城市路灯自动控制系统设计论文（可编辑）

城市路灯自动控制系统设计论文（可编辑） 题目 城市路灯自动控制系统 硬件设计 学 院 计算机科学与信息工程 专业 年级 六年级体育公开课教案九年级家长会课件PPT下载六年级家长会PPT课件一年级上册汉语拼音练习题六年级上册道德与法治课件 学生姓名 学号 指导教师 职称 日 期 com 摘要随着中国经济的快速发展人类对电力能源的需求日益增大电力资源日益缺乏因此如何节能降耗已成为近几年来人们关注讨论和研究的话题 本文研究的路灯控制系统是针对我国城市在路灯照明的控制方面产生的巨大能源消耗和浪费而开发出的新的智能型的路灯控制系统本文详细介绍了该系统的设计与实现本文详细介绍并 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 了以GPRS技术电力载波技术单片机芯片AT89S52光敏传感器为主要部件的硬件电路通过时间控制和环境参数控制相结合的方法去控制路灯实现随着光照强度的大小和在一定时间段内路灯都有着的不同表现午夜路灯间隔开以节省电源光照很足时路灯全部自动断开不工作等功能 该路灯控制系统是一种智能型控制系统电力资源既能够得到合理利用随着社会的发展路灯控制系统会得到更广泛的应用具有非常光明的前景 关键词GPRSPLC单片机光敏传感器 Abstract With Chinas rapid economic development human power energy demand increases day by day the power increasing scarcity of resources So how to saving energy and reducing consumption has become in recent years people pay more attention to the discussion and the research topic This paper studies the street lamp control system is in view of our country city in street lighting control enormous energy consumption and waste and to develop a new type of intelligent lighting control system This paper introduces the system design and implementation This paper introduced and analyzed with GPRS technology PLCtechnology the single chip AT89S52 photosensitive sensor for the main components of the hardware circuit By the time control and environmental parameters control combination method to control the street lamp Achieve with the light intensity of the size and within a certain period of time lights have different manifestations midnight lamps spaced to save power illumination is enough when the street lights automatically disconnect function does not work The street lamp control system is a kind of intelligent control system electric power resources to rational use With the development of society street lamp control system will be more widely used has a very bright future Key words GPRSPLCsingle chipPhotosensitive sensor 目 录 第一章 绪论 1 1路灯自动控制系统设计的前景 1 2路灯自动控制系统节能方式探讨 1 com 照明稳压调光控制装置 2 com 半夜路灯交替亮灯方式 2 3无线网络的优点 2 第第二章 路灯自动控制系统设计的总体 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 4 21系统总体结构 4 22中央控制室 4 23 集中控制器 4 24 路灯控制器 4 第三章 路灯自动控制系统硬件设计 6 31 GPRS通信 6 com