模拟路灯控制系统与设计原理
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单片机控制单元使用了美国ＡＴＭＥＬ公司的 ８９Ｃ５１，它是一种带４ ｋ字节可编程可擦除只读存储 器的低电压、高性能ＣＭＯＳ ８位微处理器．它具有 性价比高、工作稳定、技术成熟等［６－７］优点，所以该设 计选择了它作为控制单元，实际使用中，完成了预定 的各种功能，且效果很好． ３．３定位检测单元设计
由于课题的工艺要求不能使用接触式传感器， 在可以选择的传感器中，其价格都比较昂贵，因此根
真系统的实现及应用【Ｊ】．电力系统保护与控制，２００９， ３７（２４）：１５７－１６０． 【３】俞国亮．ＰＬＣ原理与应用【Ｍ】．北京：清华大学出版栈２００９：
５－７８．
［４］孙和平，杨宁，白晶．单片微机原理与接口技术［Ｍ】．北京： 冶金工业出版社．２００３：８－６５．
方案１：采用ＰＬＣ作为控制单元，ＰＬＣ硬件接线 简单，工作稳定容易实现”引，但是整个系统性价 比很低，所以该设计不宜采用，具体电路图如图３ 所示．
图１路灯控制系统示意图 图２路灯布置示意图（单位：ｃｍ）
图３ ＰＬＣ控制系统框图
方案２：采用单片机为控制核心并结合光敏电 阻、干簧继电器、ＰＷＭ调光电路、７４ＬＳｌ６４和数码管 等组成了一套简易模拟路灯控制系统．由于单片机 技术成熟、性价比高１４～，使用它为控制单元完全可 以实现题目中要求的一切逻辑控制和模拟控制，故
该设计的电流输出误差为０．０１０ Ａ，从实际测试 分析，当给定电流小于Ｏ．８ Ａ，电流误差都能满足设 计要求；当电流大于０．８ Ａ，电流输出误差大于设定 要求．在该设计中，电流源一次最多同时驱动１ ｗ 的ＬＥＤ灯为２个，按照给定电压为５ Ｖ计算，需要 的驱动电流为Ｏ．４ Ａ，所以该设计的恒流源完全可以 完成预定的设计目标．
显示单元为８９Ｃ５ｌ串行口外接７４ＬＳｌ６４扩展 了５个８位并行输出口组成，而位选信号由三极管 ８０５０放大驱动，具体电路如图９所示．
４软件设计
该系统软件设计采用８９Ｃ５ １汇编编程，因进行 硬件设计时尽可能的少而精，所以单片机驱动外围 芯片均采用Ｉ／Ｏ口直接控制，没有采用总线方式．没 有采用Ｃ语言编程的原因是Ｃ语言编程虽然效率 高，但同时也存在一些缺点，比如严格定时比较困 难、稳定性不及汇编等． ４．１主程序流程图
雨鬲●一嘉赢ｂ！
一一一 一一一 一一一一一
退出中断服务子程序
图ｎ各个功能模块中断服务子程序流程图
５系统调试
５．１测试仪器仪表 ①米尺；②数字万用表ＵＴ５２；③数字式光照度
测量仪一Ｌ２１００；④毫安表；⑤ＧＢ／Ｔ ７６７６—９８指针式 万用表． ５．２测试项目
（１）恒流源特性测试．设定相应的横流输出电流 值，在０～２０Ｑ内，改变自制恒流源的负载，通过电流 表观察负载电流的变化，数据如表ｌ所示．
主程序主要完成变量初始化、中断初始化、灯亮 的光度控制和灯亮的时间控制等，具体流程图如图 １０所示． ４．２各个功能模块中断服务子程序流程图
中断服务子程序中包含７项功能，分别为功能 ｌ表示１号定位点检测位；功能２表示２号定位点 检测位；功能３表示３号定位点检测位；功能４表示 调光功能键，确定调光值的百分比；功能５表示功能 切换键，通过此键切换要设置的数值；功能６和功能 ７分别是配合功能５加减的调整键，如图ｌｌ所示．
