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火车头采集做网站赚钱,百度指数关键词未收录怎么办,小程序商城哪家好服务,网站建设安全服务协议第二章 传感器原理及应用 基于路灯照明的特点#xff0c;我们需要通过采集周围光照强度及地面压力信号#xff0c;来完成所需的智能路灯控制的功能#xff0c;因此本章分别对光学传感器及压力传感器进行了详细的介绍。 2.1 光学传感器 2.1.1 光电效应简介 首先#xff0c;我…第二章 传感器原理及应用基于路灯照明的特点我们需要通过采集周围光照强度及地面压力信号来完成所需的智能路灯控制的功能因此本章分别对光学传感器及压力传感器进行了详细的介绍。2.1 光学传感器2.1.1 光电效应简介首先我们知道每个光子所具有的能量为从这方面来看频率不一样的光具有的能量也不一样高频率对应大的能量。而当光照在某种材质上时即可视作一串能量为的光子先后轰击该材质光子通过轰击将能量传递给其中的电子并且一个光子对应一个电子能量一丝不落的传递给电子电子在获得能量之后发生状态上的变化令这种材质改变其导电能力。光电效应即由于材料本身吸收光子能量而导致电效应的物理现象。通常光电效应可以分为以下三类1外光电效应也可称为光电发射当一束光照照在某个材质上时若由于光子的轰击电子没有继续留在材质内部而是选择了溢出材质表面即为该现象。据此工作的原件有光电信增管等。2内光电效应也叫光电导效应及材质的导电能力根据光照而变化。光敏电阻等都是由内光电效应而工作的半导材质如硫化铅、硒化镉等都会在光照条件下发生电阻下降的现象。而光敏电阻等元件则是利用了电路中反偏PN结的受光产生载流子的原理。3光生伏特效应光生伏特效应即通过光照在元件内部产生一个电动势就是光电效应发生在阻挡层光电池等都是基于该原理工作的。而具有光生伏特效应的材料有很多如氧化亚铜、硒、砷化镓等。2.1.2 光敏电阻根据上文介绍的内光电效应利用半导体元件我们可以制成光敏电阻。当其受到光照时一般来说其电阻值会降低而这种景象我们称为光导效应由此可不难推测光敏电阻也叫光导管。1工作原理由内光电效应可知当受到光照时由于光子能量较大使得电子吸收能量后变为能够导电的状态由此产生的空穴及电子作为载流子降低了材料的电阻率从而使元件阻值减小。当给光敏电阻加上一个电压时作为一个电阻元件其中自然有电流流过当其受到一定波长的关照时电阻变小使得流过的电流变大测量其电流就可以实现光电转换。光敏电阻作为一个纯电阻器件不存在正负极如同一般的电阻那样既可以放在直流电路中也可以放在交流电路中。2结构构成及其原理构成光敏电阻的半导体材料主要为金属碲化物、硒化物等而在绝缘底上附着薄膜状光敏导体和梳妆欧姆正负极时采用喷洒涂抹烧定也是非常常见的做法然后导出接线同时为了防止受潮干扰灵敏度选择安装在封闭的投光镜外壳内。光敏电阻的结构如图2.1所示。薄膜状半导体物质抹于玻璃板上而其两极分别与金属电极连线用于拉出引出线以便接入电路。为了不受到周围介质的干扰一般会在半导体薄膜上再涂覆漆层而其成分的选择应使光敏最适合波长的光线的透射率取到最高。图2.1 光敏电阻结构原理图一般来说梳状电极更多的被采用一是可以提高其灵敏度其二是能够改善光谱特性并且可以做到小巧而稳定。3光照特性又称为光电特性即光照度光强度与光电流两者的关系并在图上表示可以得到更加直观的结果。如图2.2所示由图可知其光电特性非线性因而不适合检测连续线性的测量这也是光敏电阻很大的缺陷在自动控制中它可做光电传感元件。图2.2 光敏电阻的光照特性第三章 通信模块原理及应用3.1 方案对比目前较为常用的通信方式为电力载波通信、GPRS无线通讯及光纤通信方式每种方式都有各自的优缺点在此对这三种方式简单进行介绍并根据需求选择最优通讯方式。1GPRS即通用无线分组系统是一种在2G和3G间过度的技术因此也被称为2.5G是基于GSM全球移动通信系统即2G开发出来移动分组数据系统我们所熟知的手机就是通过这种方式传输现因传输速度等问题已较少采用其速度最高可达到170kbps完全可满足一般上网浏览网页的要求。相比于GSM它能快速接入网络一般都在几秒内其始终在线的状态使用户的访问更加简便快捷而按照数据包收费的形式不用长期占据频道资源对于突发性数据的传输是一种非常友好的选择方案。