1、大連東軟信息學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文）論文題目論文題目：基于ARM的路燈控制模塊設(shè)計與實現(xiàn)系 所： 電子工程系 專 業(yè)： 電子信息工程（嵌入式系統(tǒng)工程方向） 學(xué)生姓名： 學(xué)生學(xué)號： 指導(dǎo)教師： 導(dǎo)師職稱： 副教授 完成日期： 2014年 5月 2日 大連東軟信息學(xué)院Dalian 大連東軟信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 摘要 IV基于ARM的路燈控制模塊設(shè)計與實現(xiàn)摘 要人類的發(fā)展史是一部追求光明的創(chuàng)業(yè)史，火的運用是人類文明進步的重要里程碑。遠古先民點燃的篝火就是最早的燈火。1843年，中國上海街頭出現(xiàn)了第一盞路燈，盡管它是煤油點燃的，可在人們的心目中，比月光還要圣神。黃埔江邊摩肩接踵的人群專門前往一睹風(fēng)

2、采。2008年11月11號，重慶大渡口迎賓道西路，路過居民感嘆“這路燈，比原來的亮多了！”。據(jù)悉，這是大渡口區(qū)安裝的首批LED路燈，每盞150瓦，與原來的450瓦的鈉燈相比，不但節(jié)約電量66.6%，而且更亮了。隨著社會科技的發(fā)展，人類研究出一種新型的路燈就是LED路燈。所謂LED燈就是一種新型節(jié)能燈，具有低功耗，高亮度，更環(huán)保，更節(jié)能，對環(huán)境的適應(yīng)能力更強的特點。本文設(shè)計的路燈控制模塊設(shè)計是針對我國目前路燈照明上存在巨大的能源浪費，不環(huán)保而開發(fā)的路燈節(jié)能控制系統(tǒng)。本系統(tǒng)集節(jié)能減壓，光控，聲控，可視化界面，觸摸屏為一體，操作簡單，節(jié)能環(huán)保。實驗表明，本系統(tǒng)可明顯的改善路燈照明狀況，提高路燈的用電

3、效率，減少路燈的耗損，即節(jié)能又環(huán)保，有非常廣闊的發(fā)展前景。 關(guān)鍵詞：LED燈，節(jié)能，環(huán)保大連東軟信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） AbstractDesign and Implementation of Street Lamp Control Based on ARMAbstractThe history of human development is a pursuit of the bright history of entrepreneurship, the use of fire is an important milestone in human civilization and progr

4、ess. Ancient ancestors lit bonfires is the first lights. 1843, first appeared in the streets of Shanghai, China, street lamps, although it is lit kerosene can be in peoples minds, than the moon but also the Holy Spirit. Huangpu River Edge crowds of people dedicated to glimpse style. November 11, 200

5、8, Chongqing Road West Ferry welcome, passing residents lamented This street lights, more than the original bright!. It is the first big crossing area to install LED lights, 150 watts per lamp, compared with the original 450-watt sodium, 66.6% not only save electricity, but also bright.With the deve

6、lopment of social science and technology, human beings have developed a more energy efficient than incandescent, greener, more efficient kind of light is LED lights, LED lights called that semiconductor lighting, light-emitting diodes as a light source, because it is a solid cold light source, with

7、environmental pollution, low power consumption, high luminous efficiency, long life and other characteristics.Highway street lighting control and design of this study is there is a huge waste of energy for the highway street lighting China currently, is not environmentally friendly and energy-saving

8、 control system developed by streetlights. The system combines energy-saving vacuum, light control, voice, visual interface, touch screen as one, simple operation, energy saving and environmental protection.Experimental results show that the system can be significantly improved street lighting condi

9、tions and improve the efficiency of electricity lights, street lights to reduce wear and tear, energy-saving and environmental protection, there is a very broad prospects for development.Key words: Led，Energy saving，Environmental大連東軟信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 目錄目 錄 TOC o 1-3 u 摘 要 PAGEREF _Toc387753744 h IAbstrac

10、t PAGEREF _Toc387753745 h II第1章緒 論 PAGEREF _Toc387753746 h 11.1 課題研究背景與意義 PAGEREF _Toc387753747 h 11.2 課題研究內(nèi)容與方法 PAGEREF _Toc387753748 h 11.3 課題研究現(xiàn)狀 PAGEREF _Toc387753749 h 1第2章關(guān)鍵技術(shù)介紹 PAGEREF _Toc387753750 h 32.1 光敏電阻傳感器 PAGEREF _Toc387753751 h 32.2 聲音傳感器 PAGEREF _Toc387753752 h 32.3 ARM處理器 PAGEREF

11、_Toc387753753 h 32.4 PWM脈沖寬度調(diào)制和QT PAGEREF _Toc387753754 h 32.5 89C52單片機 PAGEREF _Toc387753755 h 42.6運算器和控制器 PAGEREF _Toc387753756 h 5第3章系統(tǒng)需求分析 PAGEREF _Toc387753757 h 63.1 系統(tǒng)設(shè)計目標 PAGEREF _Toc387753758 h 63.2 系統(tǒng)功能需求 PAGEREF _Toc387753759 h 63.3 系統(tǒng)非功能需求 PAGEREF _Toc387753760 h 63.4 系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境 PAGEREF _Toc

