智慧路燈模塊硬件和軟件電路設(shè)計(jì)

一、智慧路燈簡(jiǎn)介

我們平時(shí)看到的傳統(tǒng)路燈基本是通過定時(shí)開啟、定時(shí)關(guān)閉來控制路燈亮滅，在夏天白晝時(shí)間長(zhǎng)，路燈過早開啟，造成能源浪費(fèi)；在冬天白晝時(shí)間短，往往經(jīng)常是天已經(jīng)黑了，路燈卻未開啟，給人們的出行帶來了諸多不便；也有的路燈通過專人手動(dòng)開啟關(guān)閉，這種方式雖較定時(shí)方式靈活，但也存在需要人為操作的局限性。隨著社會(huì)的發(fā)展進(jìn)步，智慧路燈應(yīng)運(yùn)而生，智慧路燈通過自身攜帶的光線傳感器，通過傳感器采集的的光線數(shù)據(jù)判斷天黑情況，可以根據(jù)預(yù)置的閾值來實(shí)現(xiàn)路燈開啟關(guān)閉；同時(shí)智慧路燈的光線數(shù)據(jù)也可以同步上傳云端，通過云端可以查詢到智慧路燈的光線數(shù)據(jù)、路燈開啟關(guān)閉狀態(tài)，同時(shí)也可以設(shè)置智慧路燈開啟關(guān)閉的閾值，實(shí)現(xiàn)云管理。

本文基于OpenHarmony系統(tǒng)，使用小凌派RK2206開發(fā)板搭載智慧路燈模塊，模擬實(shí)現(xiàn)智慧路燈應(yīng)用，智慧路燈模塊本身自帶光線傳感器，通過傳感器采集的光線數(shù)據(jù)判斷天黑情況，根據(jù)預(yù)設(shè)的閾值來實(shí)現(xiàn)路燈的開關(guān)；搭載OpenHarmony系統(tǒng)的小凌派RK2206開發(fā)板支持連接華為云服務(wù)器，后續(xù)文章將更新智慧路燈在華為云的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)。

二、硬件電路設(shè)計(jì)

智慧路燈模塊硬件電路如圖1所示，電路中包含了E53接口連接器、EEPROM存儲(chǔ)器、光線傳感器BH1750、大功率LED燈驅(qū)動(dòng)電路。本文主要使用光線傳感器BH1750和LED燈驅(qū)動(dòng)電路，其中光線傳感器為數(shù)字接口芯片，使用I2C總線控制；LED燈驅(qū)動(dòng)電路通過PWD_LED口控制LED燈開啟、關(guān)閉，PWD_LED輸出高電平點(diǎn)亮LED燈，PWD_LED輸出低電平熄滅LED燈。模塊硬件電路簡(jiǎn)單，這里就不對(duì)此進(jìn)行多余的說明。

圖1 智慧路燈模塊硬件電路圖

小凌派RK2206開發(fā)板與智慧路燈模塊均帶有防呆設(shè)計(jì)，能夠很容易區(qū)分安裝方向，直接將模塊插入到小凌派RK2206開發(fā)板的E53母座接口上即可，安裝如圖2所示。

圖2 硬件連接圖

三、軟件設(shè)計(jì)

１、主程序設(shè)計(jì)

小凌派RK2206開發(fā)板上電后，OpenHarmony系統(tǒng)開始運(yùn)行，LiteOS系統(tǒng)初始化后，創(chuàng)建一個(gè)線程用于實(shí)現(xiàn)智慧路燈主程序。進(jìn)入主程序先初始化智慧路燈模塊，程序進(jìn)入主循環(huán)，２秒獲取一次光線傳感器BH1750的光線強(qiáng)度值，當(dāng)光線強(qiáng)度值小于20時(shí)，打開LED路燈；當(dāng)光線強(qiáng)度值大于20時(shí)，關(guān)閉LED路燈。

  void e53_isl_thread(){    float lum = 0;
    e53_isl_init();
    while (1)    {      lum = e53_isl_read_data();
      printf("luminance value is %.2f
", lum);
      if (lum < 20)      {        isl_light_set_status(ON);        printf("light on
");      }      else      {        isl_light_set_status(OFF);        printf("light off
");      }
      LOS_Msleep(2000);    }

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２、智慧路燈初始化程序設(shè)計(jì)

智慧路燈初始化程序主要分為硬件IO初始化和BH1750傳感器的初始化兩部分。

{  e53_isl_io_init();  init_bh1750();}

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硬件IO初始化程序主要配置GPIO0_PA5為輸出模式，作為L(zhǎng)ED燈控制IO；初始化I2C0用于讀寫B(tài)H1750傳感器，配置I2C時(shí)鐘頻率400K。

{  LzGpioInit(GPIO0_PA5);  LzGpioSetDir(GPIO0_PA5, LZGPIO_DIR_OUT);  if (I2cIoInit(m_isl_i2c0m2) != LZ_HARDWARE_SUCCESS)  {    printf("init I2C I2C0 io failed
");  }  if (LzI2cInit(ISL_I2C0, 400000) != LZ_HARDWARE_SUCCESS)  {    printf("init I2C I2C0 failed
");  }}

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BH1750傳感器初始化程序通過I2C0向BH1750傳感器寫入通電命令0x1，開始等待測(cè)量命令，如圖3為BH1750傳感器的命令集。

圖3 BH1750指令

{  uint8_t send_data[1] = {0x01};  uint32_t send_len = 1;
  LzI2cWrite(ISL_I2C0, BH1750_ADDR, send_data, send_len);}

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３、獲取傳感器數(shù)據(jù)程序設(shè)計(jì)

獲取傳感器數(shù)據(jù)程序通過I2C下發(fā)命令開始測(cè)量，延時(shí)一定時(shí)間后，開始讀取BH1750傳感器的寄存器值，讀取兩個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)，其中第一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)為高8位，第二字節(jié)數(shù)據(jù)為低8位數(shù)據(jù)，亮度值為高8位和低8位數(shù)據(jù)合并為16字節(jié)數(shù)據(jù)除以1.2。

{  float lum = 0;    start_bh1750();  LOS_Msleep(180);
  uint8_t recv_data[2] = {0};  uint32_t receive_len = 2;  LzI2cRead(ISL_I2C0, BH1750_ADDR, recv_data, receive_len);  lum = (float)(((recv_data[0]<<8) + recv_data[1])/1.2);    return lum;}

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程序通過I2C0向BH1750傳感器寫入連續(xù)H分辨率模式命令0x10，開始測(cè)量命令，測(cè)量時(shí)間一般為120ms。

{  uint8_t send_data[1] = {0x10};  uint32_t send_len = 1;
  LzI2cWrite(ISL_I2C0, BH1750_ADDR, send_data, send_len);}

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四、測(cè)試結(jié)果

程序編譯燒寫到小凌派RK2206開發(fā)板后，按下開發(fā)板的RESET按鍵，通過串口軟件查看日志如下所示；通過遮擋智慧路燈模塊上的光線傳感器，從而來改變光線強(qiáng)度值，當(dāng)光線強(qiáng)度值小于20時(shí)，LED燈打開；當(dāng)光線強(qiáng)度值大于20時(shí)，LED燈關(guān)閉。

luminance value is 45.83light offluminance value is 4.17light on

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