图3.1给出了GPRS与Internet连接原理框图图3.1 GPRS与Internet连接原理框图GPRS中断从客户处取得数据后处理为分组数据并发送到GSM基站。SGSN将分组数据分装并通过GPRS骨干网与GGSN开始通信。GGSN对分组数据进行处理后发送至目标网络比如Internet。若发送至另一个GPRS终端则数据通过GPRS骨干网、SGSN、BSS最终发送至GPRS终端。2电力载波英文缩写为PLC即他的工作方式是通过电力线在电力线上加载高频信号波从而传输数字或者模拟信号其传输速率在几千千波特率左右。优点在于不需重新计划铺设通信网络现有的电力网即可满足需求因此也在供电公司等强电方面得到了较为广泛的应用。而其缺点是信号损耗大、易受线路符合影响及传输距离一般因此也需要根据实际需要来选择。3光纤通信即利用光波以光纤来通讯的一种方式其主要元件由光发射器光纤光检测器等现今光纤技术已较为成熟理论上最高传输速率为光速远远超过其他通讯方式而其带宽也可达到20THz又因光不受电磁、温湿度等影响其信号损耗也是所有通讯方式中最低的因此传输距离也具有不可比拟的优势。但由于其投资大施工调试难度高设计复杂等原因光纤通信还没有成为通信万金油。类型 优点 缺点GPRS 实施简单。 长期租用信道成本高通信存在安全隐患公网繁忙时稳定性、实时性和可靠性都差不能自己管理与维护信道电力载波 高带宽免布线易于安装和以太网无缝连接 通信信道不稳定实时性和可靠性差速率不高在没有中继器的情况下传输距离并不远光纤 数据传输带宽高稳定性强传输距离远 投资较大施工周期较长调试复杂施工难度高表3.1 通讯方式的对比的对比三种通信方式的优缺点对比如上表所示。综合经济、距离、可靠性等因素本次设计中不需要过高的传输速率和距离基于绿色节能的理念也不需要过多的资金投入而施工也可能以简单为主而电力载波以其施工方便费用低廉等优势均能满足智能路灯设计的要求因此本次设计中采用PLC来完成路灯现场与远程控制端的通信。3.2 电力线载波通信3.2.1 电力载波通信简介电力线载波通信(PLC Power Line Communication)是在现有的电力线路上来传输信号的是一种专用于电力网的通信方式其工作原理简述为电力载波的载体为实际应用的电力线可以为高压线路也可为低压导线作为一种有线通信的方式电力载波不需要像其他通讯方式一样再假设通信通道也不需要像无线通讯那样采用复杂繁琐的接发设备来传递信息。因其无需额外的通讯通道也不占用无线通信的各频段频谱施工方便而费用不高因此适合在于一些小区域组成局域网来进行语音或数据的传输。其发送端将所需传送的数据或语音调制成高频信号在几十甚至几百kHz的载波频率上送至电力线通过电力线传输而在接收端又通过电力载波设备筛选接收高频信号并进行解调将信号恢复至原先的语音或数据从而完成数据的远距离传输。图3.2 电力载波通信硬件结构图电力线载波硬件主要由电力线、电力线载波机、耦合装置构成如图3.2所示。其中结合滤波器JL、高频电缆HFC、耦合电容器C和线路阻波器GZ组成了偶合设备高频通道的组成离不开它们。3.3.2 MAX232的工作原理简介MAX232芯片由美信公司研发是一款专门为市面上常见的RS-232标准串口设计的单电源电平转换芯片使用5v单电源供电可以完成两路TTL/RS-232电平的转换。简单地说该芯片可以实现RS-232电平与TTL/CMOS电平的互换。MAX232组成的典型电路如图3.5所示图3.5 MAX232典型电路在图10中1到6脚均接电容构成了开关电容式电压变换器电路构建此电路是为了生成±12V的两个电源以满足RS-232串口电平的需要。而7至14脚共8个脚构成了两个数据转换通道通道1和通道2其中7、8、9、10脚为第二数据通道11、12、13、14脚为第一数据通道两个通道相互独立且都能完成电平的转换。15、16脚为GND与VCC及芯片的供电电源输入在此不做赘述。进行转换时TTL/CMOS数据从T1IN、T2IN输入转换成RS-232数据从RT1OUT、RT2OUT送到电脑DB9插头T1IN输入就从 RT1OUT输出T2IN输入就从RT2OUT输出DB9插头的RS-232数据从RR1IN、RR2IN输入转换成TTL/CMOS数据后从R1OUT、R2OUT输出RR1IN输入就从 R1OUT输出 RR2IN输入就从R2OUT输出。