檢測到車輛移動時發(fā)光的路燈（使用AVR單片機）

一般來說，路燈是整夜開啟的，而在白天，路燈是關(guān)閉的。但在夜間，如果沒有交通，路燈就沒有必要。如今，節(jié)約能源是非常重要的因素，因為能源資源正在日漸減少。

自然資源的替代品非常少，我們的下一代可能會因為這些自然資源的缺乏而面臨很多問題。我們已經(jīng)在前面的文章中看到了路燈自動強度控制的電路圖和工作原理。這篇文章介紹了在檢測到車輛移動時將路燈打開并在固定時間后保持關(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。

路燈的開啟取決于LDR上太陽光的強度。如果太陽光對光依賴電阻的強度低，它的電阻值就高。當(dāng)完全處于黑暗中時，這個值會增加并變得很高。這個電阻值決定了路燈何時需要打開。

由于電阻值在午夜時分達到最大值，實時時鐘開始發(fā)揮作用?？刂破鳈z查沒有交通的高峰時間，并關(guān)閉路燈。當(dāng)?shù)缆飞嫌腥魏诬囕v時，它就會被PIR傳感器檢測到。

每當(dāng)PIR傳感器被檢測到時，它就會指示微控制器打開路燈。然后，燈被打開2到3分鐘，然后自動關(guān)閉。

這種方法的另一種方式是，可以通過使用PWM來保持最低強度而不完全關(guān)閉燈光，并在檢測到車輛時將其打開到最大強度。但在本文中，電路的設(shè)計是這樣的：燈光完全關(guān)閉，只有在有任何車輛時才會打開。

電路圖 

電路元件

ATmega8單片機

DS1307集成電路

PIR傳感器

LDR

LCD

LED陣列

電路設(shè)計

建議的電路由ATmega8微控制器、PIR傳感器、光依賴電阻和實時時鐘、液晶顯示器組成。

被動紅外傳感器，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動。

PIR傳感器內(nèi)部會有一個紅外探測器。世界上的每一個物體都會輻射一些紅外射線。這些是人眼看不見的，但電子元件可以檢測到它們。不同的物體會放射出不同波長的紅外射線。這些射線被PIR傳感器檢測到。PIR最初是高電平，一段時間后自動設(shè)置為低電平。每當(dāng)它檢測到任何物體的運動時，它就會變成低電平。

LDR被連接到微控制器的ADC引腳--ADC0，因為LDR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歐姆范圍內(nèi)。當(dāng)光線落在LDR上時，它的電阻會大大降低。

使用的實時時鐘IC是DS1307，它與I2C兼容。實時時鐘有8個引腳。1號和2號引腳與晶體振蕩器相連，3號引腳與電池相連。

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

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

如何操作這個電路？

最初給電路供電。

LCD顯示從RTC讀取的時間。

將LDR放在黑暗中。現(xiàn)在路燈被打開。

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

過了這個時間，它們會自動關(guān)閉。

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

延遲2-3秒后，路燈再次自動打開。

使用8051和紅外傳感器檢測車輛移動時發(fā)亮的路燈

上面的電路顯示了使用AVR檢測車輛運動時發(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

單片機部分

AT89C52單片機

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個光電二極管（紅外接收機）

8 x 3.3K 電阻器

1K x 8 電阻器包

負載部分

8 x 2N2222 NPN 晶體管

8 x 100R 電阻器

8個白色LED

工作原理

本項目的工作原理在于紅外傳感器的運作。在這個項目中，我們將使用一個透射式紅外傳感器。

在透射式紅外傳感器中，紅外發(fā)射器和接收器面對面放置，以便紅外接收器始終檢測由紅外發(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，紅外射線就會被障礙物擋住，紅外接收器就會停止探測紅外射線。

在微控制器的幫助下，這可以被配置為打開或關(guān)閉LED（或路燈）。

電路設(shè)計

本項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單片機所需的基本連接包括晶體、復(fù)位和外部訪問。

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

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

外部訪問引腳在連接到地時用于訪問外部存儲器。無論如何，我們不打算在這里使用任何外部存儲器。所以，通過一個10K的電阻將這個引腳連接到Vcc。

下一個我們要連接的硬設(shè)備是紅外接收器。我們要把8個紅外接收器連接到微控制器的0號端口針腳。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3.3k的電阻被連接在陽極終端和地之間。

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

因此，將8個紅外發(fā)射器與相應(yīng)的8個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LED和一個100歐姆的串聯(lián)限流電阻被連接到晶體管的每個集電極上。

工作

本項目的目的是使用8051微控制器設(shè)計一個路燈控制系統(tǒng)，通過檢測車輛的運動自動打開或關(guān)閉路燈。本項目的工作原理在此說明。

下面的GIF演示了項目的工作。

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，微控制器將檢測到邏輯1。如果紅外線被某種方式阻擋，單片機將檢測到邏輯0。

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

考慮到兩個紅外傳感器，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。

一開始，在沒有障礙物的情況下，紅外接收器持續(xù)檢測由紅外發(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紅外傳感器時，微控制器將立即打開三個LED燈。

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

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。

該項目還可用于商場的停車場、酒店、工業(yè)照明等。

優(yōu)點

如果照明系統(tǒng)采用的都是LED燈，那么維護成本就會降低，因為LED的壽命和耐用性比通常用作路燈的霓虹燈高。

由于燈光是自動開啟或關(guān)閉的，因此可以節(jié)省大量的能源。