第一章 绪论 1
1.1 引言 1
1.1.1 课题研究背景 1
1.1.2 课题研究的目的及意义 1
1.2 国内外发展现状 2
1.2.1 智能路灯在国外发展现状 2
1.2.2 智能路灯在国内发展现状 3
1.3 本次论文的主要内容及章节安排 3
1.3.1 论文的主要完成的内容 3
1.3.2 各章节安排 4
第二章 传感器原理及应用 5
2.1 光学传感器 5
2.1.1 光电效应简介 5
2.1.2 光敏电阻 5
2.1.3 光敏电阻传感器模块 7
2.2 压力传感器 9
2.2.1 压电效应 9
2.2.2 应变片式压力传感器 9
第三章 通信模块原理及应用 11
3.1 方案对比 11
3.2 电力线载波通信 12
3.2.1 电力载波通信简介 12
3.2.2 电力载波通信芯片介绍 13
3.3 与PC间的通信 16
3.3.1 RS-232的简介 16
3.3.2 MAX232的工作原理简介 17
第四章 主控系统的原理及设计 19
4.1 方案对比 19
4.2 具体方案综述 21
4.2.1 最小系统 21
4.2.2 AD转换模块的原理及实际应用 22
4.2.3 单片机外围电路 27
4.2.4 单片机功能简介 30
第五章 系统的总体设计 36
5.1 整体系统的电路设计 36
5.2 整体系统的电路设计说明 36
5.2 整体系统的程序流程图 37
第六章 结语 39
参考文献 40
致谢 41

基于PLC的智能路灯控制系统的设计
摘要
在当前世界经济快速发展的环境下，能源作为经济发展的基础，得到了越来越广泛的重视。而照明用电作为使用最广、数量最大的一种用电方式，有着很大的调整空间，在中国，照明占到了百分之十三的比例，而其中的大部分用电又是完全多余的。
智能照明技术作为一种可以环缓解照明用电中过量用电的技术，不但符合绿色环保的大潮流，对缓解能源紧缺做出贡献，也提升了路灯控制系统的运行效率，减少了人力物力。而我国的智能路灯控制系统功能单一，发展尚不完善，其市场尚有上升的空间。
本文基于单片机和PLC电力载波，设计了一套可现场采集运行、远程监测控制的系统，完成了检测电路、控制电路及通信线路的设计，实现了与远端监控系统的通讯。

关键词：电力载波，单片机，智能路灯
Abstract
In the current rapid development of the world economy, energy, as the basis of economic development, has been more and more attention. The electricity for lighting as the most widely used, the number of one of the largest electricity, there is room for adjustment, the Chinese, lighting accounted for thirteen percent of the proportion, of which most of the power is completely superfluous.
As a kind of intelligent lighting technology can alleviate the ring lighting electricity excess electricity technology, not only conforms to the trend of green environmental protection, to alleviate the energy shortage to make contribution, but also enhance the efficiency of lighting control system, reduce the manpower and materials. But our country’s intelligent street lamp control system has a single function, the development is not perfect, and there is still room for improvement in its market.
This paper based on MCU and PLC power line carrier, design a set of field collection operation, remote monitoring and control system, completed the design of control circuit and communication circuit, detection circuit, and the realization of the remote monitoring system of communication.
Key word: Power line carrier, single chip microcomputer, intelligent street lamp

第一章 绪论

1.1 引言
1.1.1 课题研究背景
进入21世纪，伴随着现代化程度的不断提高，温室气体的排放使得大气环境逐渐恶化，地球资源也日益减少，能源问题已俨然成为人类发展道路上的一大危机，能源问题也因此得到了更多的关注。在促进了社会的发展的同时，能源的大量使用也使得碳排放量急剧飙升，破坏了生态，也恶化了环境，。而地球资源的日益减少也引发了人们的极大关注，除了找寻新型能源，节约资源也刻不容缓。
众所周知，电能作为目前应用最广泛的能源，不但经济、高效、方便、无污染，并且转换方便、易于输送，从而成为生产生活中最为基础的一种能源，然而，如此方便高效的能源，在使用时的浪费现象却屡见不鲜。最为常见的就是所谓的长明灯了，因为照明用电单体容量较小，安装比较分散，粗略看来长明灯似乎并无伤大雅，然而照明用具其实数量庞大而分布广泛，随着城市化现代化脚步的逐渐加快，不论是在规模上还是在能耗上，长明灯造成的能源浪费都不容小觑。
照明用电在我国的用电情况下所占的比例，已经达到了14%，因此减少照明用电的浪费也成为了节约能源的关键。特别在当前寰球能源紧缺的形势下，不得不说，节能环保的问题已经不容忽视。在普通路灯控制系统功耗高，效率低等缺陷存在的情况下，照明系统所存在的问题呼之欲出，而耗电量大作为其中最为突出的一个，需要采取措施针对性的解决，因此，对城市路灯的智能控制已然成为了当务之急。

1.1.2 课题研究的目的及意义
目前，我国的智能路灯控制的理论尚未完善，大部分城市的路灯仍采取常规控制，即通过Transformer或Power Distribution Box来控制其开断，这种控制较为分散，且故障率高、效率很低，相比于常规控制，智能路灯可以做到统一、系统的控制，更为简洁方便，但由于一次投资巨大，收效时间过长，因此尚未在国内大范围采用。
在此基础上，本论文设计了一款由单片机控制的智能控制系统，通过PLC电力线载波通信技术，实现对各路灯的控制和监控，在省去人工巡查的工作量及不安全因素的同
时，也能高效地管理路灯，并在不同的环境下调整不同的运行状态，从而达到保护环境的目的。
我国智能路灯领域尚在发展，而基于电力线载波通信的路灯监控系统是一项低成本、高效率的建设工程，旨在节能、高效的利用电力资源，提高路灯控制的智能水平，该智能路灯系统一方面对经济的发展和人们日常出行有着非常重要的作用；另一方面，较老式控制系统而言，无需额外的通讯电缆，有着较低的成本较低和不俗的效率。因此，该系统在国内路灯控制市场有着非常明亮的前途。

