解析太阳能高速公路智能电子显示屏设计方案

一、项目概述

1.1 引言

近几年来，随着我国国民经济的快速增长，电子信息类产品得到突飞猛进的发展，形形色色的电子信息类产品渗透到社会的各个领域，给人们的生活带来了方便。但是电子产品在给人们的生活带来快捷、便利、高效的同时，也存在过度消耗现有能源和环境污染的问题，因此，如何运用技术创新，大力发展环保、节能的电子产品，已成为电子信息行业的首要问题。本项目就是在这一大环境下，通过应用太阳能技术配置能源供应，融入创新思维，有效地达到了环保节能与创新的目的。

1.2 项目背景/选题动机

目前，LED电子显示屏被广泛的应用在高速公路的信息提示牌中，作为新一代的信息显示工具LED电子显示屏以其无可比拟的优势彰显出了极大的魅力。但是对于高速公路上LED电子显示屏的利用存在如下问题：①LED电子显示屏耗电量大，为了保证LED电子显示屏的正常显示效果，大部分情况下要通过燃烧大量的化石能源产生足够的电量，造成了环境污染；②高速公路上车流量相对较小，LED电子显示屏现行的全天候工作模式使其在没有车辆通过时依然工作，造成了不必要的能量损失；③高速公路里程长，周围环境空旷，必须通过长距离的供电电缆给每一个LED电子显示屏供电，增加了工程的成本。

为了达到环保、创新的要求，本设计基于ATMEGA128单片机，配合太阳能电池板和超声波传感器实现了对高速路电子显示屏的智能化控制。设计中通过太阳能电池板将太阳能转化为电能作为整套装置的能源，达到了环保的目的；同时在设计中融入创新思维，利用超声波传感器对距离屏一定区域处的车辆进行检测，实现了区域内“有车屏亮，无车屏灭”，达到了创新的目的。才外该设计还将根据周围环境的亮度对电子显示屏做16级亮度调整。

二、需求分析

2.1 功能要求

1．整套系统由太阳能供电，不需要外接电源；

2．对一定区域内的车辆进行检测，有车屏亮，无车屏灭；

3．根据外部环境的亮度对显示屏进行实时的亮度调整；

5．内嵌LCD和键盘实现功能调整；

2.2 性能要求

1．无光照环境下系统连续运行10天；

2．可靠检测速度在200km/h以下的小型车辆；

3．任何光强下可清晰阅读电子屏内容；

4．时间精度达到±2分钟/年；

三、方案设计

3.1 系统功能实现原理

图1 系统结构框图

如图1所示为该系统结构框图。由框图可以看出该系统可以分为上下两个部分：① 上半部分由太阳能供电副模块、ATMEGA8、超声波传感器和无线发射组成，整个上半部分合称为超声波检测模块；② 下半部分由ATMEGA128、无线接收、太阳能供电模块、LED显示模块、LCD调整模块和时钟模块组成，整个下半部分合称为主控模块。

设计中各个部分的作用为：① ATMEGA128负责采集无线接收、LCD调整模块和时钟模块的信息，经处理后对LED显示模块做出相应的调整；② 超声波检测模块检测距离LED电子屏200处车辆的情况并向主控模块发送相应的信息；③ 太阳能供电模块储存太阳能作为整套系统的能源；④ LED显示模块显示时间和提示信息；⑤ LCD调整模块通过按键对系统进行参数的设定；⑥ 时钟模块提供当前时间。