12、387753761 h 63.5 系統(tǒng)可行性分析 PAGEREF _Toc387753762 h 73.5.1 技術(shù)可行性 PAGEREF _Toc387753763 h 73.5.2 經(jīng)濟可行性 PAGEREF _Toc387753764 h 7第4章系統(tǒng)設(shè)計 PAGEREF _Toc387753765 h 84.1 系統(tǒng)設(shè)計指導(dǎo)原則 PAGEREF _Toc387753766 h 84.2 體系結(jié)構(gòu)設(shè)計 PAGEREF _Toc387753767 h 84.3 硬件設(shè)計 PAGEREF _Toc387753768 h 84.3.1 聲音傳感器電路模塊設(shè)計 PAGEREF _Toc38775

13、3769 h 84.3.2光敏電阻傳感器電路模塊設(shè)計 PAGEREF _Toc387753770 h 94.3.3 LED數(shù)碼管電路設(shè)計 PAGEREF _Toc387753771 h 104.4 軟件設(shè)計 PAGEREF _Toc387753772 h 104.4.1 控制流程設(shè)計 PAGEREF _Toc387753773 h 104.4.2 UI界面設(shè)計 PAGEREF _Toc387753774 h 114.4.3 功能模塊設(shè)計 PAGEREF _Toc387753775 h 11第5章系統(tǒng)實現(xiàn) PAGEREF _Toc387753776 h 125.1環(huán)境配置 PAGEREF _To

14、c387753777 h 125.2功能模塊實現(xiàn) PAGEREF _Toc387753778 h 12第6章系統(tǒng)測試 PAGEREF _Toc387753779 h 156.1 測試概述 PAGEREF _Toc387753780 h 156.2 測試用例 PAGEREF _Toc387753781 h 156.2.1 數(shù)據(jù)發(fā)送 PAGEREF _Toc387753782 h 156.2.2 LED顯示 PAGEREF _Toc387753783 h 156.2.3 界面顯示 PAGEREF _Toc387753784 h 16第7章結(jié)論 PAGEREF _Toc387753785 h 17參

15、考文獻 PAGEREF _Toc387753786 h 18致 謝 PAGEREF _Toc387753787 h 19大連東軟信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）- 第1章緒 論1.1 課題研究背景與意義如今，照明電路的數(shù)量越來越多，使得路燈的用電量占城市用電量的比重越來越大，在用電高峰期時，電網(wǎng)超負荷運行，電網(wǎng)電壓都低于額定值，在用電低谷期供電電壓又高于額定值，當(dāng)電壓高時不但影響照明設(shè)備的使用壽命，而且耗電量也大幅增加，當(dāng)?shù)凸葧r，照明設(shè)備有不能正常工作。所以，對城市的路燈的設(shè)計已經(jīng)成為了當(dāng)務(wù)之急，特別是午夜之后車流量急劇減少時，應(yīng)該適當(dāng)?shù)年P(guān)閉路燈，節(jié)約用電。但是我國的既節(jié)能又能延長路燈壽命的技術(shù)相比國

16、外卻是落后了，因此路燈控制系統(tǒng)的設(shè)計對于城市的發(fā)展至關(guān)重要。本論文旨在設(shè)計一套對外界光線和聲音信號的采集來控制路燈的自動啟停以及定時啟?？刂葡到y(tǒng)，它能對路燈進行光控、聲控、自啟動并延長路燈壽命的作用。1.2 課題研究內(nèi)容與方法本設(shè)計可以通過對外面光線和聲音信號的采集來控制路燈的自動啟停，有采用定時器，來對路燈進行定時開關(guān)。要求學(xué)生獨立選擇芯片、設(shè)計電路、編制程序、調(diào)試、完成整個系統(tǒng)功能?？刂齐娐分饕肧3C6410芯片設(shè)計電路，用定時器設(shè)定啟動和停止時間，在由傳感器通過外界信號的強弱來產(chǎn)生電壓信號，通過A/D轉(zhuǎn)換后輸入控制器。在白天時，光信號強度低于臨界值時，開啟路燈。在深夜時，路燈在12點后

17、降低路燈的亮度，當(dāng)檢測到聲音信號強度高于臨界值時，提高路燈亮度，并能設(shè)置提高亮度的時間。就其設(shè)計目標，主要有兩方面：方便：采用定時器自動開啟和關(guān)閉，大大節(jié)省了人力資源，也讓路燈管理人員更加方便的管理路燈。節(jié)能：在深夜時，車輛和行人比較少，開著一夜的路燈不僅浪費電力資源，也對路燈造成了很大的損壞，我為此設(shè)計了聲控路燈電路，當(dāng)深夜時，將路燈亮度降低，在聲音傳感器接受到的聲音信號大于臨界值時，將亮度調(diào)高，在過了亮度提高時間后，亮度自動降低，不僅節(jié)省了電能，還保護了路燈。本設(shè)計采用QT界面，界面上顯示出系統(tǒng)的時間，路燈自動開啟和關(guān)閉的設(shè)置，路燈的的亮度等級，路燈點亮的延長時間，簡單明了，方便快捷。1.