1.2 国内外发展现状
1.2.1 智能路灯在国外发展现状
在国外，路灯照明的智能控制工作研究起步较早，已经普遍利用计算机控制道路照明，如新加坡、法国、西德和瑞士等国，并开发出不少智能灯具和智能控制与管理系统，如澳大利亚的奇胜、邦奇和德国的ABB照明系统所采用的智能控制技术较为先进，澳大利亚奇胜场景照明控制系统，可以对同一个场所中最多 18 个灯区（照明回路）供电和调节亮度，用户可以调节和预设每个灯区的亮度，只需按一下按键就可以选择满意的照明环境，澳大利亚邦奇开发的Dynalite分布式智能照明控制系统是模块化结构和分布式控制，各种部件各具独立功能的模块用一条双绞数据通信总线将它们连接起来组成一个Dynet控制网络，将控制功能分散给系统中每一个模块（如：调光模块、场景切换控制面板、智能探头），各模块之间通过网络总线直接相互通信，当系统中某个模块出现故障时不会影响其它模块，可靠性高，ABB智能照明系统采用二芯线控制，用EIB总线将系统中的各个输入、输出和系统元件连接起来，大截面的负载线缆从输出单元的输出端直接接到照明灯具或其他用电负载上，而无须经过智能开关，因此，在国外发达国家，利用计算机技术进行智能照明管理已经十分普遍。[1]
在国外为了达到照明节能，大多数国家都采取了以下措施：
1）完善照明功率元件的性能需求，主要还是在镇流器件技术水平上的提升；
2）在环保照明得到了非常大的推广，从发光材料到使用标准都出台了相应的措施使其标准化，合乎有效管理，大力推动绿色照明至全社会使用。
3）建立节能环保政策，并将其推广至人名群众，使环保节能的观念深入人心，并通过相应的奖励措施，鼓励并促进节能产业的发展。
1.2.2 智能路灯在国内发展现状
目前我国已经有很城市都采用了智制系统，很多所、会场的路灯也采用了智能路灯控制系统，但由于智能路灯的一次性投资比较大，所节省的能源和人力资源效益只能在未来体现出来，所以现在还没有大规模推广应用。智能路灯控制作为一个新兴邻域，现在仍然处于一个发展上升的阶段，尚没有形成一个完善完整的理论体系。目前我国所采用的的路灯技能方式，大致有以下三种：
(1)控时节能法：即利用控制照明时间来达到节能目的的一种方法，国内该种方法的操作方式有：人工、时控和光控，即：人为的改变照明开关状态（根据时间或照明状态）、根据时间自动调节照明系统以及按照光照强度来选择照明的开关状态三种方式。
(2)光源节能方法：由于照明材料的不同，产生的能耗也必然是不同的。光源节能即在光源上做出调整，利用节能材料达到减少耗电量的目的。但由于国内尚未晚上法律法规，节能指标尚未统一，且节能材料的是否经济、是否环保，尚未达到一个统一的标准，存在的问题还很多。因此，在这方面国内还处于一个探索发展的状态
(3)降压节能法：也就是通过降低路灯电压，牺牲部分照明效果来达到节能环保的目的。目前在国内可用的方案有可控硅降压和自耦变压器等方法，但仍为完善，存在着这样那样的缺陷。如可控硅工作时产生的谐波会影响电网的电压质量，而自耦变压器由于其可控性差，工作又不稳定，常常达不到智能控制的要求。

1.3 本次论文的主要内容及章节安排
1.3.1 论文的主要完成的内容
智能路灯控制系统通过传感器自动检测环境变化并通过单片机采取相应的动作，并通过通信渠道用PC机远程控制，使之可广泛用于市政照明、家居照明等场景。通过控制系统对公共照明设备的监控，在加强系统运行稳定可靠性的同时，也达到了节能减排的目的，确保使用方便，管理高效。
本次设计主要完成的功能有：
一、能够实时监测光照度，并处理采集的数据，对不同的照度阈值采用相应的路灯开关动作；
二、能够根据时间段调节路灯，后半夜时关闭部分路灯以达到节能的效果；
三、景观照明采用前半夜全开后半夜全关的方式运行；
四、确保能够检测过路车辆，在车辆到来之前打开前方路灯；
五、为保证事故情况下的路灯控制，需加入手动控制系统，可根据需要开关路灯；

1.3.2 各章节安排

图1.1 设计原理图
第一章 绪论，首先介绍了本次设计的研究背景，之后大致介绍了智能路灯的国内外研究现状及发展趋势，最后阐述了本次研究的意义。
第二章 传感器，首先列举各类传感器的工作原理及优劣势，并通过需求分析明确路灯控制中所需检测的外部环境变量，明确所需传感器。
第三章 单片机，首先对于单片机的封装形式以及管脚功能介绍，其次对于单片机的A/D转换、中断、定时/计数器、串口通信分别进行介绍，最后还需对单片机软件编译环境进行介绍。
第四章 通信模块，首先列举比较常用的通信方式，介绍各类通信的工作原理，类比各类通信的优劣势，从而确定PLC电力载波通信技术的优势。
第五章 系统的总体设计，在明确各个模块功能的基础上，确定系统的总体构造，分别介绍软硬件，对其工作原理进行分析，并完成最终系统的调试。

第二章 传感器原理及应用

基于路灯照明的特点，我们需要通过采集周围光照强度及地面压力信号，来完成所需的智能路灯控制的功能，因此本章分别对光学传感器及压力传感器进行了详细的介绍。
2.1 光学传感器
2.1.1 光电效应简介
首先，我们知道每个光子所具有的能量为：
；
从这方面来看，频率不一样的光，具有的能量也不一样，高频率对应大的能量。而当光照在某种材质上时，即可视作一串能量为的光子先后轰击该材质，光子通过轰击将能量传递给其中的电子，并且一个光子对应一个电子，能量一丝不落的传递给电子，电子在获得能量之后发生状态上的变化，令这种材质改变其导电能力。光电效应即，由于材料本身吸收光子能量，而导致电效应的物理现象。
通常，光电效应可以分为以下三类：
1）外光电效应
也可称为光电发射，当一束光照照在某个材质上时，若由于光子的轰击，电子没有继续留在材质内部而是选择了溢出材质表面，即为该现象。据此工作的原件有光电信增管等。
2）内光电效应
也叫光电导效应，及材质的导电能力根据光照而变化。光敏电阻等都是由内光电效应而工作的，半导材质如硫化铅、硒化镉等都会在光照条件下发生电阻下降的现象。而光敏电阻等元件则是利用了电路中反偏PN结的受光产生载流子的原理。
3）光生伏特效应
光生伏特效应即，通过光照在元件内部产生一个电动势，就是光电效应发生在阻挡层，光电池等都是基于该原理工作的。而具有光生伏特效应的材料有很多，如氧化亚铜、硒、砷化镓等。
2.1.2 光敏电阻
根据上文介绍的内光电效应，利用半导体元件，我们可以制成光敏电阻。当其受到光照时，一般来说其电阻值会降低，而这种景象我们称为光导效应，由此可不难推测，光
敏电阻也叫光导管。
（1）工作原理
由内光电效应可知，当受到光照时，由于光子能量较大，使得电子吸收能量后变为能够导电的状态，由此产生的空穴及电子作为载流子，降低了材料的电阻率，从而使元件阻值减小。
当给光敏电阻加上一个电压时，作为一个电阻元件，其中自然有电流流过，当其受到一定波长的关照时，电阻变小使得流过的电流变大，测量其电流就可以实现光电转换。
光敏电阻作为一个纯电阻器件，不存在正负极，如同一般的电阻那样，既可以放在直流电路中，也可以放在交流电路中。
（2）结构构成及其原理
构成光敏电阻的半导体材料主要为金属碲化物、硒化物等，而在绝缘底上附着薄膜状光敏导体和梳妆欧姆正负极时，采用喷洒，涂抹，烧定也是非常常见的做法，然后导出接线，同时为了防止受潮干扰灵敏度，选择安装在封闭的投光镜外壳内。
光敏电阻的结构如图2.1所示。薄膜状半导体物质抹于玻璃板上，而其两极分别与金属电极连线，用于拉出引出线以便接入电路。为了不受到周围介质的干扰，一般会在半导体薄膜上再涂覆漆层，而其成分的选择应使光敏最适合波长的光线的透射率取到最高。