易程度上考虑后最终采用了第２种方案．由图４可 知，当周围的亮度足够时，光度传感器输出一个信号 给单片机完成白天自动关灯的要求．物体位置传感 器选择了于簧管继电器，当物体检测点接近它，就发 出一个开关信号给单片机，单片机跟据这个开关信 号做出相应的逻辑判断，正确的点亮路灯．路灯驱动 电路使用恒流源驱动，可以实现光度的无极调节．当 路灯不能点亮时，取样电阻上的电压为０ Ｖ，这个信 号通过集成运算放大器ＬＭ３２４和调理ＯＰ０７放大 成标准的数字信号送给单片机，单片机处理后作出 相应判断输出声光报警．使用者可以根据要求通过 键盘设置各种工作模式和参数的输入．该方案思路 明确、简单易懂、容易实现、性价比高．
摘要：以ＡＴ８９Ｃ５１单片机为控制核心，结合光敏电阻、干簧继电器、ＰＷＭ调光电路、７４ＬＳｌ６４和数码管等设计了一
个模拟路灯控制系统，实现了对物体的准确位置检测．该设计可在对故障做出正确判断后进行声光报警，晚上、白天
自动开关灯．在实际调试中．该系统工作稳定，达到了预期的设计目标．
关键词：单片机；ＰＷＭ调光电路；声光报警
第１０卷第１期 ２０１ １年３月
宁夏工程技术
Ｎｉｎｇｘｉａ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
文章编号：１６７１—７２４４（２０１ １）０１—００２０—０５
Ｖ０１．１０ Ｎｏ．１ Ｍａｒ．２０１１
模拟路灯控制系统设计
钱海月１．２， 王海浩１，一， 王海洋３
（１．吉林电子信息职业技术学院电气工程，吉林吉林１３１０００；２．北华大学电气信息工程学院，吉林吉林１３２０００； ３．白城师范学院机械电子工程系，吉林白城１３７０００）
据现实生活中判断是否闯红灯来进行摄像的原理， 选择了经济实用的干簧继电器嘲，但是由于干簧继电 器所发出的信号抖动，所以如果把这个信号直接传 输给单片机，中断程序迅速反映并且多次重复执行． 为了给单片机传输稳定的开关信号，保证每一次只 有一个有效的中断信号，从硬件上先把采集到的信 号经施密特非门Ｃ６９８９ＭＥ进行双非，然后给出准确 的信号，从而实现准确的定位检测功能，另外在程序 中也做了相应的去抖程序，具体电路如图５所示．
＋２４
万方数据
图８故障检测单元电路图
第１期
钱海月等：模拟路灯控制系统设计
图９显示单元电路图
翮图１０主程序流程图
服务子程序ｌ
遮信咂哕 消除键抖动
ｊ＼ 功能信／ 号有越三≥一
远赢矽 遮璧堡兰梦沙 逦≤赢蕊：矽矽 遮矍竺三矽芦
一一 一一一 一～一
—曼芝璧竺苎王三一＝＞—二
远迦矍禽篁寥三箩一芦 逦 嗵矍磊竺塑三够》芦Ｊ
和关灯时间；⑤当路灯出现故障时（灯不亮），支路控 制器应发出声光报警信号，并显示有故障路灯的地址 编号；⑥自制单元控制器中的ＬＥＤ灯恒流驱动电源．
２方案设计
该设计的重点为ＬＥＤ灯驱动电源的设计和单 元控制器调光功能的设计，难点为ＬＥＤ灯驱动电源 的设计，电路具有很好的使用价值，因为它完全是根 据模拟路灯的工作情况而设计的，可以实现定点检 测、自动开关灯、故障检测等功能，配备太阳能电池 之后更是环保节能． ２．１方案论证
＋５ Ｖ
Ｒ３ ｌｋ
－＿
稚 锄 誊 濑 Ｈ－
可 图５定位检测单元电路图
３．４光度检测单元设计 通过光敏电阻来感受光的强度，当光变化时就
会在Ｐ２．４上产生一个电压变化量，把这个变化量通 过Ｃ６９８９ＭＥ整形后传送给单片机，单片机再根据这 个信号做出相应的判断，具体电路如图６所示．
＋５ Ｖ
