引言
随着城市建设的发展，路灯管理逐渐成为智慧城市建设的重要组成部分。传统路灯系统无法根据环境条件进行智能调节，导致能源浪费。本项目基于STM32微控制器设计了一种智能路灯控制系统，系统能够根据光照强度和周围人员活动情况，自动调节路灯的亮度，同时支持远程控制和状态监测，从而达到节能与智能化管理的目标。
系统需求与设计目标
- 环境监测：通过光敏传感器检测周围光照强度，判断是否需要点亮路灯。
- 人员检测：通过红外传感器检测行人活动，自动提高对应路灯亮度。
- 节能控制：在无人活动时降低路灯亮度，节约能源。
- 远程管理：通过无线模块支持路灯的远程开关控制和状态监测。
- 报警功能：路灯故障时发出警报通知管理者。
硬件设计
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核心控制模块
- STM32F103C8T6开发板：作为系统核心，负责传感器数据采集和路灯状态控制。
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传感器模块
- 光敏传感器：检测环境光照强度。
- 红外传感器（PIR）：检测行人活动。
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执行模块
- LED灯：模拟路灯，根据环境状态调整亮度。
- 蜂鸣器：在故障或特殊情况下发出警报提示。
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通信模块
- ESP8266 Wi-Fi模块：用于将路灯状态上传至云端，支持远程控制。
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显示模块
- LCD显示屏：显示路灯的实时状态和环境参数。
软件设计
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传感器数据采集
- 光敏传感器通过ADC读取光照强度数据。
- 红外传感器通过GPIO引脚检测人员活动。
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路灯状态控制
- 根据光照强度决定是否开启路灯。
- 检测到人员活动时，将对应路灯调整为高亮模式；无人时恢复低功耗状态。
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数据上传与远程控制
- ESP8266通过Wi-Fi将数据上传至服务器，支持远程查看与控制。
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报警功能
- 当检测到LED灯未正常工作时，通过蜂鸣器发出警报，并通知服务器。
代码实现
以下是STM32智能路灯控制系统的核心代码：
#include "stm32f1xx_hal.h"
#include "lcd.h"// 引脚定义
#define LED_PIN GPIO_PIN_0
#define LED_PORT GPIOA
#define PIR_PIN GPIO_PIN_1
#define PIR_PORT GPIOA
#define LDR_PIN GPIO_PIN_2
#define LDR_PORT GPIOA
#define BUZZER_PIN GPIO_PIN_3
#define BUZZER_PORT GPIOA// 光照阈值
#define LIGHT_THRESHOLD 300// 全局变量
uint16_t light_intensity; // 光照强度
uint8_t motion_detected; // 是否检测到人员活动// 函数声明
void Read_Sensors(void);
void Control_Light(void);
void Buzzer_Alert(uint8_t state);
void Display_Status(void);// 读取传感器数据
void Read_Sensors(void) {HAL_ADC_Start(&hadc1);if (HAL_ADC_PollForConversion(&hadc1, HAL_MAX_DELAY) == HAL_OK) {light_intensity = HAL_ADC_GetValue(&hadc1); // 读取光敏传感器数据}HAL_ADC_Stop(&hadc1);motion_detected = HAL_GPIO_ReadPin(PIR_PORT, PIR_PIN); // 读取红外传感器状态
}// 控制路灯状态
void Control_Light(void) {if (light_intensity < LIGHT_THRESHOLD) { // 环境光照不足if (motion_detected) {HAL_GPIO_WritePin(LED_PORT, LED_PIN, GPIO_PIN_SET); // 高亮模式} else {HAL_GPIO_WritePin(LED_PORT, LED_PIN, GPIO_PIN_SET); // 常规亮度}} else {HAL_GPIO_WritePin(LED_PORT, LED_PIN, GPIO_PIN_RESET); // 关闭路灯}
}// 蜂鸣器报警
void Buzzer_Alert(uint8_t state) {HAL_GPIO_WritePin(BUZZER_PORT, BUZZER_PIN, state ? GPIO_PIN_SET : GPIO_PIN_RESET);
}// 显示状态信息
void Display_Status(void) {char buffer[32];sprintf(buffer, "Light: %d", light_intensity);LCD_PrintLine(0, buffer);sprintf(buffer, "Motion: %s", motion_detected ? "Yes" : "No");LCD_PrintLine(1, buffer);
}// 主程序
int main(void) {HAL_Init();SystemClock_Config();MX_GPIO_Init();MX_ADC1_Init();LCD_Init();while (1) {Read_Sensors(); // 读取传感器数据Control_Light(); // 控制路灯状态Display_Status(); // 显示状态信息HAL_Delay(1000); // 每秒更新一次}
}
系统功能说明
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自动光照调整
- 根据光敏传感器数据，在光照强度低于设定值时自动点亮路灯。
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行人优先控制
- 当红外传感器检测到行人时，路灯自动切换到高亮模式，提高行人安全性。
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报警提示
- 如果检测到路灯未按预期工作，蜂鸣器发出警报，同时通过Wi-Fi上传故障信息。
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远程控制
- 用户可以通过手机APP或Web界面远程查看路灯状态，并进行手动控制。
常见问题与解决方法
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光敏传感器不工作
- 检查光敏传感器的接线是否正确，确保ADC引脚配置无误。
- 测试传感器是否因过度光照或污损导致误差。
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红外传感器误报
- 避免将红外传感器放置在热源附近。
- 增加适当的时间延迟，减少噪声干扰。
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Wi-Fi通信中断
- 确保ESP8266模块与Wi-Fi路由器信号稳定，必要时重新连接。
总结
本项目基于STM32设计了一种智能路灯控制系统，结合光敏传感器和红外传感器，实现了自动化的光照调整和人员优先控制功能。系统通过ESP8266支持远程监控和控制功能，大大提高了路灯管理的智能化水平，同时有效节约了能源。未来可以进一步优化，通过大数据分析实现对路灯运行状态的全局管理，并加入太阳能供电模块提升系统的可持续性。
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