基于單片機的模擬路燈控制系統(tǒng)

徐晗

摘 要：路燈照明是基礎(chǔ)設施的組成部分，但是同時也是容易出現(xiàn)浪費的部分，尤其是在晚間，浪費相當嚴重。當前節(jié)能與環(huán)保已經(jīng)成為了發(fā)展趨勢，在路燈控制方面也需要基于節(jié)能與環(huán)保進行設計，基于單片機的模擬系統(tǒng)，則能夠很好地解決這個問題。本文就基于單片機的模擬路燈控制系統(tǒng)做簡要闡述。

關(guān)鍵詞：單片機 路燈控制系統(tǒng) 模擬

中圖分類號：TP275 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）10（a）-0135-02

作為相應的配套設施，交通行業(yè)在快速發(fā)展的同時，路燈在數(shù)量與規(guī)模上迅速擴大，但是就另一方面來看，管理與控制工作水平還有待提升。大部分路燈都能夠依據(jù)光線變化進行調(diào)整，但是，晚上車流量較少，造成了電力資源浪費。為了節(jié)約資源，降低成本，提升能源的利用效率，就需要設計一種新型的控制系統(tǒng)。

1 控制系統(tǒng)要求

控制系統(tǒng)具有時鐘功能，能夠?qū)r間進行設定，并且是路燈開啟與關(guān)閉的時間，支持對一定數(shù)量的路燈開燈與關(guān)燈操作，控制器通過對外部光線環(huán)境的明暗變化，做出開燈與關(guān)燈的操作?？刂破饕罁?jù)外部光線環(huán)境變化對燈光亮度進行自動調(diào)節(jié)。由于路燈的數(shù)量，控制器應該具備對路燈進行獨立控制的能力，包括了開燈與關(guān)燈操作。當由于內(nèi)部或者是外部原因?qū)е侣窡艄收蠒r，系統(tǒng)能夠發(fā)出警報信息，并將故障信息發(fā)送到管理部門，工作人員進行維修。

2 硬件方案設計

首先，就位置檢測而言，將對射式光電管安裝于道路的兩側(cè)，車輛經(jīng)過時，光電管檢測信號。用該方法檢測靈敏度高、精準度高，并且對物體材質(zhì)沒有限制，滿足系統(tǒng)需要，時鐘設計方便，采用了不同的升級產(chǎn)品，增加后背與主電源引腳。報警功能的實現(xiàn)主要通過編程，而硬件電路則減少了設計，系統(tǒng)控制成本能夠有效降低，性價比能夠提升。外圍電路通過三極管對蜂鳴器進行驅(qū)動而開展工作，報警檢測則是通過對二極管電流直接檢測并判斷電路是否存在問題?？刂茊卧獙纹瑱C的要求是低能耗，抗干擾能力強，并且具有兼容性，可以任意選擇機器周期時鐘，執(zhí)行速度快，環(huán)境控制電路利用光敏電阻組成感光電路，主要考慮到光敏電阻成本低調(diào)整較為容易，也能夠滿足設計方案的需求。光線調(diào)節(jié)功能的實現(xiàn)，利用的是可控恒流源對輸出電流進行調(diào)節(jié)，通過對三極管進行調(diào)節(jié)以此來達到對恒流輸出電流調(diào)節(jié)的目的，單片機輸出的是調(diào)節(jié)的數(shù)字信號，通過三極管調(diào)節(jié)功能，對恒流源輸出電流進行調(diào)節(jié)，并對LED燈光進行調(diào)節(jié)。圖1為模擬路燈控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。

3 系統(tǒng)組成模塊

系統(tǒng)設計采用了模塊化設計思想，整體系統(tǒng)可以將其分為支路控制器、單元控制器兩個部分。其中前者的組成部分包括按件操作菜單、顯示模塊程序、總控程序、自動調(diào)光控制報警程序、通信模塊、分支控制程序、交通狀況控制等模塊，而后者的組成則包括了顯示模塊、操作菜單、調(diào)壓模塊等。