了 图６光度检测单元电路图 ３．５恒流驱动单元设计 该设计要求ＬＥＤ的功率为１ ｗ，电压为５ Ｖ，因 此需要对电源功率有一定的要求，而８９Ｃ５ｌ输出口 的负载能力有限，远远达不到驱动ＬＥＤ灯的要求， 不能直接驱动，因此通过一级电流放大装置来驱动 ＬＥＤ灯，具体电路如图７所示． ３．６故障检测单元设计 众所周知，采用光敏电阻实现检测ＬＥＤ灯电路
（２）支路控制器根据环境明暗变化，自动开灯和 关灯测试．一天中以中午照度最大，早晚最小；一年 中以夏季最大，冬季最小．例如，夏季晴天的中午，露 地的照度约为ｌｘｌｏｓ ｌｘ，冬季约为２ｘ１０４ Ｉｘ，而阴雨天 的照度仅为晴天的２０％～２５％．一般早晨太阳出来， 具有可靠照明的照度大约为３ ０００ Ｉｘ，所以，该系统 设计在照度Ｅ≥３ ０００ ｌｘ时自动关灯，Ｅ＜３ ０００ Ｉｘ时 自动开灯，开关误差≤１０％．自动开关灯实际测试结 果如表２所示．由表２可知，开灯的光照误差范围 都小于１０％，满足设计要求．
（３）支路控制器根据交通情况自动调节亮灯状 态测试．当可移动物体Ｍ（在物体前端标出定位点， 由定位点确定物体位置）由左至右到达Ｓ点时，如图 ２所示，ＳＡ＝４０ ｃｍ，灯ｌ亮；当物体Ｍ到达Ｂ点时， ＡＢ＝４０ ｅｍ，灯１灭，灯２亮；若物体Ｍ由右至左移动 时，则亮灯次序与上面相反，误差控制在１０％以内， 实际测试结果如表３所示．
收稿日期：２０１０—１０—２７
基金项目：吉林省教育厅”十一五”科学技术研究基金资助项目（２００７２２０）
作者简介：钱海月（１９８卜）。女，硕士，主要从事自动控制系统设计研究．
万方数据
第１期
钱海月等：模拟路灯控制系统设计
２ｌ
该设计选择单片机为控制核心．实际设计过程中效 果良好，达到要求，具体电路图如图４所示．
３硬件设计
Leabharlann Baidu３．１总体设计 本着能够使该系统稳定运行，且具有较高的性
价比为原则进行设计．在设计时使用价格低廉、实用 的，且工作性能稳定的元器件，比如显示单元全部用 数码管而没有用液晶显示屏．传统的数码显示管 ＬＥＤ受外界环境影响小，显示明亮，编程简单，占用 资源较少，价格也比较便宜，而且能够实现该课题的 要求．该系统主要包括控制单元、定位检测单元、光 度检测单元、恒流驱动单元、故障检测单元、显示单 元、电源单元．现就每个单元给出详细的设计过程． ３．２控制单元设计
高的元器件制作完成，配备太阳能电池之后更是环 保节能．经测试，该系统各项结果都符合系统要求， 并且稳定性强、个别指标高于系统要求． 参考文献： ［１】张耀，张大发．基于可编程控制器的稳压器压力水位控
制研究【Ｊ】．核动力工程，２００８，２９（２）：ｌｌｏ－１１３． 【２】邓洁清，袁宇波．基于ＰＬＣ模块的变电站自动化测试仿
中图分类号：ＴＰ９３３
文献标志码：Ａ
１设计背景
设计并制作一套模拟路灯控制系统，控制系统 结构如图１所示，路灯布置如图２所示．控制基本要 求：①支路控制器有时钟功能，能设定、显示开关灯 时间，并控制整条支路按时开灯和关灯；②支路控制 器应能根据环境明暗变化，自动开灯和关灯，误差要 不大于１０％；③支路控制器应能根据交通情况自动 调节亮灯状态：当可移动物体Ｍ（在物体前端标出 定位点，由定位点确定物体位置）由左至右到达ｓ点 时（见图２，ＳＡ＝４０ ｃｍ），灯ｌ亮；当物体Ｍ到达Ｂ点 时（ＡＢ＝４０ ｃｍ），灯ｌ灭，灯２亮；若物体Ｍ由右至左 移动时，则亮灯次序与上相反，误差控制在１０％以 内；④支路控制器能分别独立控制每只路灯的开灯
ｌ一……一一 １光度传感器 ；～一
｜＿——＿＝ｌ
