基于单片机的智能路灯管理系统（有完整资料）-程序员充电站

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编号：

T1782310M

设计简介：

本设计是基于单片机的智能路灯管理系统，主要实现以下功能：

通过温湿度传感器检测温湿度
通过两个光敏电阻检测环境和灯光光强，光控模式下，通过光照强度调节灯光
通过继电器控制USB灯，单片机ADC检测电压
通过人体热释电传感器感知是否有人
通过4G模块获取网络时间，实现远程监控
定时模式下通过设定的白天和夜晚时间，白天关灯，夜晚有人灯光高亮，无人微亮

电源： 5V
传感器：温湿度传感器（DHT11）、人体热释电传感器（D203S），光敏电阻
显示屏：OLED12864
单片机：STM32F103C8T6
执行器：USB灯（继电器）
人机交互：独立按键，4G模块（Air724UG）

标签：STM32、OLED12864、DHT11、D203S、Air724UG

题目扩展：基于物联网的智能停车场灯光管理系统、基于单片机的智能灯光管理系统、基于单片机的智能教室灯光管理系统

基于单片机的智能路灯管理系统可以分为三个主要部分：中控部分、输入部分和输出部分。下面分别对这三部分进行概述：

中控部分概述：

本设计的核心控制器为STM32单片机，它构成了整个智能路灯管理系统的中枢。STM32单片机负责接收来自输入部分的各种数据，如温湿度、光照强度、人体红外信号等，并在其内部进行数据处理和逻辑判断。根据预设的控制算法和策略，STM32单片机会生成相应的控制信号，通过输出部分对路灯系统进行智能调节和管理。其强大的计算能力和丰富的外设接口，使得系统能够实现复杂的功能和高效的运行。

输入部分概述：

DHT11温湿度传感器：用于实时检测当前环境的温湿度值，为系统提供精确的环境参数。
2个光敏电阻：分别用于检测环境光照强度和灯光光照强度值，帮助系统判断是否需要调整路灯亮度或切换工作模式。
人体红外传感器：用于检测是否有人经过，为系统提供人员活动信息，以便实现人来灯亮、人走灯暗的智能化控制。
供电电路：为整个系统提供稳定可靠的电源，确保所有模块能够正常工作。

输出部分概述：

OLED显示模块：用于显示时间、温湿度、电压、光强和当前工作模式等关键信息，方便用户实时了解系统状态。
USB灯：作为路灯系统的照明执行器，根据STM32单片机的控制信号调节亮度或开关状态。
蜂鸣器：当系统检测到路灯故障时，会发出报警声，提醒管理人员及时处理。
电位器：用于模拟路灯故障状态，方便进行系统测试和调试。
4G模块：实现系统与云平台的连接，将实时数据上传至手机APP，同时允许用户通过云平台远程控制系统，设置工作时间和模式，实现远程监控和管理。

5 实物调试

5.1 电路焊接总图

首先在AD中根据各个模块画出原理图，然后导出PCB进行连线，最后通过嘉立创进行打板。板子到手之后就是焊接过程，第一部分是电源模块，将电源接口、电源开关、1k电阻、两个电容进行滤波和一个指示灯依次焊接，焊接好之后插入Type-C电源，指示灯点亮，电源模块测试正常。第二部分是显示模块，排母焊接好后，将OLED显示屏插入排母。第三部分是单片机最小系统板，因为最小系统板已经引出了程序烧录接口和自带复位电路，所以只要焊接两个排母将单片机最小系统板插入排母。第四部分是矩阵键盘。第五部分为USB灯。第六部分是4G通信模块。第七部分是人体红外。第八部分是DHT11温湿度检测模块。下图5-1为焊接完整实物图：

图5-1电路焊接总图

5.2 Air724UG模块联网

在上电之前，先给模块接入信号线，再插进去一个可以正常使用的手机卡，这里使用的是移动的手机卡，然后给电路板通电，等Air724UG模块上蓝色指示灯慢闪之后，按一下单片机最小系统上面的复位按键，当Air724UG模块上蓝色指示灯快闪之后，就说明模块已经连上网了，这个时候就可以在手机云智能APP上远程监控了。如图5-2所示，

图5-4 4G连接阿里云

5.3 定时模式开关灯实物测试

如图5-4所示，在定时模式下，我们设置好定制时间，然后我们当前的时间如果在开始时间与结束时间之间的话，灯光打开，如果不在范围内将关闭。

图5-4定时开关灯图

5.3 光控模式实物测试

如图5-6、5-7所示，我们切换到光控模式，当我们环境光敏电阻检测光亮小于阈值，灯光打开，否则关闭灯光，若光强低于阈值/电压小于阈值，报警，否则不报警。

图5-3 光控实物测试图

6 仿真调试

6.1仿真总体设计

仿真设计总体包括32单片机芯片、OLED显示屏、三个模拟环境光强、灯光光强、电压的电位器，蜂鸣器，LED灯、温湿度模块、模拟4G通信的虚拟串口。

图6-1 仿真设计总图

6.2 定时模式开关灯仿真测试

如图6-2、6-3所示，在定时模式下，我们设置好定制时间，然后我们当前的时间如果在开始时间与结束时间之间的话，灯光打开，如果不在范围内将关闭。

图6-2定时模式开关灯图

6.3 光控模式仿真测试

如图6-4 所示，我们切换到光控模式，当我们环境光敏电阻检测光亮小于阈值，灯光打开，否则关闭灯光，若光强低于阈值/电压小于阈值，报警，否则不报警。

图6-4定时模式仿真图

设计说明书部分资料如下

设计摘要：

本设计以STM32单片机为核心控制器，构建了一个基于单片机的智能灯管理系统。该系统由中控部分、输入部分和输出部分组成，实现了对环境参数的实时监测与智能控制。

中控部分采用STM32单片机，负责接收输入数据并进行处理，进而控制输出设备。输入部分包括DHT11温湿度传感器、两个光敏电阻、人体红外传感器以及供电电路。DHT11传感器用于检测环境温湿度，光敏电阻分别用于检测环境光照和灯光光照强度，人体红外传感器用于检测是否有人，供电电路则为整个系统提供电力支持。

输出部分包括OLED显示模块、USB灯、蜂鸣器、电位器和4G模块。OLED显示模块用于显示时间、温湿度、电压、光强和模式等信息；USB灯用于照明；蜂鸣器在检测到路灯故障时进行报警；电位器用于模拟灯的故障状态；4G模块则用于连接云平台，实现数据上传至手机，并可通过云平台控制模式和设置时间。

本设计通过集成多种传感器和控制模块，实现了对智能灯的全面管理，提高了系统的智能化水平和用户体验。

关键词: STM32单片机, 智能灯管理, 温湿度传感器, 光敏电阻, 人体红外传感器, OLED显示, 4G模块