18、3 課題研究現(xiàn)狀我國目前大部分城市都采用全夜燈的方式進行照明，普遍存在的問題有兩點：一方面因為后半夜行人稀少，采用全夜燈的方式浪費太大，因此，有的地方采取前半夜全亮，后半夜全滅的照明方式；有的地方在后半夜采用亮一隔一或亮一隔二的節(jié)能措施，此種方式雖然節(jié)約了電費支出，卻帶來了社會治安和交通安全問題，不利于城市安全問題。 另一方面，在后半夜因行人稀少，來往的車輛和行人與白天不成比例，而且午夜是居民睡覺的時間，一直開啟路燈不僅浪費電能還對居民的睡眠造成影響，同時路燈的照明壽命是有限的，一直開啟路燈就是在消耗路燈的使用壽命，一個路燈的價格可能沒多少，但是一個城市有幾十萬個路燈，這些路燈的費用加一起就是

19、一筆不小的開支了，路燈長時間開啟的話還會因過熱而引起爆炸，爆炸會炸飛許多玻璃碎片，對路過的行人造成很嚴重的傷害讓人防不勝防。而且，我國絕大多數(shù)地區(qū)的路燈關(guān)開燈都是采用人工控制或者定時控制，這樣也有許多不利之處：若采用人工控制，則路燈開關(guān)存在著一定的不確定性，同時也占用了一定的人力資源；定時控制則存在著夏冬季白黑晝時間不同的情況，使得天還沒黑路燈就開，天還沒亮路燈就滅的情況，大大影響了人們的日常出生活。近年來，隨著科技的不斷發(fā)展，國家對路燈的標準也在提高，從燈的壽命，功耗，功率，電壓，電流，環(huán)保等方面不斷在完善和提高。從以前的煤油燈到現(xiàn)在的LED燈，可以說我國的電燈領(lǐng)域發(fā)生了翻天覆地的變化，一些

20、人看到了電燈領(lǐng)域里有利潤就做出了一些殘次品路燈，糊弄人民，所以我國能加大在電燈領(lǐng)域內(nèi)的監(jiān)管力度，從生產(chǎn)到銷售，再到售后服務(wù)，整個過程中不應(yīng)放過一個細節(jié)，力求把路燈做的更好更國際化，保障人民的利益。現(xiàn)在有一種路燈采用電子器件構(gòu)成的可控硅式設(shè)備。該設(shè)備主要采取簡單的相控技術(shù)，不足之處是元器件較容易發(fā)熱損壞。而為了更好的達到控制的目的，現(xiàn)在國內(nèi)外都開始采用智能控制方式，如光控、聲控、時控等，國外甚至開始采用太陽能供能光控方式來控制路燈，基本可以達到完全自給自足的效果?，F(xiàn)在全國都在大力推廣LED路燈，這種路燈節(jié)能，環(huán)保，低功耗，高壽命等等一些特點，但隨著長時間的使用，也暴漏出一些問題，LED燈在節(jié)能光

21、照度不足，節(jié)能即同等平均照度下的所節(jié)省的電能，這個平均照度不僅僅是地面平均照度，空間中光亮的強度對司機和行人來說更加重要，可以讓司機和行人有更加良好的預(yù)判，防止發(fā)生事故。LED燈的散熱問題也是讓人備受關(guān)注的，現(xiàn)在全球變暖的問題日益嚴重，如果路燈的散熱量大，那對人們的影響更加廣泛，畢竟路燈都是在人群密集的地方，而且人群越密集，路燈也就密集，大功率路燈就更多，LED路燈如果散熱沒有做好，燈具就極容易壞，更加容易污染環(huán)境。有些南方城市，一年中很多天都是霧天和雨天，在裝了LED燈后發(fā)現(xiàn)，路燈的穿透性不強，在天氣惡略的情況下，照明情況不盡如人意，容易發(fā)生事故。LED燈的某些波長還特別招蚊蟲，大量的蚊蟲聚

22、在LED燈上，十分影響光效。LED路燈的推廣還應(yīng)做長時間的測試，特別是主干道，這關(guān)系到人民的生命安全。大連東軟信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）第2章關(guān)鍵技術(shù)介紹2.1 光敏電阻傳感器光控：光敏電阻器是利用半導(dǎo)體的光電導(dǎo)效應(yīng)制成的一種電阻值隨入射光的強弱而改變的電阻器，又稱為光電導(dǎo)探測器；它主要是對光進行測量。本系統(tǒng)的光敏電阻模塊在白天時開啟，檢測光的強度，如果光的強度沒到達閥門值DO口輸出高電平，當(dāng)外界環(huán)境光強超過設(shè)定閾值時，模塊D0輸出低電平。2.2 聲音傳感器聲控：本系統(tǒng)傳感器內(nèi)置一個電容式駐極體話筒。聲音導(dǎo)致話筒內(nèi)的薄膜震動，從而產(chǎn)生電壓，經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換被數(shù)據(jù)采集器接受，并傳送給單片機。當(dāng)黑夜的