GPRS网络概述 6 com GPRS网络的 协议 离婚协议模板下载合伙人协议 下载渠道分销协议免费下载敬业协议下载授课协议下载 和结构 6 32 电力载波通信简介 7 com 工作频段 8 com 传输速率 8 com 双向通信 8 com 调制解调方法 9 com 扩频通信原理 9 33 PLC技术可行性研究 10 34 路灯控制整体实现 11 第四章 系统各部件详细说明 12 41 GPRS模块的硬件设计 12 42 电力线载波模块的硬件设计 13 com路 13 com路 15 com波电路 15 com 存储电路 16 com 直流电源电路 16 43 路灯控制器的硬件设计 17 com AT89S52的介绍 17 com 光照信号测量电路的设计 20 com路 22 com路的设计 23 com 显示电路的设计 23 第五章 心得体会 25 参考文献 26 第一章 绪论 1路灯自动控制系统设计的前景 跟传统的路灯控制系统相比传统路灯控制系统就是采用人工控制到了一定时间就开启路灯到了一定时间关闭路灯完全是人工控制路灯的开关 一个国家路灯市场规模与当地道路长度与种类国民生活水平有关理论上道路长度愈长愈宽重要道路 如高速公路 比率愈高路灯需求数量将随之增长不过路灯需求与实际装置数量会受到国民生活水平影响国民生活水平愈高国家民众对于道路使用频率与道路安全要求越高相对的路灯装置数量也较多中国基本上是能源缺乏国家随着经济发展能源供给问题更加严重2008年10月中国政府启动公共机构节能条例要求各级政府单位应当将节能产品设备纳入政府集中采购目录并严格监控能源消耗状况同时也公布了民用建筑节能条例规定建设单位应当选择合适的可再生能源用于采暖制冷照明和热水供应等正因为这两项法规的实行提供地方政府采购LED等相关节能产品的法源依据虽然国家积极地在倡导节能环保也采取了许多措施例如采用人工控制手动进行开关灯的工作还有采用定时控制的措施天天定时开定时关不论气候季节变化还有的在夜晚降低路灯的供电电压使其变暗来减小能源消耗 这些控制方式明显存在着较大的问题人工控制不仅浪费了人力资源而且还容易引起不必要的安全隐患定时控制存在着在天气不好或季节变化天黑的早或晚的情况下光照条件没得到及时改善降低供电电压会影响路灯的使用寿命和出行安全所以说设计出一个智能型的路灯控制系统在社会会有个广泛的应用前景 2路灯自动控制系统节能方式探讨 绿色照明是当今照明界发展的一种趋势目前在道路照明工程中电网电压受 负荷的影响较大在负荷高峰时偏低在负荷低谷时偏高每当傍晚道路上交通量高峰时恰值电网负荷高峰由于电网电压偏低光源发出的光通量低路面照度低而接近午夜时道路上交通量处于低谷此时电网负荷也是低谷由于电网电压偏高因此光源发出的光通量高路面照度高而人眼在黑暗中经过一定时间就有了适应黑暗的能力深夜时亮度只需刚刚天黑的70就有相同的感觉亮度因此路灯在深夜过高电压下运行会大大浪费电能所以科学地控制路灯不仅能满足人们行路行车的安全还能节约电能及延长灯具的使用寿命从而减轻维修工作量和减少运行费用为改变这种现象一般采用如下几种方法 com 照明稳压调光控制装置 在负荷不变的情况下电能的消耗与电压的平方成正比与用电时间成正比电压越高时间越长耗能越大稳定照明电压可以节省大量电能的消耗稳定调光控制装置的基本性能是在黄昏时分将低于220V 的电压调到220V在午夜电源电压高到某值时可按设定的电压180V 高压钠灯 将光源电压调下来从而有效地降低路灯的电流有功功率无功功率大量节省能源和资金由于此装置具有稳压软启动功能可以克服因气体放电灯低压启辉失败而严重影响路灯寿命的不利因素同时克服了光源电压升高10,时光源冷启动大电流冲击烧灯现象目前常用的调光控制装置有两种分别为可控硅调压系统和扼流圈调压系统可控硅调压系统通过控制器发出相应的电脉冲控制可控硅导通角对供电电压做出模拟调节使可控硅电源按设定值输出电压供路灯照明使用扼流困调压系统也是通过微控制器采集电压值启动调压系统按预设调压百分比进行电压调整 com 半夜路灯交替亮灯方式 在路灯系统中增铺一到两条电缆对线路上的路灯分别控制在接近午夜交通 量小的时候熄灭部分电缆控制路灯以达到节能的目的但这样做也有缺点道路照明的均匀度差且灯光零乱对城市交通及道路景观有一定的负面影响系统中重点考虑如何在控制方面进行节能设计 3无线网络的优点 从功能从可靠性来说没有一个无线网可以与移动通信网相比拟总体来说有以下优点 1覆盖域广目前移动通信网全国覆盖率95以上非边远区覆盖率几乎100GPRS 用户可随意分布和移动自己网络点无须担心线路维护或有线移机时导致通讯中断建设新监控点无需进行拉线埋线等工作较光纤或专线系统投资较少设备安装方便通信距离远任何场合都可以设中心站覆盖较好比较很多无线数据网络集群双向传呼CDPDCDMA而言其网络覆盖是最好 2GPRS 网络接入速度快提供了与现有数据网无缝连接GPRS 网本身就是一个分组型数据网 支持TCPIPX25 协议无需PSTN 等网络转接直接与分组数据网IP 网或X25 网互通接入速度仅几秒钟快于电路型数据业务采用TCPIP 