檢測(cè)到車輛移動(dòng)時(shí)發(fā)光的路燈（使用AVR單片機(jī)）

一般來(lái)說(shuō)，路燈是整夜開(kāi)啟的，而在白天，路燈是關(guān)閉的。但在夜間，如果沒(méi)有交通，路燈就沒(méi)有必要。如今，節(jié)約能源是非常重要的因素，因?yàn)槟茉促Y源正在日漸減少。

自然資源的替代品非常少，我們的下一代可能會(huì)因?yàn)檫@些自然資源的缺乏而面臨很多問(wèn)題。我們已經(jīng)在前面的文章中看到了路燈自動(dòng)強(qiáng)度控制的電路圖和工作原理。這篇文章介紹了在檢測(cè)到車輛移動(dòng)時(shí)將路燈打開(kāi)并在固定時(shí)間后保持關(guān)閉的電路。

該電路的原理

擬議的系統(tǒng)由Atmega8微控制器、LDR、PIR傳感器和RTC組成。該系統(tǒng)使用光敏電阻和PIR傳感器控制路燈。

路燈的開(kāi)啟取決于LDR上太陽(yáng)光的強(qiáng)度。如果太陽(yáng)光對(duì)光依賴電阻的強(qiáng)度低，它的電阻值就高。當(dāng)完全處于黑暗中時(shí)，這個(gè)值會(huì)增加并變得很高。這個(gè)電阻值決定了路燈何時(shí)需要打開(kāi)。

由于電阻值在午夜時(shí)分達(dá)到最大值，實(shí)時(shí)時(shí)鐘開(kāi)始發(fā)揮作用?？刂破鳈z查沒(méi)有交通的高峰時(shí)間，并關(guān)閉路燈。當(dāng)?shù)缆飞嫌腥魏诬囕v時(shí)，它就會(huì)被PIR傳感器檢測(cè)到。

每當(dāng)PIR傳感器被檢測(cè)到時(shí)，它就會(huì)指示微控制器打開(kāi)路燈。然后，燈被打開(kāi)2到3分鐘，然后自動(dòng)關(guān)閉。

這種方法的另一種方式是，可以通過(guò)使用PWM來(lái)保持最低強(qiáng)度而不完全關(guān)閉燈光，并在檢測(cè)到車輛時(shí)將其打開(kāi)到最大強(qiáng)度。但在本文中，電路的設(shè)計(jì)是這樣的：燈光完全關(guān)閉，只有在有任何車輛時(shí)才會(huì)打開(kāi)。

電路圖 

電路元件

ATmega8單片機(jī)

DS1307集成電路

PIR傳感器

LDR

LCD

LED陣列

電路設(shè)計(jì)

建議的電路由ATmega8微控制器、PIR傳感器、光依賴電阻和實(shí)時(shí)時(shí)鐘、液晶顯示器組成。

被動(dòng)紅外傳感器，也被稱為PIR傳感器，被連接到微控制器的PD0引腳。PIR傳感器可以感知物體的運(yùn)動(dòng)。

PIR傳感器內(nèi)部會(huì)有一個(gè)紅外探測(cè)器。世界上的每一個(gè)物體都會(huì)輻射一些紅外射線。這些是人眼看不見(jiàn)的，但電子元件可以檢測(cè)到它們。不同的物體會(huì)放射出不同波長(zhǎng)的紅外射線。這些射線被PIR傳感器檢測(cè)到。PIR最初是高電平，一段時(shí)間后自動(dòng)設(shè)置為低電平。每當(dāng)它檢測(cè)到任何物體的運(yùn)動(dòng)時(shí)，它就會(huì)變成低電平。

LDR被連接到微控制器的ADC引腳--ADC0，因?yàn)長(zhǎng)DR將產(chǎn)生模擬值，由ADC轉(zhuǎn)換為數(shù)字值。

光依賴電阻在光下有低電阻，在暗中有高電阻。光敏電阻在黑暗中的電阻值在歐姆范圍內(nèi)，在黑暗中的電阻值在百萬(wàn)歐姆范圍內(nèi)。當(dāng)光線落在LDR上時(shí)，它的電阻會(huì)大大降低。