23、時候，聲音傳感器開啟，路面比較吵鬧的時候，需要判斷控制范圍內(nèi)的路面是否有行人經(jīng)過，才決定是否提高路燈的亮度。模塊在環(huán)境聲音強度達不到設(shè)定閾值時，DO口輸出高電平，當(dāng)外界環(huán)境聲音強度超過設(shè)定閾值時，模塊D0輸出低電平。2.3 ARM處理器ARM處理器的體系結(jié)構(gòu)分為一個復(fù)雜指令集計算機，一個精簡指令集計算機，寄存器結(jié)構(gòu)，指令結(jié)構(gòu)和體系結(jié)構(gòu)擴充。它的主要處理器模式有：用戶模式，系統(tǒng)模式，快中斷模式，管理模式，數(shù)據(jù)訪問終止模式，中斷模式。ARM還開發(fā)出Jazzlle技術(shù)，允許某些架構(gòu)的硬件上加速執(zhí)行Javabytecode。還有一個結(jié)合64和128bit的SIMD指令集，其針對多媒體和訊號處理程序具備

24、標準化加速的能力。VEP是在協(xié)同處理器針對ARM架構(gòu)的衍生技術(shù)。2.4 PWM脈沖寬度調(diào)制和QTPWM控制技術(shù)到目前為止共有以下幾類方法：等脈寬PWM法，隨機PWM法，SPWM法，SPWM法，等面積法，硬件調(diào)制法，軟件生成法，自然采集法，規(guī)則采樣法，低次諧波消去法，梯形波與三角波比較法等等。預(yù)測電流控制是在每個調(diào)節(jié)周期開始時，根據(jù)實際電流誤差，負載參數(shù)及其它負載變量，來預(yù)測電流誤差矢量趨勢，因此，下一個調(diào)節(jié)周期由PWM產(chǎn)生的電壓矢量必將減小所預(yù)測的誤差.該方法的優(yōu)點是，若給調(diào)節(jié)器除誤差外更多的信息，則可獲得比較快速，準確的響應(yīng).如今，這類調(diào)節(jié)器的局限性是響應(yīng)速度及過程模型系數(shù)參數(shù)的準確性.QT

25、：1991年奇趣科技開發(fā)出一個跨平臺C+圖形用戶界面應(yīng)用程序開發(fā)框架。它可以開發(fā)GUI程序和非GUI程序，是面向?qū)ο蟮目蚣?，使用特殊的代碼生成擴展。QT Creator包括高級的C+代碼編輯器、上下文感知幫助系統(tǒng)、可視化調(diào)試器、源代碼管理、項目和構(gòu)建管理工具。QT Linguist被稱為QT語言家，它用于讀取翻譯文件、為翻譯人員提供翻譯界面。QT的良好封裝機制使得 Qt 的模塊化程度非常高，可重用性較好，對于用戶開發(fā)來說是非常方便的。Qt提供了一種稱為signals/slots 的安全類型來替代 callback，這使得各個元件之間的協(xié)同工作變得十分簡單?，F(xiàn)在無論是桌面應(yīng)用程序開發(fā)還是嵌入式系

26、統(tǒng)開發(fā)，都面臨著一個非常嚴重的問題，就是沒有一個標準的語言框架，這個無論是java和C#，都解決不了這個問題，而Qt能。據(jù)我所知，Qt現(xiàn)在能在個人電腦上跑，能在嵌入式系統(tǒng)上跑還能在windows ,linux ,solaris ,mac,wince ,vxwork等等系統(tǒng)上跑，著名的photoshop就是用它編的，只需要重新編譯而已，而java的跨平臺，某些程度上是一個笑話，據(jù)我所知以上我所提到的系統(tǒng),java并不是無縫的。物聯(lián)網(wǎng)和嵌入式系統(tǒng)行業(yè)都缺什么，它需要解決的一個問題就是語言問題，如果大家用不同的語言開發(fā)不同的節(jié)點，還談什么融合啊,因為不能做到技術(shù)普及，發(fā)展始終受限！2.5 89C52

27、單片機89C52單片機采用40PIN封裝的雙列直接DIP結(jié)構(gòu)，下圖是它們的引腳配置，40個引腳中，正電源和地線兩根，外置石英振蕩器的時鐘線兩根，4組8位共32個I/O口，中斷口線與P3口線復(fù)用?，F(xiàn)在我們對這些引腳的功能加以說明：電源引腳(40、20)：這當(dāng)然是必不可少的了。單片機使用的是5V電源，其中40引腳接正極(VCC)，20引腳接負極(VSS)或地(GND)。 振蕩電路(18、19)：單片機是一種時序電路，必須提供脈沖信號才能正常工作，在單片機內(nèi)部已集成了振蕩器，使用晶體振蕩器，接18、19腳。這兩個腳的定義是：(1)時鐘電路引腳(XTAL2)（18腳)：該腳接外部晶體和微調(diào)電容的一段，

28、在89C51內(nèi)部。(2)時鐘電路引腳(XTEL1)（19腳）：該腳接外部晶體和微調(diào)電容的另一端。在片內(nèi)，它是反相放大器的輸入端。復(fù)位引腳（RESET）（9腳）：它是復(fù)位信號輸入端，高電平有效。他還具有第二功能，即當(dāng)主電源VCC發(fā)生故障，降低到低電平規(guī)定值時，將5V電源自動接入RST端，為單片機提供備用電源。以保證信息不丟失，電源恢復(fù)后，能夠正常工作。EA/VPP引腳(31腳)：訪問程序存儲器控制信號端(又：外部存儲器地址允許輸入端)。 (1)當(dāng)EA引腳接高電平時，CPU訪問片內(nèi)EPROM(CPU讀取內(nèi)部程序存儲器)，并執(zhí)行內(nèi)部程序存儲器中的指令。 (2)當(dāng)EA腳接低電平時，CPU只訪問外部EP

