论文总字数：28288字

摘 要

近年来，路灯故障的无线定位对于城市照明控制系统而言越来越重要，随着人力成本的不断增加，传统的人力巡检效率太低，并且实时性较差，所以使用智能检测是最好的选择。

本设计结合实际的路灯使用环境，采用照度传感器、51单片机、2.4G 频段无线模块和GSM无线模块，设计了一款可以反馈路灯故障信息的系统。本系统的工作原理如下：由照度传感器实时采集照度值，设定固定的阈值一，当实时照度低于阈值一的时候，给继电器一个低电平，打开路灯。当路灯开启后，系统与设定的阈值二进行比较，一旦实际的照度值低于本设计所设定的阈值二，说明这个路灯没有正常亮起。此时，无线通信模块就会发送这个路灯的杆号。无线模块接收端识别到杆号之后，单片机使用AT指令驱动GSM模块向控制中心或维修人员发送故障路灯的位置信息。

本设计通过软硬件调试，证明其工作稳定可靠。由于它具有成本低廉、使用方便等优点，可以应用在各大城市的市政工程上。

关键词：51单片机 NRF无线模块 GSM模块 照度传感器

Design of Wireless Location System for Lighting Fault

Abstract

In recent years, the wireless location of the fault is becoming more and more important to the current urban lighting system control system. With the increase of human labor cost, the traditional human inspection cost is too high and the real-time is poor, so the use of intelligent Detection is the best choice.

The actual street lighting environment was consided in this design, the illumination sensor, 51 single-chip, 2.4G band wireless module and GSM wireless module were used， the feedback street lamp fault information system was designed. The working principle of the system is as follows: by the illumination sensor real-time collection of illumination values, a fixed threshold-1 was seted, when the real-time illumination was lower than the threshold-1, to give the relay a low level, the street light was turned on. When the street light was turned on, the system would compared it with the threshold-2. Once the actual illumination value was lower than the threshold-2, indicating that the street lights were broken down. At this point, the wireless communication module would send the street light number. After the wireless module receiver recognized the street light number, the microcontroller used the AT command to drive the GSM module , sending the location information of the broken-down street light to the control center or maintenance personnel.

Through the debugging of the hardware and software ,the design was proved that its work was stable and reliable. It could be applied to the municipal works in major cities ,because it is cheap and maneuverable.

Key Words: 51 MCU;NRF wireless module;GSM module;Illumination sensor

目 录

摘 要 I

ABSTRACT II

第一章 绪 论 1

1.1 引言 1

1.2 国内外研究现状及意义 1

1.2.1 国内外现状 1

1.2.2 研究的意义 2

1.3 本文设计工作以及结构内容 3

1.3.1 本文的工作介绍 3

1.3.2 本文的组织结构 3

第二章 照明故障的无线定位系统的整体设计 4

2.1 系统的功能要求 4

2.1.1 整体总要求 4

2.1.2 选定功能实现模式 4

2.2 系统的工作思路 5

2.3 系统的结构设计 6

2.3.1 从机硬件设计方案 6

2.3.2 主机硬件设计方案 6

2.3.3 从机软件流程图 7

2.3.4 主机软件流程图 7

第三章 照明故障的无线定位系统硬件设计 9

3.1 亮度检测模块 9

3.1.1 BH1750FVI照度传感器 9

3.1.2 光敏电阻 11

3.2 LCD1602显示模块 11

3.3 STC89C52单片机 12

3.4 继电器模块 14

3.5 NRF24L01无线模块 15

3.5.1 NRF24L01的特点 15

3.5.2 NRF24L01内部接口说明 16

3.5.3 NRF24L01的工作方式 17

3.5.4 模块电路设计 17

3.6 SIM900A发送模块 18

3.6.1 GSM模块选型理由 18

3.6.2 GSM模块工作电路设计 19

3.7 硬件设计总原理图 19

3.7.1 从机总原理图 19

3.7.2 主机原理图 20

第四章 照明故障的无线定位系统的软件设计 21

4.1 软件开发系统的选择 21

4.1.1 开发软件介绍 21

4.1.2 软件功能的需求分析 21

4.2 亮度检测模块软件设计 22

4.2.1 传感器数据读取 22

4.2.2 主程序设计 23

4.3 NRF无线传输模块软件设计 25

4.3.1 NRF24L01编程基本思路 25

4.3.2 NRF24L01控制程序 26

4.4 GSM无线模块软件设计 28

第五章 照明故障的无线定位系统的软硬件联调 29

5.1 亮度检测并显示部分系统软硬件联调 29

5.2 NRF无线传输软硬件联调 30

5.3 GSM发送部分软硬件联调 31

5.4 整体系统的功能实现及成果展示 32

第六章 总结和展望 34

6.1 设计总结 34

6.2后续功能增加及展望 35

参考文献 36

致谢 38

附录Ⅰ 系统原理图 39

附录Ⅱ PCB图 40

附录Ⅲ 实物图 41

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