基于485總線的路燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

郝保明，虎 號(hào)，陳欣歡，李文藝

（宿州學(xué)院機(jī)械與電子工程學(xué)院，安徽宿州234000）

基于485總線的路燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

郝保明，虎 號(hào)，陳欣歡，李文藝

（宿州學(xué)院機(jī)械與電子工程學(xué)院，安徽宿州234000）

采用西門(mén)子S7-200系列微型單片機(jī)可編程控制器作為路燈控制器的測(cè)量與控制的核心系統(tǒng)，應(yīng)用光敏電阻對(duì)光的采集，將所測(cè)信息傳達(dá)給光敏電阻的所構(gòu)成的采光板，再由采光板給從機(jī)一個(gè)控制信號(hào)，從機(jī)將控制調(diào)光板的運(yùn)作，實(shí)現(xiàn)對(duì)路燈的亮暗程度的控制.基于485總線的路燈控制系統(tǒng)具有可靠性高、功耗低、通用性和靈活性好等優(yōu)點(diǎn).

光敏電阻；LED路燈；傳感器；智能控制

現(xiàn)代社會(huì)是科學(xué)技術(shù)日新月異、飛速發(fā)展的高速信息時(shí)代.人們正感受著高科技帶來(lái)的極大方便和利益.基于485總線的路燈控制系統(tǒng)是基于自動(dòng)識(shí)別技術(shù)的發(fā)展而快速發(fā)展起來(lái)的.目前，國(guó)內(nèi)外研制和使用的路燈系統(tǒng)主要體現(xiàn)在感應(yīng)亮光和人為控制系統(tǒng)上.高級(jí)智能型路燈控制系統(tǒng)是目前路燈系統(tǒng)的重要發(fā)展趨勢(shì)，隨著計(jì)算機(jī)的迅速普及與發(fā)展，越來(lái)越多的控制設(shè)備逐步被計(jì)算機(jī)取代，越來(lái)越多的系統(tǒng)逐步向智能化的方向發(fā)展[1].

1 電路設(shè)計(jì)

1.1 采光板電路設(shè)計(jì)

圖1 采光板設(shè)計(jì)原理圖

采光板的工作過(guò)程是利用光敏電阻對(duì)光的感應(yīng)特性，通過(guò)光敏電阻對(duì)光的采集，從而改變電阻值得大小，光照強(qiáng)度大則電路中的電壓減小，通過(guò)比較器的比較，輸出可觀的控制信號(hào)[2,3].

如圖1所示，采光板上接有三個(gè)100K的電阻，R3，R4分得電壓為220V的一半，R2與光敏電阻進(jìn)行分壓，光敏電阻受光照影響，從而使R2與光敏電阻分得的電壓不同，通過(guò)比較器LM358的比較，輸出一個(gè)控制信號(hào).

1.2 從機(jī)設(shè)計(jì)

從機(jī)在整個(gè)工作過(guò)程中起到至關(guān)重要的橋梁地位，從機(jī)與主機(jī)通過(guò)RS485轉(zhuǎn)換器相連，從機(jī)上設(shè)有調(diào)光板及采光板接口，從而將主機(jī)，從機(jī)，采光板，調(diào)光板融洽的設(shè)置成一個(gè)整體.

從機(jī)上接有MAX232主要用于電平轉(zhuǎn)換，MAX485用于主機(jī)，從機(jī)的相連.PC費(fèi)591接口用于連接調(diào)光板，采光板接口可以直接與采光板相連.從機(jī)在整個(gè)工作過(guò)程中起到至關(guān)重要的橋梁地位.

1.3 調(diào)光板設(shè)計(jì)

設(shè)置路燈亮暗程度可由調(diào)光板上的10K電位器單獨(dú)完成任務(wù)，當(dāng)天色稍暗時(shí)，路燈就發(fā)光，經(jīng)過(guò)內(nèi)部的一系列運(yùn)轉(zhuǎn)工作，自動(dòng)調(diào)整，最終到達(dá)正常工作.

由從機(jī)給調(diào)光板發(fā)送的控制信號(hào)經(jīng)PCF8591的15引腳輸出，光耦作用后，向TCA785發(fā)送一個(gè)直流信號(hào)，TCA785芯片10號(hào)引腳輸出鋸齒波，11號(hào)引腳的直流波與10號(hào)引腳的鋸齒波相交，5號(hào)引腳外接1M色環(huán)電阻，對(duì)其進(jìn)行零點(diǎn)檢測(cè)，在其交點(diǎn)處觸發(fā)一個(gè)脈沖，由14，15號(hào)引腳輸出近似矩形的脈沖，兩脈沖信號(hào)疊加，最后將產(chǎn)生的信號(hào)傳送到BT139晶閘管，達(dá)到晶閘管的導(dǎo)通條件時(shí)，晶閘管導(dǎo)通，外界路燈收到控制信號(hào)時(shí)，發(fā)生相應(yīng)的變化，另外，TCA785芯片12號(hào)引腳接有10K電位器，調(diào)節(jié)電位器阻值大小，便可直接控制路燈亮暗程度，達(dá)到實(shí)時(shí)控制的目的.