29、ROM，并執(zhí)行外部程序存儲器中的指令。而不管是否有片內(nèi)程序存儲器。 (3)此腳還具有第二功能VPP：是對89C51片內(nèi)同化編程時，作為施加較高編程電壓輸入端。即：89C52燒寫內(nèi)部EPROM時，利用此腳輸入21 V的燒寫電壓。 PSEN(29腳):程序存儲器允許輸入端(也叫:外部程序存儲器讀選通信號端):在讀外部ROM時PSEN低電平有效，以實現(xiàn)外部ROM單元的讀操作：(1)內(nèi)部ROM讀取時，PSEN不動作；(2)外部ROM讀取時，在每個機器周期會動作兩次；(3)外部RAM讀取時，兩個PSEN脈沖被跳過不會輸出；(4)外接ROM時，與ROM的OE腳相接。ALE(30腳):地址鎖存控制信號端。8

30、9C51正常工作時，ALE腳不斷向外輸出正脈沖信號，頻率為振蕩器頻率fosc的六分之一，CPU訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，ALE作為鎖存8位地址的控制信號。平時不訪問外部存儲器時，ALE也以六分之一的振蕩頻率固定輸出正脈沖。因而，ALE信號可以作為對外輸出時鐘或定時信號。2.6運算器和控制器（1）運算器的組成：算數(shù)邏輯單元ALU、累加器、寄存器。算數(shù)邏輯單元ALU的作用：把傳送到處理器的數(shù)據(jù)進行算數(shù)或邏輯運算，它具有兩個輸入來源，一來自累加器，二來自數(shù)據(jù)寄存器。ALU執(zhí)行不同的運算操作是由不同控制線上的信息所決定的。通常ALU接收來自累加器或寄存器的2組8位二進制數(shù)。因為要對這兩個輸入的數(shù)據(jù)進行操作

31、(如，數(shù)據(jù)進行算數(shù)或邏輯運算)，所以將這兩個輸入的數(shù)據(jù)均稱為操作數(shù)。ALU可以對這兩個操作數(shù)進行加、減、與、或、比較大小等操作，最后將結(jié)果存入累加器。例如:12和31相加，在相加之前，操作數(shù)12放在一個暫存器(累加器或寄存器)中，操作數(shù)31放在另一個暫存器(累加器或寄存器)中。執(zhí)行兩數(shù)相加運算的控制線發(fā)出加操作信號，ALU即把兩個數(shù)相加，并把結(jié)果43放入累加器，取代累加器中前面存放的數(shù)(12或31)。（2）控制器是由程序計數(shù)器P C、指令寄存器、指令譯碼器、時序產(chǎn)生器、操作控制器組成。1.程序計數(shù)器PC：為了保證程序能夠連續(xù)的執(zhí)行下去，CPU必須具有某些手段來確定一條指令的地址。2.指令寄存器

32、：用來保存當(dāng)前正在執(zhí)行的一條指令，當(dāng)執(zhí)行一條指令時，先把它從內(nèi)存中取出，然后再傳送到指令寄存器。3.時序產(chǎn)生器：控制器是發(fā)布命令的決策機構(gòu)，即協(xié)調(diào)和指揮整個計算機系統(tǒng)操作。控制器電路復(fù)雜。控制器內(nèi)部各部分要協(xié)調(diào)工作，必須有一個同步信號，這個同步信號就是時鐘，時鐘是由晶體振蕩電路產(chǎn)生的周期固定的方波序列。相對控制器而言，運算器接收控制器的命令而進行操作，即運算器所進行的所有操作都是由控制器發(fā)出的控制信號來指揮的。第3章系統(tǒng)需求分析3.1 系統(tǒng)設(shè)計目標本路燈控制系統(tǒng)的設(shè)計目標是讓路燈定時開啟，定時關(guān)閉，光的強度控制燈的亮度和聲音的強弱控制光的亮度，可以對路燈的亮度等級，具有穩(wěn)壓節(jié)能功能，能有效的利

33、用電力資源，延長路燈的工作壽命，達到節(jié)能環(huán)保的目的為居民的生活帶來更多的光明。3.2 系統(tǒng)功能需求功能編號功能名稱功能描述優(yōu)先級1界面顯示功能通過顯示屏對路燈操控2顯示時間在顯示屏上顯示當(dāng)前時間3開啟/關(guān)閉功能在顯示屏上通過開啟/關(guān)閉來啟動路燈4路燈狀態(tài)顯示路燈的照明狀況5穩(wěn)壓模塊對路燈的電壓進行調(diào)整6光控模塊通過光的強度控制燈的亮度7聲控模塊通過聲音的強弱控制燈的亮度8路燈設(shè)置模塊在顯示屏上對路燈的亮度等級設(shè)置9點亮延時模塊在晚上，對亮度提高的時間設(shè)置圖3.2路燈控制系統(tǒng)的功能 3.3 系統(tǒng)非功能需求本系統(tǒng)采用S3C6410開發(fā)板，非功能需求如下：性能高性能，低功耗成本開發(fā)板成本為500元左

