PAGEPAGEII智能路燈節(jié)能控制器摘要由于時(shí)代的發(fā)展，科技的飛速進(jìn)步，人們?cè)趯?shí)際的生活過(guò)程中，對(duì)于道路的照明以及照明節(jié)能方面的需求也變得越來(lái)越強(qiáng)。智能路燈節(jié)能控制器是在這樣的一個(gè)時(shí)代的需求以及綜合的發(fā)展背景之下應(yīng)運(yùn)而生的產(chǎn)物。將是集穩(wěn)壓控制、軟起動(dòng)功能、自動(dòng)起停、智能調(diào)壓控制集合成為一個(gè)有機(jī)的統(tǒng)一整體，并且在具體的實(shí)施過(guò)程中，實(shí)現(xiàn)彼此之間的緊密配合，最終綜合形成一個(gè)有機(jī)的整體，實(shí)現(xiàn)其良好的運(yùn)轉(zhuǎn)。晶閘管功率變換單元和智能控制系統(tǒng)相結(jié)合是該控制裝置的主要特點(diǎn)，利用可變電抗器使得電壓高的以及電壓低的予以隔阻和分離，在具體的線路組合的過(guò)程中，實(shí)現(xiàn)高壓電與電燈進(jìn)行一定的串聯(lián)性的組合，在電抗器接入低電壓，將二次繞組與晶閘管和具備相關(guān)的算法的電路進(jìn)行有序的組合，使之形成一個(gè)統(tǒng)一的整體，通過(guò)將低電壓上的值通過(guò)一定的方式予以改變，最終實(shí)現(xiàn)高電壓的有效的管理與控制，這一點(diǎn)在具體的線路連接的過(guò)程中，起到的作用是尤為重大的，通過(guò)這樣的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)電壓的改變，從而最終將線路的相關(guān)器件有序統(tǒng)一的結(jié)合在一起，這一點(diǎn)是在具體的電路設(shè)計(jì)的過(guò)程中，需要著力的關(guān)注和重視的問(wèn)題。關(guān)鍵詞：智能路燈；節(jié)能；控制器；設(shè)計(jì)

目錄摘要 I1.緒論 11.1課題研究的背景 11.2課題研究的目的及意義 11.3課題研究的主要內(nèi)容 12.路燈節(jié)能控制系統(tǒng)的總體方案設(shè)計(jì) 22.1系統(tǒng)的總體方案設(shè)計(jì) 22.2系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)模型及功能分析 32.3系統(tǒng)控制器的總體設(shè)計(jì) 53.系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 63.1系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 63.2控制器的設(shè)計(jì)以及基本外圍電路 73.2.1控制器最小控制系統(tǒng) 73.2.2串行通信接口設(shè)計(jì) 83.2.3A/D和D/A轉(zhuǎn)換電路 93.2.4開關(guān)量輸入/輸出電路 113.3功率變換單元與觸發(fā)電路系統(tǒng)設(shè)計(jì) 123.3.1功率變換單元 123.3.2觸發(fā)電路 133.4外圍功能模塊設(shè)計(jì) 143.4.1CAN總線模塊設(shè)計(jì) 143.4.2人機(jī)交互模塊設(shè)計(jì) 153.4.3電源電路設(shè)計(jì) 163.4.4軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 184.智能化照明控制綜合策略 22結(jié)語(yǔ) 23參考文獻(xiàn) 23致謝 24PAGE11緒論1.1課題研究的背景城市路燈的功能日益突出。通過(guò)長(zhǎng)期的觀察，我們不難發(fā)現(xiàn)，城市公用路燈在對(duì)于維持城市的正常發(fā)展與順利運(yùn)營(yíng)方面起到至關(guān)重要的作用，同時(shí)，城市公用燈在對(duì)于實(shí)現(xiàn)城市整個(gè)交通運(yùn)輸樞紐的安全發(fā)展所發(fā)揮的作用，也是不可忽視的。尤其是最近這幾年以來(lái)，我國(guó)的經(jīng)濟(jì)得到了前所未有的增長(zhǎng)以及發(fā)展，也是基于這樣的一個(gè)原因，我國(guó)在對(duì)于城市的公用燈上實(shí)現(xiàn)了較大的需求，不管是社會(huì)上，還是單純從城市的角度上來(lái)看，人們對(duì)于城市用燈都提出了非常迫切的需求。因此，城市的道路公共用燈問(wèn)題成為了人們熱議的話題，在具體的發(fā)展過(guò)程中，實(shí)現(xiàn)了較大的飛躍。為了最大程度的實(shí)現(xiàn)這一綜合發(fā)展需求的最大化，在城市道路用燈方面實(shí)現(xiàn)其最大程度的滿足當(dāng)下的發(fā)展需求，刻不容緩的事情就是要增強(qiáng)城市用燈在具體的發(fā)展過(guò)程中的科技化以及技術(shù)化的發(fā)展，只有最大程度的實(shí)現(xiàn)了城市用燈的科技化以及技術(shù)化的發(fā)展，才能夠在如今這樣一個(gè)迫切需要發(fā)展的環(huán)境之下滿足當(dāng)下的發(fā)展需求，在城市化的進(jìn)程中，不斷的用現(xiàn)代化以及更加先進(jìn)化的科學(xué)技術(shù)來(lái)最大程度的替代過(guò)去舊有的城市道路照明體系，對(duì)于現(xiàn)代社會(huì)來(lái)講，是具有非常重大的意義的，在實(shí)際的運(yùn)營(yíng)和實(shí)施過(guò)程中，實(shí)現(xiàn)人力，物力，以及各項(xiàng)綜合運(yùn)營(yíng)成本的最低化，實(shí)現(xiàn)其綜合發(fā)展效用的最大化，從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)社會(huì)價(jià)值以及其綜合的經(jīng)濟(jì)價(jià)值的最大化。