CN107072000A - 基于蓝牙传输控制、红外感应、光线感应的路灯控制设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于蓝牙传输控制、红外感应、光线感应的路灯控制设备，包括移动控制端、蓝牙通信模块、红外感应模块、光线感应模块以及CPU控制模块；移动控制端通过蓝牙通信模块连接CPU控制模块，并且用于周期性地向CPU控制模块输出开/关灯信号；CPU控制模块响应于开灯信号控制路灯点亮，并且响应于关灯信控制路灯熄灭；红外感应模块连接CPU控制模块，并且用于在检测到行人或者车辆时向CPU控制模块输出红外感应信号；CPU控制模块响应于红外感应信号控制路灯在设定的时间内点亮；光线感应模块连接CPU控制模块，并且用于在检测到环境光线未达到预设值时向CPU控制模块输出光线感应信号；CPU控制模块响应于光线感应信号控制路灯点亮。
Description
技术领域
本发明涉及一种节能路灯管理设备，更具体的说是涉及一种基于蓝牙传输控制、红外感应、光线感应的路灯控制设备。
背景技术
1843年，中国上海街头出现了第一盏煤油路灯，此后路灯在道路照明中担任重要角色。路灯技术的发展也标志着一个城市的先进程度，路灯控制由最初在每根电线杆上装闸刀开关，由工人每天开启关闭，到后来专门为路灯设计的时间控制器开关，人们不断在寻找有效、节能、便捷的城市照明管理方案。目前最常用的时间控制器方案存在着以下问题：
1)、路灯无法根据季节变化自动调节开关灯时间，需工人一只只打开手动设置开关灯时间，费时费力。
2)、路灯无法对车辆行人做出判断，即便是半夜街上无人，路灯始终保持最大亮度，极大地浪费城市电力。
3)、路灯无法应对突然的天气变化，比如在白天遇上阴雨天气，可视环境较差，但未到开灯时间路灯保持关闭状态，影响交通安全隐患。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种基于蓝牙传输控制、红外感应、光线感应的路灯控制设备，使用移动控制端控制路灯的点亮时间和熄灭时间，还使用红外感应模块和光线感应模块分别检测外界环境的行人车辆和外界环境的光线强弱，从而控制路灯是否点亮。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：
一种基于蓝牙传输控制、红外感应、光线感应的路灯控制设备，包括移动控制端、蓝牙通信模块、红外感应模块、光线感应模块以及CPU控制模块；
所述移动控制端通过所述蓝牙通信模块连接所述CPU控制模块，并且用于周期性地向所述CPU控制模块输出开/关灯信号；所述CPU控制模块响应于所述开灯信号控制路灯点亮，并且响应于所述关灯信控制所述路灯熄灭；
所述红外感应模块连接所述CPU控制模块，并且用于在检测到行人或者车辆时向所述CPU控制模块输出红外感应信号；所述CPU控制模块响应于所述红外感应信号控制所述路灯在设定的时间内点亮；
所述光线感应模块连接所述CPU控制模块，并且用于在检测到环境光线未达到预设值时向所述CPU控制模块输出光线感应信号；所述CPU控制模块响应于所述光线感应信号控制所述路灯点亮；
其中，所述CPU控制模块响应于开/关灯信号、红外感应信号以及光线感应信号的优先级次序是光线感应信号>开/关灯信号>红外感应信号。
作为一种可实施方式，所述蓝牙通信模块包括蓝牙控制芯片、供电电路、复位电路、指示电路、通讯接口以及天线；所述蓝牙控制芯片分别连接所述供电电路、所述复位电路以及所述指示电路；所述天线用于接收来自所述移动控制端的所述开/关灯信号；所述通讯接口连接所述CPU控制模块的串行口，并且用于向所述CPU控制模块输出所述开/关灯信号。
作为一种可实施方式，所述红外感应模块包括红外传感信号处理集成电路和红外感应探头；所述红外传感信号处理集成电路连接所述红外感应探头，所述红外传感信号处理集成电路的引出输出信号线连接所述CPU控制模块的外部中断IO口，并且所述红外传感信号处理集成电路用于向所述CPU控制模块输出所述红外感应信号。
作为一种可实施方式，所述光线感应模块包括电压比较器、可调电阻、光敏电阻以及指示灯；所述电压比较器的同相端连接所述光敏电阻，所述电压比较器的反相端连接所述可调电阻，所述电压比较器的电源端和输出端之间连接所述指示灯，所述电压比较器的输出端还连接所述CPU控制模块的外部中断IO口，并且用于向所述CPU控制模块输出所述光线感应信号。