图2.1 光敏电阻结构原理图
一般来说，梳状电极更多的被采用，一是可以提高其灵敏度，其二是能够改善光谱特性，并且可以做到小巧而稳定。
（3）光照特性
又称为光电特性，即光照度（光强度）与光电流两者的关系，并在图上表示，可以得到更加直观的结果。
如图2.2所示，由图可知其光电特性非线性，因而，不适合检测连续线性的测量，这也是光敏电阻很大的缺陷，在自动控制中它可做光电传感元件。

图2.2 光敏电阻的光照特性
2.1.3 光敏电阻传感器模块
由于设计不需要光照强度的定量分析，仅仅对光照度进行定性分析，因此选取一个光照度设定值，将实际测量光照下光敏电阻的分压与其进行比较，最终得到一个不是0就是1的数字信号，便于单片机收取与计算，从而将光信号转换为单片机能读取的数字信号。
设计电路图如图2.3所示：

图2.3 光敏传感器模块原理图
其中，LM393为双电压比较器集成电路， 块内有两个独立的电压比较器，当不计电源脚时，每个电压比较器有三个脚：反相输入端Vin-、同相输入端Vin+以及输出端Vo。当同向电压大于反向电压时，比较器输出为1；当反向电压大于同向电压时，比较器输出为0；当同向电压等于反向电压时，比较器输出为高电平和低电平的一半，但此时输出状态不确定，可以是高电平，也可以是低电平，完全由芯片的“失调电压”波动决定，因此一般不作使用。
通过滑动变阻器可设定一个固定的电压值，用来与光敏电阻上的电压值相比较，具体值的大小还需要放在实际应用中，根据实际情况来选择，可先测定在所需的最小光照度情况下，光敏电阻上的分压，再以此值作为基准值略微调整，作为滑动变阻器所要调整的电压值，。因此，该光敏电路所测量的光照度只是一个定性的分析。
当光照强度减弱时，光敏电阻的电阻变的不比以前小，其在线路中的分压也提高，当超过滑变上的电压时，LM393的数字输出由0变为1，单片机查询到信号变化并产生中断，从而做出相应的控制动作，如合闸路灯继电器等。
当光照强度增大时，同理，光敏电阻的电阻变的不比以前大，分压也降低，当低于滑变上的电阻压时，LM393的数字输出为0，此时单片机需采取关灯动作。

2.2 压力传感器
2.2.1 压电效应
自然界中有一部分电介质，会根据外部施力产生的形变，相应的在其内部发生极化现象，同时，外部也会产生能够导电的电荷，而随着外力的消失，该电介质又会回到原本不带电的状态，而其表面产生的电荷极性也会随着外部作用力方向的改变而改变，此类现象即所谓的压电效应。正（顺）压电效应即当某些电介质受力形变后内部产生极化现象，不受力时不带电；与其相反，逆压电效应即施加极化方向的电厂使得电介质在特定方向上产生力的作用，而未受到电场作用时无应力作用。
2.2.2 应变片式压力传感器
应力元件与电阻应变片结合而成的传感器称为压力应变片传感器。当应力元件受力时，其发生的形变导致了应变片的变化，使得应变片的电阻增大或减小（根据不同的方向），从而可以得到一个电阻的相对变化值，由此设计电路将电阻的变化量转变为电压或电流的改变值，就能够在此基础上进行直接测量，从而将压力大小转换为可读取的电参量。
若将4个应变片连接为桥式电路，并为桥式电路提供相应的供电电源。在此接法下，四个应变片同时工作，其电阻周围的环境问题如温度等，可互相冲突，即对消了共模的影响。而两输出端输出的电压随着力的大小而产生相应的变动，再通过换算即可求出所测的物体质量。通常，电压与压力的关系接近线性，这就对我们的计算了方便，找到这两者间的相互联系，就能从电压值读取测量的压力。
桥式电路及其接口如图2.4所示：

图2.4 应变式力传感器电路
实际应用中，可与单片机或AD模块共用供电电路，输出端接入AD模块进行AD变换，罗致单片机可接收的数字信号进行下一步的阐明。由于只进行定性分析，在智能路灯设计中，对测得路面所受压力具体数值并不做要求，而是设定一个阈值，当超过阈值时判定有车辆经过，单片机控制继电器开启前方的路灯。
应变式力传感器的实物原理图如图2.5所示：

图2.5 应变式力传感器的受力工作原理

第三章 通信模块原理及应用

3.1 方案对比
目前较为常用的通信方式为电力载波通信、GPRS无线通讯及光纤通信方式，每种方式都有各自的优缺点，在此对这三种方式简单进行介绍，并根据需求选择最优通讯方式。
1）GPRS：即通用无线分组系统，是一种在2G和3G间过度的技术，因此也被称为2.5G，是基于GSM（全球移动通信系统，即2G）开发出来移动分组数据系统，我们所熟知的手机就是通过这种方式传输（现因传输速度等问题已较少采用），其速度最高可达到170kbps，完全可满足一般上网浏览网页的要求。相比于GSM，它能快速接入网络，一般都在几秒内，其始终在线的状态使用户的访问更加简便快捷，而按照数据包收费的形式，不用长期占据频道资源，对于突发性数据的传输，是一种非常友好的选择方案。
图3.1给出了GPRS与Internet连接原理框图：