使用的實(shí)時(shí)時(shí)鐘IC是DS1307，它與I2C兼容。實(shí)時(shí)時(shí)鐘有8個(gè)引腳。1號(hào)和2號(hào)引腳與晶體振蕩器相連，3號(hào)引腳與電池相連。

I2C是集成電路。這是一個(gè)雙線接口協(xié)議，其中只有兩個(gè)信號(hào)被用來(lái)在兩個(gè)設(shè)備之間傳輸數(shù)據(jù)。

LCD用于顯示時(shí)間。在電路圖中顯示了4位模式的LCD接口。RTC的時(shí)間被讀取并顯示在LCD上。

如何操作這個(gè)電路？

最初給電路供電。

LCD顯示從RTC讀取的時(shí)間。

將LDR放在黑暗中?，F(xiàn)在路燈被打開(kāi)。

現(xiàn)在微控制器持續(xù)檢查時(shí)間。在代碼中寫明的固定時(shí)間內(nèi)，路燈被打開(kāi)。

過(guò)了這個(gè)時(shí)間，它們會(huì)自動(dòng)關(guān)閉。

將你的手放在PIR傳感器前面，這時(shí)路燈再次被打開(kāi)，表明在檢測(cè)到任何物體時(shí)，路燈被打開(kāi)。

延遲2-3秒后，路燈再次自動(dòng)打開(kāi)。

使用8051和紅外傳感器檢測(cè)車輛移動(dòng)時(shí)發(fā)亮的路燈

上面的電路顯示了使用AVR檢測(cè)車輛運(yùn)動(dòng)時(shí)發(fā)光的路燈。下面是使用8051和紅外傳感器的電路。

電路圖

電路元件

單片機(jī)部分

AT89C52單片機(jī)

AT89C52編程器板

11.0592 MHz 石英晶體

22pF的陶瓷電容

2 x 10K 電阻器

10uF 電解電容

按鈕

紅外發(fā)射器和接收器部分

8 x 紅外LED（紅外發(fā)射器）

8 x 470R 電阻器

8個(gè)光電二極管（紅外接收機(jī)）

8 x 3.3K 電阻器

1K x 8 電阻器包

負(fù)載部分

8 x 2N2222 NPN 晶體管

8 x 100R 電阻器

8個(gè)白色LED

工作原理

本項(xiàng)目的工作原理在于紅外傳感器的運(yùn)作。在這個(gè)項(xiàng)目中，我們將使用一個(gè)透射式紅外傳感器。

在透射式紅外傳感器中，紅外發(fā)射器和接收器面對(duì)面放置，以便紅外接收器始終檢測(cè)由紅外發(fā)射器發(fā)出的紅外射線。

如果在紅外發(fā)射器和接收器之間有障礙物，紅外射線就會(huì)被障礙物擋住，紅外接收器就會(huì)停止探測(cè)紅外射線。

在微控制器的幫助下，這可以被配置為打開(kāi)或關(guān)閉LED（或路燈）。

電路設(shè)計(jì)

本項(xiàng)目的主要組成部分是AT89C52微控制器，紅外傳感器（紅外發(fā)射器和紅外接收器）和LED。

8051單片機(jī)所需的基本連接包括晶體、復(fù)位和外部訪問(wèn)。

為了使用片上振蕩器，8051微控制器需要一個(gè)外部時(shí)鐘。這是由一個(gè)晶體振蕩器提供的。一個(gè)11.0592MHz的石英晶體被連接到XTAL1和XTAL2引腳，并有兩個(gè)22pF的陶瓷電容與之相連。

微控制器的復(fù)位電路由一個(gè)10K電阻、10uF電容和一個(gè)按鈕組成。復(fù)位電路的所有連接都在電路圖中顯示。

外部訪問(wèn)引腳在連接到地時(shí)用于訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器。無(wú)論如何，我們不打算在這里使用任何外部存儲(chǔ)器。所以，通過(guò)一個(gè)10K的電阻將這個(gè)引腳連接到Vcc。