｝～一电流源电路｝＿—．１路灯：
ｉＬ—物—体—位—置～传…感—器—ｘ—一８９Ｃ５１一：·括Ｌ…光报…臀电—路ｊ！
ｒ一…。一…—］
｛ｒ……一一—１
１键盘输入
Ｌ一
…———一
一 ｝一也尔电路
Ｌ——一
Ｌ一
．—Ｊ
图４单片机控制系统框图
２．２方案比较 在完成题目要求的功能外，也从性价比、制作难
万方数据
宁夏工程技术
第１０卷
＋５ Ｖ Ｒ８ Ｒｌ
Ｒ２ ２０ ｋ
１ｔ５ ２ｋ
２Ｍ
１０ ｋ
４
ｒ
＋２４
＋５ Ｖ
。Ｐ１．６ Ｒ１４ ＰＩ．７ ｌｋ
．１０ ．３ Ａ１０１３
Ｒｌ １
图７恒流驱动单元电路图
故障与否的电路是很容易实现的，但是光敏电阻对 光的反应很灵敏，难于准确控制，如果控制不当很容 易出现误动作．为了提高该系统的抗干扰性和稳定 性，在主电路上串接一个电流取样电阻，当电阻上的 电压超过某个极限值时，认为ＬＥＤ灯过流故障；当 电压为零时，认为短路故障．由于采样电阻是电流采 样，所以它的值不能太大（本设计为１ Ｑ），否则影响 整个电路的工作效率，这样由此电阻采样的信号电 压远远小于单片机所能检测到的高电平的电压（当 ＬＥＤ灯正常时，工作电流大约３３０ ｍＡ，取样电压 ３３０ ｍＶ），所以为了可以正确的检测需要加一级电 压放大，其比例放大倍数约为１５．７倍．设计的电压放 大器如图８所示，它是由ＯＰ０７运放为核心元件组 成的，放大倍数可调． ３．７显示单元设计
万方数据
宁夏工程技术 表１恒流源特性测试数据表
第１０卷
表２根据环境明暗变化自动开灯和关灯数据表
６结语
经过多次调试，该系统能够准确的设定显示开 关灯时间并按时控制开关灯；通过遮盖测光元件 光敏电阻能够实现自动开关灯的功能；根据交通 情况可以实现自动调节灯亮，且与定点间的垂线距 离≤１ ｃｍ；支路控制器能够实现分别控制每只路灯 的开灯和关灯时间；当路灯出现故障时，具有声光报 警的功能，并显示故障灯的地址编号．单元控制器中 的ＬＥＤ灯恒流驱动电源自制．该系统采用性价比
由于课题的工艺要求不能使用接触式传感器， 在可以选择的传感器中，其价格都比较昂贵，因此根
真系统的实现及应用【Ｊ】．电力系统保护与控制，２００９， ３７（２４）：１５７－１６０． 【３】俞国亮．ＰＬＣ原理与应用【Ｍ】．北京：清华大学出版栈２００９：
５－７８．
［４］孙和平，杨宁，白晶．单片微机原理与接口技术［Ｍ】．北京： 冶金工业出版社．２００３：８－６５．
方案１：采用ＰＬＣ作为控制单元，ＰＬＣ硬件接线 简单，工作稳定容易实现”引，但是整个系统性价 比很低，所以该设计不宜采用，具体电路图如图３ 所示．
图１路灯控制系统示意图 图２路灯布置示意图（单位：ｃｍ）
图３ ＰＬＣ控制系统框图
方案２：采用单片机为控制核心并结合光敏电 阻、干簧继电器、ＰＷＭ调光电路、７４ＬＳｌ６４和数码管 等组成了一套简易模拟路灯控制系统．由于单片机 技术成熟、性价比高１４～，使用它为控制单元完全可 以实现题目中要求的一切逻辑控制和模拟控制，故
该设计的电流输出误差为０．０１０ Ａ，从实际测试 分析，当给定电流小于Ｏ．８ Ａ，电流误差都能满足设 计要求；当电流大于０．８ Ａ，电流输出误差大于设定 要求．在该设计中，电流源一次最多同时驱动１ ｗ 的ＬＥＤ灯为２个，按照给定电压为５ Ｖ计算，需要 的驱动电流为Ｏ．４ Ａ，所以该设计的恒流源完全可以 完成预定的设计目标．
显示单元为８９Ｃ５ｌ串行口外接７４ＬＳｌ６４扩展 了５个８位并行输出口组成，而位选信号由三极管 ８０５０放大驱动，具体电路如图９所示．