1.2課題研究的目的及意義本文研究的智能路燈節(jié)能控制器在實(shí)際的路燈控制系統(tǒng)管理的過(guò)程中,通過(guò)照明策略的不同來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)電路電壓的有效管控,從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)照明電路在具體的管控過(guò)程中，實(shí)現(xiàn)其綜合綜合效率的最大化,從而最終實(shí)現(xiàn)電路電燈在不同的情況之下的有效解決,在實(shí)現(xiàn)功率等相關(guān)因素的控制和管控上，,達(dá)到了節(jié)約電能的目的。路燈在我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展以及電力設(shè)備中發(fā)揮的綜合作用是非常重大的，對(duì)于實(shí)現(xiàn)我國(guó)各個(gè)方面的綜合建設(shè)發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，如果通過(guò)節(jié)能裝置對(duì)相關(guān)的電路進(jìn)行有效的控制和管理，就能夠最終實(shí)現(xiàn)電路電力設(shè)備的綜合實(shí)施效率的最大化，從而實(shí)現(xiàn)節(jié)約各項(xiàng)運(yùn)營(yíng)綜合資源的目的，在實(shí)際的實(shí)施成本上，不管是生產(chǎn)成本，還是各項(xiàng)運(yùn)營(yíng)成本上，都實(shí)現(xiàn)最小化，只有最大程度的實(shí)現(xiàn)了我國(guó)的電路設(shè)備的有效控制，才能夠最終在我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展的過(guò)程中，發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，這一點(diǎn)不管是從宏觀的層面上，還是從微觀的層面上，發(fā)揮的綜合作用都是非常重大的，也是在具體的發(fā)展過(guò)程中，需要加大重視力度和管理力度的，所以實(shí)現(xiàn)電力線路的有效控制，是尤為關(guān)鍵和迫切的課題。1.3課題研究的主要內(nèi)容本文對(duì)基于模糊控制算法的智能路燈節(jié)能控制系統(tǒng)的研制進(jìn)行了系統(tǒng)全面的剖析和研究。在以可變電抗器變換機(jī)理的基礎(chǔ)上，充分的討論了智能電路路燈系統(tǒng)在具體的運(yùn)營(yíng)過(guò)程中，存在的各項(xiàng)亟待改善和解決的問(wèn)題，介紹了該裝置在具體的運(yùn)營(yíng)實(shí)施過(guò)程中的各項(xiàng)具體的工作原理，詳細(xì)分析了以AT89S52單片機(jī)和專用鎮(zhèn)流芯片IR21592為主控單元的硬件電路和CAN總線的通信模塊設(shè)計(jì)，針對(duì)電燈的電路電壓進(jìn)行了各個(gè)方面的系統(tǒng)性的設(shè)計(jì)，其中最主要的是采用軟件設(shè)計(jì)的模式，采用了時(shí)間控制，環(huán)境參數(shù)控制以及手動(dòng)管理與控制相結(jié)合的方式予以系統(tǒng)全面的分析和管理，進(jìn)而最終實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)在具體的實(shí)施過(guò)程中，實(shí)現(xiàn)其各項(xiàng)綜合性能的最大化。2路燈節(jié)能控制系統(tǒng)的總體方案設(shè)計(jì)2.1系統(tǒng)的總體方案設(shè)計(jì)目前，常用調(diào)光方法有:(1)可變電阻調(diào)光法;(2)調(diào)壓器調(diào)光法;(3)脈沖占空比調(diào)光法;(4)脈沖調(diào)頻調(diào)光法;(5)調(diào)節(jié)高頻逆變器供電電壓調(diào)節(jié)法等「12]a調(diào)光按照使用的控制方法可以分為模擬調(diào)光(模擬1-lOV調(diào)光)與數(shù)字調(diào)光(數(shù)控調(diào)光)兩大類?？刂品秶笮〉膶?shí)現(xiàn)方法在具體的實(shí)施過(guò)程中，采取的綜合管理方式又是有較大的差異和管理的。照明控制系統(tǒng)可以分為以下幾類::1點(diǎn)燈控制型2.區(qū)域控制型3.網(wǎng)絡(luò)控制型.4.節(jié)能控制型.