基于nRF905和555的智能路灯照明控制系统

　　2.2 无线传输单元

　　本系统的主控制器采用了Atmel公司的ATmegal6，它是真正的RISC结构的单片机，内部资源非常丰富，并在片内集成了各种功能强大的外围接口和通信接口。在本次设计中，单片机的任务主要是完成对经过降压处理而采集到的市电电压进行变换，通过软件完成对节电等级的判断，并控制相应的继电器进行相应的通断动作;还要对一段时间内的开关灯时间及状态进行记录，以及完成和外部设备的通信等功能。

　　该系统的无线通信模块是Nordic VLSI公司推出的单片射频收发芯片nRF905，工作电压为1.9～3.6 V，体积小，可工作于333/868/915 MHz三个ISM频道，输出增益范围为-10～+10 dE，最大无线数据传输速率达50 Kb/s，适用于无线数据通信、无线报警及安全系统等诸多领域。该芯片通过单片机的简单控制即可方便实现无线收发模块的设计，它通过SPI口与单片机进行数据交换，工作于从方式时，时钟由单片机的SPI时钟确定。

　　3 系统工作模式与软件设计

　　3.1 系统工作模式

　　照明区域控制器与智能节点之间通过nRF905模块实现数据传输，依然采用主/从结构，即照明区域控制器给出控制指令，在指令中包含目标智能节点地址信息，以广播的方式下传，智能节点接到指令后根据指令中的节点地址信息判断是否执行操作。对于需要作为中继的节点，接到指令后首先判断控制字和目标节点地址信息，当为单点控制或查询指令时，如果自身地址等于目标节点地址，则执行该操作，否则判断该目标节点地址是否处于自己中继的有效范围，是则中继该指令，反之不做任何操作。

　　3.1.1 智能化照明控制策略设计

　　在没有人为或管理中心干预的情况下，照明区域控制器按照预设的照明控制策略完成自主的现场照明控制。本设计中采用了时间控制(时控)、环境参数辅助控制和手动控制相结合的照明控制策略。环境参数辅助控制为可选功能，禁止使用时，为时控和手控相结合。三种控制方式的优先级遵循以下原则：

　　(1)手动控制优先级最高，手动控制时，时控和环境参数辅助控制被屏蔽。

　　(2)当手动控制取消后，环境参数辅助控制、时间控制恢复正常使用，如果处于时控有效期内，系统按照时间控制策略维持/更新运行状态;如果处于时控有效期外，则根据环境状况进行控制。

　　(3)系统退出手动控制模式时，由照明区域控制器判断当前所属时段，决定各交流接触器是否打开或关闭。

　　3.1.2 环境参数与流量控制策略

　　智能化的道路照明控制系统还应该能够根据天气、交通流量等实际的环境参数调整照明控制措施，以获得更好的照明质量和节电效果。

　　(1)照度辅助控制考虑到天气异常变化的影响，需综合考虑自然环境照度和当前时间，执行相应的开灯或关灯操作。需要注意的是，为了保证系统的稳定性，在进行环境照度采集时必须采取延时或者软件滤波等措施消除环境照度尖峰干扰(如闪电)。此外，还应该限定根据照度进行控制的作用时间段或者采用模糊控制手段区分干扰和正常情况，避免因突变持续性干扰造成的误动作。

　　(2)交通流量辅助控制在智能化的照明控制系统中要实现人性化的照明控制，还必须考虑同一照明季节内交通流量变化规律的异常情况，尤其是在一些比较重要的节假日，人们的作息习惯会和平时出现差异，因此道路交通流量曲线与平时相比会出现较大波动，这时就不能再按照正常的时间段划分进行控制，而必须借助于交通流量辅助控制。考虑到这种波动主要集中在较集中的时段内，因此在软件设计时就只限定在特定的时段内有效。

　　3.1.3 区域控制策略

　　无线通信技术的发展使得低成本的单灯控制和检测成为可能，也使路灯的控制变得更加灵活。同一路段的不同路灯，由于其所处位置的不同，对其照明控制的要求可能也不相同。比如某个路段处于十字路口的路灯，由于位置的重要特殊性，就不能和其他路灯同时进行相同的场景控制。另外对于一杆多灯的情况，需要考虑在交通流量减小时部分关闭以节约电能。区域控制可以通过配置控制系统底层(照明区域控制器智能节点)之间的通信协议实现。区域控制数据帧格式如下：

　　控制类型声明单灯智能控制器应该执行何种控制操作，起始地址、终止地址和作用范围一起声明了对受控路灯节点的地址编号要求，这样就相当于将符合相同条件的路灯节点绑定在了一起，从而可以实现区域控制。作用范围根据单灯智能控制器地址编号的数学特征可以分为奇数有效、偶数有效等多种情况，因此可以实现多样化的控制区域组合。