４软件设计
该系统软件设计采用８９Ｃ５ １汇编编程，因进行 硬件设计时尽可能的少而精，所以单片机驱动外围 芯片均采用Ｉ／Ｏ口直接控制，没有采用总线方式．没 有采用Ｃ语言编程的原因是Ｃ语言编程虽然效率 高，但同时也存在一些缺点，比如严格定时比较困 难、稳定性不及汇编等． ４．１主程序流程图
雨鬲●一嘉赢ｂ！
一一一 一一一 一一一一一
退出中断服务子程序
图ｎ各个功能模块中断服务子程序流程图
５系统调试
５．１测试仪器仪表 ①米尺；②数字万用表ＵＴ５２；③数字式光照度
测量仪一Ｌ２１００；④毫安表；⑤ＧＢ／Ｔ ７６７６—９８指针式 万用表． ５．２测试项目
（１）恒流源特性测试．设定相应的横流输出电流 值，在０～２０Ｑ内，改变自制恒流源的负载，通过电流 表观察负载电流的变化，数据如表ｌ所示．
主程序主要完成变量初始化、中断初始化、灯亮 的光度控制和灯亮的时间控制等，具体流程图如图 １０所示． ４．２各个功能模块中断服务子程序流程图
中断服务子程序中包含７项功能，分别为功能 ｌ表示１号定位点检测位；功能２表示２号定位点 检测位；功能３表示３号定位点检测位；功能４表示 调光功能键，确定调光值的百分比；功能５表示功能 切换键，通过此键切换要设置的数值；功能６和功能 ７分别是配合功能５加减的调整键，如图ｌｌ所示．
易程度上考虑后最终采用了第２种方案．由图４可 知，当周围的亮度足够时，光度传感器输出一个信号 给单片机完成白天自动关灯的要求．物体位置传感 器选择了于簧管继电器，当物体检测点接近它，就发 出一个开关信号给单片机，单片机跟据这个开关信 号做出相应的逻辑判断，正确的点亮路灯．路灯驱动 电路使用恒流源驱动，可以实现光度的无极调节．当 路灯不能点亮时，取样电阻上的电压为０ Ｖ，这个信 号通过集成运算放大器ＬＭ３２４和调理ＯＰ０７放大 成标准的数字信号送给单片机，单片机处理后作出 相应判断输出声光报警．使用者可以根据要求通过 键盘设置各种工作模式和参数的输入．该方案思路 明确、简单易懂、容易实现、性价比高．
摘要：以ＡＴ８９Ｃ５１单片机为控制核心，结合光敏电阻、干簧继电器、ＰＷＭ调光电路、７４ＬＳｌ６４和数码管等设计了一
个模拟路灯控制系统，实现了对物体的准确位置检测．该设计可在对故障做出正确判断后进行声光报警，晚上、白天
自动开关灯．在实际调试中．该系统工作稳定，达到了预期的设计目标．
关键词：单片机；ＰＷＭ调光电路；声光报警
第１０卷第１期 ２０１ １年３月
宁夏工程技术
Ｎｉｎｇｘｉａ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
文章编号：１６７１—７２４４（２０１ １）０１—００２０—０５
Ｖ０１．１０ Ｎｏ．１ Ｍａｒ．２０１１
模拟路灯控制系统设计
钱海月１．２， 王海浩１，一， 王海洋３
（１．吉林电子信息职业技术学院电气工程，吉林吉林１３１０００；２．北华大学电气信息工程学院，吉林吉林１３２０００； ３．白城师范学院机械电子工程系，吉林白城１３７０００）
据现实生活中判断是否闯红灯来进行摄像的原理， 选择了经济实用的干簧继电器嘲，但是由于干簧继电 器所发出的信号抖动，所以如果把这个信号直接传 输给单片机，中断程序迅速反映并且多次重复执行． 为了给单片机传输稳定的开关信号，保证每一次只 有一个有效的中断信号，从硬件上先把采集到的信 号经施密特非门Ｃ６９８９ＭＥ进行双非，然后给出准确 的信号，从而实现准确的定位检测功能，另外在程序 中也做了相应的去抖程序，具体电路如图５所示．