34、右，元器件成本為50元左右體積體積小重量重量輕3.4 系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境 硬件環(huán)境：S3C6410 單片機軟件環(huán)境：Linux QT3.5 系統(tǒng)可行性分析3.5.1 技術(shù)可行性系統(tǒng)采用LINUX系統(tǒng)的底層架構(gòu)，采用QT制作圖形界面，硬件采用S3C6410開發(fā)板，使用光敏電阻，聲音傳感器，穩(wěn)壓芯片，對光的亮度進行調(diào)節(jié)，元器件均在正規(guī)電子商店購買。在開發(fā)板的觸摸屏上進行對路燈照明的操作和維護，十分清楚，簡便，安全，可行性非常高。ARM處理器：ARM微處理器有三大特點，低耗電、16位/32位指令集、有很多的合作伙伴，使用大量的寄存器，指令執(zhí)行速度更快，大多數(shù)的數(shù)據(jù)操作都在寄存器里完成，尋址方式更加靈活簡單

35、，執(zhí)行效率非常高，并且指令長度固定QT：Qt 的良好封裝機制使得 Qt的模塊化程度非常高，可重用性較好，對于用戶開發(fā)來說是非常方便的。Qt提供了一種稱為 signals/slots 的安全類型來替代callback，這使得各個元件之間的協(xié)同工作變得十分簡單。路燈的亮度采用PWM調(diào)制，采用調(diào)整脈沖占空比達到調(diào)整電壓、電流、功率的方法，比一般的方法具有損耗小，可方便使用單片機控制，可方便的近似連續(xù)的改變控制亮度，使用其他元器件可以達到升降壓，方便使用直流，也可通過PWM獲得正弦的交流電。 光敏電阻傳感器模塊：模塊在光強達不到設(shè)定閾值時，DO出高電平，當(dāng)外界環(huán)境光強超過設(shè)定閾值時，模塊D0輸出低電平

36、。聲音傳感器模塊：模塊在環(huán)境聲音強度達不到設(shè)定閾值時，DO口輸出高電平，當(dāng)外界環(huán)境聲音強度超過設(shè)定閾值時，模塊D0輸出低電平。3.5.2 經(jīng)濟可行性現(xiàn)在的科技發(fā)展非常的迅速，國家不斷的修建公路，讓人民的出行更加便利，修公路就得修建路燈，這么多路燈購買的費用不是小數(shù)目，所以就得選擇一種價格低廉，對天氣的適應(yīng)能力強，并且節(jié)能環(huán)保的路燈，路燈能隨著天氣的變化而自動調(diào)節(jié)光的亮度，燈泡也不易燒壞，本公路路燈控制系統(tǒng)是以公路為開發(fā)環(huán)境對象的系統(tǒng)，系統(tǒng)有定時開啟，關(guān)閉路燈，調(diào)節(jié)路燈亮度等級，在深夜時自動降低亮度，白天有光控功能，在亮度低時自動開啟路燈，午夜有車或人經(jīng)過時自動提高亮度的功能，本系統(tǒng)采用S3C6

37、410開發(fā)板網(wǎng)上價格500元左右，其他的元器件一起50元左右，整個系統(tǒng)的成本十分低廉，經(jīng)濟可行性十分高。第4章系統(tǒng)設(shè)計4.1 系統(tǒng)設(shè)計指導(dǎo)原則（1）先進性本系統(tǒng)可以通過操作界面對路燈的開啟時間和關(guān)閉時間，路燈的亮度等級和點亮延時時間經(jīng)行設(shè)計，在午夜之后，路燈的亮度自動降低，最后達到節(jié)能穩(wěn)壓的目的。設(shè)備上通過一個單片機和ARM就可運行，操作簡單，安全可靠.（2）可靠性及安全性主要設(shè)備ARM開發(fā)板采用了嵌入式實時 HYPERLINK /os_index/subcate121_list_1.html 操作系統(tǒng)，所需設(shè)備簡單，通過聲音傳感器和光傳感器采集信號，系統(tǒng)可靠性相當(dāng)高；系統(tǒng)設(shè)置了不同等級的路燈

38、亮度，可以設(shè)置路燈開啟和關(guān)閉時間，路燈的亮度隨著外界的環(huán)境變化而變化，在白天，對外界光的亮度進行采集，晚上對外界聲音進行采集，能設(shè)置變暗的時間，對環(huán)境的適應(yīng)性強.4.2 體系結(jié)構(gòu)設(shè)計ARM開發(fā)板處理采集數(shù)據(jù)ARM開發(fā)板處理采集數(shù)據(jù)光傳感器檢測LCD顯示單片機采集數(shù)據(jù)光傳感器檢測LCD顯示單片機采集數(shù)據(jù)聲音傳感器檢測控制系統(tǒng)發(fā)送命令聲音傳感器檢測控制系統(tǒng)發(fā)送命令單片機點亮LED燈單片機點亮LED燈LCD設(shè)定LCD設(shè)定圖4.2 系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)本系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)是傳感器-單片機-ARM結(jié)構(gòu)，傳感器負責(zé)采集數(shù)據(jù)，單片機負責(zé)收集數(shù)據(jù)點亮LED等，ARM負責(zé)處理傳感器采集的數(shù)據(jù)和控制QT界面。路燈系統(tǒng)在為自動

