基于nRF905和555的智能路燈照明控制系統(tǒng)

　　3.1.4 時間控制策略

　　時間控制主要包括每天的開關(guān)燈控制和夜間按照道路交通流量分時段進(jìn)行的調(diào)光控制。這些控制操作不僅應(yīng)該能夠取得明顯的節(jié)電效果，還應(yīng)該能夠提高道路照明質(zhì)量。

　　(1)開關(guān)燈時間可以一個月為時間段將一年分為12個時間段。每個月的起止時間應(yīng)以當(dāng)?shù)鼐唧w日照情況為準(zhǔn)，可采用多次測量后的平均值得到，并將得到的數(shù)據(jù)保存在單片機(jī)中供軟件查詢用。

　　(2)夜間分時段多樣化控制。夜間的路燈照明控制主要是根據(jù)道路夜間交通流量變化規(guī)律進(jìn)行分時段控制，盡管在一條道路上每天夜間不同時刻的交通流量會略有差異，但在一段時間(一個月或幾個月)的統(tǒng)計(jì)規(guī)律來看，這種變化的波動并不很大，所以完全可以按照平均交通流量變化規(guī)律把一年的照明周期劃分成若干照明季節(jié)。由于每個照明季節(jié)的開關(guān)燈時間有所差別，又將每天的整個時段分為三個小時段，每個小時段可以配合行人檢測對路燈進(jìn)行調(diào)光、部分開關(guān)或者全部開關(guān)等。

　　3.2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

　　本文采用了ICCAVR編輯器，結(jié)合Atmel公司的AVR Studio集成開發(fā)平臺進(jìn)行設(shè)計(jì)。

　　系統(tǒng)的工作流程如圖4所示，系統(tǒng)在外界光線達(dá)到照明需求時開始初始化，并進(jìn)入工作狀態(tài)，此時紅外探測器將不斷監(jiān)測路段行人或車輛，將檢測到的數(shù)據(jù)傳送給AVR主控制器，主控制器將根據(jù)數(shù)據(jù)量來點(diǎn)亮路燈，并開始利用nRF905向后一組路燈傳送消息，后一組在接收到消息后在主控制器中處理信息，提前點(diǎn)亮路燈，等待著再次監(jiān)測到物體，如此循環(huán)。其中軟件記錄開啟時間，進(jìn)入相應(yīng)劃分的時段時開啟相應(yīng)調(diào)光程序。

　　單片機(jī)芯片和無線收發(fā)芯片在開始工作前都要進(jìn)行初始化配置，本系統(tǒng)中的包含了以下兩個部分的配置：

　　(1)ATmegal6L的SPI接口初始化。ATmegal6L的異步串行接口和SPI接口用同一個USART模塊，且要選擇SPI的主/從機(jī)方式，還要保證系統(tǒng)中只有一個主機(jī)，對于此系統(tǒng)應(yīng)將AVR單片機(jī)設(shè)置為主機(jī)，nRF905模塊設(shè)置為從機(jī)。

　　(2)nRF905的初始化配置。對無線收發(fā)芯片的初始化參數(shù)的配置是通過nRF905的配置寄存器進(jìn)行設(shè)置的。nRF905中有一個144 b的配置字，該配置字規(guī)定了無線收發(fā)器的無線收發(fā)工作模式、收發(fā)頻率、發(fā)射頻率、收發(fā)地址寬度、接收地址、無線傳輸速率、晶振頻率以及CRC校驗(yàn)和的長度及有效數(shù)據(jù)長度等。在同一時刻，nRF905無線收發(fā)只能處于工作模式之一。不管模式想發(fā)送還是要接收數(shù)據(jù)，模塊上電后都要進(jìn)行初始化配置。

　　nRF905發(fā)送數(shù)據(jù)時，系統(tǒng)通過軟件設(shè)置TRX_CE，并使得TX_EN和PWR_UP為高電位來激活nRF905的Shock Burst TM發(fā)送模式來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)發(fā)送。通過Shock Burst TM可以使收發(fā)芯片自動上電，且完成數(shù)據(jù)打包(加字頭和CRC校驗(yàn)碼)并發(fā)送數(shù)據(jù)包。當(dāng)數(shù)據(jù)發(fā)送完成后，數(shù)據(jù)準(zhǔn)備(DR)引腳被置高，若AUTO_RETRAN被置高，那么，nRF905將連續(xù)地發(fā)送數(shù)據(jù)包，直到檢測到TRX_CE為低電平;而當(dāng)TRX_CE被置為低電平時，表明nRF905數(shù)據(jù)傳輸已經(jīng)結(jié)束，并且會自動進(jìn)入節(jié)電模式。

　　當(dāng)TR_CE為高TX_EN為低時，nRF905進(jìn)入Shock Burst TM接收模式;再650μs后，nRF905不斷檢測，等待數(shù)據(jù)接收;當(dāng)nRF905檢測到同一頻段的載波時，載波檢測(CD)引腳被置高;但檢測到一個相匹配的地址后，地址匹配(AM)引腳被置高;之后就開始接收數(shù)據(jù)包，接收完成后，nRF905自動移去字頭、地址和CRC校驗(yàn)位，然后把DR引腳置高。在此之后，單片機(jī)會將TRX_CE置低，使nRF905處于空閑模式;然后單片機(jī)會通過SPI接口將數(shù)據(jù)以一定的速率傳送到單片機(jī)內(nèi);當(dāng)所有的數(shù)據(jù)都接收完畢后，nRF905會把DR引腳和AM引腳置低。至此已完成整個接收流程。

　　單片機(jī)接收到信息后，會對和已存信息進(jìn)行分析比較，并發(fā)出相關(guān)指令，之后開始進(jìn)入下一個發(fā)送周期。

　　4 結(jié)語

　　該智能路燈照明控制系統(tǒng)運(yùn)用多種控制方法，配合當(dāng)?shù)鼐唧w時段來管理路燈開關(guān)狀況及亮度等級，并運(yùn)用無線射頻通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)路段的區(qū)域控制和實(shí)時信息交換，實(shí)現(xiàn)“追光”照明。配有自動故障報(bào)警功能，同時它降低了運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用，該系統(tǒng)使用方便，制造成本合理，維護(hù)較容易，綜合來看，有廣闊的前景。