协议较以前无线数据网络集群双向传呼GSM短信息而言网络接入更加直接方便 3网络可靠性高首先网络有较大冗余设备及信道其次设备复用再次一旦基站特殊情况下损坏移动公司抢修非常及时 4稳定性好抗自然干扰能力强另频段专用不会受到人为干扰GPRS 能最好支持频繁少量突发型数据业务通信质量稳定可靠永不掉线 5GPRS资费便宜计费合理GPRS 资费包月比有线电话网络资费还便宜路灯监控数据采集业务没有大数据量信息传输不必要采用资费很高专线DDN帧中继GPRS还可通信数据量和提供服务质量进行计费GPRS网中用户只需与网络建立一 次连接就可长时间保持这种连接并只传输数据时才占用信道并被计费保持时不占用信道不计费这样营业点即不用频繁建立连接必支付传输间隙时费用GPRS是移动通信网中一种新技术完成了无线Internet接入这种技术数据传输时将数据进行分组TCPIP传送并提供透明通道网络容量仅需要时才分配一旦分组完成发送任务信道容量立即释放提供了即时连接和高效传输实现了实时线功能它是一种经济高效分组数据技术组网方面主站和从站设备均可使用动态IP和固定IP两种工作方式当组成小规模监测网时主站和从站均采用动态IP方式用动态域名解析使用公网可节省费用不用专门租用DDN等专线组成大网时主机可采用固定IP并用专网以提高系统效率但条件不具备时仍可使用动态IP和公网此时效率仅比固定IP低02 第二章 路灯自动控制系统设计的总体方案 21系统总体结构 按照路灯远程测控系统的设计要求和要实现的功能将系统大体分为中央控制室集中控制器和路灯控制器3层网络结构系统的总体结构如图所示 图21 系统的整体结构 22中央控制室 中央控制室是整个系统的最高控制中心它的硬件主要包括监控中心计算机路由器中心服务器Internet接入设备与集中控制器通信模块本系统通过GPRS模块与集中控制器通信等 23 集中控制器 集中控制器在整个系统中起到桥梁作用它通过电力线磁感线与路灯控制器通信还通过GPRS模块与中央控制室通信所以它的硬件组成部分主要有控制器 CPUGPRS模块电力线载波模块晶体振荡电路时钟电路等它主要是负责信息的采集和发送控制命令的传递等 24 路灯控制器 路灯控制器直接实现路灯开关控制以及路灯控制状况信息的反馈并且在发送的信号不能到达目标路灯控制器时要有路灯控制器在其中作中继传递以保证信号顺利传输同时当路灯控制器无法给电力载波调制解调器反馈信息时也要有路灯控制器作中继传递这样就要求路灯控制器有这样几部分组成控制器CPU电力线载波模块陶瓷滤波电路晶体振动电路直流电源电路继电器以及电流电压检测电路 第三章 路灯自动控制系统硬件设计 系统的通信方式采用GPRS与电力磁感线通信相结合中央控制室与电力载波调制解调器之间采用GPRS通信电力载波调制解调器与路灯控制器的通信是电力磁感线通信的方式路灯控制器之问的通信采用PLCC通信方式实现电力载波调制解调器与目标路灯控制器之间的可靠通信其实质就是中继通信下面进行通信方式的比较选择 31 GPRS通信 com GPRS网络概述 GPRS是第二代移动通信技术GSM向第三代移动通信演讲的过度技术因此也称25G通信技术是由英国BTCellnet公司早在1993年提出的是GSM Phase21997 年规范实现的内容之一是一种基于GSM的移动分组数据业务面向用户提供有移动分组的IP或者X25链接 GPRS在现有的GSM网络基础上叠加了一个新的网络同时在网络上增加了一 些硬件设备和软件升级行程了一个新的网络逻辑实体提供端到端的广域的无线IP连接GPRS采用分组交换技术每个用户可同时占用多个无线信道同一无线信道又可以由多个用户共享资源被有效的利用GPRS技术160Kbps的高速传送速度几乎能让无线上网达到公网ISDN的效果实现随身携带互联网使用GPRS数据实现分组发送和接受用户永远在线而且按流量时间计费迅速降低了服务成本 通俗地讲GPRS是一项高速数据处理的科技它以分组交换技术为基础在移动用户和数据网络之间提供一种链接给移动用户提供高速无线IP和X25服务用户通过GPRS可以再移动状态下使用各种高速数据业务包括收发E-mail进行Internet浏览等 com GPRS网络的协议和结构 GPRS通信是基于TCP Transmission Control Protocol IP Internet Protocol 协议的网络通讯它支持两种不同的传输层协议分别是面向连接的TCP协议和无线连接的UDP User Datagram Protocol 协议TCP和UDP的主要区别在于 ?从对系统资源的要求上看TCP较多UDP少 ?UDP程序结构较简单 ?TCP是基于流模式的UDP是基于数据报模式的 ?TCP能够保证数据正确性和数据的顺序而UDP可能会丢包数据顺序也没有保证 另外结合网络的情况具体看它们的区别 ?TCP传输存在一定的延时大概是1600msUDP响应速度稍微快一些 ?从协议的包头结构来看TCP包头至少有20字节UDP的包头则小很多 ?