图3.1 GPRS与Internet连接原理框图
GPRS中断从客户处取得数据后，处理为分组数据并发送到GSM基站。SGSN将分组数据分装，并通过GPRS骨干网与GGSN开始通信。GGSN对分组数据进行处理后发送至目标网络，比如Internet。若发送至另一个GPRS终端，则数据通过GPRS骨干网、SGSN、BSS最终发送至GPRS终端。
2）电力载波：英文缩写为PLC，即，他的工作方式是通过电力线，在电力线上加载高频信号波，从而传输数字或者模拟信号，其传输速率在几千千波特率左右。优点在于不需重新计划铺设通信网络，现有的电力网即可满足需求，因此
也在供电公司等强电方面得到了较为广泛的应用。而其缺点是信号损耗大、易受线路符合影响及传输距离一般，因此也需要根据实际需要来选择。
3）光纤通信：即利用光波，以光纤来通讯的一种方式，其主要元件由光发射器，光纤，光检测器等，现今光纤技术已较为成熟，理论上最高传输速率为光速，远远超过其他通讯方式，而其带宽也可达到20THz，又因光不受电磁、温湿度等影响，其信号损耗也是所有通讯方式中最低的，因此传输距离也具有不可比拟的优势。但由于其投资大，施工调试难度高，设计复杂等原因，光纤通信还没有成为通信万金油。
类型 优点 缺点
GPRS 实施简单。 长期租用信道成本高；通信存在安全隐患；公网繁忙时稳
定性、实时性和可靠性都差；不能自己管理与维护信道；
电力载波 高带宽，免布线，易于安
装，和以太网无缝连接； 通信信道不稳定，实时性和可靠性差；速率不高；
在没有中继器的情况下传输距离并不远；
光纤 数据传输带宽高；稳定
性强；传输距离远； 投资较大，施工周期较长；调试复杂，施工难度高；
表3.1 通讯方式的对比的对比
三种通信方式的优缺点对比如上表所示。综合经济、距离、可靠性等因素，本次设计中不需要过高的传输速率和距离，基于绿色节能的理念，也不需要过多的资金投入，而施工也可能以简单为主，而电力载波以其施工方便，费用低廉等优势，均能满足智能路灯设计的要求，因此本次设计中，采用PLC来完成路灯现场与远程控制端的通信。

3.2 电力线载波通信
3.2.1 电力载波通信简介
电力线载波通信(PLC， Power Line Communication)，是在现有的电力线路上来传输信号的，是一种专用于电力网的通信方式，其工作原理简述为：
电力载波的载体为实际应用的电力线，可以为高压线路也可为低压导线，作为一种有线通信的方式，电力载波不需要像其他通讯方式一样再假设通信通道，也不需要像无线通讯那样采用复杂繁琐的接发设备来传递信息。因其无需额外的通讯通道也不占用无线通信的各频段频谱，施工方便而费用不高，因此适合在于一些小区域组成局域网来进行
语音或数据的传输。其发送端将所需传送的数据或语音调制成高频信号，在几十甚至几百kHz的载波频率上送至电力线，通过电力线传输，而在接收端，又通过电力载波设备筛选接收高频信号，并进行解调，将信号恢复至原先的语音或数据，从而完成数据的远距离传输。

图3.2 电力载波通信硬件结构图
电力线载波硬件主要由电力线、电力线载波机、耦合装置构成，如图3.2所示。其中，结合滤波器JL、高频电缆HFC、耦合电容器C和线路阻波器GZ组成了偶合设备，高频通道的组成离不开它们。
（1）电力载波机：能够在发送端将数据转变为高频信号，在接收端筛选并将高频信号转换为原先的数据，即完成调制解调的任务，其性能直接决定PLC的通信质量。
（2）线路阻波器GZ：通过电力电流，能够减少进入变压器等电网元件的高频信号，从而降低对高频信号的损耗。
（3）耦合电容C和结合滤波器JL两者的作用是选择一定的带宽，通过PLC高频载波信号，并且防止高压工频电压进入低压设备，杜绝安全隐患。
（4）输电线在此既能供应电能，又能传输高频载波信号。
3.2.2 电力载波通信芯片介绍
本次设计采用的PLC芯片为LM1893，作为一款电力载波集成芯片，由美国国家半导体器件公司开发，属于半双工通信芯片，综合了发送接收数据的能力，可实现与单片机或PC的串口通讯。由于其外界电路简单的特点，根据LM1893的电力载波通信系统可以在很多情境下得到应用，如家电整体控制、楼宇间的通信、工业中的自动控制、医院紧急
呼叫系统等等。
LM1893主要特性参数如下表3.2所示：

表3.2 LM1893主要特性参数
LM1893综合了发送和接收的功能，因而在芯片中也就集成了相互独立的接收与发送功能电路。振荡器、FSK调制器、输出功率放大器及自动增益控制电路等单元电路组成了发送电路。而限幅放大器、低通滤波器、解调器、噪声滤波器及直流嵌位电路等单元电路组成了接收部分。LM1893管脚中，第五号管脚TX/RX用于控制发送或接收状态，为高电平时发送数据，为低电平时接收数据。

图3.3 电力线载波发信电路
电力载波发信电路如图3.3所示，其中，LM1893的12脚和17脚分别接51单片机的串行口RXD和TXD，第5脚接单片机的P1.0口，有单片机发出信号控制其发送或接收的工作状态。而在接收端时，其余接法不变，而将12脚、17脚和5脚通过MAX232转换电平后，分别接入电脑DB9端口中对应串口输入、串口输出以及控制的管脚。
当TX/RX为高电平时，为调制发送模式。此时，从P17口(DATA IN)接收的数据进入FSK调制器，产生控制电流用于启动振荡器产生具有一定频偏的三角波，将三角波整形后得到正弦波输出，在经过功率放大后任耦合线圈耦合至电力线路，这样就完成了载波信号的发送。而载波频率仅由外接的电容C3及电阻R6RP决定，由于芯片外接电路的规定，在此不做介绍，当时，载波中心频率，其中最小为，最大为。
当TX/RX为低电平时，为接收解调模式。FSK 信号经过耦合后送入10脚。 通过片内限幅放大器、滤波器后，放大了信号且滤掉了直流和50/100Hz信号，再由锁相环电路解调，RC滤波电路滤波，经过最后的噪声滤波和比较器整形后，最终12脚DATA OUT 送
出。在此电路中，接于变压器出口的40V稳压管VD的目的是保护电路，避免由于输入信号过大而破坏内部芯片。

3.3 与PC间的通信
由于PC所采用的串口所采用的电平标准为RS-232（±15V），而51单片机、PLC芯片等电路所采用的电平标准为TTL（±5V），因此，在与PC构建通讯通道之前，需要先进行电平转换。
3.3.1 RS-232的简介
RS-232的全名为“数据终端设备（DTE）和数据通讯设备（DCE）之间串行二进制数据交换接口技术标准”，是一种串口通信异步传输标准接口，其中RS是推荐标准的英文缩写。它在1970年由美国电子工业协会联合多家厂家共同制定出来，而作为当今应用最为广泛的通讯接口之一，家喻户晓的PC上一般都会有两组RS-232接口，名为和。传统的RS-232-C（C表示修改次数）设有25根信号线，采用标准25芯D型插头座（插座外观似字母D）DB25，后简化为9芯D型插座DB9，因DB9较为简便，如今DB25几乎已不再使用，而PC上的COM口即为9芯插座DB9，就是RS-232-C接口，用于串口通讯。
RS-232采取不平衡传输方式，即所谓的单端通讯，信号源一端接地，另一端传送信号。由于其发送电平与接收电平相差不大，仅为左右，所以存在着不能抑制共模干扰的问题，再加上双绞线上的分布电容对信号传输产生的影响，当传送距离达到一定值时，信号受到的干扰会超过允许值，因此的通讯距离不宜过长，仅适合本地设备之间的通讯，一般用于20米以内的短距离通讯。
接口作为最常见的串口通信接口其引脚主要用到2、3、5脚，分别为2号管脚用于接收数据，3号管脚用于发送数据，5脚用于连接发送端和接收端共地。
公头上方从左至右分别为1到5，下方为6到9，母头与公头编号相反，各个管脚定义及功能不变，如图3.4所示：

