摘要：出于對(duì)能源消耗及智能化水平的考慮，傳統(tǒng)的路燈控制方式已不能滿足社會(huì)發(fā)展的需求。在分析了單片機(jī)MSP430的性能優(yōu)勢(shì)之后，從綠色能源、節(jié)約能源和性價(jià)比的角度出發(fā)，提出了一個(gè)基于MSP430為控制核心的設(shè)計(jì)方案。單片機(jī)在規(guī)定亮燈時(shí)間內(nèi)檢測(cè)背景光強(qiáng)度，若背景光強(qiáng)度較弱啟用熱釋電紅外傳感器開始探測(cè)人體和車輛發(fā)出的紅外信號(hào)。當(dāng)有人或車輛進(jìn)入傳感器探測(cè)區(qū)域，單片機(jī)輸出脈寬調(diào)制信號(hào)PWM，并根據(jù)背景光強(qiáng)度調(diào)整LED路燈的亮度，選用合適的占空比來控制恒定電流源的工作電流來保證道路的可見度，從而完成對(duì)LED路燈的智能化控制。實(shí)驗(yàn)仿真結(jié)果充分證明了系統(tǒng)方案的可行性、高效性和穩(wěn)定性。

　　0 引 言

　　近年來，隨著經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展和汽車的逐漸普及，城市的交通問題已經(jīng)引起人們?cè)絹碓蕉嗟年P(guān)注，城市道路照明的重要性也日益增大。目前，我國大部分城市的路燈照明都采用“全夜燈恒照度”的方式，控制方式仍然是簡(jiǎn)單的光控和時(shí)控等傳統(tǒng)方式，這大大增加了城市的用電量，為此，政府承擔(dān)著巨額的財(cái)政支出，而路燈照明設(shè)備的使用壽命也大大降低。因此，引入智能交通系統(tǒng)（ITS）成為提高城市交通管理水平的一個(gè)重要途徑。

　　本設(shè)計(jì)以低功耗單片機(jī)MSP430為主控部件，采用熱釋電紅外傳感器檢測(cè)人體及車輛發(fā)出的紅外信號(hào)，運(yùn)用光敏電阻檢測(cè)背景光的強(qiáng)度，通過恒定電流源來控制LED燈光的強(qiáng)度。根據(jù)各個(gè)季節(jié)天黑的時(shí)間不同設(shè)置各自的路燈開啟和關(guān)閉時(shí)間，在規(guī)定時(shí)間對(duì)移動(dòng)物體進(jìn)行檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)對(duì)路燈的智能化控制，提高了路燈照明的有效性，避免了電力資源的浪費(fèi)。

　　1 熱釋電紅外傳感器與菲涅耳透鏡

　　利用紅外線傳感器可以檢測(cè)到物體發(fā)射出的紅外線，從而可以檢測(cè)到不同物體的存在。制造熱釋電紅外傳感器的材料，以陶瓷氧化物及壓電晶體用得最多，這類材料具有強(qiáng)烈的自發(fā)極化性能，當(dāng)受到熱輻射而產(chǎn)生溫度變化時(shí)介質(zhì)的極化狀態(tài)隨之發(fā)生變化。由于內(nèi)部電荷的速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于表面電荷的變化速度，晶體兩端會(huì)產(chǎn)生數(shù)量相等而極性相反的獨(dú)立電荷，這就是電介質(zhì)的熱釋電效應(yīng)。熱釋電紅外傳感器就是利用被測(cè)物體熱輻射引起敏感元件溫度的變化進(jìn)行探測(cè)的。熱釋電紅外傳感器被廣泛應(yīng)用到安防監(jiān)控、電子防盜、自動(dòng)控制照明和工業(yè)自動(dòng)控制等領(lǐng)域。

　　物體釋放的紅外線能量十分微弱，當(dāng)直接用熱釋電紅外傳感器接收紅外線時(shí)，靈敏度相對(duì)較低，一般情況下很難滿足系統(tǒng)需求。為了提高熱釋電紅外傳感器的接收靈敏度，在其表面罩上一片菲涅耳透鏡，其探測(cè)距離可以增加到原來的5~7倍。菲涅耳透鏡［1］是一種由聚乙烯材料根據(jù)菲涅耳原理制成的塑料薄紋透鏡，對(duì)紅外線的透射率大于65%.根據(jù)菲涅耳透鏡的工作原理可知，當(dāng)有移動(dòng)物體發(fā)射的紅外線進(jìn)入透鏡的探測(cè)范圍，菲涅耳透鏡會(huì)產(chǎn)生一個(gè)交替的“盲區(qū)”和“高靈敏區(qū)”，熱釋電紅外傳感器的兩個(gè)反向串聯(lián)的敏感元件輪流檢測(cè)運(yùn)動(dòng)物體，形成一系列光脈沖后，進(jìn)入傳感器。所以，熱釋電紅外傳感器無法檢測(cè)到靜止的物體。菲涅耳透鏡在安裝時(shí)與熱釋電紅外傳感器之間的距離應(yīng)滿足與菲涅耳透鏡的焦距相等。

　　2 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

　　控制系統(tǒng)硬件組成以MSP430為核心控制器，輔以外圍電路如AD/DA 數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)模塊、熱釋電紅外傳感器模塊、背景光檢測(cè)模塊和LED驅(qū)動(dòng)模塊等。其系統(tǒng)硬件框圖如圖1所示。