以下对各节点硬件电路及程序设计分别进行介绍。
2.1 CPU部分电路设计
    CPU板的主芯片采用Echelon公司生产的PL3120。PL3120是专用于电力线系统的神经元芯片，其内部集成了一个神经元处理核和一个电力线收发器。该芯片除了具有普通神经元芯片的性能，更重要的是它具有一个专用的电力线收发器，能够方便地应用于电力线作为通信介质的场合，而且它具有独特的双载频技术，能够在主要通信频率被阻塞时启用预备频率工作，从而提高了整个系统的稳定性。
    本系统工作于CENELEC（欧洲电工标准化委员会）的C波段，其通信主频为132kHz（预备频率为115kHz），对应的时钟典型值为10MHz。PL3120芯片的12个I/O" title="I/O">I/O口，可以通过编程实现SPI和I²C等I/O对象与其他电路接口^[4]。
    由于系统以电力线为传输介质，通信模块是通过电源电路耦合到电力线上进行传输的，因此，电源模块的正确设计是保证节点正常工作的关键因素。
    系统的每一个节点都设计有独立的电源供电并提供通信通道。在该电源电路中，220V电源有两条支路：一路信号经过普通变压器和三端稳压芯片得到15V、12V和5V的直流电压。为通信模块发射电路、传感器和IC芯片等供电。220V电压的另一路信号则通过专用的1：1通信变压器连到PL3120芯片的对应引脚，实现发射接收模块与电力线的安全连接。发射接收模块的电路设计则可以在确定了时钟和通信频段之后参考Echelon公司的数据手册得到。
2.2 光照度检测节点硬件电路及程序设计
    光照度检测节点的功能是测量隧道口光照的强度。本系统中使用的光照度传感器的测量范围为0～4000勒克斯（Lux），对应的输出量为0～20mA电流，使用时在其输出引脚上接一个250Ω的电阻，可将电流信号转换为0～5V的电压以便于AD转换器采样。AD转换器使用Microchip公司的MCP3004，CPU通过读取ADC转换的电压值即可计算出光照强度的大小。应用中采用3个相同的传感器测量同一位置的光照度，取其平均值以减小测量误差，同时还可以分析三者测量数据的偏差来判断传感器的工作是否正常。
    光照度测量节点的电路设计如图3，PL3120通过编程实现串行SPI接口完成对AD转换器MCP3004的控制，其中IO8作为时钟线与AD芯片的CLK引脚相连，IO9和IO10分别作为数据的输入和输出线与Din、Dout相连，IO0作为片选信号与CS引脚相连。由于神经元芯片和AD模块分处于两块电路板上，为了避免两路电源之间的干扰，使用4片光耦隔离芯片6N137进行电源隔离。

2.3 灯光亮度控制节点设计
    在本系统中，灯光强度控制节点是隧道照明的核心部分。首先将照明情况分成64级，即晴天最大亮度定为63级，夜间最低亮度定为0级，由入口处的测光节点所测得的亮度数据确定外界亮度等级，然后根据隧道的长度确定隧道中光强控制节点的数目和位置，并根据隧道照明曲线计算隧道内的各点的亮度等级。调光节点收到亮度级数信息就会输出对应的调光电压来控制电磁感应无极灯。
2.3.1 隧道照明段的设计
    本照明系统参照中华人民共和国交通部发布的《公路隧道设计规范》将整个隧道从入口到出口划分为入口段、中间段和出口段三个部分^[5]，并将亮度曲线离散化后转换成对应的亮度等级，方便程序进行控制。以上三段的长度可以根据隧道总长进行划分，整个系统以隧道中央为对称点，入口段亮度由外界亮度逐级递减，中间段则全部保持最低的亮度等级，到出口段再逐级增加。
2.3.2 无极灯的开关及亮度控制
    灯光亮度控制节点的功能是控制隧道内各盏灯的开、关以及灯打开时的亮度。共有两个控制信号输出，一个是由继电器输出的开关量，另一个则是数字电位器X9241输出的0～5V的模拟控制量，以控制无极灯整流器的输出电压。
    开关控制电路如图4，只需由CPU的IO0脚输出一个高电平，光耦TLP521-1导通，继电器由三极管驱动吸合之后，220V供电电源即与无极灯连通，灯被点亮。图中继电器之上反向并联一个二极管是为了防止继电器断开时产生的反向电动势击穿三极管。