从GPRS网络端口资源分析UDP十分紧缺变化很快而TCP采用可靠链路传输不存在端口变化的问题 该系统中要求中央控制室和GPRS模块能相互的实时的传输数据TCP本身就是可靠链路传输提供一个实时的双向的传输通道能很好的满足这一要求而对于UDP传输在一段时间没有数据流造后端口容易改变产生的影响就是从中央控制室向GPRS模块发送数据GPRS模块接收不到从通讯的可靠性方面来说不容许传输过程中的数据丢失或者最大限度的要求数据的可靠性否则根本无法实现远程监控从这一点来看很显然在无线数据传输过程中TCP比UDP更能保证数据的完整性可靠性存在更小的丢包牢从经济性的角度考虑要求降低费用和费用直接相关的就是流量了流量低费用就低了虽然TCP本身的包头要比UDP多但是UDP在实际应用中往往需要维护双向通道就必须要通过大量的包数据来维护端口资源总的比较下来UDP的实际流量要比TCP还要大 基于对以上几点的考虑文中认为TCP传输更能满足该系统对通讯的要求所以在该系统的GPRS通讯部分选择了TCP协议 中央控制室与电力载波调制解调器之间的通信方式是GPRS无线通信形式 32 电力载波通信简介 电力载波通信Power Line Carrier以下简称PLC是指利用已有的低压配电网作为传输媒介实现数据传递和信息交换的一种技术PLC 技术出现于20 世纪20 年代初期那时主要集中在11kV 以上的高压远距离传输到了20 世纪50 年代高压电力线通信技术已广泛用于监控远程显示设备保护及语音传输等领域50 年代后至90 年代早期的30 多年中PLC 开始应用在中压和低压电力网络20 世纪90 年代中后期以来低压电力载波通信成为国内外电气工程网络工程等领域 的热门研究课题低压电力线载波通信其解决方案的优劣直接影响到系统的技术水平和实用性一个合理的解决方案必须是在充分地考虑了PLC 技术特点的基础上提出 com 工作频段 早在20 世纪90 年代初期欧洲就提出了BS EN 50065 标准此标准对与于低压电力线上的载波信号的频段频带和电平等做出了具体的规定迄今为止这一标准仍是全球唯一具有针对性的标准全世界范围内在低压电力线上的任何方式载波无不严格地遵循它此标准的第一部分即BS EN 50065-1 对频段的规定是 3KHz-9KHz ---- 电力公司专用频段 9KHz-95KHz ---- 电力公司和经电力公司许可的用户使用的频段 95KHz-1485KHz ---- 其它用户使用的频段 当今的技术发展日新月异全球不少重量级的公司例如 MicrosoftIntellonTHOMSON3COMAMD 等都不惜高昂的研发费用开发低压电力线资源低压电力线作为一种新的通信载体将在未来家庭网络技术方面发挥出不可替代的作用可以相信在不久的将来低压载波电力线将同无线电波一样变得十分宝贵因此将受到严格的管理和控制 com 传输速率 载波通信的传输速率是自动抄表系统的一项重要技术指标也是载波通信技术水平的一项重要标志通信速率波特率和误码率是一对矛盾波特率越高误码率就越高通信成功率就越低因此波特率的设计至关重要对于抄表系统而言考虑到成本的因素不宜追求很高的传输速率在性价比合适的前提下通常速率应在2400bps 以下对实际使用来讲从300bps,2400bps 都是可行的但如果太低比如 300bps 以下仅仅用于抄表尚可以使用但如果系统具备较强的管理功能太低的传输速率就无法满足了另一方面速率太低多数情况下需要设备长时间地处于发送状态整体功耗就会很大 com 双向通信 在抄表系统中低压载波通信必须是双向的这是因为低压电网上丰富噪声而且是客观存在的对载波信号所呈现出阻抗也是动态的而且在用电负荷很大时阻抗是很小的因此设计通信时必须面对这个客观事实再加上其他因素的影响数据通信的成功率会受到较大的影响有时甚至会造成从集中器到表端设备通信的持续性失败这种情况下就需要系统有中继的功能而切实可行的中继方法是表端设备采集模块或采集终端在集中器的干预下进行中继这就要求从集中器到表端的载波通信必须是双向否则将会严重影响数据的完整性有时会因为通信的原因迫使用户更换采集模块其麻烦程度和经济损失是不言而喻的 com 调制解调方法 由于电力线信道中存在着大量的无规律干扰源有窄带的也有宽带的并且电力线的阻抗随机变化对载波信号的衰减很大目前市场销售产品的调制解调方法大致分为点频和扩频而扩频又分为窄带扩频和宽带扩频通常点频方式需要较大的发送功率载波信号幅度有可能超出规定标准宽带扩频容易提高传输速率但成本较高而且占用较宽的频带也是资源的浪费 com 扩频通信原理 PLC是以电力网为通信信道实现数据传递和信息交换与其它通信方式相比可大大节省通信网建设费用扩频通信是信息时代的三大高技术通信手段之一具有窄带通信所不具备的优良性能如抗干扰性强误码率低等优点即使在背景噪声 恶劣的情况下也能保证可靠的通信理论分析和实验表明将扩频技术应用于电力线载波通信是可行的 扩频通信的主要优点 ? 频谱密度低电磁辐射小 扩频通信在相对较宽的频带上扩展了信号频谱降低了信号的功率谱密度使信号能量不再集中在一个很窄的频带降低了电磁辐射的发射功率降低了对其它通信系统的干扰 ? 