39、開啟時，通過光敏電阻傳感器采集數(shù)據(jù)來開啟路燈，在自動開啟后，路燈在一段時間后會自動降低亮度，這時通過聲音傳感器采集聲音信號來提高亮度, 可以在界面上設(shè)置亮度的等級，從而達到節(jié)能環(huán)保的目的。4.3 硬件設(shè)計4.3.1 聲音傳感器電路模塊設(shè)計聲音傳感器：聲音傳感器連接單片機，單片機連接S3C6410開發(fā)板，晚上聲音傳感器開啟后，聲音傳感器采集到足夠的聲音信號，將信號給ARM處理器進行處理，把處理結(jié)果以高低電平的方式傳回單片機，讓單片機點亮LED燈。聲音傳感器有許多種，開啟的方式各種各樣，本系統(tǒng)采用的聲音傳感器是采用高地電平的方式傳信號，這種方式不僅反映靈敏，在價格上與其他種類的聲音傳感器相比，更加

40、便宜，適合大范圍使用.圖4.3.1 聲音傳感器原理圖設(shè)計4.3.2光敏電阻傳感器電路模塊設(shè)計光敏電阻傳感器：光敏電阻傳感器連接單片機，單片機連接S3C6410開發(fā)板，白天光敏電阻傳感器開啟后，光敏電阻傳感器檢測到光信號不到閥門值，將信號給ARM處理器進行處理，把處理結(jié)果以高低電平的方式傳回單片機，讓單片機點亮LED燈。光敏電阻傳感器有許多種，開啟的方式各種各樣，本系統(tǒng)采用的光敏電阻傳感器是采用高地電平的方式傳信號，這種方式不僅反映靈敏，在價格上與其他種類的光敏電阻傳感器相比，更加便宜，適合大范圍使用. 圖4.3.2 光敏電阻傳感器原理圖設(shè)計4.3.3 LED數(shù)碼管電路設(shè)計 圖4.3.3 LED

41、數(shù)碼管原理圖設(shè)計4.4 軟件設(shè)計4.4.1 控制流程設(shè)計在白天，路燈通過光敏電阻傳感器采集光信號，在無光條件或者光強達不到設(shè)定閾值時，DO 口輸出高電平，當(dāng)外界環(huán)境光強超過設(shè)定閾值時，模塊D0輸出低電平，開啟路燈。在晚上，路燈通過聲音傳感器采集聲音信號，在環(huán)境聲音強度達不到設(shè)定閾值時，DO口輸出高電平，當(dāng)外界環(huán)境聲音強度超過設(shè)定閾值時，模塊D0輸出低電平，降低燈的亮度。4.4.2 UI界面設(shè)計系統(tǒng)的界面設(shè)計采用QT語言變寫的GUI，分為主界面和控制界面，主界面上顯示當(dāng)前的時間和路燈的狀態(tài)，控制界面上能控制路燈的開啟和關(guān)閉時間，LED變暗時的亮度等級和點亮延時時間，界面簡潔明了，操作簡單方便。圖

42、4.4.2UI界面設(shè)計4.4.3 功能模塊設(shè)計路燈控制系統(tǒng)路燈控制系統(tǒng)ARM 單片機ARM 單片機LED點亮光信息采集功能聲音信息采集功能LED點亮光信息采集功能聲音信息采集功能顯示當(dāng)前時間設(shè)置路燈點亮?xí)r間設(shè)置路燈變暗等級設(shè)置路燈關(guān)閉時間設(shè)置處理采集信息顯示當(dāng)前時間設(shè)置路燈點亮?xí)r間設(shè)置路燈變暗等級設(shè)置路燈關(guān)閉時間設(shè)置處理采集信息路燈開啟時間設(shè)置圖4.4.3 系統(tǒng)軟件功能框圖大連東軟信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）第5章系統(tǒng)實現(xiàn)5.1環(huán)境配置硬件環(huán)境：S3C6410 單片機軟件環(huán)境：Linux QT5.2功能模塊實現(xiàn)（1）亮度檢測模塊實現(xiàn)開始亮度檢測模塊主要是對外界環(huán)境的光照強度進行采樣，將采樣得的信號

43、傳遞給單片機，再由單片機進行分析并進行相應(yīng)的工作。工作原理是模塊在無光條件或者光強達不到設(shè)定閾值時，DO 口輸出高電平，當(dāng)外界環(huán)境光強超過設(shè)定閾值時，模塊D0輸出低電平，對此我們根據(jù)本模塊想要達到功能設(shè)計流程圖。流程圖如5.2.1所示。開始是否達到點亮?xí)r間 是否達到點亮?xí)r間 否 是光傳感器檢測光光傳感器檢測光光的亮度是否達到臨界值？光的亮度是否達到臨界值？ 否 是點亮路燈點亮路燈結(jié)束結(jié)束圖5.2.1 亮度檢測模塊流程圖（2）聲音檢測模塊實現(xiàn)聲音檢測模塊主要是對外界環(huán)境的聲音強弱進行采樣，將采樣得的信號傳遞給單片機，再由單片機進行分析并進行相應(yīng)的工作，工作原理是模塊在無光條件或者光強達不到設(shè)定閾

