单片机控制LED智能路灯系统设计

2012-11-15 10:39:30来源: 互联网

摘要:本控制系统以STC89C58RD单片机为控制器,主要由恒流源电路、时钟定时电路、显示电路、光敏感应电路、红外接收电路、声光报警电路等组成。能设定路灯(LED)开灯关灯时间(用LED12864显示相关信息)。路灯(LED)通过恒流源电路正常工作,即使遇到短路、电压不稳定等情况也不会烧掉,电路起恒流保护作用。而系统遇到环境明暗变化时,路灯会自动关闭和打开,并且根据道路上交通状况自动调节亮灯情况,且有定时功能。

  0 引言

  随着数字技术和网络技术的发展,路灯数字化和网络化已经成为一种必然趋势。节约能源、保证灯具寿命、提高照明管理水平、美化城市夜晚和保证城市夜间出行安全等,已经成为对照明系统的一项基本要求。社会文明的不断发展、城市规模的急剧膨胀,城市照明已不仅局限于道路的照明,社会对亮灯率、开关灯的准确率、故障检测的实时性和维修的及时性、路灯的节能要求也不断增高。城市的扩大,路灯数量的迅速增长,人工控制方式在故障实时监控处理、按需控制、节能等方面已越来越不能适合城市的发展。因此对于路灯所采取的智能控制和节能措施已经非常有意义。

  本文设计的LED智能路灯控制系统以STC89C58RD单片机作为主导控制芯片,可实现时钟定时开关灯,根据环境明暗变化实现开关灯,根据交通情况自动调节亮灯状况,路灯出现故障实施声光报警等一系列智能化行为。

  1 系统总体设计方案

  系统采用光敏二极管检测环境明暗变化,用红外接发器作为根据交通情况自动调节亮灯的器件,将红外发射器安装在路灯杆上,红外接收器安装在路灯支架上面,当光敏二极管检测不到光源,且红外接收器检测到红外信号时,路灯会点亮,相反则不亮。采用编程来实现定时,设计路灯开灯关灯时间,选用LCD12864作显示器件,并作相应显示。系统结构框图如图l所示。

  图1系统结构框图

  图1系统结构框图

  2 单元模块设计

  2.1时钟定时部分

  我们选择的STC89C58RD芯片,本身有可编程的定时/计数器,可以通过软件编程实现定时/计数。当到达设定的时间,就执行相应的定时设定任务。

  2.2光敏二极管部分

  该电路采用光敏二极管作为主控元件(见图2),当没有光照时,反向电阻很大,反向电流很小;当有光照时,光子打在PN结附近,于是在PN结附近产生电子一空穴对,它们在PN结内部电场作用下作定向运动,形成光电流。光照越强,光电流越大。所以根据环境的明暗输出不同的电压信号。

  

  图2 光敏电路

2.3红外接收发射部分(检测交通情况路灯亮灭)

  按要求分别在道路两旁路灯杆上安装红外接收器(见图3),信号的接收端连到单片机,当车辆或者行人经过时,接收器检测到红外,信号端检测到高电平输入,从而控制路灯的亮灭。

  

  图3 红外发射传感器

  2.4声光报警部分

  路灯故障时,LED0点亮,蜂鸣器响起,达到声光报警功能(见图4)。单片机P0.7-个脚给高电频时,LED0点亮,并且三极管导通,蜂鸣器也发出声响。

  图4声光报警

  图4声光报警

  2.5显示部分

  该部分用LCD128*64作为显示(见图5),采用该显示器的主要原因是,可以显示图片和字符,功能十分强大,通过显示提示控制整个电路的控制。

  

  图5 显示电路

  2.6恒流源部分

  该电路提供一个恒定不变的电流(见图6),Q3端接负载,使负载稳定工作。负载加大也不会影响电流的变化。

  这样所接的路灯能稳定工作。通过调节输入端电压可以相应改变电流的输出。而TIP122达林顿管的集电极C的基准电压可以是l2-20 v.

  

  图6 恒流源电路

2.7路灯好坏检测部分

  该电路运用了一个LM358搭建的两个电压比较器,分别可以检测P1、P2端的两个路灯的好坏。当路灯导通工作时,比较器的2脚、6脚会有电压,而比较器的3脚、5脚通过滑动电阻调节电压,并且3脚、5脚的调节电压要分别比2脚和6脚的工作电压小,但不能调至0 V.所以路灯正常工作时,单片机P0.5脚和P0.6脚输出低电平,路灯有故障时,P0.5脚和P0.6脚就会输出高电平。

  3 系统软件设计

  系统软件框图如图7所示。

  

  图7 系统软件框图

  4 系统测试结果

  LED路灯驱动电流输出端电压、电流的测试结果(见表1和表2)。

  表1负载一(一个灯)

  表1负载一(一个灯)

  表2 负载二(两个灯)

  

  5 结论

  本文提出了一种基于单片机的路灯智能控制系统的设计方案,并完成了硬件和软件的设计。智能控制装置能根据交通情况自动调节亮灯状态:当车辆或行人靠近路灯时,路灯逐渐变亮;当车辆或行人远离时,路灯自动变暗并且最后熄灭。控制器还能分别独立控制每只路灯的开灯和关灯时间。该系统总体性价比高,维护成本低,功耗低,工艺环保,符合绿色经济和节约型社会的要求。

关键字:单片机  控制LED  智能路灯

编辑:神话 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/mndz/2012/1115/article_17686.html
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