目前，路燈系統(tǒng)在具體的運(yùn)營(yíng)實(shí)施過(guò)程中，至關(guān)重要的就是采取對(duì)應(yīng)的燈光線路與之匹配，進(jìn)而最大程度的實(shí)現(xiàn)其綜合運(yùn)營(yíng)實(shí)施效率的最大化。模擬調(diào)光和數(shù)字調(diào)光的鎮(zhèn)流器工作原理圖如圖2-1和2-2所示:圖2-1模擬調(diào)光電子鎮(zhèn)流器工作原理圖傳統(tǒng)的燈光在具體的設(shè)計(jì)過(guò)程中，采取的是一種相對(duì)較為傳統(tǒng)的模式來(lái)代表亮度0%-100%，每一條回路在具體的實(shí)施過(guò)程中，采用的是單獨(dú)的一條線路。.回路在具體的管理進(jìn)行的過(guò)程中，實(shí)施的越多的話，代表在具體的經(jīng)營(yíng)過(guò)程中，存在的各項(xiàng)線路也就越多，傳送距離越遠(yuǎn)，在信號(hào)的輸送過(guò)程中，存在的信號(hào)減弱的問(wèn)題也就越趨嚴(yán)重，這一點(diǎn)在具體的線路設(shè)計(jì)的過(guò)程中，是需要加強(qiáng)關(guān)注和重視的。圖2-2數(shù)控調(diào)光電子鎮(zhèn)流器工作原理圖數(shù)控調(diào)光電子鎮(zhèn)流器由IR21592可調(diào)光控制集成電路和微處理集成電路等組成，在實(shí)際的運(yùn)行過(guò)程中，可以實(shí)現(xiàn)較好的人工信號(hào)的接收，不管是在遙控的管理上以及由相關(guān)的程序設(shè)定的計(jì)時(shí)軟件上，包括開關(guān)燈在具體的實(shí)施過(guò)程中的各項(xiàng)綜合的實(shí)施指令上，發(fā)揮的綜合效用都是非常大的，也是在具體的經(jīng)營(yíng)過(guò)程中，值得著力的關(guān)注和重視的問(wèn)題。2.2系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)模型及功能分析該系統(tǒng)在實(shí)際的組成過(guò)程中，是由以下幾個(gè)模塊進(jìn)行有序的組合的，分別是照明中心管理控制模塊、照明區(qū)域控制器和智能節(jié)點(diǎn)組成。照明管理中心平臺(tái)對(duì)整個(gè)平臺(tái)的順利運(yùn)營(yíng)和實(shí)施發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，在整個(gè)系統(tǒng)的順利實(shí)施，也起著核心的命脈性的作用，在進(jìn)行遠(yuǎn)程的控制、系統(tǒng)運(yùn)行信息采集和以及整體環(huán)境的監(jiān)控和管理上，都發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。照明區(qū)域控制器在實(shí)際的運(yùn)行過(guò)程中，對(duì)整個(gè)照明控制系統(tǒng)起到重要的協(xié)調(diào)作用、同時(shí)對(duì)管理中心的指令進(jìn)行有效的執(zhí)行和采集。智能節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)主要是對(duì)單個(gè)電路進(jìn)行系統(tǒng)的管理和控制。照明區(qū)域控制器和照明管理中心之間采用GSM/GPRS進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，智能節(jié)點(diǎn)和照明區(qū)域控制器之間在實(shí)際的電力傳輸?shù)倪^(guò)程中，采取的是另外一種全新的方式予以執(zhí)行和管理的。他在具體的運(yùn)行實(shí)施的過(guò)程中的系統(tǒng)化的經(jīng)營(yíng)成果也是在具體的經(jīng)營(yíng)過(guò)程中，值得著力的關(guān)注和重視的問(wèn)題，可見，整個(gè)電路控制系統(tǒng)在具體的管理過(guò)程中，不管是從宏觀的層面上，還是從微觀的層面上，都是發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，對(duì)于整個(gè)電路系統(tǒng)發(fā)揮的作用，其綜合的效用也是非常大的。圖2-3路燈節(jié)能系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖該節(jié)能方法在實(shí)際的運(yùn)行過(guò)程中，采取的是一種固有的控制系統(tǒng)對(duì)相關(guān)的電路系統(tǒng)進(jìn)行有效的管理和實(shí)施，從而實(shí)現(xiàn)在可變電抗變換器的操控，最終將電燈的輸出電壓實(shí)現(xiàn)有效的轉(zhuǎn)化和改變，通過(guò)實(shí)現(xiàn)電路的光照的不同，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)整個(gè)電路在具體的運(yùn)營(yíng)實(shí)施過(guò)程中的較大的差異。這種方法在具體的設(shè)計(jì)過(guò)程中，采取的主要原理就是通過(guò)夜晚人眼對(duì)光照的不敏感從而實(shí)現(xiàn)對(duì)電壓的有效改變和控制，這樣的一種方式在具體的實(shí)施過(guò)程中，取得的成功相對(duì)是非?？