图3.4 RS-232公头与母头的管脚标号示例

DB9所有引脚定义如下表所示：
表3.3 DB9各引脚定义

3.3.2 MAX232的工作原理简介
MAX232芯片由美信公司研发，是一款专门为市面上常见的RS-232标准串口设计的单电源电平转换芯片，使用+5v单电源供电，可以完成两路TTL/RS-232电平的转换。简单地说，该芯片可以实现RS-232电平与TTL/CMOS电平的互换。

MAX232组成的典型电路如图3.5所示：

图3.5 MAX232典型电路
在图10中，1到6脚均接电容，构成了开关电容式电压变换器电路，构建此电路是为了生成±12V的两个电源，以满足RS-232串口电平的需要。而7至14脚共8个脚构成了两个数据转换通道，通道1和通道2，其中7、8、9、10脚为第二数据通道，11、12、13、14脚为第一数据通道，两个通道相互独立且都能完成电平的转换。15、16脚为GND与VCC，及芯片的供电电源输入，在此不做赘述。
进行转换时，TTL/CMOS数据从T1IN、T2IN输入转换成RS-232数据从RT1OUT、RT2OUT送到电脑DB9插头（T1IN输入就从 RT1OUT输出，T2IN输入就从RT2OUT输出）；DB9插头的RS-232数据从RR1IN、RR2IN输入转换成TTL/CMOS数据后从R1OUT、R2OUT输出（RR1IN输入就从 R1OUT输出， RR2IN输入就从R2OUT输出）。

第四章 主控系统的原理及设计

4.1 方案对比
在实际应用中较多采用的由DSP及单片机等来作为控制系统，下面简单介绍这两种控制系统，比较其优缺点并对控制系统作出选择。
1）DSP即数字信号处理，DSP元件的主要功能是利用数字信号来处理大量且复杂的信息。其采用的是哈佛设计（数据空间和地址空间相互独立），这种结构在执行前一条代码的同时就已经对下条代码开始解码，因此具有很快的运行速度，并且也可以完成程序空间与数据空间的传输数据。在其工作时，会将采集到的模拟信号转变为数字信号后，对信号进行分析处理。也存在一些DSP芯片会通过硬件来实现一部分信号处理，如FFT、小波分析等，这更加提升了其运算效率。DSP庞大的运算能力和极快的运行速率是其最为人称道的两大优势，因此在有大量数据分析需求的场合，非常适合DSP的应用。
其实物图如下：

图4.1 DSP芯片实物图
2）单片机作为最早普及的MCU，在早期的工业控制等方面得到了非常多的应用，所谓的单片即采用一块芯片，仅在一块芯片上集成了、
时钟、定时/计数器、O口等一众功能，并可依靠外部电路完成电路控制、检测、数模转换、报警等信号处理功能，这就是所谓的单片机。而单片机漫长的发展过程也使其拥有了完整的开发环境，完备的开发工具，可供查阅的资料也流传较广，其低廉的价格也是应用广泛的原因之一。单片机与DSP最大的区别就在于，单片机的程序数据存储器并没有分开，属于冯诺依曼结构，在运算速度上（尤其是乘法）要低于DSP。
其实物图如图4.2所示：

图4.2 AT89C51单片机实物图

综合单片机与DSP的优缺点，根据本次设计所需的要求，检测与控制智能路灯并不需要特别快的数据处理速度，也没有过于复杂的数据要进行处理，处于经济性及应用环境的考虑，单片机由于其设计的简单方便，更强的抗干扰性，更好的稳定性，更高的性价比，更加适合智能路灯控制系统。因此，在本次设计中，选取了AT89C51单片机来设计智能路灯的现场信号采集处理的主控单元。

4.2 具体方案综述
4.2.1 51单片机最小系统
51单片机最小系统，就是使单片机正常运行的最低配置，它由一系列模块组成，其电路图如图4.3所示，主要由以下几个部分构成：
1）复位系统：当RST管脚出现两个机器周期以上的高电平时，单片机复位，程序从开始位置运行。复位有上电复位和手动复位：上电复位即当上电时，那一瞬间，由于电容电压不能突变，RST脚电位与VCC相同，而随着电容上的充电电流减小RST电位逐渐降低至低电平，复位结束；而手动复位则是当按下按钮后，RST脚被手动置位高电平，使单片机复位。
2)时钟系统：51单片机没有内部振荡电路，因此也需要外部供应时钟信号，XTAL2、XTAL1分别为片内振荡电路输入端与输出端。当使用外部晶振时，振荡电路产生的频率即为晶振频率，其管脚接法如图4-1所示。而当XTAL2脚接地时，时钟信号由XTAL1可单独输入外部提供的时钟信号，如方波信号等。
3)电源系统：VCC，和 GND引脚，供电电压4~5.5V，TTL电平，由于软件中忽略了电源引脚，在图中并未标示电源及接地，在实际应用中单片机应接这两个引脚，否则就无法工作。
4）程序的烧入引脚：MCS-51单片机，拥有ISP功能，即In-System Programming，能够通过TXD、RXD异步串口来给flash储存器烧录或者擦除程序，同时也可以做到在线调试。由于没有具体连接的硬件，因此在图4.1中并未画出，可以看到需要接的管脚为P3.0和P3.1，在此不做赘述。

