一、概述
太阳能路灯是一种使用太阳能作为动力的路灯，因其具有不受供电影响，不必开沟埋线，不耗费惯例电能，只需阳光充足就可以就地装置等特色，因此遭到人们的广泛重视，又因其不污染环境，而被称为绿色环保产品。太阳能路灯即可用于乡镇公园、路途、草坪的照明，又可用于人口分布密度较小，交通不便经济不发达、缺少惯例燃料，难以用惯例动力发电，但太阳能资源丰富的区域，以处理这些区域人们的家用照明问题。
太阳能灯是光电转化技能的一种使用产品，具有节能、环保、安全、无需布线、装置简洁、主动操控、可依据需求随时改换插放的方位等长处。太阳能灯具的首要类型有太阳能庭院灯、太阳能路灯、太阳能草坪灯、太阳能景观灯、太阳能信号灯。
在太阳能路灯实践使用中，许多当地的太阳能路灯不能满意正常照明需求，尤其在阴雨天更为杰出，因此，这就要求太阳能路灯在作业时可以依据行人状况对本身功率进行动态调整，在满意正常作业的一起可以节约更多的电力，确保体系的长期作业；此外，现有的太阳能路灯无法完结对本身作业状况和外围电路参数的检测和毛病确诊，无法组成长途监控网络，因此需求一个长途无线监控体系对太阳能路灯电路参数进行检测，并对呈现的毛病完结确诊和报警功用，完结路灯的智能化办理。
二、需求剖析
2.1 功用要求
1、体系悉数选用太阳能电池和蓄电池供电，绿色环保无污染；
2、太阳能电池能主动盯梢太阳光，完结太阳能使用的最大化；
3、天亮时分路灯可以主动亮灯，而且可以依据有人通过和没人通过的状况动态
调整路灯功率，完结节能作用；晚上十二点后，因为行人稀疏，路灯将处于半激活状况，当有人通过期才亮灯，没人通过则不亮灯，在确保给少数行人照明的一起完结节能；到了早上再次进入正常发光形式，直到天亮的时分平息，进入蓄能阶段。
4、体系具有主动监测功用，可以对路灯及其外围电路的运作进行监测，一旦有异常状况呈现，从机通过无线网络发到主机，主机汇总后通过GSM网络发给监控中心告诉技能人员进行修理，确保检修的快速性。
2.2 功用要求
1、ADC转化精度为10位；
2、无线传输有用间隔100m（可依据实践需求选用不同的无线模块完结远间隔传输数据）；
3、GSM超远传输间隔，只需有信号的当地就可以收到数据；
4、一个监控中心可监测多个主机，一个主机可监测多个从机。
三、方案设计
3.1 体系功用完结原理
图1：体系组织框图
体系由监控中心、主机和从机三大部分组成，监控中心通过GSM网络完结与主机的长途通讯，而主机与从机间隔较近，故选用2.4GHz无线网络进行通讯。
图2：监控中心硬件结构框图
监控中心首要担任各主机汇总状况剖析、显现，一起可通过现场或许发短信的方法告诉作业人员路灯的损坏状况，此外还可以对体系参数进行设置，其首要由AVR 单片机、GSM模块、光传感器、人体红外感应模块、矩阵键盘、声光报警、方位检测电阻、电机模块、液晶显现器、电源办理、实时时钟电路DS1302、后备电源、太阳能电池和蓄电池组成。
图3：主机硬件结构框图
主机担任搜集从机和本身监控数据，是监控中心和从机通讯的桥梁，首要由AVR单片机、GSM模块、无线传输模块、光传感器、人体红外感应模块、方位检测电阻、电机模块、电源办理、实时时钟电路DS1302、后备电源、太阳能电池和蓄电池组成。
图4：从机硬件结构框图
从机担任对本身太阳能路灯进行操控处理并对电路进行监测，发现异常状况就会进行毛病确诊，并将通过主机将成果发给监控中心进行处理，其首要由AVR单片机、无线传输模块、光传感器、人体红外感应模块、方位检测电阻、电机模块、电源办理、实时时钟电路DS1302、后备电源、太阳能电池和蓄电池组成。
3.2 硬件渠道选用及资源配置
硬件渠道选用EVK1100，串口用于与GSM模块通讯，PWM用于背光变频，光照传感器用于检测环境周围光度，液晶显现器用于显现各种信息，SPI用于与DS1302通讯，ADC用于太阳能电池电压检测、蓄电池电压检测、环境光度检测、太阳能电池方位检测和太阳方位检测，1个通用输入输出口用于人体红外检测模块，4个通用输入输出口用于电机操控，8个通用输入输出口用于4*4矩阵键盘。
3.3体系软件架构
图5：体系软件架构
3.4 体系软件流程
图6：监控中心程序运转流程图