作为一种可实施方式，所述CPU控制模块包括CPU芯片、晶振电路、复位电路以及授时电路；所述CPU芯片分别连接所述晶振电路、所述复位电路以及所述授时电路。
作为一种可实施方式，所述授时电路包括授时芯片和晶振单元，所述晶振单元的两个输出端分别连接所述授时芯片的两个输入端；所述授时芯片的输出端连接所述CPU芯片。
作为一种可实施方式，所述移动控制端和所述蓝牙通信模块之间的通讯协议是蓝牙4.0协议或者蓝牙4.0以上的协议。
作为一种可实施方式，所述蓝牙通信模块、所述红外感应模块以及所述光线感应模块分别和所述CPU控制模块插接。
作为一种可实施方式，所述蓝牙通信模块、所述红外感应模块以及所述光线感应模块均集成在一感应器模块内，所述感应器模块和所述CPU控制模块插接。
作为一种可实施方式，所述感应器模块内部设有一字排列的第一腔室，第二腔室以及第三腔室，并且沿接收外部信号的方向依次是所述第一腔室、所述第二腔室以及所述第三腔室；
沿接收外部信号的方向，在所述第一腔室、所述第二腔室以及所述第三腔室内的前端分别设有第一铝板、第二铝板以及第三铝板，所述红外感应模块、所述蓝牙通信模块以及所述光线感应模块分别设于所述第一铝板、所述第二铝板以及所述第三铝板的后端。
本发明相比于现有技术的有益效果在于：
本发明提供了一种基于蓝牙传输控制、红外感应、光线感应的路灯控制设备，用于控制路灯。其使用移动控制端控制路灯的点亮时间和熄灭时间，并非传统路灯那样一直点亮需要人为关断，方便控制。其使用红外感应模块检测外界环境的行人车辆，从而控制路灯是否点亮；使路灯在外界环境有行人车辆的情况下在设定的时间内点亮，然后自主熄灭。从而实现路灯在行人车辆来往、环境光线变化等突发情况下做出相应的照明指示。其还使用光线感应模块检测外界环境的光线强弱，从而控制路灯是否点亮；对于突然天黑的情况，在未到开灯时间的前提下强制开灯照明，从而保障了道路照明。
附图说明
图1为本发明提供的基于蓝牙传输控制、红外感应、光线感应的路灯控制设备的框图；
图2为图1中蓝牙通信模块的原理图；
图3为图1中红外感应模块电路的原理图；
图4为图1中光线感应模块的原理图；
图5为PWM调光模块的原理图；
图6为图1中CPU控制模块的核心控制芯片、晶振电路以及复位电路的原理图；
图7为图1中CPU控制模块的授时电路的原理图；
图8为感应器模块的示意图。
图中：100、移动控制端；200、蓝牙通信模块；300、红外感应模块；400、光线感应模块；500、CPU控制模块；510、授时电路；600、PWM调光模块；700、感应器模块；1、第一腔室；2、第二腔室；3、第三腔室；11、第一铝板；12、第二铝板；13、第三铝板。
具体实施方式
以下结合附图，对本发明上述的和另外的技术特征和优点进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的部分实施例，而不是全部实施例。
参照图1，本发明提供了一种基于蓝牙传输控制、红外感应、光线感应的路灯控制设备，其包括移动控制端100、蓝牙通信模块200、红外感应模块300、光线感应模块400以及CPU控制模块500。图中，移动控制端100通过蓝牙通信模块200连接CPU控制模块500。这里，移动控制端100用于周期性地向CPU控制模块500输出开/关灯信号；相应的是，CPU控制模块500响应于开灯信号控制路灯点亮，并且响应于关灯信控制路灯熄灭。图中，红外感应模块300连接CPU控制模块500。这里，红外感应模块300用于在检测到行人或者车辆时向CPU控制模块500输出红外感应信号；相应的是，CPU控制模块500响应于红外感应信号控制路灯在设定的时间内点亮。图中，光线感应模块400连接CPU控制模块500。这里，光线感应模块400用于在检测到环境光线未达到预设值时向CPU控制模块500输出光线感应信号；相应的是，CPU控制模块500响应于光线感应信号控制路灯点亮；需要注意的是，CPU控制模块500响应于开/关灯信号、红外感应信号以及光线感应信号的优先级次序是光线感应信号>开/关灯信号>红外感应信号。还需要注意的是，开灯信号控制路灯点亮，关灯信号控制路灯熄灭，这相当于是一个闭环控制的过程，对路灯的控制方式是全开全关的，无需人为地控制路灯熄灭。