图4.3 51单片机最小系统
4.2.2 AD转换模块的原理及实际应用

1. AD转换器的简介
   AD转换的AD是Analog-to-Digital的缩写，意即模拟信号到数字信号的转换，也可称为模/数转换，模拟信号可以为电压，也可以为电流，转换为数字信号后即可让计算机、各类芯片、或是仪表来对该信号进行加工处理。一个完整的A/D转换过程，不但包括取样功能，同时需要为信号的保持、数据的衡量以及编码设计相应的电路。而所谓的ADC，即Analog-to-Digital Converter，不难理解它就是AD转换的器件，它分为很多种，不同的A/D转换器有着各自的优劣势。
   AD转换器按照其工作原理可分为两类：直接型和间接型。不难想到，直接AD转换器，就是直接的转换Analog-to-Digital，其中包括了逐次比较型和并联比较型。而从制作工艺以及转换的速度分辨率上来看，逐次逼近型AD转换器都具有相当明显的优势，因此这类芯片引用的较多。换个角度看，间接AD转换器在转换的过程中有一个中间量，比如电压/脉宽转换型、电压/时间转换型等等。不仅如此，很多转换芯片甚至整合了基
   准电压、开关、时钟等，远远超出了原本ADC的定义，简化了我们的使用环境。
   在通讯、测量、分析等计算机所经历的环节中，ADC起到了非常重要的作用，不但为模拟信号的处理提供了一条道路，同时也简化了硬件部分的设计。

2. 常用AD转换器原理及特点
   a）积分型：
   积分型AD转换器在工作时，对应输入的电压电流，它会将其转变为相应的频率、时间，通过定时计数器的分析，得到数字量。这样的优缺点也较明显，即分辨率高，且电路不复杂，但是转换需要积分时间，从而速率不高。在AD转换器研究早期，采用积分型较多，而现在使用的不多。
   b）逐次比较型：
   逐次比较型AD转换器，顾名思义即需要通过一个比较器，对输入量进行多次逻辑比较，从某一位开始，按照顺序逐个将输入电压与内置DA转换器输出进行比较，最终经k次比较而得到数字量。功耗不高、速度也较快是其较为明显的优点，而当分辨率降下来时，其价格也较为实惠，因此得到了比较多的采用。
   c）并行比较型：
   相比于逐次比较型，并行比较型同样采用了多个比较器，但不进行多次比较，一次即可完成转换，其速率非常快，因此又称为flash型，但由于所需比较器较多，规模也略显庞大，价格较高，因此应用不是广泛，仅仅适用于速度要求较高的场景。
   d）∑-Δ(Sigma-delta)调制型：
   DA转换器、数字滤波器、积分器、比较器等组成了∑-Δ型AD。原理上与积分型相似，将输入电压变换为时间(脉冲宽度)信号，用数字滤波器处理后得到数字值。电路的数字部分基本上容易单片化，因此容易做到高分辨率。主要用于音频和测量。
   e）电容数组逐次比较型：
   相比逐次比较型AD，通过电容矩阵，取代电阻数组，避免了所需电阻数组中电阻值一致的麻烦，不再需要高精度的电阻，从而降低了高精度单片AD转换器的成本。因此，最新的逐次比较性AD以电容数组居多。
   f）压频变换型（如AD650）：
   从工作原理上来说，压频变换型属于间接型，其工作方式是，中间量为频率，即模拟信号→频率→数字信号。如果抛开一切影响因素，只要采样时间达到累计脉冲总宽度，
   我们就可以说其分辨率是没有上限的。由此可见，其最大的优势在于分辨率高，而其相对较低的功耗和价格也使其备受好评，而其缺陷就在于需要定时/计数器，无法独立完成AD转换。

3. HX711 转换器芯片原理及应用
   HX711服务于高精度的压力传感器，其精度为24位。相比于其他芯片，HX711有稳压电源、片内时钟等外围电路集成在芯片内，优势明显，不但有很高的集成度，也有着不低的反应速度和抗干扰性。

   HX711的封装管脚图如图4.4所示：
   

图4.4 HX711 封装管脚图
HX711应用的典型方案如图4.5所示，该方案将XI置0，即选取内部时钟振荡，RATE口接低电平即将输出速率选为10Hz。为了方便起见，电源选择与单片机共用。压力传感器的模拟电源从AVDD口获得，芯片稳压电源通过R14和R16及三极管产生低噪声模拟电源，在AVDD口输出，供压力传感器使用。通道A 与传感器输出信号端相连，通道B不做连接。芯片输出口及控制口DOUT、PD_SCK分别连接单片机的其中一个端口中的一位，如P0.2、P0.1。

图4.5 HX711应用典型方案图

TX711与串口有关的管脚为DOUT、PD_SCK，其中，DOUT用来输出串口数据，而PD_SCK用于选择输入通道和增益。当未开始输出数据时，DOUT为高电平，PD_SCK为低电平。当开始传输数据时，DOUT从高电平变为低电平，PD_SCK此时会输入25到27个时钟脉冲，从第一个脉冲开始读取数据，第24个脉冲读取最后一个数据，之后的脉冲作为一个选择信号，用于设置下一次转换的通道及增益。具体选择方式及数据输出时的脉冲信号的时序图如下所示：

表4.1 PD_SCK选择方式

图4.6 数据输出时的脉冲信号的时序图
在本次设计中，HX711的DOUT口连接至51的P0.2脚，PD_SCK口连接至51的P0.1脚，不考虑主程序的情况下，单片机读取HX711的A/D转换信号的C语言程序如下，实际应用中还需根据具体情况做出调整。

sbit DOUT=P0^2;
sbit PD_SCK=P0^1;
unsigned long (void)
{
Count;
i;
PD_SCK=0; //使能信号PD_SCK 置低
Count=0;
(DOUT); //AD转换未结束则等待，否则开始读取
for (i=0;i<24;i++)
{
PD_SCK=1; //PD_SCK 置高（发送脉冲）
=Count<<1; //下降沿来时变量Count左移一位，右侧补零
PD_SCK=0; //PD_SCK 置低
if(DOUT) ++;
}
PD_SCK=1;
^0x800000; //第25个脉冲下降沿来时，转换数据
PD_SCK=0;
(Count);
}

4.2.3 单片机外围电路
本次设计中，单片机所要完成的功能除了收集传感器数据，还需通过电力载波芯片向远程控制端发送数据，并自行处理数据从而控制继电器达到开关路灯的效果，因此51单片机的外围电路除了传感器，载波芯片，还应有最终控制路灯的继电器。
图2和图3分别为电力载波芯片与传感器模块与单片机的连接电路图，由于在第二章和第三章已经对其进行了详细介绍，在此不做赘述。

图4.7 单片机外接PLC芯片

图4.8 单片机外接压敏传感电路与光敏传感电路
继电器作为一种控制元件，专门用于控制电路的开关状态。简单的说，当其接收到的输入量达到一定值时，能够改变其控制的开关的状态，具有隔离功能，不但可以保证低电压侧电路的安全性，又可以传递不同电路之间的信号，起到自动控制的作用。其工作原理即利用了控制回路产生的电磁效应，其电磁力吸引衔铁克服弹簧的弹力（或拉力）拉向另一侧与铁片接触，从而导通其控制回路，继电器的实物图及原理图如下所示：

