基于單片機(jī)的路燈模擬控制系統(tǒng)

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1、自動(dòng)化084班劉連鵬資料收集基于單片機(jī)的LED路燈模擬控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)0引言LED照明系統(tǒng)具有省電、輕巧、壽命長(zhǎng)、高耐久性等特征，近年來(lái)已經(jīng)越來(lái)越多地應(yīng)用于路燈照明系統(tǒng)中，其趨勢(shì)是取代目前廣泛采用的高壓汞燈的路燈照明。針對(duì)目前比較先進(jìn)的LED路燈控制系統(tǒng)進(jìn)行了模擬路燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了整條支路的LED路燈定時(shí)控制開(kāi)關(guān)燈、自動(dòng)開(kāi)關(guān)燈、獨(dú)立控制開(kāi)關(guān)燈及故障報(bào)警等多項(xiàng)功能。對(duì)1WLED路燈單元可調(diào)恒流驅(qū)動(dòng)電源，可以按照設(shè)定要求調(diào)節(jié)LED輸出功率大小，實(shí)現(xiàn)調(diào)光功能。1系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)1．10引言???LED照明系統(tǒng)具有省電、輕巧、壽命長(zhǎng)、高耐久性等特征，近

2、年來(lái)已經(jīng)越來(lái)越多地應(yīng)用于路燈照明系統(tǒng)中，其趨勢(shì)是取代目前廣泛采用的高壓汞燈的路燈照明。???針對(duì)目前比較先進(jìn)的LED路燈控制系統(tǒng)進(jìn)行了模擬路燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了整條支路的LED路燈定時(shí)控制開(kāi)關(guān)燈、自動(dòng)開(kāi)關(guān)燈、獨(dú)立控制開(kāi)關(guān)燈及故障報(bào)警等多項(xiàng)功能。對(duì)1WLED路燈單元可調(diào)恒流驅(qū)動(dòng)電源，可以按照設(shè)定要求調(diào)節(jié)LED輸出功率大小，實(shí)現(xiàn)調(diào)光功能。1系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)1．1系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)???為了能夠真實(shí)地模擬實(shí)際LED路燈的控制，設(shè)計(jì)了模擬路燈控制系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示，該系統(tǒng)主要由輸入顯示裝置、支路控制器和2個(gè)單元控制器模塊組成。支路控制器主要用來(lái)對(duì)整個(gè)模擬L

3、ED路燈支路進(jìn)行控制；對(duì)于輸入顯示裝置，當(dāng)按鍵時(shí)輸入控制信息，LCD顯示相關(guān)的控制信息；2個(gè)單元控制器受支路控制器控制LED1和LED2的電源供電和功率的輸出。391．2支路控制器???模擬LED路燈控制系統(tǒng)的重點(diǎn)在支路控制器，其電路框圖如圖2所示。AT89S52單片機(jī)作為控制核心，時(shí)鐘電路將時(shí)鐘信息送顯示和時(shí)鐘存儲(chǔ)；光敏檢測(cè)主要用來(lái)檢測(cè)光線的強(qiáng)度是否應(yīng)該開(kāi)關(guān)路燈；在路燈出現(xiàn)故障(斷路)時(shí)將產(chǎn)生聲光報(bào)警，并指示那一路發(fā)生故障。1．2．1時(shí)鐘電路???基于DS1302的時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)采用24h計(jì)時(shí)方式，時(shí)、分、秒并用LCD顯示。采用AT89S52單片機(jī)和

4、DS1302實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片，使用5V電源供電，采用按鍵控制，可以進(jìn)行時(shí)間校正，并且可對(duì)LED燈的開(kāi)關(guān)時(shí)間進(jìn)行控制和調(diào)節(jié)。DS1302的VCC2加入3V鋰可充電電池實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘掉電保護(hù)。通過(guò)AT24C02存儲(chǔ)時(shí)鐘信息實(shí)現(xiàn)程序掉電保護(hù)功能。1．2．2光敏檢測(cè)電路???光敏檢測(cè)主要檢測(cè)光線的強(qiáng)度是否應(yīng)該開(kāi)關(guān)路燈。光敏檢測(cè)電路主要利用光敏電阻的感光特性進(jìn)行工作。光敏檢測(cè)電路如圖3所示，當(dāng)白天光照射到光敏電阻時(shí)，光敏電阻的阻值降低，反向輸入端電壓隨之降低，當(dāng)?shù)陀诜聪嗥?4HC04的門檻電壓時(shí)，反相器發(fā)生翻轉(zhuǎn)，提供給單片機(jī)一高電平，控制LED燈關(guān)閉。當(dāng)弱光或無(wú)光照時(shí)(