本发明提供的一种基于蓝牙传输控制、红外感应、光线感应的路灯控制设备，按功能用途可以分为管理员模式和自主照明模式；其中管理员模式用于设置调教路灯控制设备的各项参数，移动端通过事先编写好的通信格式，与路灯控制设备进行蓝牙连接，连接上之后便可对CPU控制模块FLASH中的各项参数进行修改，其中包括开关灯时间、开灯亮度、控制红外感应模块300和光线感应模块400的工作与停止，亦也可控制灯的亮灭、灯光亮度。其中自主照明模式用于控制路灯的日常道路照明，工作在自主照明模式时，蓝牙模块处于睡眠等待连接状态，降低功耗。红外感应模块300、光线感应模块400、定时器模块根据设定好的优先级工作。
基于此，有以下三种工作方式。
第一种，正常工作情况，定时器模块到达开灯时间点亮路灯，开灯后路灯处于省电模式，亮度低，红外感应模块启动，当行人车辆经过触发红外感应模块，CPU控制模块收到信号调节输出脉冲宽度提高路灯亮度，保持高亮度照明30秒，如红外感应模块一直被触发则保持高亮。
第二种，天气突变情况，对于突然变暗的情况，由于定时器模块未到指定开灯时间不会触发照明，但光线感应模块的优先级大于定时器模块，触发照明。待环境光线变亮后，关闭路灯。
第三种，如未达到上面两种情况，但又需要点亮路灯时，管理员可通过手中的设备进行蓝牙控制点亮照明。
参照图2，示出了蓝牙通信模块200。本实施例中，蓝牙通信模块200包括蓝牙控制芯片、供电电路、复位电路、指示电路、通讯接口以及天线；蓝牙控制芯片分别连接供电电路、复位电路以及指示电路；天线用于接收来自移动控制端的开/关灯信号；通讯接口连接CPU控制模块的串行口，并且用于向CPU控制模块输出开/关灯信号。具体是，该蓝牙控制芯片BCM由高通旗下芯片厂商CSR公司生产制造，具有超低待机功耗90uA～400uA，超快反应速度0.4秒，支持各种操作系统，主从一体模块，具有透传、远控、PIO采集三种功能。电源芯片LDO将输入电压VCC转换成3.3V输出到芯片3.3V。PIO1接一个电阻经LED发光管接地，用于指示模块工作状态。PIO3接一个实体按键，用于手动复位，留出EN复位信号线用于软件复位。接线口1～6依次为EN、VCC、GND、TXD、RXD、NOPE(空)，与PCU主控板上的接口对应。
参照图3，示出了红外感应模块电路300。这里，红外感应模块300包括红外传感信号处理集成电路和红外感应探头；红外传感信号处理集成电路连接红外感应探头，红外传感信号处理集成电路的引出输出信号线连接CPU控制模块的外部中断IO口，并且红外传感信号处理集成电路用于向CPU控制模块输出红外感应信号。具体是，红外传感信号处理集成电路的主控芯片BISS具有独立的高输入阻抗运算放大器，可与多出传感器匹配进行信号预处理，内置双向鉴幅器可有效抑制干扰。JP1为工作模式选择端，12连接或23连接，分为不可重复触发模式和可重复触发模式。红外探头信号线经过一个限流电阻与主控芯片BISS的14号脚一级放大器(1IN+)连接，主控芯片BISS的2号引脚(OUT)为信号输出引脚。JP2接口与CPU控制模块对接123分别为负极、信号、电源。
参照图4，示出了光线感应模块400。这里，光线感应模块400包括电压比较器、可调电阻、光敏电阻以及指示灯；电压比较器的同相端连接光敏电阻，电压比较器的反相端连接可调电阻，电压比较器的电源端和输出端之间连接指示灯，电压比较器的输出端还连接CPU控制模块的外部中断IO口，并且用于向CPU控制模块输出光线感应信号。具体是，光线感应模块的主控芯片LM是具有两个独立的、高精度电压比较器组成的集成电路，利用光敏器件受光照降低阻值的原理，从光敏器件与上拉电阻间引出一根线到LM的3脚(比较器正极)，2脚(比较器负极)经一个可调电阻拉高，1脚(比较器输出)连接到JP1接口2号脚，1号脚接VCC，3号脚接GND。LED1为光线感应模块工作指示灯。
参照图5，示出了PWM调光模块600。这里，PWM调光模块600连接在CPU控制模块和路灯之间，并且用于根据CPU控制模块的占空比信号向路灯输出PWM信号；其中，占空比信号根据开/关灯信号、光线感应信号或者红外感应信号确定。具体是，PWM调光模块的主控芯片XL是具有150KHz固定频率脉宽调制(降压型)DC/DC转换器，具有2A负载驱动能力并且效率高。XL的6脚(EN)为脉冲输入端，连接CPU主控模块40脚(P1.0)，EN为低电平时关闭输出(灯灭)，EN为高电平时输出最大电压电流(灯最大亮度)，调节占空比改变路灯亮度。输出部分VOUT+和VOUT-连接LED路灯的正负极。