1.4 主機(jī)設(shè)計(jì)

主機(jī)上有MAX485與MAX232兩塊重要芯片，MAX485主要用于與從機(jī)相連，單片機(jī)使用TTL電平，串口使用RS232電平，MAX232就是用于電平轉(zhuǎn)換[4,5].

主機(jī)與從機(jī)幾乎一樣，均由單片機(jī)最小系統(tǒng)組成，MAX232用于電平轉(zhuǎn)換，MAX485用于連接從機(jī)，主機(jī)核心板上接一排LED燈，與外界路燈一一對(duì)應(yīng)，通過(guò)觀察LED燈顯示直接了解到實(shí)際的路燈工作情況，如果LED燈一直處于閃爍狀態(tài)，表明路燈均正常工作，若LED燈處于一直亮或一直滅的狀態(tài)，表明路燈已經(jīng)發(fā)生了故障，維修人員通過(guò)觀察每個(gè)從機(jī)的LED燈便可真的那盞路燈需要維修，這樣便可節(jié)省人力，財(cái)力方便人們使用.

2 基于485總線的路燈控制系統(tǒng)

基于485總線路燈控制是以傳統(tǒng)的路燈控制為基礎(chǔ)而發(fā)展起來(lái)的，由采光板、從機(jī)、調(diào)光板和主機(jī)等幾個(gè)部分構(gòu)成.

如圖2所示，主機(jī)與從機(jī)通過(guò)RS485轉(zhuǎn)換器相連，每個(gè)從機(jī)與路燈一一對(duì)應(yīng)連接在一起，本系統(tǒng)可以控制多盞實(shí)時(shí)路燈，外界光照強(qiáng)度影響光敏電阻的阻值大小，從而實(shí)現(xiàn)主機(jī)對(duì)路燈的亮滅及亮暗程度的控制.通過(guò)終端或上位機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)各盞路燈的控制.可以任意指定某個(gè)路燈亮與滅以及亮暗程度，根據(jù)實(shí)際情況的需要，可設(shè)置路燈為全亮，全滅，半亮，間隔亮.（各個(gè)路燈通過(guò)485總線與總機(jī)通信）.基于485總線的路燈控制在其中心板上設(shè)一排LED，每個(gè)LED與實(shí)時(shí)路燈一一對(duì)應(yīng)，能夠提示路燈的工作情況.如果LED燈全閃爍表明路燈正常工作，若LED燈一直亮或一直滅則說(shuō)明有路燈發(fā)生了故障，便于維修人員的檢測(cè).

圖2 系統(tǒng)組成框圖

3 結(jié)論

隨著路燈控制應(yīng)用領(lǐng)域的快速發(fā)展，尤其是路燈自動(dòng)控制這方面，代表了整個(gè)智能社會(huì)的發(fā)展趨勢(shì)，基于485總線路燈控制就是智能技術(shù)與通信技術(shù)，計(jì)算機(jī)技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，對(duì)硬件的兼容性好，如它可以對(duì)同系列下的不同型號(hào)的路燈進(jìn)行兼容；對(duì)硬件的配置要求比較低，在無(wú)人控制的條件下實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制.此系統(tǒng)的管理程序可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控，當(dāng)有人進(jìn)行合法或非法的操作時(shí)，有相應(yīng)的動(dòng)畫(huà)顯示.

〔1〕楊恒.LED照明驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)與實(shí)例精選[M].北京:中國(guó)電力出版社,2008.

〔2〕奚海燕,王建平.LED光源的發(fā)光原理及應(yīng)用特點(diǎn)[J].半導(dǎo)體LED照明,2007(8):33-36.

〔3〕蔡振江,索雪松.單片機(jī)原理及應(yīng)用[M].北京:電子工業(yè)出版社,2012.

〔4〕楊志忠.數(shù)字電子技術(shù)[M].北京:高等教育出版社,2002.

〔5〕蔡凡弟.無(wú)線IC的結(jié)構(gòu)原理[J].電子世界,2001,20(5):21-23.

TP393.1

A

1673-260X（2013）09-0017-02

安徽省教育廳自然科學(xué)研究項(xiàng)目（KJ2013Z316，KJ2013Z317）；宿州學(xué)院教授(博士)科研啟動(dòng)基金項(xiàng)目（2013jb02）；宿州學(xué)院產(chǎn)學(xué)研項(xiàng)目（2013cxy01），宿州學(xué)院碩士科研啟動(dòng)基金項(xiàng)目（2010yss01，2009YSS07，2009YSS08）；宿州學(xué)院科研平臺(tái)開(kāi)放課題（2013YKF25，2013YKF26）