集；经过A/D转换将输入电压模拟量变为数字量的形式，再将数字量送入单片机进行光控处理，最终将得到的数据显示在LED数码管上来表示光照强度。其次是通过含有温度传感器DS18B20的温度采集检测电路，系统对环境的温度进行实时的采集，并实时的对采集的温度进行显示和判断，当温度异常时，发出异常处理，并进行相关处理。以实现光照强度采集和温度采集，最终实现路灯的环境光控及故障检测。
[0022]因此路灯的环境监控及其故障检测主要根据传感器中光敏电阻的特性来实现。传感器中光敏电阻值随受到的光照强度的变化而变化(光照强度越大，电阻值越小)。将传感器接入电路中，不同光照强度导致传感器内部光敏电阻值变化，于是光敏电阻上的电压发生变化，导致电路的输出电压也相应变化。根据电压-光照度函数关系，由电压计算得到光照强度值，然后以可视化界面形式输出(即PC机和LED数码管显示)，以供用户查看结果O
[0023]其中光敏电阻的特性是光敏电阻随受到的光照强度的变化电阳值发生变化，光照强度越强电阳越小，在分压，电路中获得电压越低。根据这一特性，结合光照强度和输出的模拟电压之间的关系，可以得到某一光照强度下的对应的模拟电压。将模拟电压通过AD转化器转换为数字电压，以便于计算机处理。然后再将数字电压转换成光照度。其次是通过温度来集检测电路，系统对环境的温度进行实时的采集，并实时的对采集的温度进行显示和判断，当温度异常时，发出异常处理，并进行相关处理。
[0024]路灯的环境光控及故障检测系统，光照强度采集电路4由可见光照度传感器On9658来测量光照强度以实现光照强度采集；温度采集检测电路3由温度传感器DS18B20实现；单片机2采用AT89S52实现；A/D转换电路5采用TLC549实现。
[0025]因此本发明用到的硬件是On9658可见光照度传感器、DS18B20温度传感器、单片机AT89S52、A/D转换芯片TLC549和八段LED数码管。其理由是:(I)选用含有光敏电阻的On9658可见光照度传感器，因为电路连接比较简单，输出电流与光强成线性关系，得到的模拟电压与光强也成线性关系，而且价格便宜。(2) DS18B20的优点如下:单线结构，只需一根信号线和CPU相连；不需要外部元件，直接输出串行数据；不需要外部电源，直接通过信号线供电，电源电压范围为3.3V-5V;测温精度高，测温范围在10°C — 85°C时，精度为±0.50C ;测温分频率高，当选用12位转换位数时，温度分辨率可达0.06250C ;数字量的转换精度及转换时间可以通过简单的编程来控制；具有非易失性上、下限报警设定的功能，用户可方便地通过编程修改上、下限的数值；可通过报警搜索命令识别哪片DS18B20采集的温度超越上、下限。(3) AT89S52单片机是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，在单芯片上，拥有灵巧的8位CPU和系统可编程Flash，使得AT89S52单片机为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。(4) A/D转换芯片TLC549和ADC0809同样都能实现将模拟量转换为数字量，ADC0809是带有8位A/D转换器、8路多路开关以及微处理机兼容的控制逻辑的CMOS组件，引脚较多，而A/D转换芯片TLC549引脚较少，这样既有利于PCB的设计又本着节约资源的思想。(5)显示设备是八段LED数码管，没有选择LCD的原因如下:LCD特点:占用空间小，功耗低，低辐射，能降低视觉疲劳，但是会出现闪烁现象。LED特点:与LCD相比，LED在亮度、功耗、可视度和刷新速率等方面更具有优势，其最显著的特点是使用寿命长，光电转换性能高，绿色环保。
[0026]硬件电路设计说明:
AT89S52是一种低功耗、高性能CM0S8位微控制器，具有8K在系统可编程Flash存储器。使用Atmel公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51产品指令和引脚完全兼容。片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。在单芯片上，拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash，使得AT89S52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。
[0027]复位电路:当MCS-51系列单片机的复位引脚RST (全称RESET)出现2个机器周期以上的高电平时，单片机就执行复位操作。如果RST持续为高电平，单片机就处于循环复位状态。
[0028]时钟电路:8052单片机的时钟信号通常用两种电路得到:内部振荡方式和外部振荡方式。在引脚XTALl和XTAL2外接晶体振荡器(简称晶振)或陶瓷谐振器，就构成了内部振荡方式。由于单片机内部有一个高增益反相放大器，当外接晶振后，就构成了自激振荡器并产生振荡时钟脉冲。