＋２４
万方数据
图８故障检测单元电路图
第１期
钱海月等：模拟路灯控制系统设计
图９显示单元电路图
翮图１０主程序流程图
服务子程序ｌ
遮信咂哕 消除键抖动
ｊ＼ 功能信／ 号有越三≥一
远赢矽 遮璧堡兰梦沙 逦≤赢蕊：矽矽 遮矍竺三矽芦
一一 一一一 一～一
—曼芝璧竺苎王三一＝＞—二
远迦矍禽篁寥三箩一芦 逦 嗵矍磊竺塑三够》芦Ｊ
和关灯时间；⑤当路灯出现故障时（灯不亮），支路控 制器应发出声光报警信号，并显示有故障路灯的地址 编号；⑥自制单元控制器中的ＬＥＤ灯恒流驱动电源．
２方案设计
该设计的重点为ＬＥＤ灯驱动电源的设计和单 元控制器调光功能的设计，难点为ＬＥＤ灯驱动电源 的设计，电路具有很好的使用价值，因为它完全是根 据模拟路灯的工作情况而设计的，可以实现定点检 测、自动开关灯、故障检测等功能，配备太阳能电池 之后更是环保节能． ２．１方案论证
＋５ Ｖ
Ｒ３ ｌｋ
－＿
稚 锄 誊 濑 Ｈ－
可 图５定位检测单元电路图
３．４光度检测单元设计 通过光敏电阻来感受光的强度，当光变化时就
会在Ｐ２．４上产生一个电压变化量，把这个变化量通 过Ｃ６９８９ＭＥ整形后传送给单片机，单片机再根据这 个信号做出相应的判断，具体电路如图６所示．
＋５ Ｖ
了 图６光度检测单元电路图 ３．５恒流驱动单元设计 该设计要求ＬＥＤ的功率为１ ｗ，电压为５ Ｖ，因 此需要对电源功率有一定的要求，而８９Ｃ５ｌ输出口 的负载能力有限，远远达不到驱动ＬＥＤ灯的要求， 不能直接驱动，因此通过一级电流放大装置来驱动 ＬＥＤ灯，具体电路如图７所示． ３．６故障检测单元设计 众所周知，采用光敏电阻实现检测ＬＥＤ灯电路
（２）支路控制器根据环境明暗变化，自动开灯和 关灯测试．一天中以中午照度最大，早晚最小；一年 中以夏季最大，冬季最小．例如，夏季晴天的中午，露 地的照度约为ｌｘｌｏｓ ｌｘ，冬季约为２ｘ１０４ Ｉｘ，而阴雨天 的照度仅为晴天的２０％～２５％．一般早晨太阳出来， 具有可靠照明的照度大约为３ ０００ Ｉｘ，所以，该系统 设计在照度Ｅ≥３ ０００ ｌｘ时自动关灯，Ｅ＜３ ０００ Ｉｘ时 自动开灯，开关误差≤１０％．自动开关灯实际测试结 果如表２所示．由表２可知，开灯的光照误差范围 都小于１０％，满足设计要求．
（３）支路控制器根据交通情况自动调节亮灯状 态测试．当可移动物体Ｍ（在物体前端标出定位点， 由定位点确定物体位置）由左至右到达Ｓ点时，如图 ２所示，ＳＡ＝４０ ｃｍ，灯ｌ亮；当物体Ｍ到达Ｂ点时， ＡＢ＝４０ ｅｍ，灯１灭，灯２亮；若物体Ｍ由右至左移动 时，则亮灯次序与上面相反，误差控制在１０％以内， 实际测试结果如表３所示．
收稿日期：２０１０—１０—２７
基金项目：吉林省教育厅”十一五”科学技术研究基金资助项目（２００７２２０）
作者简介：钱海月（１９８卜）。女，硕士，主要从事自动控制系统设计研究．
万方数据
第１期
钱海月等：模拟路灯控制系统设计
２ｌ
该设计选择单片机为控制核心．实际设计过程中效 果良好，达到要求，具体电路图如图４所示．
３硬件设计
Leabharlann Baidu３．１总体设计 本着能够使该系统稳定运行，且具有较高的性
