一、項目概述

1.1 引言

近幾年來，隨著我國國民經(jīng)濟的快速增長，電子信息類產(chǎn)品得到突飛猛進的發(fā)展，形形色色的電子信息類產(chǎn)品滲透到社會的各個領(lǐng)域，給人們的生活帶來了方便。但是電子產(chǎn)品在給人們的生活帶來快捷、便利、高效的同時，也存在過度消耗現(xiàn)有能源和環(huán)境污染的問題，因此，如何運用技術(shù)創(chuàng)新，大力發(fā)展環(huán)保、節(jié)能的電子產(chǎn)品，已成為電子信息行業(yè)的首要問題。本項目就是在這一大環(huán)境下，通過應(yīng)用太陽能技術(shù)配置能源供應(yīng)，融入創(chuàng)新思維，有效地達到了環(huán)保節(jié)能與創(chuàng)新的目的。

1.2 項目背景/選題動機

目前，LED電子顯示屏被廣泛的應(yīng)用在高速公路的信息提示牌中，作為新一代的信息顯示工具LED電子顯示屏以其無可比擬的優(yōu)勢彰顯出了極大的魅力。但是對于高速公路上LED電子顯示屏的利用存在如下問題：①LED電子顯示屏耗電量大，為了保證LED電子顯示屏的正常顯示效果，大部分情況下要通過燃燒大量的化石能源產(chǎn)生足夠的電量，造成了環(huán)境污染；②高速公路上車流量相對較小，LED電子顯示屏現(xiàn)行的全天候工作模式使其在沒有車輛通過時依然工作，造成了不必要的能量損失；③高速公路里程長，周圍環(huán)境空曠，必須通過長距離的供電電纜給每一個LED電子顯示屏供電，增加了工程的成本。

為了達到環(huán)保、創(chuàng)新的要求，本設(shè)計基于ATMEGA128單片機，配合太陽能電池板和超聲波傳感器實現(xiàn)了對高速路電子顯示屏的智能化控制。設(shè)計中通過太陽能電池板將太陽能轉(zhuǎn)化為電能作為整套裝置的能源，達到了環(huán)保的目的；同時在設(shè)計中融入創(chuàng)新思維，利用超聲波傳感器對距離屏一定區(qū)域處的車輛進行檢測，實現(xiàn)了區(qū)域內(nèi)“有車屏亮，無車屏滅”，達到了創(chuàng)新的目的。才外該設(shè)計還將根據(jù)周圍環(huán)境的亮度對電子顯示屏做16級亮度調(diào)整。

二、需求分析

2.1 功能要求

1．整套系統(tǒng)由太陽能供電，不需要外接電源；

2．對一定區(qū)域內(nèi)的車輛進行檢測，有車屏亮，無車屏滅；

3．根據(jù)外部環(huán)境的亮度對顯示屏進行實時的亮度調(diào)整；

5．內(nèi)嵌LCD和鍵盤實現(xiàn)功能調(diào)整；

2.2 性能要求

1．無光照環(huán)境下系統(tǒng)連續(xù)運行10天；

2．可靠檢測速度在200km/h以下的小型車輛；

3．任何光強下可清晰閱讀電子屏內(nèi)容；

4．時間精度達到±2分鐘/年；

三、方案設(shè)計

3.1 系統(tǒng)功能實現(xiàn)原理

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖

如圖1所示為該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。由框圖可以看出該系統(tǒng)可以分為上下兩個部分：① 上半部分由太陽能供電副模塊、ATMEGA8、超聲波傳感器和無線發(fā)射組成，整個上半部分合稱為超聲波檢測模塊；② 下半部分由ATMEGA128、無線接收、太陽能供電模塊、LED顯示模塊、LCD調(diào)整模塊和時鐘模塊組成，整個下半部分合稱為主控模塊。

設(shè)計中各個部分的作用為：① ATMEGA128負(fù)責(zé)采集無線接收、LCD調(diào)整模塊和時鐘模塊的信息，經(jīng)處理后對LED顯示模塊做出相應(yīng)的調(diào)整；② 超聲波檢測模塊檢測距離LED電子屏200處車輛的情況并向主控模塊發(fā)送相應(yīng)的信息；③ 太陽能供電模塊儲存太陽能作為整套系統(tǒng)的能源；④ LED顯示模塊顯示時間和提示信息；⑤ LCD調(diào)整模塊通過按鍵對系統(tǒng)進行參數(shù)的設(shè)定；⑥ 時鐘模塊提供當(dāng)前時間。