抗干扰性强误码率低 扩频通信在空间传输时所占有的带宽相对较宽而接收端又采用相关检测的办法来解扩使有用宽带信息信号恢复成窄带信号对于各种形式随机干扰或其他窄带或宽带 扩频 系统的干扰只要波形时间和码元稍有差异解扩后仍然保持其宽带性这样通过窄带滤波技术提取有用信号时各种干扰信号只有很微弱的成份信号的信噪比很高抗干扰性增强 ? 可以实现码分多址 由于在扩频通信中存在PN码序列的扩频调制充分利用各种不同码型的扩频码序列之间优良的自相关特性和互相关特性在接收端利用相关检测技术进行解扩则在分配给不同用户码型的情况下可以区分不同用户的信号提取出有用信号 ? 安装简便易于维护 扩频通信设备是高度集成的采用了现代电子科技的尖端技术因此十分可靠小巧大量运用后成本降低安装便捷易于推广应用实现扩频有三种途径直接序列调制DS跳频载波FH线性调频Chirp和跳时调制TH在电力系统应用的主要是直序调制和线性调频扩频系统在这里只讨论直序扩频调制所谓直序扩频调制就是 用高速率的伪噪声码序列PN码和低速率信息码序列相乘从而将基带信号扩展到很宽的频带范围内达到扩频的目的扩频信号经过BPSK调制后发送到线路在接收端在保证同步的情况下利用相关接收技术接收端产生的伪噪声码序列和发送端伪噪声码序列相同时就可以正确地解扩出信息码 33 PLC技术可行性研究 目前的路灯监控系统只能实现对每条支路路灯的开关灯控制不能实现对每盏灯的单独控制无法了解各条路灯线路上的具体每盏灯的工作情况无法实现对每盏路灯的调光节能控制也实现不了系统自动识别每盏路灯是否故障为了克服上述利用最新的低压电力线载波PLC技术可以实现单灯控制器它通过现有的220V低压电力线利用载波技术远程控制每盏路灯检测路灯的工作状态可以实现调光节能而且可以自动识别路灯故障 采用PLC技术的优点 a 考虑路灯实际情况无需另外铺设通信线路减少系统投资 b 可以自动监测路灯网中的任一盏灯的工作状态 c 投资回报率高可节省大量电费 d 可延长路灯的使用寿命 设计的单灯控制单元接路灯的输入端具备可识别的独一地址并由微处理器载波单元AD转换单元存储单元继电器等组成单灯控制单元可实现路灯开关调光控制状态检测以及PLC通信等四部分功能其中前三部分功能模块实现起来比较容易单灯控制单元的PLC通信采用主从式链状网络按照各个单灯控制单元在通信中的功能不同区别为主节点和从节点通信时由主节点对各从节点轮询所有通信都由主机发起通信的目的从节点是唯一的从机只有得到主机命令后才可以向 主机回复命令这样的仲裁机制保证了在同一电力线上同一时间最多只能有一个PLC模块向外进行通信由于一般单个PLC的通信一般500米以内而对于路灯支路来说这样的通信距离是不够的因此在通信链路上相隔一定数量的单灯控制单元必须设定通信中继节点这些节点也是主节点负责链路的中继传输各个中继之间距离合适这样才能够保证整条支路的正常通信 通过以上的介绍在本系统中采用PLC在电力线载波调制解调器与路灯控制器之间通信 34 路灯控制整体实现 可见光由LX1970接受可见光并转换成电流信号此信号由AD转换器转换成数字信号输入到74LS373锁存器中再由主单片机AT89S52的P0口读取出来分析对比与设定的值比较是否需要开启路灯 第四章 系统各部件详细说明 通过总体设计结构的介绍主要是对GPRS模块的设计电力线载波模块的设计路灯控制器的设计 41 GPRS模块的硬件设计 GTM900B共有40个引脚通过ZIF Zero Insertion Force 连接器分别与电源电路启动与关机电路数据通信电路语音通信电路SIM卡电路指示灯电路等连接这40个引脚可以划分为5类即电源数据输入输出SIM卡音频接口和控制第110引脚为电源部分其中15脚为电源电压输入端VBAT 610脚为电源地GND1112为RXD1TXD1引脚 用于跟踪和调试 13脚为模块正常启动指示信号对外输出电压 高电平有效严禁外部拉低 14脚为模拟数字采样引脚2429脚为SIM卡引脚分别为SIM_CDSIM_RSTSIM_DATASIM_CLKSIM_VCC和S1M_GND3340脚为语音接口用来接 电话手柄15303l和32脚为控制部分15脚为开关机控制信号线PWON当供给GTM900B的电源大于3(3V同时给PWON一个至少10ms的低电平模块开始工作 图4-1 GPRS发送模块的电路原理图 反之在模块正常工作时如果外部CPU将GTM900B的PWON信号拉低2,3秒模块将进入正常关机流程保存一些信息完成网络注销30脚为备份电池供电信号线Vbackup31脚为复位信号线RST32为指示灯状态控制信号线LPG1623位数据输入输出分别为UART_DSR0UART_RI0UART_RXD0UART_TXDOUART_CTDOUART RTS0UART_DTR0和UART_DCD0GTM900B的外围电路连接图如图4-1所示 42 电力线载波模块的硬件设计 图4-2电力线载波模块的硬件设计框图 com路 一般来说要把扩频载波信号耦合到电力线上去在电力线扩频收发器和电力线之间需要一个耦合器耦合器在电路中主要有三个作用内部的高频耦合线圈实现强电侧和弱电侧的物理分离内部的高通滤波器保证导通高频信号而阻断电网工频实现阻抗匹配本系统采用的带有高通效果的耦合电路如图42-1所示主要由电容C1和耦合线圈TR1 N1N2 