捎^的，并且在具體的經(jīng)營(yíng)過(guò)程中，根據(jù)時(shí)段的不同要求，實(shí)現(xiàn)電路電壓的較大的差異，從而將電路電壓的實(shí)際情況進(jìn)行智能化的調(diào)節(jié)，這樣的一個(gè)工作原理對(duì)于實(shí)現(xiàn)電燈線路的智能化燈照的調(diào)節(jié)發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，對(duì)于實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的可持續(xù)化經(jīng)營(yíng)也是有非常重大的借鑒和參考意義的。其功率單元原理圖如下圖2-4所示:圖2-4功率單元原理圖其基本思想是:將可變電抗變換器的一次繞組將相關(guān)的燈泡進(jìn)行有序的連接，將二次線圈加入到相關(guān)的變換器中，將二次線圈與功率變換器以及智能控制器連接。通過(guò)智能控制器的相關(guān)的功率的改變，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)可變電抗器在實(shí)際的運(yùn)行過(guò)程中的繞組的較大的改變，將二次線圈的繞組進(jìn)行有效的改變的目的，從而最終實(shí)現(xiàn)將終端電燈的電壓進(jìn)行有序的改變的目的，使得路燈在具體的經(jīng)營(yíng)過(guò)程中，能夠最大程度的實(shí)現(xiàn)其各項(xiàng)綜合實(shí)力的增加。其智能控制器控制流程圖如圖2-5所示。圖2-5智能控制器流程圖其工作過(guò)程為:首先，通過(guò)對(duì)光照的相關(guān)信息的有序管理以及綜合的信息化的采集，由智能控制器來(lái)對(duì)照明系統(tǒng)在具體的經(jīng)營(yíng)過(guò)程中，其光照是否需要進(jìn)行實(shí)時(shí)的開啟，如果在具體的運(yùn)行過(guò)程中，這樣的一種狀態(tài)是需要運(yùn)行的和啟動(dòng)的，則由功率單元來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)相關(guān)的電路以及電燈的綜合管理和有效的啟動(dòng)(一般情況下是由數(shù)十、甚至上百盞路燈組成一條街道的照明系統(tǒng))。路燈打開后，根據(jù)之前采集到的相關(guān)的路面車流量與行人流量所發(fā)出的各項(xiàng)聲音的信號(hào)由智能控制器對(duì)實(shí)現(xiàn)對(duì)各項(xiàng)信息的綜合控制和有效的管理，通過(guò)將功率進(jìn)行有效的變換來(lái)控制可變電抗變換器進(jìn)而最終實(shí)現(xiàn)終端電燈在具體的實(shí)施過(guò)程中，其綜合的電燈電壓的大小，如果根據(jù)采集到的信息，證明車流量以及人流量的各項(xiàng)聲音較大，那么此時(shí)在照明電路控制的過(guò)程中，采取較高照明的系統(tǒng)予以實(shí)時(shí)的照明，整個(gè)系統(tǒng)也是根據(jù)自己的判斷，將終端電燈的電壓進(jìn)行有效的提升;如果檢測(cè)到路面上的行人以及車輛較少的話，那么通過(guò)就需要降低終端電燈的電壓，從而實(shí)現(xiàn)電燈照明度的減弱，這一點(diǎn)在具體的實(shí)施過(guò)程中，是非常重要的，也是在具體的經(jīng)營(yíng)過(guò)程中，需要著力的關(guān)注和重視的環(huán)節(jié)，這樣的一個(gè)工作原理，不管是從可實(shí)施性還是從哪個(gè)層面上來(lái)看，都是值得著力的關(guān)注的。智能控制器在整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行實(shí)施的過(guò)程中，對(duì)整個(gè)控制系統(tǒng)起到重要的控制作用，是整個(gè)系統(tǒng)的CPU控制系統(tǒng)，他在具體的控制過(guò)程中，采取的一種獨(dú)有的算法，那就是模糊算法，通過(guò)將采集到的信號(hào)予以實(shí)時(shí)的放大、轉(zhuǎn)換后輸入到整個(gè)控制器的專門的處理系統(tǒng)之中，在實(shí)際的信號(hào)采集的過(guò)程中，采集到的信號(hào)通常有兩種，一種是光信號(hào)，一種是聲控信號(hào)，其中光信號(hào)用對(duì)于實(shí)現(xiàn)整個(gè)控制系統(tǒng)的整停發(fā)揮著尤為重要的作用，而聲音信號(hào)在具體的實(shí)施過(guò)程中，發(fā)揮的主要作用是對(duì)外部的聲音大小進(jìn)行有序的甄別和判斷，通過(guò)模糊控制的方式將采集到的信號(hào)予以有效的處理，選取最優(yōu)化的控制信號(hào)加以輸出。2.3系統(tǒng)控制器的總體設(shè)計(jì)智能路燈節(jié)能控制器的總體設(shè)計(jì)如下圖2-6所示:圖2-6智能路燈節(jié)能控制器的總體設(shè)計(jì)本課題的研究重點(diǎn)是智能控制器。