4 模擬路燈控制系統(tǒng)方案

4.1 運動物體探測

通過光敏電阻對運動物體的信號進行檢測，其原理是利用光敏電阻對光線的靈敏度，如果電阻所接收到的光亮增大時，電阻值則會相應地減小，而輸出電壓只會增大。同時由于串聯(lián)分壓，需要對電路加入電平進行轉(zhuǎn)換，將輸出信號轉(zhuǎn)換為低電平，再輸入單片機進行控制。該方案的不足之處是，靈敏度高，測光的范圍較大，而運動中的物體需要具備光源，電阻會受到其他的光源影響，檢測準確性會降低。而解決這個問題，同樣可以利用電阻的特性，設計開關(guān)故障檢測電路，確保其正常工作的同時降低成本。

4.2 信息采集

控制系統(tǒng)通過時鐘系統(tǒng)對開關(guān)燈的時間進行設置，并經(jīng)過顯示系統(tǒng)顯示所設定的時間。單片機通過時鐘控制系統(tǒng)，對支路開關(guān)進行控制。利用鍵盤手動輸入信息，對其進行設定與修改，系統(tǒng)采用了獨立按鍵，分別是功能、位移、模式、增加，而其中模式又可以分為手動與自動兩種，功能鍵則可以調(diào)出需要的菜單。

4.3 環(huán)境檢測聲光報警

利用電阻感光特性制作感光傳感器，通過感知環(huán)境光線的變化，開關(guān)燈操作進行控制。系統(tǒng)控制模式通常分為兩種，即自動模式與正常模式，整體系統(tǒng)利用了3個傳感器，兩個應用于路燈故障檢測，剩下的用于環(huán)境明暗變化感知。當外部環(huán)境的光線變暗時，系統(tǒng)開啟自動模式，物體被檢測到經(jīng)過時，打開開關(guān)。如果路燈無法正常開啟，而支路的光敏傳感器可以檢測到路燈信號，并將其傳輸?shù)絾纹瑱C，用單片機控制報警器，將故障顯示出來。

4.4 基于單片機的不同類型控制系統(tǒng)

為了有效降低能耗并體現(xiàn)出環(huán)保，路燈控制系統(tǒng)可以充分利用太陽能。利用太陽能通過光紅外、聲，對外界環(huán)境進行感知，并將信息傳送給單片機，從而實現(xiàn)對路燈的調(diào)節(jié)。通過程序編寫，控制電路與傳感器輸出控制信號，并驅(qū)動電機，對電池板的方位角高度進行控制，確保照射到電池板的光線保持垂直角度，以此達到最高效率地利用太陽能的目的，路燈電路在太陽能與時間二者之間的切換，依據(jù)蓄電池兩端電壓、峰值電壓、低閥值電壓進行比較而實現(xiàn)。系統(tǒng)同時設置了斷電保護功能，防止過充過放、電流翻涌對蓄電池及電路造成的損害。

軟件模塊是系統(tǒng)的核心組成，同時需要硬件系統(tǒng)為其提供輔助，硬件系統(tǒng)包括鍵盤電路、電源電路、負載輸出控制電路、太陽能電池電壓采樣等幾大部分組成。其中太陽能電池為整個系統(tǒng)提供了控制及照明電能，在光照條件下，將光能轉(zhuǎn)化為電能并進行存儲。通過采集電池板電壓信息，可以對太陽光線強弱進行判斷，從而對黑夜與白晝進行識別。

遠程路燈控制，在主機硬件設計方面，控制核心是單片機，并且單片機為雙串口，可以確保通信模塊單片機之間互相不干擾，而通信的質(zhì)量也能夠得到保證。重要信息可以存儲于片上空間，并且具備了掉電保存功能。程序正確運行，則得益于看門狗復位功能，避免程序陷入死循環(huán)?？紤]到不同部分連接的可靠性，需注意電平轉(zhuǎn)換以及通信等因素。在軟件設計方面，首先是單片機初始化運行，之后指令發(fā)送，程序進入遠程控制狀態(tài)，在路燈開啟情況下，主機對從機狀態(tài)進行查詢，并對故障信息進行收集。

5 結(jié)語

路燈系統(tǒng)是基礎(chǔ)設施的一部分，為交通出行與居民生活提供了重要保證，而傳統(tǒng)路燈系統(tǒng)會存在資源浪費等情況，需要對其進行優(yōu)化設置。基于單片機的模擬路燈控制系統(tǒng)，通過對外部光線明暗感知，對開關(guān)進行控制，并對燈光進行調(diào)節(jié)，收集故障信息，便于維護工作開展，成本低廉而性價比較高，具有良好的經(jīng)濟效益與社會效益。

參考文獻

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