1932220V侧19圈弱电侧32圈 构成由于低压电网的工频 50Hz 和本系统扩频信号的信号频率 120KHz 相差将近2500倍所以电容C1和耦合线圈原边电感对这两种频率信号的阻抗各不相同对于工频信号电容CHI的阻抗远大于线圈原边电感的阻抗所以电容C1承担了电力线上的交流电压对于120KHz的系统信号线圈原边电感的阻抗远大于电容C1的阻抗所以系统扩频信号几乎都加在了耦合线圈上这个电路能把工频与扩频信号叠加和分离开来 com大电路和整形滤波电路 功率放大电路将PL3106的P17脚输出的载波信号进行功率放大后耦合到电力线上发射出去当芯片的载波功能被使能并处于发送状态时载波信号由PL3106管脚P17 PSKout 输出此脚输出时应接一个上拉电阻载波输出时PSKout点的波形为05V变化的方波其中含有丰富的谐波经过推挽电路进行功率放大后P17的方波信号被放大为A点信号 com大电路和整形滤波电路 功率放大器工作在开关状态由于正常的发射时问很短所以在选择三极管时应注意其功率参数而在测试时要注意工作时间不能太长否则会损坏功率放大器的输出三极管载波发射功率的大小与该放大电路的电源幅值的高低电源电流提供能力比相关在一定范围内增加电源功率提高电源幅值可以有效增加发射功率从而得以延长载波通信距离 由于放大后A处的信号富含谐波为了减少对电网的谐波污染在耦合发送至电力线之前需要进行滤波整形由电容电感完成整形滤波后再发送至耦合电路其载波信号功率com com路 com接收电路和发送电路中R11隔离在本地强信号下可以有效的吸收衰减电感L11和电容C11组成了并联谐振回路具有对120KHz信号的选频作用以完成对有效信号的带通滤波若选择电容C11为1(5nF则由谐振 公式 小学单位换算公式大全免费下载公式下载行测公式大全下载excel公式下载逻辑回归公式下载 算得电感L 1(17mH 良好的选频回路可以提高载波接收的灵敏度接收的载波信号被二极管D11和D12控制在0(7V接收信号经电容C12引入到芯片内部进行混频处理SIGIN被内部上拉后平移到2(5V?0(7V以利于后续处理 com波电路 接收到的120KHZ信号经并联谐振后由SIGIN脚进入芯片和内部的600KHz本振信号进行混频得到中频带宽的差额信号频率为480KHz该混频信号从陶瓷滤波器FLTl脚进入到陶瓷滤波器的输入脚陶瓷滤波器滤波后再送回芯片的FLT0脚进行内部限幅放大然后由芯片内的硬件解扩电路进行有效数据的还原还原后的数据位锁存到P1(7脚同时产生同步HEAD信号的低电平陶瓷滤波器接口com示 com 存储电路 存储电路是由CAT24WC32组成其接口电comCAT24WC32是一款专用的EEPROM与PL3106的MCU通过I2c总线串型通信接口共有32K个位可存储4096字节的数据 com路 com 直流电源电路 直流电源电com为系统提供12V5V3(6V电压将220V交流电通过工频变压器转变成约30V交流电经过整流滤波将交流电转为直流电再经过开关电源占片LM2576降压为12V为继电器和载波功率放大电路提供电源通过LM7805降压为单片机提供5V电源在整流桥的直流侧引出一路电源 通过LM2576为GTM900B模块提供3(6V电源 43 路灯控制器的硬件设计 com AT89S52的介绍 AT89S52是一个低功耗高性能CMOS 8位单片机片内含8k Bytes ISP In-system programmable 的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器器件采用ATMEL公司的高密度非易失性存储技术制造兼容标准MCS -51指令系统及 80C51引脚结构芯片内集成了通用8位中央处理器和ISP Flash存储单元功能强大的微型计算机的AT89S52可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案 AT89S52具有如下特点40个引脚8k Bytes Flash片内程序存储器256 bytes的随机存取数据存储器RAM32个外部双向输入输出IO口5个中断优先级2层中断嵌套中断2个16位可编程定时计数器2个 全双工串行通信口看门狗WDT电路片内时钟振荡器外部拉低的引脚由于内部电阻的原因将输出电流IIL 此外com定时器计数器2的外部计数输入P10T2和时器计数器2的触发输入P11T2EX在flash编程和校验时P1口接收低8位地址字节引脚号第二功能P10 T2定时器计数器T2的外部计数输入时钟输出P11 T2EX定时器计数器T2的捕捉重载触发信号和方向控制P15 MOSI在系统编程用P16 MISO在系统编程用P17 SCK在系统编程用P2 口P2 口是一个具有内部上拉电阻的8 位双向IO 口P2 输出缓冲器能驱动4 个TTL 逻辑电平对P2 端口写1时内部上拉电阻把端口拉高此时可以作为输入口使用作为输入使用时被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因将输出电流IIL在访问外部程序存储器或用16位地址读取外部数据存储器例如执行MOVX