智能控制器在整個(gè)系統(tǒng)控制的過(guò)程中，發(fā)揮的主要作用是通過(guò)對(duì)外部的聲音信號(hào)以及光線信號(hào)予以有效的甄別和判斷，之后將這些信號(hào)轉(zhuǎn)變成我們可以測(cè)量到的電壓，通過(guò)智能的控制算法的有效管理，通過(guò)功率變換單元來(lái)對(duì)相關(guān)的元器件的電抗予以實(shí)時(shí)的控制和管理，進(jìn)而將電燈的明度進(jìn)行有效的調(diào)節(jié)，最終達(dá)到節(jié)能的目的，這一點(diǎn)是在整個(gè)電路控制體系中發(fā)揮著尤為重大的作用的。所以，智能控制器要包括如下幾個(gè)基本功能:對(duì)于電信號(hào)的有效監(jiān)測(cè)、智能控制算法運(yùn)算、功率變換單元控制、開關(guān)器件控制。而且微處理器在整個(gè)調(diào)光系統(tǒng)的管理過(guò)程中，必須采用專門的電子處理器來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)電路的有效管理，另外，要想實(shí)現(xiàn)整個(gè)電氣控制系統(tǒng)在具體的管理過(guò)程中，其各項(xiàng)綜合的管理效用的最大化，在相關(guān)的人機(jī)交互頁(yè)面的管理上也應(yīng)該采取有效的管理措施、在現(xiàn)場(chǎng)的總體通信功能上，也是需要加大關(guān)注和重視力度的。微處理器系統(tǒng)在實(shí)際的運(yùn)行過(guò)程中，起到的主要作用是實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)中的各個(gè)模塊的有效的控制和管理，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)智能控制算法在具體的經(jīng)營(yíng)過(guò)程中，實(shí)現(xiàn)其各項(xiàng)經(jīng)營(yíng)數(shù)據(jù)的平衡，數(shù)據(jù)采集，觸發(fā)板控制信號(hào)輸出，開關(guān)量輸入輸出，接入現(xiàn)場(chǎng)總線與工控機(jī)等設(shè)備通信等。路燈在具體的啟動(dòng)過(guò)程中，涉及到的啟動(dòng)方式有軟啟動(dòng)，包括電壓、電流信號(hào)通過(guò)相關(guān)的檢測(cè)設(shè)備將信號(hào)轉(zhuǎn)換成可供使用的信號(hào)，輸入微處理器系統(tǒng)，將其轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的數(shù)字，并且將其進(jìn)行有序的管理和有效的組合。微處理器將最終的運(yùn)算結(jié)果轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)之后，將其輸送到相關(guān)的需要使用這種模擬信號(hào)的地方予以實(shí)時(shí)的處理，功率變換單元按照上述系統(tǒng)輸送過(guò)來(lái)的信號(hào)來(lái)改變晶閘管的導(dǎo)通情況，晶閘管導(dǎo)通情況不同最終決定了在具體的電路控制的過(guò)程中，其終端的電燈的電壓以及電流的差異，從而使電抗器一次側(cè)電抗值發(fā)生變化(即可變電抗起電抗變化)，進(jìn)而改變路燈兩端的輸入電壓。3系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)3.1系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)硬件主要是由聲音傳感器、光敏傳感器、運(yùn)算放大器、V/F轉(zhuǎn)換器、單片機(jī)、觸發(fā)電路等組成。光信號(hào)通過(guò)通過(guò)相關(guān)的元器件，將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，電信號(hào)通過(guò)不斷的放大以及擴(kuò)張之后，將其輸送到其他的元起組件之中，使其成為具備開關(guān)作用的元器件。聲音信號(hào)通過(guò)聲音傳感器將其轉(zhuǎn)變成電信號(hào)，電壓信號(hào)在通過(guò)放大控制系統(tǒng)將其輸送到相關(guān)的元器件之中，A/D轉(zhuǎn)換器在不斷的數(shù)字處理以及信號(hào)處理之后，將之前輸送過(guò)來(lái)的信號(hào)通過(guò)一定的方式轉(zhuǎn)換成脈沖信號(hào)，根據(jù)不同的聲音，來(lái)決定脈沖信號(hào)的差異，進(jìn)而最終實(shí)現(xiàn)整個(gè)控制系統(tǒng)的有效管理和實(shí)施，并且最終通過(guò)這樣的一種方式實(shí)現(xiàn)聲音大小的有效管理和判斷。將聲音轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的信號(hào)以及頻率，將其輸送到對(duì)應(yīng)的單片機(jī)中去，單片機(jī)在進(jìn)行一系列的計(jì)算和處理之后，得到可供實(shí)施的綜合信號(hào)的有效輸出，然后通過(guò)將信號(hào)予以實(shí)時(shí)輸出的方式將信號(hào)輸出到相關(guān)的終端顯示器上予以呈現(xiàn)，送給觸發(fā)器，最后由觸發(fā)器驅(qū)動(dòng)功率單元，也就是被控對(duì)象。