智能路灯控制系统的研究与设计作者：何颖 林智慧 王振铎 张星阳来源：《电脑知识与技术》2021年第33期 摘要：智能路灯控制系统的设计，由于考虑到路灯照明浪费能源、路灯整夜照明、城市环保等方面的因素，使用声光控制路灯的照明，采用AT89C51单片机、驻极体话筒、光敏电阻、继电器等完成声音控制和光照控制路灯的亮灭。白天时，光线比较强时，光敏电阻检测到光强的信号，灯不会亮，晚上光线比较暗时并且有人发出声音时，驻极体话筒就 会振动，灯就会亮，人走之后延迟一会，灯会自动熄灭。设计是全自动智能控制，实用、方便、成本低、节约了电力能源。
关键词：AT89C51单片机;光敏电阻;驻极体话筒;继电器
中图分类号：TP311 文献标识码：A
文章编号：1009-3044（2021）33-0014-03
开放科学（资源服务）标识码（OSID）：
随着科技的发展，城市的美化很重要，路灯的装饰也就伴随着越来越重要。现在，大多数城市及街道的路灯都采用人工去控制，每天傍晚时分，天快黑时，工人就去开灯，到早上天快亮时，还要去关灯，而且由于天气，四季的变化，开灯时间不准，对人为的影响很大 [1-2];其次就是在后半夜城市街道的人越来越少，整夜开着路灯非常浪费资源，当人们都熟睡时，用电量少，电压很高，城市的路灯就会越发的亮，电的耗损很大，不能控制灯的亮暗。使用智能路灯，首先节约了耗电，路灯不会一直处于亮的状态，其次使用很方便，不用手动去开关开灯，用声音和光照代替手动开关，还有成本低[3]。
本次智能路灯的设计，主要由AT89C51单片机为中央处理器、驻极体话筒为感应声音及声音的放大控制路灯、光敏电阻感应光照强弱及放大控制路灯、继电器的吸合与断开来导通电路，从而控制路灯的自动亮灭。因此，现代智能路灯的技术，给人们带来的将会是更加的快捷高效的生活，人们半夜起来不用摸黑，去灯的开关在哪，只需要通过声音，灯就会自动开启，白天通过光照的强弱，就能控制灯的亮灭，避免了由于陰雨天灯不亮。还有这样的设计很大限度地节约了耗电的浪费，全自动智能控制，实用、方便、成本低。
1智能路灯控制系统设计方案
此方案主要由51单片机AT89C51控制，分别由两部分来控制路灯的亮灭，首先由外界的光照强度通过光敏电阻，光敏电阻对光的敏感性很强，然后也可以在夜晚或者阴雨天天比较暗时，同时外界有声音传来，通过驻极体话筒来判断，这两部分分别将声和光信号转换成电信号。最后用单片机去辨识控制路灯。系统设计框图如图1所示。
2系统工作原理
本次设计重点在于声信号和光信号的采集以及转换来控制电路，光信号通过对光敏电
阻对光照的接收以及经过放大器放大，然后单片机去识别。声信号通过驻极体话筒对声音的接收也经过放大，单片机识别转换后的电信号传给继电器，继电器通过电路的导通和断开来控制路灯的亮灭。智能路灯控制主要根据声控电路和光控电路组成，分别使用驻极体话筒和光敏电阻的工作原理这两部分控制路灯亮灭。系统工作原理图如图2所示。
2.1电源电路
此次设计用的是5V电源电路。电源电路其功能为，它能将强电压和弱电压分隔开，具有对电路的保护作用。比如：保护电路短路、对电压过压或者欠压。稳定电压的作用，使电压一直保持一定的值。
2.2光控电路
在白天的时候，光照强度大的情况下，其电阻减小，如果现在有声音传来，灯也不会亮，此时运算放大器低电平，在傍晚之后或者遇上阴雨大雾天使，光线就会暗些，并且加上有声音传来，灯就会亮，运算放大器的输入都为高电平 [4]。
由光照控制智能路灯的亮灭，光线的强弱用以光敏电阻判断，主要是看光电阻值得大
小变化。光照强度较大时，电阻减小，光照强度较小时，电阻增大。
2.3声音控制电路模块
在晚上或者阴雨大雾天，没有光照，灯就不会亮，所以设计了声音控制电路，夜晚当人发出声音时，系统采用感应声音的元器件是驻极体话筒，采集到声音时，随即它将声信号转化成电信号，电信号经放大器放大，然后转换成方波信号，最后根据单片机控制灯的亮灭。
2.4单片机控制电路
单片机控制电路主要使用最小系统，使用5V的电源，单片机芯片中P3.0到P3.4的作用是用于输入端口，都是低电平。还有一个复位按键，当无光照和没有声音时，处于复位状态 [5，6]。
2.5继电器电路
继电器吸合和断开来充当开关，当晚上时，光线会变得暗，并且这时有声音时，继电
器就会吸合，灯就会亮，延时一段时间，当感应不到声音时，继电器断开，灯就会自动灭。
3 智能路灯控制系统软件设计
3.1智能路灯控制系统软件设计步骤
智能路灯控制系统主要由AT89C51单片机处理器，在软件这一块中主要设计了声光控制信号的采集，数据的处理、继电器判断是否吸合等主要的相关程序设计构成了系统软件设计。系统使用C51语言编写程序，需要以下几步：
第一，根据系统设计的方案，设计智能路灯的程序流程图。
第二，了解系统设计的要求，根据要求完成设计中需要注意的问题。
第三，编写源程序，按功能模块编写程序，用注释注明每句程序的意思。
第四，进行软件的调试与仿真。
第五，对程序进行进一步的优化，使其实现系统功能的要求。
3.2 软件开发环境
本设计智能路灯控制系统的设计是利用单片机AT89C51处理器，可以采用MCS-51语言，其中包括汇编语言、C51高级语言。本设计使用C51高级语言编写。根据设计要求编写程序，首先根据设计方案，编写软件程序流程图，编制源程序，进行仿真软件调试 [7-8]。Keil编译器是MCS-51单片机开发中常用到的编译软件和调试软件，Keil编译器可以编写C程序以及汇编程序，生成hex文件。在keil中运行如图3所示。
3.3软件设计总体框架
根据系统设计要求以及单片机的工作原理，实现声音和光照强度对路灯的控制，整个软件部分设计可分为声光控制信号的采集，然后通过数据的处理，当采集到是声音控制路灯时，驻极体话筒就感应到，当采集的是光照控制路灯，光敏电阻就起作用，然后判断继电器是否吸合来控制路灯的亮灭。
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