DPTR时P2 口送出高八位地址在这种应用中P2 口使用很强的内部上拉发送1在使用8位地址如MOVX RI访问外部数据存储器时P2口输出P2锁存器的内容在flash编程和校验时P2口也接收高8位地址字节和一些控制信号P3 口P3 口是一个具有内部上拉电阻的8 位双向IO 口p2 输出缓冲器能驱动4 个TTL 逻辑电平对P3 端口写1时内部上拉电阻把端口拉高此时可以作为输入口使用作为输入使用时被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因将输出电流IILP3口亦作为AT89S52特殊功能第二功能使用如下所示在flash编程和校验时P3口也接收一些控制信号引脚号第二功能P30 RXD串行输入P31 TXD串行输出P32 INT0 外部中断0 P33 INT0 外部中断0 P34 T0定时器0外部输入P35 T1定时器1外部输入P36 WR 外部数据存储器写选通 P37 RD 外部数据存储器写选通 RST 复位输入晶振工作时RST脚持续2 个机器周期高电平将使单片机复位看门狗计时完成后RST 脚输出96 个晶振周期的高电平特殊寄存器AUXR 地址8EH 上的DISRTO位可以使此功能无效DISRTO默认状态下复位高电平有效ALEPROG地址锁存控制信号ALE是访问外部程序存储器时锁存低8 位地址的输出脉冲在flash编程时此引脚PROG也用作编程输入脉冲在一般情况下ALE 以晶振六分之一的固定频率输出脉冲可用来作为外部定时器或时钟使用然而特别强调在每次访问外部数据存储器时ALE脉冲将会跳过如果需要通过将地址为8EH的SFR的第0位置1ALE操作将无效这一位置1ALE 仅在执行MOVX 或MOVC指令时有效否则ALE 将被微弱拉高这个ALE 使能标志位地址为8EH的SFR的第0位的设置对微控制器处于外部执行模式下无效PSEN外部程序存储器选通信号PSEN是外部程序存储器选通信号当AT89S52从外部程序存储器执行外部代码时PSEN在每个机器周期被激活两次而在访问外部数据存储器时PSEN将不被激活EAVPP访问外部程序存储器控制信号为使能从0000H 到FFFFH的外部程序存储器读取指令EA必须接GND为了执行内部程序指令EA应该接VCC在flash编程期间EA也接收12伏VPP电压XTAL1振荡器反相放大器和内部时钟发生电路的输入端XTAL2振荡器反相放大器的输出端MCS-51器件有单独的程序存储器和数据存储器外部程序存储器和数据存储器都可以64K寻址程序存储器如果EA引脚接地程序读取只从外部存储器开始对于89S52如果EA 接VCC程序读写先从内部存储器地址为0000H,1FFFH开始接着从外部寻址寻址地址为2000HFFFFH数据存储器AT89S52 有256 字节片内数据存储器高128 字节与特殊功能寄存器重叠也就是说高128字节与特殊功 能寄存器有相同的地址而物理上是分开的当一条指令访问高于7FH 的地址时寻址方式决定CPU 访问高128 字节RAM 还是特殊功能寄存器空间直接寻址方式访问特殊功能寄存器SFRLx1970型可见光亮度传感器是美国Microsemi公司的产品基于LX1970可构成平板显示器的亮度监控系统还可作用户外照明灯的控制器实现黄昏时自动开启路灯清晨时自动关闭路灯 LX1970芯片中包含PIN型光电二极管高增益放大器和两个互补电流输出端芯片特点如下 1PIN光电二极管阵列的光谱特性及灵敏度都与人的眼睛十分相似能代替人眼去感受环境亮度的明暗程度并将接收到的可见转换成电流信号进而对背光源的亮度进行控制光电二极管阵列峰值响应波长为520mm电流灵敏度为038μAlx暗电流为10nA com LX1970引脚图 2LX1970亮度传感器非线性误差小重复性好外围电路简单价格低廉使用方便无需使用蓝光滤光片即可以有效地衰减紫外光和红外光 3两个互补输出端的电流不对称仅为?05可选任一端作为输出 4微功耗低压供电采用，2,，55V电源电流电源低至85μA典型值工作温度范围是,40,，85?其外形尺寸仅为295mm×3mm×1mm LX1970采用MSOP-8表贴塑料封装其引脚排列如图 com VDD和VSS分别接电源的正负极SNK为电流接收器的引出端SRC为输出电流源的引脚端NC均为空脚 由光电二极管产生的电流经过高增益放大器送到两个电流输出端一个是电流洗手器的引脚SNK另一个是输出电流源的引脚SRC二者的电流信号分别为 ISNKISRC LX1970接受光的波段与人眼非常相近并且也像人眼一样灵敏其峰值波长为520nm波段大约为350-800nm能覆盖整个可见光波段400-700nmLX1970在峰值波长为520nm时的灵敏度K 038μAlx即照度每变化1lx输出电流应变化为038μA要将照度转换成亮度L其单位为cd?? 