参照图6，示出了定时模块600，其核心芯片为DS，是美国DALLAS公司推出的一种高性能、低功耗、带RAM的实时时钟电路，它可以对年、月、日、周、时、分、秒进行计时，具有闰年补偿功能，工作电压为2.5V～5.5V。外部晶振采用32768Hz，并通过CPU对其进行时间补偿。
参照图7，示出了核心控制芯片AT89，是一种低功耗、高性能CMOS 8位微控制器，具有8K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。本发明使用了该单片机的Flash存储器模块，外部中断模块，串口通信模块，定时器模块，IO口模块。与核心控制芯片AT89相适配的，图7还示出了晶振电路，晶振频率为11.0592MHz的晶振和两个负载电阻构成其余CPU的14脚(XTL2)和15(XTL1)脚相连。图7还示出了复位电路，其核心芯片为MAX706S，其管脚WDI和RESET通过导线与CPU的管脚复位管脚的41(P1.1)脚和4脚(RST)相连接。
除此之外，移动控制端和蓝牙通信模块之间的通讯协议是蓝牙4.0协议或者蓝牙4.0以上的协议。具有功耗低、距离远、安全性高的特点，方便工作人员对路灯控制设备进行远程参数设置调教。
参照图8，蓝牙通信模块200、红外感应模块300以及光线感应模块400均集成在一感应器模块700内，感应器模块700和CPU控制模块500插接。这样设置，可以将多个用于通讯的感应模块集成化，并且可以和CPU控制模块500插接，使用方便。进一步地，感应器模块700内部设有一字排列的第一腔室1，第二腔室2以及第三腔室3，并且沿接收外部信号的方向依次是第一腔室1、第二腔室2以及第三腔室3；沿接收外部信号的方向，在第一腔室1、第二腔室2以及第三腔室3内的前端分别设有第一铝板11、第二铝板12以及第三铝板13，红外感应模块300、蓝牙通信模块200以及光线感应模块400分别设于第一铝板11、第二铝板12以及第三铝板13的后端。因为，CPU控制模块响应于开/关灯信号、红外感应信号以及光线感应信号的优先级次序是光线感应信号>开/关灯信号>红外感应信号。所以，将红外感应模块300、蓝牙通信模块200以及光线感应模块400一字排列成上述的样子，可以使红外感应模块300、蓝牙通信模块200以及光线感应模块400对外部信号的敏感程度依次递减，因为铝板本身可以增强信号。
综上，本发明相比于现有技术的有益效果在于：1、路灯控制设备采用蓝牙技术控制，将数据存入单片机flash，方便调取修改，从而使工人在调教更改路灯参数时无需拆解路灯，同时大大提高了路灯管理效率。2、采用红外感应、光线感应结合的控制方式，红外感应最远距离可达7米，从而实现路灯在行人车辆来往、环境光线变化等突发情况下做出相应的照明指示，如授时电路损坏，控制器依然可根据环境光线变暗开灯，不影响道路照明。3、采用模块化的设计理念，方便日后维修维护，部分电路损坏直接更换相应模块便可。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步的详细说明，应当理解，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围。特别指出，对于本领域技术人员来说，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种基于蓝牙传输控制、红外感应、光线感应的路灯控制设备，其特征在于，包括移动控制端(100)、蓝牙通信模块(200)、红外感应模块(300)、光线感应模块(400)以及CPU控制模块(500)；
所述移动控制端(100)通过所述蓝牙通信模块(200)连接所述CPU控制模块(500)，并且用于周期性地向所述CPU控制模块(500)输出开/关灯信号；所述CPU控制模块(500)响应于所述开灯信号控制路灯点亮，并且响应于所述关灯信控制所述路灯熄灭；
所述红外感应模块(300)连接所述CPU控制模块(500)，并且用于在检测到行人或者车辆时向所述CPU控制模块(500)输出红外感应信号；所述CPU控制模块(500)响应于所述红外感应信号控制所述路灯在设定的时间内点亮；
