-基于光控开关的路灯自动控制系统设计

论文摘要

随着我国经济发展迅猛，国民对电能的使用日益提高，与此而来的就是电能的浪费。目前国内路灯照明光源一般采用高压钠灯、高压汞灯和金属卤化物灯。常出现开灯早，关灯晚；或者开灯晚，关灯早的现象，不仅造成巨大的电能浪费、影响人们日常生活，还会损害城市形象、影响社会治安和交通安全，从而影响城市的投资环境。

总之，伴着城市规模的不断扩大，现有的路灯管理的方式方法已远远不能满足城市路灯发展与管理的需要，必须依靠现代化的高科技管理手段。光控路灯开关的发明与使用就显得十分重要。本设计基于光敏电阻的基本原理，设计了一个基于光控开关的路灯自动控制系统，实现路灯的智能控制。该系统主要由内光电转换级、运放滞后比较级、驱动级等组成，通过对光控电路的设计、仿真，为最终的实际应用提供参考依据。并分析了研究过程中出现的问题，逐步找出光控开关的最佳设计方法。

关键词：光控路灯开关光敏电阻光电转换驱动电路

目录

摘要 (1)

目录 (2)

绪论................................. 错误！未定义书签。

一、模拟路灯控制方案 3

1.1任务 4

1.2要求 5

1.2.1基本要求 5

1.3说明 5

1.4方案论证与比较 5

1.4.1控制芯片方案选择 5

1.4.2监测系统方案选择 6

二、硬件设计方案 (7)

2.1主控芯片 7

2.1.1 AT89S52的特点 7

2.1.2管脚说明 7

2.1.3芯片特点 9

2.2电源模块 10

2.3光控系统 11

2.4红外线监测模块 12

2.4路灯控制模块 14

2.5程序流程框图 21 2.6整体电

路图的设计 16

2.7PCB原理图17

三、系统调试 (17)

3.1软件调试 17

3.2硬件及总体电路调试 18

3.3系统改进方案 18

附录一程序 (19)

结论 (21)

参考文献 (22)

致谢 (23)

一、模拟路灯控制方案

本系统是基于单片机控制的路灯模拟控制系统，以单片机AT89S52为主控制器，利用监测定位对路面交通情况、外界环境亮度及对交通灯的影响和故障等信息进行采集，实现对路灯的智能化节能控制。该系统以1W高亮度LED灯作为模拟路灯，制作了LED灯恒流驱动电源，电流调节范围在0-1A内。通过红外式反射光电传感器监测路面交通情况，控制LED路灯亮、灭。通过光敏三极管对环境变化及路灯故障等信号进行监测，实现了路灯亮、灭控制和路灯故障报警。LED灯能在规定时间内实现自动减小亮度，并能在规定范围内设定调节。该系统节能，性价比高，具有应用价值。

系统框图如图1所示，

图1 路灯控制框图

路灯智能控制系统由控制中心、各个监测点、路灯驱动三大部分组成。LED 路灯控制系统以AT89S52单片机为控制核心，通过单片机实现对路灯亮度调节、日光监测、路灯开关的控制等。

路灯控制单元系统采用恒流源供电，具有输出功率调整功能，并能定时调整功率。驱动部分利用单片机产生PWM信号调制恒流源来驱动多路白光LED进行照明（使用多路

LED是为了保证照明的亮度）。通过调节PWM信号的占空比，就可以调整LED的亮度。同时对LED灯的电流和照明光强度进行监测，并反馈到PWM控制中，这样可以保证照明的亮度。

日光监测利用光敏电阻感应监测模块，利用电桥，可将光线信号转换成电信号，再通过电压比较器与用户设置的参数作比较，经主芯片计算后作出相应的动作，同时单片机启动个各监测点开始监测人流量。

路灯驱动模块的作用是将控制芯片发出的低电压控制信号转换成能控制220V电压的控制信号。电路要求具有耐高反压的三极管或场效应管组成。

主芯片是以采用AT89S52单片机。它具有结构简单、控制能力强、可靠性高、体积小、价格低等优点。因此为了节约成本在满足系统需要的前提下完成数据的计算和各个模块之间统一有效的分时操作而采用这种芯片，它可以用5V直流供电系统能有效地减少电路的损耗，同时这种芯片性能稳定工作频率在0—33MHZ之间可以有效地减小好各种外界干扰的影响。

1.（1）任务

设计并制作一套模拟路灯控制系统，路灯布置如图1-1所示，它能完成整个路段人流量、车流量的监测并实时的将数据传回到主控芯片便于主控芯片对路灯管理控制。

图1-1 路灯布置示意图

1．（2）要求

1.（2）.1基本要求

（1）电路根据如图所示在路灯下面设置一些监测装置来监测路上的行人、车辆等。

（2）主控制芯片应能根据环境明暗变化，自动开灯或关灯。

（3）主控制芯片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）由左至右到达监测点一时，灯A亮，同时判断物体到达第二测试点的时间。当人流较多时通过两点的时间就比较小。单片机输出的PWM 脉冲的周期相对变短，灯管的亮度增加。相反人流量小时单片机输出的PWM脉冲周期较长灯管的亮度减小。

1.（3）说明

1、光源以1 W的白色LED灯为主，它亮度强，使用寿命长、损耗小、发热量低、能较长时间工作而不烧坏硬件设备。

2、自制电源为整个电路提供电能。

3．自制的LED驱动电源输出端需留有电流、电压测量点。

4．系统中不得采用接触式传感器,因此电路采用光敏电阻，光敏二极管等非接触器件。

5．基本要求（3），需测定可移动物体M定位点与过“亮灯状态变换点”（A、B等点）垂线间的距离，要求该距离≤20cm。

1.(4)方案论证与比较

1.(4).1控制芯片方案选择

方案一: