兰 萍，刘洪春，李瑞青，尚帅帅，钱立鹏

（西藏大学 工学院 电子信息系，西藏 拉萨 850000）

藏式多功能小区路灯的设计与实现

兰 萍，刘洪春，李瑞青，尚帅帅，钱立鹏

（西藏大学 工学院 电子信息系，西藏 拉萨 850000）

为了环保节能，本设计充分利用西藏太阳能充足的优势，通过51单片机(STC15F2K61S2)采集相关环境信息和控制路灯状态。系统采用太阳能和蓄电池供电；利用LCD显示各种数据信息。并通过NRF通信技术将采集的环境和路灯状态信息传送到接收端。文中设计的路灯易维护、可以软件升级，从而满足不同场合设计的需要。

电路与系统；太阳能路灯；环保；STC15F2K61S2

随着社会的进步，人民生活水平的提高，各式各样的路灯暗示着人们已不再满足于传统路灯的照明功能。而在西藏这片广阔的大地上最原始的路灯依然泛着昏黄的灯光。路灯上的广告就像这座城市，叙说着岁月的无情。让古老的城市沐浴在科技之光下成了新一代西藏建设者义不容辞的责任。

为了更环保节能、符合地方特色和需要。我们设计出《藏式多功能小区路灯系统》。功能：1）NRF无线传输通信功能；2）藏式旋律；3）太阳能供电；4）节能照明；5）环境监测；6）媒体功能；7）持续升级性；8）USB充电；9）藏式风格。此款路灯将传统路灯和安全防护有效结合。不仅可以提供路灯的基本功能，而且具有一定安全防护作用。这样既节省经济成本，也为我们的生活省出一些空间。同时它还具有一些便民服务功能，如USB移动设备充电，环境质量实时报告。不仅如此，它还能利用射频通信设备，采集环境数据进行传输。

1 系统硬件设计

1.1 STC 15F2K61S2简介

STC 15F2K61S2 （以下简称51单片机） 器件是完全集成的混合信号系统级 MCU 芯片，具有38个数字 I/O引脚。此款51单片机不需要外部晶振和复位电路，具有超强抗干扰、低功耗、流水线结构的8051兼容的 STC-Y5超高速CPU内核，速度为普通单片机的8-12倍。全速、非侵入式的系统调试接口（片内）。8路高速10位A/D转换（30万次每秒），带 PGA和模拟多路开关，具有可编程数据更新方式。61K字节可在系统编程的FLASH存储器。片内大容量2048字节的SRAM，可寻址 64K字节地址空间的外部数据存储器接口。ISP/IAP在系统可编程/在应用可编程，无需编程器，无需仿真器。硬件实现的SPI和UART 串行接口，6个16 位定时器/计数器，3个可重装载16 位定时器/计数器。列片内看门狗定时器，每个 MCU都可在工业温度范围（-40～ +85 ℃）内用 3.8～5.5 V的电压工作。

1.2 系统硬件框图

本项目的硬件包括宏晶科技公司(STC)的IAP 15F2K61S2单片机 、凌阳公司的SPCE061A单片机，NRF2401无线射频模块，稳压电路、LCD显示器、传感器等等。文中主要利用太阳能电池板将太阳能转化为电能，并储存在蓄电池中，由蓄电池给硬件部分提供电源，通过稳压电路提供单片机工作电压，主控芯片IAP 15F2K61S2控制LCD显示和AD采样。

1.3 硬件电路

1.3.1 电源变换部分电路

STC 15F2K61S2单片机电源变换采用电压转换器LM2678，以实现不同的电源电压输入。LM2678单片集成电路是一种电压变换器，即DC/DC开关电路，可以为配电稳压块提供各种功能。它通过一个低阻尼DMOS电源获得高效率，最大输出电流可达5 A，输出电压可以为3.3 V、5 V、12 V或可调输出，具有过热保护和限流短路保护功能。

图1 系统硬件结构Fig. 1 The structure of system hardware

1.3.2 系统状态LED显示电路

本项目采用LED实时的显示系统的各种状态，包括正常工作状态、液晶显示指示、电压转换状态指示、与PC机连接等。

1.3.3 LCD液晶显示电路

T6963C 液晶显示控制器多用于小规模的液晶显示器件，常被装配在图形液晶显示模块上，以内藏控制器型图形液晶显示模块的形式出现。内藏T6963C单屏结构点阵图形液晶显示的模块方框图。单片机对T6963C有2 种访问方式：直接访问与间接访问。直接访问利用三总线以I/O 设备访问形式进行控制；间接访问则由单片机提供并行接口，以程序控制时序的方式进行控制。为简化程序，这里采用直接访问方式。

2 软件设计

2.1 主程序软件设计

主程序是一个封闭的循环，初始化主要是对IO端口初始化（IO端口初始化部分主要按照硬件资源分配对IO端口的状态进行初始设置，包括IO口状态是处于输入，还是输出状态，是否设置上拉等操作，都在IO端口初始化子函数中完成）、ADC设置初始化、系统时钟设置初始化、寄存器初始化操作；LCD显示初始化对液晶显示部分的相关数据线，控制线的状态进行设置 。初始化完成后执行显示函数，主程序流程图见图2。

图2 主程序流程框图Fig. 2 The procedure of main

2.2 LCD显示软件设计

LCD显示程序流程图如图3所示。

图3 LCD显示流程框图Fig. 3 The procedure of LCD

3 核心代码

3.1 主程序

4 测试结果

4.1 软件设计的人机交互界面

图4 人机交互界面(藏语)Fig. 4 The communication(Tibeten)

本项目运用15F2K61S2作为主控芯片结合温度传感器、紫外线传感器、光照度传感器等制作一个由太阳能电池板将太阳能转化为电能，充分并有效地利用了能源，对环境实时监测，整体实物图如图5所示。

图5 整体效果图Fig. 5 The photograph of the Light

5 结 论

通过一个多月的努力，我们成功实现了包括无线通信在内的9项功能。此设计充分利用了西藏丰富的太阳能资源，结合西藏地方特色和需要成功解决了传统小区路灯功能单一，资源利用率低的问题。它不仅可以提供路灯的基本功能，而且具有一定的安全防护作用。这样既节省经济成本，也为我们的生活省出一些空间。同时它还具有一些便民服务功能，如为USB移动设备充电，环境质量实时报告等。为市民生活提供了极大的方便。

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The design and realization of Tibetan multifunctional community street lamp

LAN Ping, LIU Hong-chun, LI Rui-qing, SHANG Shuai-shuai, QIAN Li-peng
（Department of Electronic and Information, School of Engineer, Tibet University, Lhasa 850000, China)

The article aims at the following three aspects of function streetlight : the protection of environment , the abundance of solar emerge, the character of Tibet. SCM 51 controls the state of streetlight and collects the information of environment, whilst LCD displays the relevant information. It is possible for it designed to maintain, to upgrade the software so as to meet the needs at different occasions.

circuits and systems; solar street lamp; environmental protection; STC15F2K61S2

TN99

A

1674-6236(2014)14-0180-02

2013–10–21 稿件编号：201310133

兰 萍(1981—)，女，四川内江人，硕士，讲师。研究方向：射频集成电路，通信与信息系统。