使被控對(duì)象在這樣的一種綜合環(huán)境的管理和控制之下，實(shí)現(xiàn)其終端電壓的有效轉(zhuǎn)化，其系統(tǒng)硬件電路的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖如下圖3-1所示:圖3-1系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖智能控制系統(tǒng)硬件主要由聲學(xué)傳感器、光學(xué)傳感器、信號(hào)變送器、微處理器、A/D和D/A轉(zhuǎn)換器等組成。硬件系統(tǒng)在實(shí)際的工作過(guò)程中，發(fā)揮的主要作用是:通過(guò)將光信號(hào)通過(guò)一定的方式將其轉(zhuǎn)換成需要的信號(hào)，經(jīng)變送器輸入至A/D轉(zhuǎn)換器，最終實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)在具體的經(jīng)營(yíng)過(guò)程中的開啟或者是關(guān)閉。噪聲信號(hào)通過(guò)相關(guān)的設(shè)備轉(zhuǎn)變成電信號(hào)，通過(guò)模糊控制算法對(duì)人以及車流量進(jìn)行有效的控制，進(jìn)而在燈光的調(diào)節(jié)上，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)的管理，最終達(dá)到節(jié)能的目的?，F(xiàn)場(chǎng)控制設(shè)備在具體的實(shí)施過(guò)程中，最根本的目的就是實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)信號(hào)以及靜態(tài)信號(hào)的有效結(jié)合。為了達(dá)到這樣的一個(gè)目的，照明區(qū)域控制器在實(shí)際的運(yùn)行過(guò)程中，在實(shí)際的硬件設(shè)備的控制上，應(yīng)該做到以下幾點(diǎn)，主要包括電源模塊、微處理器及其外圍電路、外部存儲(chǔ)器、RS232接口、電力控制模塊(接觸器驅(qū)動(dòng)控制和狀態(tài)檢測(cè))、電能計(jì)量模塊、人機(jī)交互接口和指示電路還有專用鎮(zhèn)流芯片部分。照明區(qū)域控制器的硬件結(jié)構(gòu)如圖3-2所示。圖3-2照明區(qū)域控制器硬件結(jié)構(gòu)3.2控制器的設(shè)計(jì)以及基本外圍電路3.2.1控制器最小控制系統(tǒng)AT89S52是一種低功耗、高性能的含有8K字節(jié)快閃可編徹擦除只讀存儲(chǔ)器(FPEROM-FlashProgrammableandErasableReadOnlyMemory)的8位CMOS微控制器，使用高密度、非易失存儲(chǔ)技術(shù)制造，并且與AT89S52指令系統(tǒng)和引腳完全兼容。芯片上的FPEROM在實(shí)際的運(yùn)行過(guò)程中，最重要的作用就是能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)相關(guān)的程序進(jìn)行重復(fù)性的編程，這一點(diǎn)是在具體的經(jīng)營(yíng)過(guò)程中，值得著力的關(guān)注和重視的問(wèn)題，也是在具體的經(jīng)營(yíng)過(guò)程中，需要加強(qiáng)關(guān)注和重視的問(wèn)題。AT89S52單片機(jī)及其外圍電路設(shè)計(jì)圖如下圖3-3所示:圖3-3AT89S52單片機(jī)最小系統(tǒng)3.2.2串行通信接口設(shè)計(jì)串行通信對(duì)于數(shù)據(jù)的有效通信發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。在實(shí)際的經(jīng)營(yíng)過(guò)程中，由于其具備連線上，以及各項(xiàng)綜合的經(jīng)營(yíng)成本相對(duì)較低的優(yōu)勢(shì)，并且因?yàn)樵诰唧w的經(jīng)營(yíng)過(guò)程中，其強(qiáng)大的調(diào)制解調(diào)功能的存在，所以在一些距離相對(duì)較遠(yuǎn)，并且信號(hào)相對(duì)較為密集的場(chǎng)合，使用這樣的一種方式予以實(shí)時(shí)的管理，起到尤為重要的作用。AT89S52中的串行口是一個(gè)全雙工的異步串行通信接口，在實(shí)際的進(jìn)行過(guò)程中，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的傳輸以及接收，這一點(diǎn)是在具體的經(jīng)營(yíng)過(guò)程中，需要加強(qiáng)關(guān)注和重視的問(wèn)題。在微型計(jì)算機(jī)中一般都有1-2個(gè)標(biāo)準(zhǔn)RS-232C串行通信口，利用這些串行口實(shí)現(xiàn)PC機(jī)與單片機(jī)串行數(shù)據(jù)通信，具體的接線如圖3-18所示，MAX2332通過(guò)一個(gè)DB-9型連接器與計(jì)算機(jī)的COM口連接，通過(guò)插座J1與單片機(jī)相連。