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基于单片机的模拟路灯控制系统设计方案

导读: 文章设计了一种路灯控制系统,它的硬件主要由美国Cygnal 公司的C8051F020单片机、12864液晶显示器、LED恒流驱动电源等组成。

  0 引言

  本文采用高效节能环保的LED 灯作为光源,利用传感器模块、光控路灯模块、恒流源模块来实现,根据环境、交通等因素,单片机采集光敏电阻或光电开关的信号控制路灯的亮灭,实现了光电和时间控制; 同时具有交通情况检测、故障自动检测与报警等功能,实现了路灯的智能化控制,节省了电力能源和人力资源。

  1 系统设计要求方案

  1.1 系统设计要求

  设计并制作一套模拟路灯控制系统,路灯布置如图1 所示。要求实现模拟路灯控制系统的时钟功能,设定显示开关灯时间,并能控制支路按时开灯和关灯;根据环境明暗的变化自动控制开灯和关灯; 根据交通情况自动调节亮灯状态; 独立控制每只路灯的开灯和关灯时间; 当路灯出现故障时,支路控制器发出滴答的报警信号,并显示有故障灯的编号。交通情况采用红外收发传感器方式实现自动调节功能。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%.

 

图1 路灯布置示意图

  1.2 系统设计方案

  系统采用C8051F020 单片机作为系统的控制器,利用有线传输方式实现对LED1 和LED2 的控制,控制方式如图2 所示。C8051F020 单片机是完全集成的混合信号系统级芯片,内部自带ADC、DAC.而本系统需要采集环境明暗的变化,自动控制LED 亮度,这需要将模拟电压转换为数字量处理,将数字量转换为模拟量控制。整个系统完全自给自足,使用外围器件少,系统成本低,系统调试简单方便。

 

图2 C8051F020 控制方式结构

  2 系统硬件设计

  2.1 系统总体框图及控制电路的设计

  红外线路灯控制系统硬件结构如图3 所示。控制系统主要由主控单片机、显示接口、红外遥控、传感器、恒流驱动等功能模块组成。C8051F020 单片机接收红外线遥控信号,设定其开关灯的时间,启动模拟控制系统,并将环境明暗信号采集输入单片机进行模数转换,控制LED 灯的开关状态。单片机实时检测LED 灯的工作状态,当出现故障时,单片机控制声光电路报警并控制液晶显示器显示其故障点编号。在规定的时间内输出模拟电压控制LED 灯的亮度。根据红外接收信号检测交通情况,并能根据不同的交通情况对LED 灯作出相应智能控制。C8051F020 单片机最小系统及接口电路见图4.

 

图3 红外线路灯控制系统硬件结构

 

图4 C8051F020 单片机最小系统及接口电路原理图

 

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