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模拟路灯控制管理系统完整版（附硬件图及源c程序）

时间：2024-04-03 19:02:58   作者: 隧道照明方案

  【方案二】采用廉价的红外对射传感器。 红外对射的特点是传输距离较远，能量集中。当没有物体遮挡时，红外光直射到红外探头上，红外接收管连续输出低电平到单 片机，当有物体经过时，红外光被遮住，此时红外探头输出高电平到单片机。由于红外光的发射有一定的偏角，本设计利用了 黑色套管遮挡红外发射灯头，以减少红外光的散失。 本系统采用方案二。 （4）故障报警功能 采用光敏电阻检测路灯的亮度，同时排除环境光的干扰。 利用单片机的AD口，读入光敏电阻上检测到的路灯亮度值。 （5）恒流源驱动LED及20％到100％范围内可调亮度。 【方案一】采用恒流源驱动芯片，目前市场上成品的恒流源驱动芯片比较多，一般都会采用使用取样电阻调节输出电流的方式。这 些芯片使用起来更便捷，性能较好，但价格较贵。【方案二】采用PWM方式驱动功率三极管输出驱动电流，用电流取样电阻串入 LED供电回路，用AD口读取当前的电流值，实现闭环控制。方案二利用了单片机的AD变换资源，同时采用PWM方式，可以 使LED工作在断断续续的状态，能延续LED的常规使用的寿命。 本系统采用方案二。 1.2.3 系统各模块的最终方案

  以上功能的实现，都是以单片机为核心，在单片机系统实现的输入输出和显示功能的基础上，由单片机的内置逻辑和运算功 能，加上一定的外围电路得以实现。针对以上的五个功能，采用模块化的设计思想，以下分别叙述之。

  现在流行的串行时钟电路很多，如DS1302、 DS1307、PCF8485等。其优势是可以单独使用，直接连接到单片机外围，有自 己独立的时钟晶振，精度较高。单片机通过串行接口读取和写入当前的时钟值，时钟芯片的运行受单片机死机的影响少。其缺 点一是消耗了单片机IO口资源。二是在编程时要增加读写串行口的内容，消耗了单片机的运行时间。三是增加了成本。增加 了时钟芯片及其外围电路的开支。DS1302的典型应用电路如图1.3所示：

  本系统的时钟功能实现采用方案二。 （2）依据环境明暗变化，自动开灯和关灯功能。 【方案一】采取了比较器的解决方案。

  光敏电阻与固定电阻串联，加一级电压跟随器后输入比较器，与比较器负输入端的电压值作比较，得到一个高电平或低电平 输出，进入单片机的IO口。 优点是电路比较直观，操作较为方便，可直接通过电位器调节路灯的开启亮度。对维护人员的要求不高。

  图1.4 1.3 系统功能说明书（用户使用说明书） 1.3.1 路灯的工作模式 本模拟路灯控制管理系统具备5种工作模式，分别是自动群控模式、自动分控模式、根据照度自动控制模式、根据交通情况自动控 制模式、手动控制模式，下面对每种工作模式粗略地介绍如下： （1）自动群控模式 在该模式下，支路控制器根据设定好的定时信息，自动地同时打开或者关闭两盏路灯。系统启动后默认进入该模式。 （2）自动分控模式 在该模式下，支路控制器根据设定好的定时信息，分别控制两盏路灯的开关，例如，当系统的时间和路灯1开灯的时间相等 时，开启路灯1；当系统的时间和路灯2关灯的时间相等时开启路灯2。 （3）根据照度自动控制模式 在该模式下，当环境照度低于一定的值时开启两盏路灯，当环境照度高于一定的值时关闭两盏路灯。 （4）根据交通情况自动控制模式 在该模式下，当可移动物体M由左到右到达S点时（见图××），灯1亮；当物体M到达B点时，灯1灭，灯2亮；若物体M由右到

  （1）是时钟功能及定时开关灯。 （2）是依据环境明暗变化，自动开灯和关灯。 （3）是根据交通情况自动调节亮灯状态：当汽车靠近路灯时，路灯能自动点亮；当汽车远离时，路灯自动熄灭。 （4）声光报警功能，当路灯发生故障时而不亮时，控制器发出信号，并显示有故障路灯的地址编号。 （5）是根据绿色节能照明要求，采用恒流源驱动LED路灯发亮且能调光，路灯驱动电源输出功率能在20%～100%范围内设 定并调节，调节误差≤2%。

