基于嵌入式的LED路燈控制器設計

王瑞

【摘要】 對于現(xiàn)階段的LED路燈而言，使用的主要內(nèi)容是通過路燈進行照明，對路燈的控制問題上較為缺乏，盡管現(xiàn)階段智能控制領域飛速的發(fā)展，然而由于難以對路燈的照明情況進行自動檢測，因此在實現(xiàn)路燈遠程控制問題上還有很長的一段路需要我們?nèi)ヌ剿?。本文章的主要研究?nèi)容在于嵌入式技術的應用問題，主要以路燈控制器作為研究載體，通過無線通訊技術實現(xiàn)智能化路燈控制理念的開展。

【關鍵字】 嵌入式 LED路燈控制 遠程控制

一、路燈控制系統(tǒng)設計

本文所涉及的路燈控制系統(tǒng)的組成是由3-4個控制層和2-3個通訊層組成的。在實際操作的過程中，操作人員能夠通過監(jiān)控軟件實現(xiàn)將數(shù)據(jù)從手機端或PC端向路燈控制器之間的傳送。路燈主控器在接收到相關數(shù)據(jù)之后，便能夠在內(nèi)部進行數(shù)據(jù)的分析和處理，在通過其自組無線網(wǎng)絡實現(xiàn)數(shù)據(jù)在節(jié)點控制器之間的傳遞，然后節(jié)點控制器再將數(shù)據(jù)進行反饋，從而實現(xiàn)路燈操作系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳遞。在主控器的安排和選擇上，本文所選擇的主控模塊為ATmega128、通訊模塊分別選擇CDMA互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡通訊和ISM無線網(wǎng)絡通訊。

1、主控模塊。在主控模塊的選擇上，本文采用的是AVARATMEGA128。該芯片是一個高性能低功耗的八位微處理器，其運行速度良好，能夠?qū)崿F(xiàn)對指令的快速應對。對于該主控芯片而言，其壽命能夠達到10000次寫擦周期。而且該芯片具有獨立鎖定位，能夠選擇啟動代碼。而且通過對芯片內(nèi)部的啟動程序就能夠?qū)崿F(xiàn)對系統(tǒng)內(nèi)部的變成。在對鎖定為進行變成的時候，還能夠?qū)崿F(xiàn)對軟件數(shù)據(jù)的加密。其獨具的JTAG接口，能夠保障程序?qū)崿F(xiàn)線上的下載或調(diào)試。

2、CDMA模塊。就通訊模塊而言，CDMA模塊的內(nèi)部協(xié)議能夠保障其在遠距離的無線傳輸性能良好，保障主控器與控制中心之間的通訊道路通暢，保障數(shù)據(jù)的傳遞和反饋路徑良好，保障數(shù)據(jù)雙向傳輸能夠同時進行。對于CDMA模塊來說，其與主控器之間的溝通較為密切，在主控器溝通來說，本文的設局主要采用了UART1保障雙向數(shù)據(jù)的傳送。在本模塊的能耗問題上，CDMA模塊的采用的是5V供電，能耗問題相對較低。

3、ISM通信模塊。在路燈內(nèi)部實現(xiàn)數(shù)據(jù)從控制器到節(jié)點之間的傳遞路徑，就是我們這里所要談到的ISM通訊模塊。在該模塊的設計過程中，本文主要選擇NRF24l01作為無線通訊模塊的手法芯片，該芯片能夠?qū)崿F(xiàn)在2.5ghz世界通用頻段。在無線收發(fā)器的設計上，主要包括了，頻率發(fā)生器、增強型模式控制器、晶體振蕩器、調(diào)制調(diào)節(jié)器、頻道選擇和協(xié)議設置。

二、節(jié)點控制器設計

在上文中我們提高了，節(jié)點控制器的主要作用在于對數(shù)據(jù)進行執(zhí)行以及對操作情況進行反饋。對于節(jié)點控制器的設計而言，就需要在滿足上述要求的條件下進行。因此在本文章的節(jié)點控制器包括：MCU控制模塊、調(diào)光模塊、無線通訊模塊。筆者就對控制模塊以及調(diào)光模塊的設計進行闡述：

1、MCU控制模塊。對于控制模塊的設計選擇上，該模塊本文選擇的是STC89C52芯片。該芯片具有高性能低功耗的性能，是一個良好的CMO8位微控制器。而且其能夠在系統(tǒng)可以進行編程儲存。在使用高密度高儲存低失憶儲存器上，能夠?qū)崿F(xiàn)與現(xiàn)階段眾多工業(yè)產(chǎn)品指令的完美兼容。而且在儲存器的編程過程中，可以僅通過使用常規(guī)的編程器。

2、調(diào)光模塊。在對于調(diào)光模塊的設計上，主要是在于感光和調(diào)光這兩個功能。首先對于光敏電阻在黑暗環(huán)境中高阻值這一個特性，隨著光照的到來其阻值會呈下降趨勢，而且與光照的強弱成正祥光。因此在對調(diào)光模塊的感光傳感器選擇上，應當以光敏電阻為主。在有控制器內(nèi)部通過相關編程將燈具的工作參數(shù)進行編程，并對其參數(shù)進行分析和判斷從而實現(xiàn)控制信號的發(fā)出，從而實現(xiàn)對LED燈光的亮度控制。

本文中，筆者主要采用了DNO112芯片來設計調(diào)光模塊，因為DN0112芯片具有良好的直流連續(xù)觸摸性。能夠通過輸出PWM將光亮度在3%-100%之間的調(diào)節(jié)。

總結：在本文設計中，主要對路燈的控制器以及節(jié)點控制器進行研究，通過將互聯(lián)網(wǎng)路與無線網(wǎng)絡之間的設計，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)從控制中心到控制器再到節(jié)點和節(jié)點道控制器再到控制中心的雙向傳遞。在本文研究中，通過對光強弱的掌控，在加入光敏電阻作為光強弱的感應器，實現(xiàn)了對光敏度的控制，在對調(diào)光設計問題上，通過采用新型的芯片技術，實現(xiàn)對傳感數(shù)據(jù)的手機、嵌入式數(shù)據(jù)的傳輸、以及嵌入式技術的引進和發(fā)展。通過實驗證明，在采用嵌入式路燈控制系統(tǒng)之后，能夠?qū)崿F(xiàn)智能控制并且在節(jié)能方面有著十分良好的成效。

參 考 文 獻

[1]張營，邵鳳蘭，李鵬，陳立鋒，程杰，馬漢華. 基于物聯(lián)網(wǎng)嵌入式技術的LED路燈控制器研究[J]. 濟寧學院學報，2011，03：36-39.

[2]. 基于物聯(lián)網(wǎng)嵌入式技術的LED路燈控制器設計[J]. 硅谷，2011，20：115-116.

[3]劉博陽. 基于ZigBee和SOPC的智能光伏路燈控制系統(tǒng)的研究與設計[D].山東大學，2012.

[4]郭園. 基于ZigBee和GPRS的LED路燈智能照明控制系統(tǒng)的研究[D].青島科技大學，2012.

[5]霍榮榮. 智能調(diào)光型LED太陽能路燈照明系統(tǒng)的研究與設計[D].遼寧科技大學，2012.