体系上电后先对体系和GSM模块进行初始化，接着更新体系时刻，然后判别现在是不是白日，假如是就持续判别体系是否收到信息，假如不是则查看是否有新信息到来；在晚上，有新信息表明主机或许从机呈现问题，体系进入信息处理阶段，依据用户设置有本地告诉和短信告诉两种方法，假如用户设置为短信告诉，则体系只会通过短信告诉用户，而不会在本地发警陈述诉用户；接着进行按键检测，有按键按下则进入按键处理程序，对体系进行设置或许查看状况；然后检测有没人挨近，有则开液晶显现器和背光，没有则将它们关掉；接着又检测是不是白日，如此循环。
在白日，体系查看是否有信息，有信息则发警陈述诉用户，并将信息删去；接着检测太阳方位和太阳能电池电压，假如太阳能电池电压低于设定值，标志方位位；假如太阳能电池电压没有问题，体系则驱动电机将太阳能电池转向阳光最大处，假如太阳能电池在规则时刻内转不到指定方位则阐明转向体系呈现问题，接着判别太阳能电池是否有问题，假如有，阐明太阳能电池个电机模块有问题，假如没有则再次对太阳能电池电压进行采样，将其与上一次采样电压进行比较，两次电压相差不大，阐明电机有问题；两次电压相差大，阐明方位检测电阻有问题，然后，报警告诉用户，至此程序完结一次循环。当前面太阳能电池滚动后抵达指定方位后，体系进入守时循环状况，此刻假如体系收到主机入网恳求，则对主机进行入网处理；没有收到恳求则会判别是否有按键按下，有则进行按键处理，没有则检测有没人挨近，有则开液晶显现器和背光，没有则将它们关掉；如此循环，直到守时时刻到。
图7：主机程序运转流程图
体系上电后先对体系、GSM模块和2.4GHz无线模块进行初始化，接着向监控中心发送联网恳求，直到收到监控中心应对信号，答应入网。接着通过监控中心发回信号更新体系时刻，然后判别现在是不是白日，假如是就判别体系是否有过错信息，假如不是则发信息查询从机状况。在晚上，首要向从机发送查询信息，假如在规则时刻内收不到从机应对信号，阐明从机有问题，过错标志置位；假如收到信息，体系亮灯，并对蓄电池电压进行检测，假如蓄电池电压小于设定值，阐明蓄电池有问题，过错标志置位；假如蓄电池电压大于设定值，则判别路灯是否亮，路灯不亮，过错标志置位；路灯亮，判别是否有过错置位，假如有，则想监控中心发送过错代码直到收到监控中心应对信号，接着判别主机是否有过错，有则进入待机形式等候检修，没有则进入路灯作业形式。
首要检测是否有人通过，有则进行功率调整，使路灯处于正常发光形式，没有则判别是否到了晚上十二点，是则进行功率调整，使路灯处于触发作业形式，只有人通过的时分才会亮灯。假如不是则判别是否到了早上，是则进行功率调整，使路灯处于正常作业形式，不然判别是否到了白日，假如到了白日，则路灯平息，进入白日储能阶段。假如还没有到白日，则检测没有人通过路灯的时刻是否大于预订值，是则对路灯进行功率调整，下降功耗；没有则回来路人检测程序段，如此循环。
在白日，体系查看是否有过错信息，有则不履行下面程序，直到晚上；假如没有过错信息，则接着检测太阳方位和太阳能电池电压，假如太阳能电池电压低于设定值，标志方位位；假如太阳能电池电压没有问题，体系则驱动电机将太阳能电池转向阳光最大处，假如太阳能电池在规则时刻内转不到指定方位则阐明转向体系呈现问题，接着判别太阳能电池是否有问题，假如有，阐明太阳能电池个电机模块有问题，假如没有则再次对太阳能电池电压进行采样，将其与上一次采样电压进行比较，两次电压相差不大，阐明电机有问题；两次电压相差大，阐明方位检测电阻有问题，然后，报警告诉用户，至此程序完结一次循环。当前面太阳能电池滚动后抵达指定方位后，体系进入守时循环状况，此刻假如体系收到从机联网恳求，则对从机进行联网处理；如此循环，直到守时时刻到。
图8：从机程序运转流程图
从机程序运转流程图与主机程序运转流程图相似，在此不再复述。
3.5 体系估计完结成果
在白日，太阳能路灯处于蓄能状况，操控电路通过光传感器探知太阳所在方位，并操控电机滚动太阳能电池盯梢太阳，使其能获取更多的太阳能转化成电能储存在蓄电池内；在晚上，从机首要进行自检，并将成果通过无线网络发送到主机，主机收到的一起也进行自检，将成果聚集后通过GSM网络向监控中心陈述，监控中心发现问题则告诉办理人员处理；自检完毕后，从机和主机进入照明形式，人体红外感应模块作业。当有人通过，路灯进入正常照明形式；当一段时刻没人通过，则路灯进入节能形式，发光强度有所下降。到了晚上十二点，因为该时段行人稀疏，故路灯进入触发作业形式，只在有人通过的状况下才会发光；到了早上路灯再次进入正常照明形式直到天亮。
