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基于无线模块NRF905的节能路灯控制系统设计

发布时间:2020-06-30 17:28:39 阅读: 来源:轴流泵厂家

摘要:对基于无线模块NRF905的节能路灯控制系统的硬件电路与软件设计进行了详细论述。本系统设计能够根据环境的明暗变化、物体的动态移动来实现对LED节能路灯的定时开、关及故障报警等自动控制。其控制过程:总控制器和支路电路单片机之间通过NRF905(无线收发器)进行指令的接收与发送,总控电路实现对系统开关的定时,也可对单元电路进行单独定时,还可以根据光敏电阻对白天黑夜光线的感应来控制系统的开关,实现自动开、关灯。在支路电路中,用LM358集成运放采构成恒流源控制LED灯光的变化。通过光敏电阻对LED灯亮灭的感应检测,当支路电路发生故障灯灭时,发送相应的指令到主控制器来进行故障报警。当深夜人少时,利用红外传感器光电开关来判断行驶物体的范围来实现对LED开关状态的控制,以达到节能的目的。关键词:NRF905;单片机;控制;报警;节能 道路照明,各类厂区及高端住宅和商业亮化工程越来越多,也越来越重要,路灯作为这种工程不可缺少的重要组成部个小时(从晚上7点到第二天早上7点),那么一盏路灯就要消耗200×12/1 000=2.4度电能。假设路灯之间的间距是20米,一条长2公里的街道就有2x2000/20=200盏路灯(道路两边各有一盏路灯,所以要乘2),那么这条街道一晚上消耗的电能就有200×2.4=480度,1年消耗的电能是480x365分,对节能减排有着重要的影响。为了达到节能的目的,可设计这样一种路灯控制器系统,使它具有以下功能:1)路灯支路控制系统有时钟功能,能设定、显示开关灯时间,并控制整条支路按时开灯和关灯。2)路灯支路控制系统应能根据环境明暗变化,自动开灯和关灯。3)路灯支路控制系统应能根据交通情况自动调节亮灯状态:当有人或车经过当前路灯的监控区域时,路灯打开,离开时路灯关闭。4)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。还可以人为的设定一段时间让路灯的亮度自动的降低或增加,这些功能可以很大的节约电能,达到节能的目的同时也达到了智能的要求。1 系统总体设计及电路工作原理 系统设计方案总体描述:本系统设计是以单片机作为为控制系统核心,以NRF905作为单片机与控制模块之间的数据采集通道。通过支路单片机输出控制指令给无线发射模块NRF905,经NRF905无线发送给单元电路。无线接收模块NRF905实现对单元电路的路灯进行定时开、关太故障报警等自动控制,该控制系统既智能又节能。

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2 系统主要模块方案的选择2.1 控制器模块 本系统对单片机的要求不是太高,AT89S51单片机足以满足系统的各项要求,各引脚也可以充分的被利用,同时AT89S51单片机价格低廉,其功能和指令对于大家也是比较熟悉的,编写程序也相对简单。因此综合考虑后,选择了AT89S51单片机作系统设计的控制芯片。2.2 无线收发模块 对于数据的无线传送模块,系统采用了NRF905无线收发的集成模块。NRF905单片无线收发器工作在433/868/915 MHz的ISM频段。由一个完成集成的频率调制器,一个带解调器的接收器,一个功率放大器,一个晶体震荡器和一个调节器组成。电流消耗很少,在发射功率为-10 dBm时,发射电流为11 mA,接收电流为125 mA。进入POWERDOWN模式可以很容易实现节电。此外NRF905模块性价比高,使用方便,通信距离远,编程方法简单,购买也比较方便也是本系统采用其作为数据采集模块的重要依据。2.3 显示模块 显示模块选用74hc595移位寄存器构成的静态显示。经过分析考虑选择的是LED数码管显示。LED数码管显示主要用来显示数据,价格低廉,减少了对I/O口的浪费,而且能够同时驱动多个数码管。其驱动程序容易编写和理解。2.4 电源模块 电源模块可采用开关电源或12 V蓄电池供电。开关电源好处虽然多,但价格昂贵。采用12 V蓄电池供电。电源较容易携带,具有较强的电流驱动能力以及稳定的电压输出性能,且所输出的电源电压比较稳定,能适用不同场合的供电要求。 LED恒流源驱动模块选用LM358运放为驱动芯片,用它构成射极跟随器控制LED灯光的亮与灭及功率的降低。3 主要硬件电路的设计3.1 单片机的最小系统、键盘与显示与电路 单片机的最小系统、键盘与显示电路如图2所示。本系统所采用的单片机型号为AT89C51。输入键盘采用了4x4的键盘作为控制,一共用了16个按钮开关。采用串行的74HC595构成八位静态显示,只用了单片机3个端口,不用进行外围端口的扩展,大大节约了资源,提高了单片机的工作效率。C语言编程可以实现对键盘和显示器的自动扫描、识别闭合键的键号、完成显示器的静态显示。

16个按钮的作用如表1所示。

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