第四章 主控系统的原理及设计4.1 方案对比在实际应用中较多采用的由DSP及单片机等来作为控制系统下面简单介绍这两种控制系统比较其优缺点并对控制系统作出选择。1DSP即数字信号处理DSP元件的主要功能是利用数字信号来处理大量且复杂的信息。其采用的是哈佛设计数据空间和地址空间相互独立这种结构在执行前一条代码的同时就已经对下条代码开始解码因此具有很快的运行速度并且也可以完成程序空间与数据空间的传输数据。在其工作时会将采集到的模拟信号转变为数字信号后对信号进行分析处理。也存在一些DSP芯片会通过硬件来实现一部分信号处理如FFT、小波分析等这更加提升了其运算效率。DSP庞大的运算能力和极快的运行速率是其最为人称道的两大优势因此在有大量数据分析需求的场合非常适合DSP的应用。其实物图如下图4.1 DSP芯片实物图2单片机作为最早普及的MCU在早期的工业控制等方面得到了非常多的应用所谓的单片即采用一块芯片仅在一块芯片上集成了、第五章 系统的总体设计5.1 整体系统的电路设计系统的总体接线图如图5.1所示其中包括了现场采集控制和远程检控两部分图5.1 系统总电路图5.2 整体系统的电路设计说明由于电力载波施工方便费用低不需要重新做任何的布线及修改等特点而GPRS的又有着传输速率过低、传输效率不高的缺陷因此在本次设计中采用电力载波(PLC)的方式进行远程通讯。采用电力载波芯片LM1893接入电力网对高频信号进行调制和解调由于PC端的串口DB9采用RS-232或RS-485通讯而LM1893的串口输出为TTL电平因此需要通过MAX232芯片进行电平转换才能构建PC与载波芯片之间的通讯。由此可见电路图上半部分为现场采集部分光敏传感电路与压力传感电路由单片机控制并将其采集的信号输入单片机由单片机分析单片机也可以通过继电器直接发出指令控制路灯的开关但也需要将数据发送给电力载波模块通过PLC传送至远方接收端。由此可见电路图上半部分为现场采集部分光敏传感电路与压力传感电路由单片机控制并将其采集的信号输入单片机由单片机分析单片机也可以通过继电器直接发出指令控制路灯的开关但也需要将数据发送给电力载波模块通过PLC传送至远方接收端。电路图的下半部分为远程遥控部分PC端能够监控到路灯开关状况及光照情况也可以根据需要远程开启或关闭路灯以保证故障情况下道路的照明。5.2 整体系统的程序流程图单片机系统的程序设计流程图如图5.2所示其中由于LM1893属于半双工芯片无法做到同时发送数据与接收数据因此在程序设计时每个循环都是单片机现场侧先设置PLC芯片为发送状态同时PC远程控制端的PLC芯片设为接收状态。当单片机测的PLC芯片信号发送完成后马上改变其设置为接收状态而PC测同理接收完所有信号后PC立刻开始发送信号如此循环可达到现场测控端与远程监测端通讯的效果。设计中光照度可直接决定路灯的开启与否并采用了后半夜标志位当进入后半夜时间段时后半夜标志位置1表示进入后半夜的工作状态而当进入早上时间段时后半夜标志位置1该标志位只能由远程计算机控制单片机改变其状态。在前半夜时路灯全部开启后半夜时当车辆经过时路灯开启。因此每次判定关照不足时程序都需判断是否处于后半夜若否则打开全部路灯若是则进入下一步检测地面压力判断是否有车辆经过。由于当车辆路过时需要将路灯开启在本次设计中设定夜晚汽车经过时开启路灯1分钟并设置了一个临时路灯开启标志位单片机可通过检测该位数值来判断路灯是否处于汽车经过时开启的那1分钟时间内为了方便起见将其称为临时开灯时间。当临时路灯标志位为1时表示路灯处于开启状态并处于临时开灯时间内在1分钟计时结束前都不关灯而当其为0时表示路灯没有处于临时开灯时间内。则当1分钟计时结束后再判断一次地面压力如车辆仍在该路段压力仍大于特定值则重新计时1分钟若车辆已离开压力仍低于特定值则控制路灯关闭。当且仅当光照不足且路面压力高过一定值时才会将临时标志位置1。图5.2 总系统程序流程图文章底部可以获取博主的联系方式获取源码、查看详细的视频演示或者了解其他版本的信息。所有项目都经过了严格的测试和完善。对于本系统我们提供全方位的支持包括修改时间和标题以及完整的安装、部署、运行和调试服务确保系统能在你的电脑上顺利运行。