              图4.9  继电器原理图                  图4.10 继电器实物图

继电器的电路原理图如图4.11，在此用于控制路灯回路，实际路灯控制系统中需要控制多个路灯的开关，因此需要设置多路开关，在设计中，简单起见，仅设置一个继电器示意图，以表示路灯的开关控制。

图4.11 继电器电路图
4.2.4 单片机功能简介
51单片机在应用到实际时，需要用到编程，这就需要明确单片机能完成的功能，熟练掌握并恰到好处的应用才能使单片机起到检测、控制等功能，在此对单片机的功能进行简单介绍：
1）定时/计数器
定时器和计数器作为单片机不可或缺的一部分，在MCS-51中有着不可替代的作用，T0、T1为51单片机拥有的两个定时计数器，对于51单片机的升级版52单片机还有第三个定时/计数器T2。定时/计数器T0、T1、T2，在实现定时功能的同时，也能完成记录外部事件发生次数的需求。
当其作为计数器时，计数器对外部脉冲进行计数，从T0口(P3.4)或T1口(P3.5)引脚输入信号的状态，计数器在引脚状态由高电平转换为低电平时，自动加1。
而当其作为定时器使用时，所需计数的脉冲信号来自单片机的内部，每个机器周期产生一个计数脉冲，计数器自动加1，亦即每过一个机器周期，计数器加1，因此也被称为内部计数器模式。
MCS-51的定时/计数器存在两个控制寄存器TCON和TMOD，其内容如表4.1和表4.2所示。
其中，TMOD高4位用于控制，低4位用于，时，定时器/计数器工作在定时器状态，时，定时器/计数器工作在计数器状态。GATE则为运行控制位，，只有在TCON中的TR0/TR1被置1时，才会启动计数，而当，T0/T1的启动受到或的控制，仅当TR0/TR1被置1且或也被置1时，才会启动计数。
TMOD没有位寻址功能因此必须按字节操作，如：

D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0
GATE C/T M1 M0 GATE C/T M1 M0
表4.2 TMOD寄存器的内容及位地址
TCON中，、与外部中断和有关，在此不做介绍。为
计数溢出标志位，当计数值满时，在进行一次计数就发生溢出，由硬件自动置1，并向CPU请求中断，而当中断得到响应的同时，该标志位也会被硬件自动置0，当然通过软件清零也是可以的。为起停控制位，当其为0时，停止工作，当其为1时，还需根据GATE状态确定启动与否。
D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0
TF1 TR1 TF0 TR0 IE1 IT1 IE0 IT0
表4.3 TCON寄存器的内容及位地址

51单片机中的定时器和计数器的工作方式根据工作方式寄存器TMOD中的M1M0决定，M1M0组合成两位2进制数，共有4中组合方式，分别对应的工作模式如下表：

表4.4 定时/计数器的工作方式及其设置方式

2）中断系统的概述
在日常生活中，比如我们正在学习时，当电话铃声响起，我们需要停下当前的思绪去接电话，而当热水壶的水烧开时我们也需要停下手头的工作转而倒水，在单片机中同样也有这样的功能。在MCS-51单片机中，中断系统可以令CPU停止执行当前的程序转而处理中断，当处理完成后再折返回原程序中断的位置继续执行，它的存在可以大大方便程序的编写，也是定时/计数器赖以工作的基础。
当随机事件发生时，主程序在中断源（令中断发生的事件）的作用下，发出中断请求，而CPU在收到中断请求后作出的反应称为中断响应，即停止执行当前程序转而处理中断，主程序中断位置也叫做断点，中断处理过程如图4.12所示。而单片机的中断系统除了软件部分以外，还包括硬件资源，及能产生中断所需的一切条件，都可称为中断系统。

图4.12 中断处理过程
51的中断的控制寄存器有、、、。
各位的地址为88H~8FH。寄存器的内容及位地址表示见表4.5，其中，IT0 和IT1为外部中断请求触发方式控制位，为高电平时，则外部信号或产生下降沿可触发中断，为低电平时，则外部信号或低电平时触发中断；IE0和IE1为外中断请求标志位，当或端接收到有效的中断请求时（下降沿或低电平），这两位由硬件置为高电平（分别对应两个外部中断或），而当中断服务程序处理完成后，又会被硬件自动的清零；TR0 和TR1即定时器运行控制位，当其为0时定时器/计数器关闭，为1时开启；TF0和TF1对应为计数溢出标志位，在定时/计数器计数溢出时，其电平由硬件变为高电平，中断处理开始时会由硬件自动清零，在程序编写时，又有中断和查询两种方式来使用该标志位。
位地址 8FH 8EH 8DH 8CH 8BH 8AH 89H 88H
位符号 TF1 TR1 TF0 TR0 IE1 IT1 IE0 IT0
表4.5 TCON寄存器的内容及位地址
，既可进行位操作也可进行字节操作，其地址为98H~9FH，其中仅有TI和RI与中断相关，分别称为串行口发送（接收）中断请求标志位，应用于串行口中断，作用是在串行口发送（接收）完一帧串行信号后自动置1，而其清零都需
通过软件完成。
位地址 9FH 9EH 9DH 9CH 9BH 9AH 99H 98H
位符号 SM0 SM1 SM2 R EN TB8 RB8 TI RI
表4.6 SCON寄存器的内容及位地址
不同的中断源对应着不同的中断，而在实际应用中也应根据需要开启关闭相应的中断。中断允许控制寄存器就是用来控制中断的开关的，其中，EA为总控制位，EX0和EX1为别对应和，ES为串行中断允许控制位对应串行口中断，而和分别对应 ，当这些控制位置高电平时允许中断开启，低电平时中断关闭，所有的中断开启都需要总控置位EA开启作为前提，即当EA=0时，不论其他中断源控制位状态如何，所有中断关闭。
位地址 0AFH 0AEH 0ADH 0ACH 0ABH 0AAH 0A9H 0A8H
位符号 EA / / ES ET1 EX1 ET0 EX0
表4.7 IE寄存器的内容及位地址
当中断服务程序正在执行时，又有另一个中断源发出中断请求，在这种情况下需要先对中断的优先级进行判断在作出决定，中断的优先级即中断发生的先后顺序，51单片机只定义了高低两个优先级，若在执行低优先级中断处理程序时发生高优先级的中断请求，则转而执行高优先级中断服务程序，这称为中断的嵌套。相反，低优先级的中断不能令高优先级的中断服务程序暂停，而会在高优先级执行完后再执行。而同等级的中断源同理，也是在前一个同级中断处理程序完成后继续进行，即同等级不能嵌套。而当同级的多个中断同时出现时，则按顺序查询确定响应哪个中断请求，其查询次序为：→→外部中断→定时中断T1→串行中断。
中断嵌套的原理图如图4.13所示：