其串行通信短路原理圖如下圖3-4所示:圖3-4串口通信電路原理圖根據(jù)時(shí)鐘控制實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的有效接收和發(fā)送，串行通信分為同步通信和異步通信兩種。同步通信與異步通信比較，在實(shí)際的數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^(guò)程中，具備的最大的優(yōu)點(diǎn)就是在數(shù)據(jù)的傳輸上，能夠?qū)崿F(xiàn)較快的傳輸，并且在連接線的使用和管理的過(guò)程中，也是發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，如果數(shù)據(jù)有任何錯(cuò)誤的地方，則將相關(guān)的數(shù)據(jù)予以成片的報(bào)廢和丟棄。而異步通信在對(duì)于實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸上，其綜合的傳輸速度也是較慢的，但是如果在連接線的管理和控制上沒(méi)有做的很好，如果在一次數(shù)據(jù)處理的過(guò)程中，出現(xiàn)了一定的錯(cuò)誤，那么影響的就是一個(gè)字節(jié)的錯(cuò)誤，這樣的錯(cuò)誤可以說(shuō)是控制在相對(duì)較小的范圍之內(nèi)。在微機(jī)測(cè)控系統(tǒng)中，串行數(shù)據(jù)的傳輸常采用異步通信方式。因此本控制器也采用異步通信方式。串行口狀態(tài)控制寄存器SCON是一個(gè)按照位定義的8位寄存器，由他實(shí)現(xiàn)對(duì)相關(guān)的數(shù)據(jù)以及其各項(xiàng)綜合的實(shí)施指數(shù)的管理和控制，指示串行口的狀態(tài)。寄存器SCON既可以字節(jié)尋址也可以位尋址，其格式如表3-1所示:表3-1狀態(tài)控制寄存器的位地址和位功能各位的功能如下:SMO,SMl是串行口工作方式選擇位，共有0^'3共四種工作方式。此處選擇工作方式laSM2多機(jī)通信控制位，主要用于方式2和方式30REN允許接收控制位，只有REN=1時(shí)才允許接收數(shù)據(jù)，相當(dāng)于串行接收的開關(guān)。TB8和RB8只有在方式2和方式3中使用。TI發(fā)送中斷標(biāo)志，TI置位意味著向CPU提供“發(fā)送緩沖器己空的”的信息，CPU可以準(zhǔn)備發(fā)送下一幀數(shù)據(jù)。3.2.3A/D和D/A轉(zhuǎn)換電路本設(shè)計(jì)中采用的是美國(guó)TI公司生產(chǎn)的12位串行AlD轉(zhuǎn)換器TLC2543。TLC2543是CMOS、12位開關(guān)電容逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器。它有三個(gè)輸入端和一個(gè)三態(tài)輸出端:片選(CS)、輸入瑜出時(shí)鐘(I/OCLK)、地址輸入(ADDRESS)和數(shù)據(jù)輸出(DATAOUT)。系統(tǒng)時(shí)鐘由片內(nèi)產(chǎn)生并與I/OCLK同步。片內(nèi)轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)使器件具有高速((l0us轉(zhuǎn)換時(shí)間)、高精度(12位分辨率、最大士1LSB線性誤差)和低噪聲的特點(diǎn)。圖3-5A/D轉(zhuǎn)換電路本設(shè)計(jì)中，需要由微處理器系統(tǒng)提供控制信號(hào)給功率變換單元，該信號(hào)為0-10V直流電壓信號(hào)。為了實(shí)現(xiàn)將控制信號(hào)予以有效的控制和管理由數(shù)字量轉(zhuǎn)換成符合觸發(fā)控制模塊需要的模擬電壓信號(hào)，設(shè)計(jì)了D/A轉(zhuǎn)換電路，如圖3-6所示。圖3-6D/A轉(zhuǎn)換電路原理圖3.2.4開關(guān)量輸入/輸出電路(1)開關(guān)量輸入電路開關(guān)量輸入電路3-7所示。圖3-7開關(guān)量輸入電路原理圖圖中R35為限流電阻，取值為。(2)開關(guān)量輸出電路開關(guān)量輸出電路原理圖如圖3-8所示。圖3-8開關(guān)量輸出電路原理圖3.3功率變換單元與觸發(fā)電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.3.1功率變換單元用可控整流器件實(shí)現(xiàn)交流電到直流電的轉(zhuǎn)換，則稱之為可控整流，此時(shí)，輸出電壓的大小可通過(guò)可控硅的觸發(fā)角a控制;采用全控整流，即橋臂上的整流元件均采用可控硅。其功率單元如圖3-9示:圖3-9功率單元目前在各種整流電路中，應(yīng)用最為廣泛的是三相橋式全控整流電路，其原理圖如圖所示，習(xí)慣將其中陰極連接在一起的3個(gè)晶閘管(VT1,VT2,VT3,VTS)稱為共陰極組;陽(yáng)極連接在一起的3個(gè)晶閘管(VT4,TS,VT2)稱為共陽(yáng)極;此外，習(xí)慣上希望晶閘管按從1至6的順序?qū)?，晶閘管的道通順序?yàn)閂Tl-VT2-VT3-VT4-VTS-VT6。3.3.2觸發(fā)電路本方案的觸發(fā)電路用一個(gè)頻率脈沖控制，設(shè)置的值為臨界值，當(dāng)頻率脈沖超過(guò)這一臨界值時(shí)，電路接通。