現(xiàn)智能控制、節(jié)約能源、安全便利的效果。本設(shè)計(jì)中的重點(diǎn)主要有一下幾個(gè)方面：</p><p>　　在路燈負(fù)載上應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，進(jìn)行信息的采集，這與傳統(tǒng)的人為控制路燈的開(kāi)關(guān)有了極大的提高；</p><p>　　在路燈與路燈，

92、路燈與主控箱之間應(yīng)用了ZigBee技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了短距離的無(wú)線通信；</p><p>　　在主控箱與控制中心，控制中心與控制終端之間應(yīng)用了GPRS無(wú)線通信技術(shù)，使得人們?cè)诮邮章访鎸?shí)時(shí)情況以及處理路面緊急情況方面有了很大的提高；</p><p>　　通過(guò)控制中心可以準(zhǔn)確地得知故障路燈的位置，這項(xiàng)功能大大地減小了維修工人的工作強(qiáng)度。</p><p><b>　　致

93、 謝</b></p><p>　　在畢業(yè)設(shè)計(jì)中我遇到了很多的問(wèn)題，很多的問(wèn)題是自己所解決不了的，所以在這里我非常感謝我的指導(dǎo)老師張教授。他是我這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的指導(dǎo)老師，在畢業(yè)設(shè)計(jì)的選題、設(shè)計(jì)、調(diào)試到論文定稿，他給予了我很大的幫助，在張老師的精心指導(dǎo)下，通過(guò)不斷的修改、提高，最終我順利地完成了本次設(shè)計(jì)，在此向張老師表示我最真摯的敬意！</p><p>　　在論文即將脫稿的同時(shí)，四年

94、的大學(xué)生活也是接近了尾聲，回味這四年歷程，我獲益匪淺。在這段時(shí)間里，我的基礎(chǔ)理論知識(shí)、專業(yè)技能水平以及實(shí)際動(dòng)手能力都得到了大幅度的提高，這為我以后的工作、學(xué)習(xí)提供了寶貴的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。</p><p>　　最后，也感謝我的同學(xué)們，在這四年的生活中對(duì)我的幫助。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 李冰冰，城市路燈

95、智能監(jiān)控與節(jié)能控制系統(tǒng)的研究[EB/OL],[2011-10-15].</p><p>　　[2] 李文，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及其應(yīng)用[J]，福建電腦，2010,（9）：47-82.</p><p>　　[3] 浦敏，李云飛，王宜懷，基于物聯(lián)網(wǎng)的無(wú)線照明控制系統(tǒng)[J]，照明工程學(xué)</p><p>　　報(bào)，2010,4，21（2）:85-91.</p><p

96、>　　[4] Zuman，N.Management of a low-Pressure sodium installation[J].</p><p>　　Lighting journal (Rugby，England)，1989，54(4):222~225.</p><p>　　[5] 周海，智能路燈節(jié)能控制研究[D],武漢：武漢理工大學(xué),2009.</p><

97、p>　　[6] 丁永忠，袁佑新，肖義平，張旭方，崔凱華，基于功率變換的可變電抗器</p><p>　　研究[J]，武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2008,3,30（3）：120-138.</p><p>　　[7] 傳感器的作用[EB/OL],[2011-11-10].</p><p>　　[8] 聲光傳感器的應(yīng)用-聲光控開(kāi)關(guān)電路[EB/OL],[2011-12-13].

98、</p><p>　　[9] 王傲勝，曹曉蓉，故障檢測(cè)綜述[J]，煤礦機(jī)械，2008,3,29（3）.</p><p>　　[10] 王宜懷，12位A/D轉(zhuǎn)換器TLC2543與51系列單片機(jī)接口技術(shù)[J]，蘇州絲綢工</p><p>　　學(xué)學(xué)院學(xué)報(bào)，1999,19（5）：1-6.</p><p>　　[11] 李建波，高立新，串行數(shù)模轉(zhuǎn)換器T

99、LC5615 的原理及其Proteus 仿真設(shè)計(jì)</p><p>　　[j],福建電腦，2008,10:3-21.</p><p>　　[12] 吳呈瑜，孫運(yùn)強(qiáng)，基于ZigBee技術(shù)的短距離無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)[J],儀表技</p><p>　　術(shù)與傳感器，2008,5:39-51.</p><p>　　[13] 朱建峰，熊志斌，伊成國(guó)，ZigB