图4.13 中断嵌套的过程
中，、分别对应外部中断和，和分别对应，对应串行口中断，当这些位为1时其对应的中断源优先级为高，为0时优先级为低。
位地址 0BFH 0BEH 0BDH 0BCH 0BBH 0BAH 0B9H 0B8H
位符号 / / / PS PT1 PX1 PT0 PX0
表4.8 IP寄存器的内容及位地址
单片机中断系统的工作原理图如图4.14所示：

图4.14 中断系统的工作原理图
3）串口通信的概述
串行通信是一种数据不同步传送的通信方式，各个数据按位逐次传送。其优点是少线而有着较长的距离，而其缺点也非常明显，即速度不快，效率不高。
MCS-51单片机拥有一个串行口，它属于全双工通信方式，且可以编程，可以做到同时发送和接收数据。在本次设计中，我们采用了异步通信方式，数据从TXD引脚送出，从RXD引脚得到，而其波特率，则一般在定时计数器上发生。串行通信不论是接收还是发送，都会使用一个中断，即串行口中断，因此中断发生时，不自动清除中断请求标志，需要由软件判断为RI或TI，才能清除。
51单片机的串行口有4种工作方式，见下表。方式0并不用于通信，而是通过外接移位寄存器芯片实现扩展并行I/O接口的功能。方式1、方式2、方式3都是异步通信方式。方式1是8位异步通信接口。一帧信息由10位组成，包括起始位和停止位。方式1用于双机串行通信。方式2、方式3都是9位异步通信接口、一帧信息中包括9位数据，1位起始位，1位停止位。方式2、方式3的区别在于波特率不同，方式2、方式3主要用于多机通信，也可用于双机通信。

表4.9 串口通信方式及选择

第五章 系统的总体设计

5.1 整体系统的电路设计

系统的总体接线图如图5.1所示，其中包括了现场采集控制和远程检控两部分：

图5.1 系统总电路图

5.2 整体系统的电路设计说明
由于电力载波施工方便，费用低，不需要重新做任何的布线及修改等特点，而GPRS的又有着传输速率过低、传输效率不高的缺陷，因此在本次设计中采用电力载波(PLC)的方式进行远程通讯。采用电力载波芯片LM1893接入电力网对高频信号进行调制和解调，由于PC端的串口DB9采用RS-232或RS-485通讯，而LM1893的串口输出为TTL电平，因此需要通过MAX232芯片进行电平转换，才能构建PC与载波芯片之间的通讯。
由此可见，电路图上半部分为现场采集部分，光敏传感电路与压力传感电路由单片机控制，并将其采集的信号输入单片机由单片机分析，单片机也可以通过继电器直接发出指令控制路灯的开关，但也需要将数据发送给电力载波模块，通过PLC传送至远方接收端。
由此可见，电路图上半部分为现场采集部分，光敏传感电路与压力传感电路由单片机控制，并将其采集的信号输入单片机由单片机分析，单片机也可以通过继电器直接发出指令控制路灯的开关，但也需要将数据发送给电力载波模块，通过PLC传送至远方接收端。
电路图的下半部分为远程遥控部分，PC端能够监控到路灯开关状况及光照情况，也可以根据需要远程开启或关闭路灯，以保证故障情况下道路的照明。

5.2 整体系统的程序流程图
单片机系统的程序设计流程图如图5.2所示，其中由于LM1893属于半双工芯片，无法做到同时发送数据与接收数据，因此在程序设计时，每个循环都是单片机现场侧先设置PLC芯片为发送状态，同时PC远程控制端的PLC芯片设为接收状态。当单片机测的PLC芯片信号发送完成后马上改变其设置为接收状态，而PC测同理，接收完所有信号后PC立刻开始发送信号，如此循环，可达到现场测控端与远程监测端通讯的效果。
设计中光照度可直接决定路灯的开启与否，并采用了后半夜标志位，当进入后半夜时间段时，后半夜标志位置1，表示进入后半夜的工作状态，而当进入早上时间段时，后半夜标志位置1，该标志位只能由远程计算机控制单片机改变其状态。在前半夜时，路灯全部开启，后半夜时，当车辆经过时路灯开启。因此，每次判定关照不足时程序都需判断是否处于后半夜，若否则打开全部路灯，若是则进入下一步，检测地面压力判断是否有车辆经过。
由于当车辆路过时需要将路灯开启，在本次设计中设定夜晚汽车经过时开启路灯1分钟，并设置了一个临时路灯开启标志位，单片机可通过检测该位数值来判断路灯是否处于汽车经过时开启的那1分钟时间内，为了方便起见，将其称为临时开灯时间。当临时路灯标志位为1时表示路灯处于开启状态，并处于临时开灯时间内，在1分钟计时结束前都不关灯；而当其为0时表示路灯没有处于临时开灯时间内。则当1分钟计时结束后再判断一次地面压力，如车辆仍在该路段（压力仍大于特定值）则重新计时1分钟，若车辆已离开（压力仍低于特定值），则控制路灯关闭。当且仅当光照不足且路面压力高过一定值时，才会将临时标志位置1。

图5.2 总系统程序流程图

第六章 结语

本次设计分析了国内外现有的智能路灯控制技术，并根据节能环保的需求设计了一款能根据环境状况自动改变路灯照明状态的控制系统，通过单片机构建了一个现场路灯主控系统，同时又利用了电力载波芯片远距离传输路灯开关及光照状态等信号，使得远程PC端可以检测路灯情况，并根据实际需要可调节路灯的开停。其主要完成的功能有，根据光照自动开关路灯、判断过路车辆从而短暂开启路灯以及根据时间段远程控制路灯等，从而达到绿色节能的目的。由于其简洁方便的搭建模式，以及节能高效的特点，在日常生活中具有不错的实际应用意义。

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致谢

这13周艰辛的学习，我终于如期完成了这次的毕业设计，从开始接触这个论题到总体系统的完成，再到最后论文的定稿，我走过的每一步都对我来说都是一个挑战，我从心底里对这段经历感到骄傲，因为这段奔走的路途，这段学习的经历，都是坚实而美好的。从对电力载波的一无所知，到最终画出载波模块，从传感器的模糊认知，到理解感应元件内部原理，我开始了独立的学习和尝试。查阅相关书籍，明确各种观念，不但让自己的头脑更加清晰，更是使自己对电力系统中所用到的测量及通信系统有了一个清晰的认识，我在脑海中的整体构建一步步完善起来。
这次的毕业设计也算是我大学生涯中最后一个作业了，而这个作业的完成也离不开老师和同学的帮助。从始至终给予我细心的指导和不懈的支持的老师，在设计图流程图上不厌其烦地为我们指点的师兄，以及一起讨论相互学习的同组组员们，他们都会在我遭遇瓶颈时及时的向我伸出援手，帮助我脱离困境，在此我想向所有给予过我帮助的老师、同学们道一声诚挚的感谢，谢谢你们！