3.4外圍功能模塊設(shè)計(jì)3.4.1CAN總線模塊設(shè)計(jì)圖3-10SJA1000電路原理圖CAN通信電路主要由三部分構(gòu)成:獨(dú)立CAN通信控制器SJA1000,CAN總線收發(fā)器82C250和高速光電禍合器6N137。SJA1000的AD0-AD7連接到單片機(jī)的P0口，CS連接到P2.7口，SJA1000的RD,WR,ALE分別與單片機(jī)的對(duì)應(yīng)引腳相連，INT與單片機(jī)的外部中斷引腳相連，單片機(jī)可以通過(guò)中斷方式訪問(wèn)SJAl000oSJA1000與單片機(jī)連接電路原理圖如圖3-11所示。圖3-11單片機(jī)與CAN總線接口示意圖82C250的Rs腳上與地之間的電阻RS稱為斜率電阻，它的取值決定了系統(tǒng)處于高速工作方式還是斜率控制方式，把該引腳直接與地相連，系統(tǒng)將處于高速工作方式，在這種方式下，為避免射頻千擾，建議使用屏蔽電纜作總線;而在波特率較低，總線較短時(shí)，一般采用斜率控制方式，上升及下降的斜率取決于1}的阻值，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明15-200K為Rs的較理想的取值范圍，在這種方式下，可以使用平行線或雙絞線作總線?？偩€兩端接有兩個(gè)120的電阻，對(duì)于匹配總線阻抗起著相當(dāng)重要的作用，忽略掉它們，會(huì)使數(shù)據(jù)通信的抗干擾及可靠性大大降低，甚至無(wú)法通信。3.4.2人機(jī)交互模塊設(shè)計(jì)該液晶模塊使用三片KS0108B作為列驅(qū)動(dòng)器，同時(shí)使用一片KS0107B作為行驅(qū)動(dòng)器。液晶模塊提供兩個(gè)片選端CSA和CSB供微處理器選通三片KS0108B實(shí)現(xiàn)192X64的點(diǎn)陣顯示。液晶模塊采用直接方式連接到單片機(jī)的數(shù)據(jù)總線上，單片機(jī)的WR和RD信號(hào)通過(guò)與非門組合為液晶模塊的使能信號(hào)E}z}}。單片機(jī)和液晶模塊的連接電路圖如圖3-12。圖3-12單片機(jī)與液晶模塊連接電路原理圖3.4.3電源電路設(shè)計(jì)電源電路目的:給控制電路及其它電路提供電源。信號(hào)調(diào)理電路中的運(yùn)算放大器需要++12V直流供電，A/D轉(zhuǎn)換芯片TLC2543需要+SV直流供電。微處理器等芯片均使用+SV直流，D/A轉(zhuǎn)換電路中的運(yùn)算放大器需要++12V直流供電。這兩部分電路工作電流較小，對(duì)于各直流電壓提供最大1A電流即可滿足要求。+5V電壓也是利用三端穩(wěn)壓集成電路得到的，是7805芯片。其用法和317差別不大，如圖3-13示，7805的一端是電源的輸入端，2端是輸出端，3端是接地端。圖3-137805三端穩(wěn)壓電源+12V提供給微處理器與D/A轉(zhuǎn)換電路。其中D/A轉(zhuǎn)換電路因?yàn)锳T89S52單片機(jī)及各芯片均需要+5V直流電壓，所以使用了LM2575-5開關(guān)穩(wěn)壓集成電路完成+12V/+5V的電壓轉(zhuǎn)換。LM2575-5的+SV輸出電路原理圖如圖3-14所示。圖3-14LM2575+12V轉(zhuǎn)換成+SV電路3.4.4軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)OTOR=1;TR1=1;/*開啟計(jì)數(shù)器和定時(shí)器*/i=0；if（ilog=1）/檢查標(biāo)志位flog*/{TR1=0;/*關(guān)計(jì)數(shù)器*/A=(TH1*256+TL1)+C*65536;/*讀計(jì)數(shù)值*/if（I<10){A[i]=A;i++;flog=0;}/*是否讀了10次計(jì)數(shù)值*/’/*沒(méi)有則復(fù)標(biāo)志位*//*返回繼續(xù)，內(nèi)循環(huán)*/else/*如果讀了10次計(jì)數(shù)值*/{for(j=0;j<10;j++)S=A[j]+s;/*將10次計(jì)數(shù)值相加*/S=S/10;/*取平均值*/Out0/*通過(guò)查表法模糊控制輸出*/{R3=0;if（S>=20)R1=220;elsei(S>=15)R1=200;elseR1=200;}/*查表輸出，并且提供輸出匯編程序的接口*//*用匯編的形式串行輸出*/#pragmaASMDAC:MOVP1,#OFCH;SCLK=0,DIN=0,CS=1NOP;CLRP1.2;在SCLK=0時(shí)，CS變低MOVA,R1高8位送給AMOVR3，#08H;傳送8次LCALLCUSO;傳送高8位MOVA,R0MOVR3，#04HLCALLCUSO;傳送低4位SETBP1.2;CS=1,將16位移位寄存器中的10位有效數(shù)據(jù)鎖存于10位DAC寄存器中RET;CUSO:；傳送子程序LOOP:RLCAMOVP1.1，CNOPSETBP1.0NOPCLRP1.0MOVR4，A；暫存于R4中MOVA，R3DECAMOVR3，A;次數(shù)減1MOVA,R4JNZLOOPRET#pragmaENDASMFor(dtime=1；dtime<4000000000;dtime++){S=0;}/*軟延遲*/}/*endelse*/}/*endif*/}