5、晚上)，由于光敏電阻的暗電阻很大，反向輸入端電壓較高，使得反相器輸出為低電平，單片機(jī)控制LED燈的自動(dòng)開(kāi)啟。391．2．3故障檢測(cè)及聲光報(bào)警???聲光報(bào)警裝置是支路控制器中單片機(jī)控制蜂鳴器和發(fā)光二極管發(fā)出聲光報(bào)警的電路裝置。當(dāng)系統(tǒng)中某一支路出現(xiàn)故障(如燈不亮)，正常狀況是LED路燈應(yīng)該點(diǎn)亮的時(shí)候，此時(shí)判斷為路燈出現(xiàn)故障，系統(tǒng)中采用以光敏檢測(cè)的方法來(lái)檢測(cè)LED路燈是否點(diǎn)亮或者滅，從而判別是否有故障。當(dāng)有故障時(shí)在支路控制器中，單片機(jī)控制蜂鳴器和發(fā)光二極管發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)，并通過(guò)LCD顯示器顯示當(dāng)前故障路燈的地址編號(hào)，實(shí)現(xiàn)故障報(bào)警顯示功能。1．3輸入及顯示

6、裝置???圖4所示為鍵盤(pán)輸入和液晶顯示電路。K1為菜單功能鍵，相對(duì)應(yīng)的菜單有時(shí)間校正、設(shè)定LED燈整條支路開(kāi)關(guān)，獨(dú)立控制每只路燈開(kāi)關(guān)時(shí)間和功率調(diào)節(jié)的調(diào)光功能；K2為移位鍵；K3為加減鍵；K4為確認(rèn)鍵。LCD數(shù)據(jù)線與單片機(jī)P1口相連；RS寄存器選擇信號(hào)端與P2．0相連；RW讀寫(xiě)端與P2．1相連；E使能端與P2．2相連。1．4單元控制器???39單元控制電路的工作是由單片機(jī)控制D／A轉(zhuǎn)換器輸出電壓，從而控制可調(diào)恒流源驅(qū)動(dòng)電路?？烧{(diào)恒流源驅(qū)動(dòng)電路由運(yùn)放LM358、繼電器、大功率管TIP41和開(kāi)關(guān)管9013等組成，如圖5所示。單片機(jī)P3．0控制口輸出高低電平

7、信號(hào)控制繼電器開(kāi)關(guān)，給恒流源電路提供+12V電壓，恒流源電路驅(qū)動(dòng)LED發(fā)光。當(dāng)輸出高電平，繼電器導(dǎo)通，給恒流源電路提供+12V電壓，否則相反。單片機(jī)通過(guò)控制TLC5615D／A輸出電壓信號(hào)來(lái)調(diào)整恒流源的大小。???LED燈選用獨(dú)立1W藍(lán)光發(fā)光二極管，正向電壓為3．0～4．0V，正向電流為350mA，D／A輸出電壓為0．5～2．4V，調(diào)節(jié)流過(guò)LED的電流，從而可調(diào)整1W的LED燈，輸出功率在20％～100％。經(jīng)過(guò)實(shí)測(cè)，恒流源輸入Vi與LED輸出功率(P=UI)的關(guān)系如表1所示。2系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)???程序總流程圖如圖6所示。系統(tǒng)啟動(dòng)后在沒(méi)有任何按鍵按下的情

8、況下顯示當(dāng)前日期和時(shí)間，選擇路燈的工作模式。系統(tǒng)默認(rèn)的工作模式為檢測(cè)亮暗開(kāi)關(guān)模式，根據(jù)環(huán)境光線判斷是否打開(kāi)路