下一個(gè)我們要連接的硬設(shè)備是紅外接收器。我們要把8個(gè)紅外接收器連接到微控制器的0號(hào)端口針腳。為了將PORT0作為I/O端口使用，我們需要將外部上拉電阻連接到端口0的引腳。

之后，將紅外接收器的輸出，即光敏二極管的陽(yáng)極端子連接到端口0的引腳。光電二極管的陰極端子與電源相連。另外，一個(gè)3.3k的電阻被連接在陽(yáng)極終端和地之間。

電路的下一個(gè)部分是紅外發(fā)射器。紅外發(fā)射器不是微控制器連接的一部分，因?yàn)榧t外發(fā)射器的唯一工作是持續(xù)發(fā)射紅外射線。

因此，將8個(gè)紅外發(fā)射器與相應(yīng)的8個(gè)470歐姆的限流電阻與電源連接。

最后，我們需要連接LED。我們需要在晶體管的幫助下將LED連接到微控制器的PORT2上。8個(gè)2N2222晶體管的基極連接到微控制器的端口2，而晶體管的發(fā)射極則連接到地。

一個(gè)LED和一個(gè)100歐姆的串聯(lián)限流電阻被連接到晶體管的每個(gè)集電極上。

工作

本項(xiàng)目的目的是使用8051微控制器設(shè)計(jì)一個(gè)路燈控制系統(tǒng)，通過(guò)檢測(cè)車輛的運(yùn)動(dòng)自動(dòng)打開(kāi)或關(guān)閉路燈。本項(xiàng)目的工作原理在此說(shuō)明。

下面的GIF演示了項(xiàng)目的工作。

紅外發(fā)射器直接放在紅外接收器的視線范圍內(nèi)，這樣紅外接收器就能持續(xù)接收紅外線。一旦紅外接收器接收到紅外射線，微控制器將檢測(cè)到邏輯1。如果紅外線被某種方式阻擋，單片機(jī)將檢測(cè)到邏輯0。

因此，微控制器的程序必須寫成這樣：當(dāng)它檢測(cè)到邏輯0時(shí)，它將打開(kāi)LED，也就是這里的路燈；當(dāng)它檢測(cè)到邏輯1時(shí)，它將關(guān)閉LED。

考慮到兩個(gè)紅外傳感器，即紅外發(fā)射器和紅外接收器被放置在道路的兩邊。按照電路圖，紅外接收器連接到端口0，LED燈連接到微控制器的端口2。

一開(kāi)始，在沒(méi)有障礙物的情況下，紅外接收器持續(xù)檢測(cè)由紅外發(fā)射器發(fā)射的紅外光。當(dāng)汽車或任何其他車輛擋住任何一個(gè)紅外傳感器時(shí)，微控制器將立即打開(kāi)三個(gè)LED燈。

如果汽車擋住了第一個(gè)紅外傳感器，前三個(gè)LED燈就被微控制器打開(kāi)。當(dāng)汽車向前移動(dòng)并擋住第二個(gè)紅外傳感器時(shí)，相應(yīng)的下三個(gè)LED燈將被打開(kāi)，前一組的第一個(gè)LED燈被關(guān)閉。這個(gè)過(guò)程對(duì)所有的紅外傳感器和LED燈都是這樣進(jìn)行的。

應(yīng)用

該路燈控制電路可用于普通道路、高速公路、快速通道等。

該項(xiàng)目還可用于商場(chǎng)的停車場(chǎng)、酒店、工業(yè)照明等。

優(yōu)點(diǎn)

如果照明系統(tǒng)采用的都是LED燈，那么維護(hù)成本就會(huì)降低，因?yàn)長(zhǎng)ED的壽命和耐用性比通常用作路燈的霓虹燈高。

由于燈光是自動(dòng)開(kāi)啟或關(guān)閉的，因此可以節(jié)省大量的能源。