价比为原则进行设计．在设计时使用价格低廉、实用 的，且工作性能稳定的元器件，比如显示单元全部用 数码管而没有用液晶显示屏．传统的数码显示管 ＬＥＤ受外界环境影响小，显示明亮，编程简单，占用 资源较少，价格也比较便宜，而且能够实现该课题的 要求．该系统主要包括控制单元、定位检测单元、光 度检测单元、恒流驱动单元、故障检测单元、显示单 元、电源单元．现就每个单元给出详细的设计过程． ３．２控制单元设计
高的元器件制作完成，配备太阳能电池之后更是环 保节能．经测试，该系统各项结果都符合系统要求， 并且稳定性强、个别指标高于系统要求． 参考文献： ［１】张耀，张大发．基于可编程控制器的稳压器压力水位控
制研究【Ｊ】．核动力工程，２００８，２９（２）：ｌｌｏ－１１３． 【２】邓洁清，袁宇波．基于ＰＬＣ模块的变电站自动化测试仿
中图分类号：ＴＰ９３３
文献标志码：Ａ
１设计背景
设计并制作一套模拟路灯控制系统，控制系统 结构如图１所示，路灯布置如图２所示．控制基本要 求：①支路控制器有时钟功能，能设定、显示开关灯 时间，并控制整条支路按时开灯和关灯；②支路控制 器应能根据环境明暗变化，自动开灯和关灯，误差要 不大于１０％；③支路控制器应能根据交通情况自动 调节亮灯状态：当可移动物体Ｍ（在物体前端标出 定位点，由定位点确定物体位置）由左至右到达ｓ点 时（见图２，ＳＡ＝４０ ｃｍ），灯ｌ亮；当物体Ｍ到达Ｂ点 时（ＡＢ＝４０ ｃｍ），灯ｌ灭，灯２亮；若物体Ｍ由右至左 移动时，则亮灯次序与上相反，误差控制在１０％以 内；④支路控制器能分别独立控制每只路灯的开灯
ｌ一……一一 １光度传感器 ；～一
｜＿——＿＝ｌ
｝～一电流源电路｝＿—．１路灯：
ｉＬ—物—体—位—置～传…感—器—ｘ—一８９Ｃ５１一：·括Ｌ…光报…臀电—路ｊ！
ｒ一…。一…—］
｛ｒ……一一—１
１键盘输入
Ｌ一
…———一
一 ｝一也尔电路
Ｌ——一
Ｌ一
．—Ｊ
图４单片机控制系统框图
２．２方案比较 在完成题目要求的功能外，也从性价比、制作难
万方数据
宁夏工程技术
第１０卷
＋５ Ｖ Ｒ８ Ｒｌ
Ｒ２ ２０ ｋ
１ｔ５ ２ｋ
２Ｍ
１０ ｋ
４
ｒ
＋２４
＋５ Ｖ
。Ｐ１．６ Ｒ１４ ＰＩ．７ ｌｋ
．１０ ．３ Ａ１０１３
Ｒｌ １
图７恒流驱动单元电路图
故障与否的电路是很容易实现的，但是光敏电阻对 光的反应很灵敏，难于准确控制，如果控制不当很容 易出现误动作．为了提高该系统的抗干扰性和稳定 性，在主电路上串接一个电流取样电阻，当电阻上的 电压超过某个极限值时，认为ＬＥＤ灯过流故障；当 电压为零时，认为短路故障．由于采样电阻是电流采 样，所以它的值不能太大（本设计为１ Ｑ），否则影响 整个电路的工作效率，这样由此电阻采样的信号电 压远远小于单片机所能检测到的高电平的电压（当 ＬＥＤ灯正常时，工作电流大约３３０ ｍＡ，取样电压 ３３０ ｍＶ），所以为了可以正确的检测需要加一级电 压放大，其比例放大倍数约为１５．７倍．设计的电压放 大器如图８所示，它是由ＯＰ０７运放为核心元件组 成的，放大倍数可调． ３．７显示单元设计
万方数据
宁夏工程技术 表１恒流源特性测试数据表
第１０卷
表２根据环境明暗变化自动开灯和关灯数据表
６结语
经过多次调试，该系统能够准确的设定显示开 关灯时间并按时控制开关灯；通过遮盖测光元件 光敏电阻能够实现自动开关灯的功能；根据交通 情况可以实现自动调节灯亮，且与定点间的垂线距 离≤１ ｃｍ；支路控制器能够实现分别控制每只路灯 的开灯和关灯时间；当路灯出现故障时，具有声光报 警的功能，并显示故障灯的地址编号．单元控制器中 的ＬＥＤ灯恒流驱动电源自制．该系统采用性价比