  缺点是不方便进行数码控制。 【方案二】采用AD变换。 光敏电阻与固定电阻串联，由单片机内置的AD变换接口读入当前的电压值，然后根据读取的电压值判断当前的环境亮度。路 灯的开启电平由内部的变量控制。方案二的优点是可以方便以实现对路灯开启电平的数码控制和远程控制。

  本系统采用方案二。 （3）根据交通情况自动调节亮灯状态。 当汽车靠近路灯时，路灯能自动点亮；当汽车远离时，路灯自动熄灭。

  图1.2 路灯布置示意图（单位：cm） 1.1.1 基础要求 （1）支路控制器有时钟功能，能设定、显示开关灯时间，并控制整条支路按时开灯和关灯。 （2）支路控制器应能依据环境明暗变化，自动开灯和关灯。 （3）支路控制器应能根据交通情况自动调节亮灯状态：当可移动物体M（在物体前端 标出定位点，由定位点确定物置）由左至右到达S点时（见图2），灯1亮；当物体M到达B点时，灯1灭，灯2亮；若物体 M由右至左移动时，则亮灯次序与上相反。（4）支路控制器能分别独立控制每只路灯的开灯和关灯时间。 （5）当路灯发生故障时（灯不亮），支路控制器应发出声光报警信号，并显示有故障路灯的地址编号。 1.1.2 发挥部分 （1）自制单元控制器中的LED灯恒流驱动电源。 （2）单元控制器具有调光功能，路灯驱动电源输出功率能在规定时间按设定要求自动减小，该功率应能在20%～100%范围 内设定并调节，调节误差≤2%。 （3）性能好价格低，工作稳定，符合电磁兼容（EMC）方面的要求，无对外干扰或干扰小。 1.2 总体设计的具体方案 1.2.1 功能分解及设计思路

  本方案直接利用单片机的内置定时器，通过定时器的中断和简单运算实现时钟功能。例如： STC单片机，在4M时钟时，单个指令的运行时间是1微秒，设置定时器1每125个指令周期产生一个中断，即125微秒，8个中 断后，时间平台是1毫秒，设置以下时间计数变量分别为： uchar To1mS = 0x00; //当该变量增加到某个数值时,表示经过了1毫秒 uchar To2mS = 0x00; //当该变量增加到某个数值时,表示经过了2毫秒 uchar Is2mS = 0; //到达2毫秒时刻 uchar To20mS = 0x00; //当该变量增加到某个数值时,表示经过了20毫秒 uchar Is20mS = 0; //到达20毫秒时刻 uchar To1S = 0x00; //当该变量增加到某个数值时,表示经过了1秒 uchar Is1S = 0; //到达1秒时刻 在秒时间平台，用ToMIN变量，计数60秒后进入分钟平台，计数60分钟后，进入小时平台。方案二没有增加外置电路，充分 利用了单片机的定时器功能，实施简洁方便，主要的缺点是当控制管理系统断电或死机以后，需要人工重新定时。

  本模拟路灯控制管理系统具备5种工作模式分别是自动群控模式自动分控模式根据照度自动控制模式根据交通情况自动控制模式手动控制模式下面对每种工作模式粗略地介绍如下

  本文介绍了一个模拟路灯控制管理系统的应用方案，用以实现模拟路灯的智能控制。本方案以宏晶公司的MCU芯片 STC12C5410AD为核心，加以简单的外围电路，实现了模拟路灯控制管理系统所要求的全部技术内容。STC单片机在最近几年应 用愈来愈普遍，因其抗干扰能力强、稳定性高，性能好价格低，因此是低成本路灯控制解决方案的首选。该控制管理系统除了选用廉价 的单片机芯片，还采用了廉价的红外对射传感器，大幅度的降低了系统成本。总系统的电路简单，结构紧密相连,电源驱动仅采用变 压器与三端稳压器相结合，附加少许滤波电容便实现了稳定的电源输出。经过多次测试，证实该系统能长时间稳定工作，完全 满足设计的基本要求指标。