44、值時，DO 口輸出高電平，當(dāng)外界環(huán)境光強超過設(shè)定閾值時，模塊D0輸出低電平，對此我們根據(jù)本模塊想要達到功能設(shè)計流程圖。流程圖如5.2.2所示。開始開始是否檢測聲音？是否檢測聲音？否聲音傳感器檢測聲音是聲音傳感器檢測聲音聲音是否達到臨界值聲音是否達到臨界值否是路燈亮度變強路燈亮度變強結(jié)束結(jié)束圖5.2.2 聲音檢測模塊流程圖QT核心代碼如下：Win_QextSerialPort *myCom;MainWindow:MainWindow(QWidget *parent) : QMainWindow(parent), ui(new Ui:MainWindow) light = 1; voice =0;

45、 ledon =0; leddec =0; enforceLedon_light = 0; enforceLedon_voice = 0;/ ui-setupUi(this); QTimer *timer = new QTimer(this); connect(timer,SIGNAL(timeout(),this,SLOT(timerUpdate(); timer-start(1000); setting = new Setting(); struct PortSettings myComSetting = BAUD9600,DATA_8,PAR_NONE,STOP_1,FLOW_OFF,5

46、00; myCom = new Win_QextSerialPort(com6,myComSetting,QextSerialBase:EventDriven); myCom -open(QIODevice:ReadWrite); connect(myCom,SIGNAL(readyRead(),this,SLOT(readMyCom(); enforceTimer = new QTimer(this); connect(enforceTimer,SIGNAL(timeout(),this,SLOT(enforceledonTimer();MainWindow:MainWindow() del

47、ete ui;void MainWindow:timerUpdate() QTime time =QTime:currentTime(); QString t = time.toString(hh:mm:ss); ui-lcdNumber-display(t); QTime time00(0,0,0); QTime time24(23,59,59); if(time = setting-startOnled)&(time label_3-setText(ON); myCom-write(AA1); ledon = 1; else if(time = setting-startOffled)&(

48、time startOnled)/ ledon = 0; 大連東軟信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）第6章系統(tǒng)測試公路路燈系統(tǒng)主要是聲音傳感器，光敏電阻傳感器的采集和QT界面調(diào)試，本次測試正是對這三項進行測試。主要目的是為了讓路燈系統(tǒng)能準確地開啟和關(guān)閉時間，以及在聲音傳感器和光敏電阻傳感器檢測到信號時立刻做出回應(yīng)，讓整個系統(tǒng)流暢的運行。6.1 測試概述給系統(tǒng)上電，通過觸摸屏設(shè)置路燈開啟和關(guān)閉的時間，在設(shè)置亮度等級和點亮延長時間，在LED自動點亮之前，把光敏電阻傳感器遮住，看LED燈是否自動點亮。在LED燈自動點亮后，看沒聲音時LED燈是否自動變暗。再向聲音傳感器發(fā)出聲音，看LED燈是否變亮。6.2 測試

49、用例6.2.1 數(shù)據(jù)發(fā)送將路燈的狀態(tài)設(shè)置成為關(guān)閉狀態(tài)，用手遮住光敏電阻傳感器，看LED燈是否點亮。將路燈的狀態(tài)設(shè)置成開啟狀態(tài)，在路燈變暗后，對聲音傳感器發(fā)出聲音，看LED是否變亮。圖6.2.1 傳感器測試圖片6.2.2 LED顯示 通過圖片可以看到，LED能正常的點亮。圖6.2.2 LED點亮測試圖片6.2.3 界面顯示系統(tǒng)的QT界面顯示如下：圖6.2.3 界面測試圖片大連東軟信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）第7章結(jié)論現(xiàn)在，社會的發(fā)展越來越快，人們的生活水平得到了翻天覆地的變化，電燈的改善就是生活水平改善的一部分，每個人每家每戶的生活都離不開電燈，尤其是電燈中的路燈，每天都在黑暗中發(fā)出燈光為我們引路，

50、我們的生活已經(jīng)離不開路燈，但路燈的問題一直不少，以前用的白熾燈，燈光亮度不強，照明壽命短，十分費電還經(jīng)常燒斷保險絲，這讓人們不得不需找一種新型的燈來代替白熾燈。LED進入人們的視野，經(jīng)過人們的測試發(fā)現(xiàn)LED燈，不僅光的亮度高，還比較節(jié)能，照明的壽命比白熾燈長很多，也不易壞。國家號召使用新型的LED燈，不少省市爭相推廣LED燈，在城市里全換上LED燈，但經(jīng)過長時間使用，LED燈的問題就暴漏出來了。LED的芯片質(zhì)量問題,散熱問題,配光問題,封裝問題,電源驅(qū)動問題,電子元器件的壽命問題等等,雖然按目前國內(nèi)國際大環(huán)境來說,LED的前景光明,但是眼下的許多問題一直是使用單位,特別是城市照明管理單位的一大考量,特別是不得不考慮建設(shè)成本和維護成本。同時使用新型燈還得使用更加先進的路燈管理系統(tǒng)，不然路燈使用不合理，什么樣的燈都不能長久使用，也對國家的電能造成巨大的浪費。不要輕言“取代”什么光源，LED恰恰是應(yīng)該和有百年歷史的傳統(tǒng)燈具廠商合作（國際