所述光线感应模块(400)连接所述CPU控制模块(500)，并且用于在检测到环境光线未达到预设值时向所述CPU控制模块(500)输出光线感应信号；所述CPU控制模块(500)响应于所述光线感应信号控制所述路灯点亮；
其中，所述CPU控制模块(500)响应于开/关灯信号、红外感应信号以及光线感应信号的优先级次序是光线感应信号>开/关灯信号>红外感应信号。
2.根据权利要求1所述的基于蓝牙传输控制、红外感应、光线感应的路灯控制设备，其特征在于，所述蓝牙通信模块(200)包括蓝牙控制芯片、供电电路、复位电路、指示电路、通讯接口以及天线；所述蓝牙控制芯片分别连接所述供电电路、所述复位电路以及所述指示电路；所述天线用于接收来自所述移动控制端(100)的所述开/关灯信号；所述通讯接口连接所述CPU控制模块(500)的串行口，并且用于向所述CPU控制模块(500)输出所述开/关灯信号。
3.根据权利要求1所述的基于蓝牙传输控制、红外感应、光线感应的路灯控制设备，其特征在于，所述红外感应模块(300)包括红外传感信号处理集成电路和红外感应探头；所述红外传感信号处理集成电路连接所述红外感应探头，所述红外传感信号处理集成电路的引出输出信号线连接所述CPU控制模块(500)的外部中断IO口，并且所述红外传感信号处理集成电路用于向所述CPU控制模块(500)输出所述红外感应信号。
4.根据权利要求1所述的基于蓝牙传输控制、红外感应、光线感应的路灯控制设备，其特征在于，所述光线感应模块(400)包括电压比较器、可调电阻、光敏电阻以及指示灯；所述电压比较器的同相端连接所述光敏电阻，所述电压比较器的反相端连接所述可调电阻，所述电压比较器的电源端和输出端之间连接所述指示灯，所述电压比较器的输出端还连接所述CPU控制模块(500)的外部中断IO口，并且用于向所述CPU控制模块(500)输出所述光线感应信号。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的基于蓝牙传输控制、红外感应、光线感应的路灯控制设备，其特征在于，所述CPU控制模块(500)包括CPU芯片、晶振电路、复位电路以及授时电路(510)；所述CPU芯片分别连接所述晶振电路、所述复位电路以及所述授时电路(510)。
6.根据权利要求5所述的基于蓝牙传输控制、红外感应、光线感应的路灯控制设备，其特征在于，所述授时电路(510)包括授时芯片和晶振单元，所述晶振单元的两个输出端分别连接所述授时芯片的两个输入端；所述授时芯片的输出端连接所述CPU芯片。
7.根据权利要求1至4中任一项所述的基于蓝牙传输控制、红外感应、光线感应的路灯控制设备，其特征在于，所述移动控制端(100)和所述蓝牙通信模块(200)之间的通讯协议是蓝牙4.0协议或者蓝牙4.0以上的协议。
8.根据权利要求1至4中任一项所述的基于蓝牙传输控制、红外感应、光线感应的路灯控制设备，其特征在于，所述蓝牙通信模块(200)、所述红外感应模块(300)以及所述光线感应模块(400)分别和所述CPU控制模块(500)插接。
9.根据权利要求1至4中任一项所述的基于蓝牙传输控制、红外感应、光线感应的路灯控制设备，其特征在于，所述蓝牙通信模块(200)、所述红外感应模块(300)以及所述光线感应模块(400)均集成在一感应器模块(700)内，所述感应器模块(700)和所述CPU控制模块(500)插接。
10.根据权利要求9所述的基于蓝牙传输控制、红外感应、光线感应的路灯控制设备，其特征在于，所述感应器模块(700)内部设有一字排列的第一腔室(1)，第二腔室(2)以及第三腔室(3)，并且沿接收外部信号的方向依次是所述第一腔室(1)、所述第二腔室(2)以及所述第三腔室(3)；
沿接收外部信号的方向，在所述第一腔室(1)、所述第二腔室(2)以及所述第三腔室(3)内的前端分别设有第一铝板(11)、第二铝板(12)以及第三铝板(13)，所述红外感应模块(300)、所述蓝牙通信模块(200)以及所述光线感应模块(400)分别设于所述第一铝板(11)、所述第二铝板(12)以及所述第三铝板(13)的后端。
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