[0029]温度采集:DS18B20测温原理如图所示。图中低温度系数晶振的振荡频率受温度影响很小，用于产生固定频率的脉冲信号送给计数器I;高温度系数晶振随温度变化其振荡率明显改变，所产生的信号作为计数器2的脉冲输入；计数器I和、温度寄存器被预置在-55°C所对应的一个基数值:计数器I对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行减法计数，当计数器I的预置值减到O时，温度寄存器的值将加1，计数器I的预置将重新被装入，计数器I重新开始对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行计数:如此循环直到计数器2计数到O时，停止温度寄存器值的累加，此时温度寄存器中的数值即为所测温度。
[0030]DS18B20硬件电路设计:环境监控其中的一个主要方面是温度采集与监控。系统对环境的温度进行实时的采集，并实时的对采集的温度进行显示和判断，当温度异常肘，发出异常处理，并进行相关处理。本系统温度来集部分采用硬件电路比较成熟的数字式温度传感器DS18B20。由于其内部集成了采集和AD转换，因此电路连接简单、方便，只需接电源、GND，和一根数据线跟单片机通讯即可。
[0031]LED显示电路:LED发光二级管在本设计中采用八段发光二级管作为终端显示。
[0032]对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
【主权项】
1.一种具备环境光控及故障检测的智能升降路灯；其特征在于:包括路灯环境光控及故障检测系统和路灯部分； 所述路灯环境光控及故障检测系统由电源电路(I)、单片机(2)、温度采集及检测电路(3)、光照强度采集电路(4)、A/D转换电路(5)、显示电路(6)、复位电路(7)、振荡电路(8)组成；光照强度采集电路(4)与A/D转换电路(5)连接，A/D转换电路(5)与单片机(2)连接，所述电源电路(I)、温度采集及检测电路(3)、复位电路(7)和振荡电路(8)分别与单片机(2)连接，单片机(2)与显示电路(6)连接； 所述路灯部分包括灯杆(18)、滑轮支架(14)、灯盘(15)、电机(22)、卷扬机(20):滑轮支架(14)位于灯杆(18)的顶部；三根不锈钢副钢绳(17b)以120°排列安装于固定结构的支撑架上，六个滚轮分三组将副钢绳(17b)引入灯杆(18)内，一个连接法兰(26)将三根副钢绳(17b)与一根不锈钢主钢绳(17a)连接；灯盘(15)上设置有定位销(16);三根不锈钢副钢绳(17b)用于连接灯盘(15)对应的定位销(16);滑轮支架(14)的上端通过防水固定法兰(13)设置有防水盘(12)，防水盘(12)上端设置有避雷针(11);灯杆(18)下端设置有门框(19);门框(19)对应的灯杆(18)内设置电机(22)、卷扬机(20);电机(22)与卷扬机(20)连接，不锈钢主钢绳(17a)设置在卷扬机(20)上；门框(19)对应的盖板(28)上设置有控制板(21);灯杆(18)的底部设置有穿线管(23);并且灯杆(18)的底部是通过地基架(24)和加强筋(25 )固定在砼基础上；灯盘(15 )上用于安装LED灯(29 )。2.根据权利要求1所述具备环境光控及故障检测的智能升降路灯，其特征在于:光照强度采集电路(4)由可见光照度传感器On9658来测量光照强度以实现光照强度采集；温度采集检测电路(3)由温度传感器DS18B20实现；单片机(2)采用AT89S52实现；A/D转换电路(5)采用TLC549实现。3.根据权利要求1所述具备环境光控及故障检测的智能升降路灯，其特征在于:对应滑轮支架的下面是3个挂钩盒(27)，也为120°排列均布。
【专利摘要】本发明公开了一种具备环境光控及故障检测的智能升降路灯；其特征在于：包括路灯环境光控及故障检测系统和路灯部分；路灯环境光控及故障检测系统由电源电路、单片机、温度采集及检测电路、光照强度采集电路、A/D转换电路、显示电路、复位电路、振荡电路组成；所述路灯部分包括灯杆、滑轮支架、灯盘、电机、卷扬机。本发明所述的环境光控及故障检测系统经过改进，结构设计合理，利用效率高，运行费用降低，广泛用于路灯控制领域。如果灯座或LED灯需要检修时，电路控制板此板能控制电机运转，使其带动卷扬机卷动不锈钢主钢绳，使其带动三根副钢绳，从而达到灯盘升降的目的，不用电工爬上爬下。
【IPC分类】H05B37/02, F21V21/38, F21W131/103, F21Y101/02, H05B37/03
【公开号】CN104981053
【申请号】CN201410711167
【发明人】吴禹
【申请人】乐山倍创机械制造有限公司
【公开日】2015年10月14日
【申请日】2014年12月1日