图 com亮度的电路 图 com 中AT89S52单片机的读写控制信号WRWD分别与P27经过或与门连接到ADC0809的启动端START和输出允许端OE计算得ADC0809的端口地址为7FFFH 本系统不需要对可见光亮度作高速的采样分析因此可以采用延时的办法读取AD变换后的电压数字量一般说来ADC0809完成一个AD变换的时间为200μs如果需要及时读取数字量可以将ADC0809的EOC端经过反相器连接到52单片机上的外部中断O端口ADC0809转换完成后通过触发外部中断O在中断服务程序当中完成数据的读取和处理 com路 时钟电路是计算机的心脏它控制着计算机的工作节奏AT89S52单片机允许的时钟频率是因型号而异的 晶振的选择 6MHz的晶振其机器周期是2us 12MHz的晶振其机器周期是1us 也就是说在执行同一条指令时用6MHz的晶振所用的时间是12MHz晶振的两倍 为了提高整个系统的性能我选择了12MHz的晶振 振荡方式的选择 内部振荡方式AT89S52内部都有一个反相放大器XTAL1XTAL2分别为反相放大器输入和输出端外接定时反馈元件以后就组成振荡器产生时钟送至单片机内部的各个部件这样就构成了内部振荡方式 外部振荡方式是把已有的时钟信号引入单片机内这种方式适合用来使单片机的时钟与外部信号一致 在我的这个设计中没有也无需与外部时钟信号一致所以我选择了内部振荡方式由于单片机内部有一个高增益反相放大器当外接晶振后就构成了自激振荡器并产生振荡时钟脉冲晶振我选择了12MHz相对于6MHz的晶振整个系统的运行速度更快了电容器C1C2起稳定振荡频率快速起振的作用电容值我选择了30pF内部振荡方式所得的时钟信号稳定性高 com路的设计 计算机在启动运行是都需要复位使中央处理器CPU和系统中的其它部件都处于一个确定的初始状态并从这个状态开始工作 AT89S52单片机有一个复位引脚RST它是施密特触发输入当振荡器起振后该引脚上出现2个机器周期即24个时钟周期以上的高电平使器件复位只要RST保持高电平AT89S52保持复位状态此时ALEPSENP0P1P2P3口都输出高电平RST变为低电平后退出复位CPU从初始状态开始工作复位以后内部寄存器的初始状态为SP 07P0P1P2P3为0FFH外其它寄存器都为0 复位电路的设com com 显示电路的设计 显示电路的设com LCD1602液晶简介 602LCD是指显示的内容为16X2即可以显示两行每行16个字符液晶模块显示字符和数字 字符型LCD1602通常有14条引脚线或16条引脚线的LCD多出来的2条线是背光电源线VCC 15脚 和地线GND 16脚 其控制原理与14脚的LCD完全一样引脚定义如下表所示 符号 引脚说明 编号 符号 引脚说明 1 VSS 电源地 9 D2 数据 2 VDD 电源正极 10 D3 数据 3 VL 液晶显示偏压 11 D4 数据 4 RS 数据命令选择 12 D5 数据 5 RW 读写选择 13 D6 数据 6 E 使能信号 14 D7 数据 7 D0 数据 15 BLA 背光源正极 8 D1 数据 16 BLK 背光源负极 LCD的特性 5V电压对比度可调 内含复位电路 提供各种控制命令如清屏字符闪烁光标闪烁显示移位等多种功能 有80字节显示数据存储器DDRAM 内建有192个5X7点阵的字型的字符发生器CGROM 8个可由用户自定义的5X7的字符发生器CGRAM 第五章 心得体会 为期三个多月的毕业设计即将结束了我完成了路灯控制系统的设计本系统设计特点1(电路采用动态显示方式硬件电路比较简单2(采用中断定时的方法准确度高相对于延时来说计时更加准确3(数据处理速度快采用了12MHZ相对传 统的6M晶振单片机运行速度明显更快另外本设计也存在着缺点那就是驱动能力不强 从刚接到毕业设计课题我首先是查找一些相关的书籍及资料并根据实际情况拟定设计方案从而达到优化方案在研究设计电路时遇到了很多困难但在老师和同学的帮助下使得本次设计达到了预定的要求同时通过这次毕业设计在各个方面都有了很大的提高特别是在理论和实践结合方面使我受益匪浅使我大学里学习的理论知识在根本上得到一次最完整的实践和提高也为我即将面临的工作奠定了很好的基础 在本次毕业设计中深深认识到自己的各个方面的不足之处蹦着提高自身能力以及检测四年所学知识的目的我严格要求自己每一环节都认真对待定期向知道老师报告进展情况和请教不懂的地方得以完成任务 在以后的工作中我必须进一步深化在实践中去丰富理论完善知识结构由于环境条件的影响理论与实践还是有一定的差距这也要求我们在实践中注意检验的积累 参考文献 [1] 王海韬 城市路灯远程监控系统的研究 电子工程师 20016 [2] 王振宇 监控与数据采集系统在城市路灯管理中的应用 电子工程师 20029 [3] 宋筠毅 GPRS通信在路灯系统中的研究及应用 南京理工大学 20045 [4] 王刚 路灯远程监控系统结构及关键技术研究 南京理工大学 20045 [5] 郭寰 SCADA技术在供水调度中的应用 给水排水杂志 20014 [6] 李国辉 基于GPRS技术的路灯监控系统的设计 内蒙古工业大学 20055 [7] 张洪润 单片机应用设计200例上册 北京航空航天大学出版社 20067 [8] 曹达仲等 移动通信原理系统及技术 清华大学出版社 20043 第 26 页 共 26 页