基于单片机的模拟路灯控制系统设计方案

图6 红外收发传感器判断交通情况原理框图及红外接收发射电路。

2.4 环境明暗变化检测与故障检测电路

采用光敏电阻实现对其明暗的变化，产生不同的电压，经单片机内部模数转换处理，根据检测的信号进行相应的处理，实现因环境变化而改变LED 灯的开关状态。其原理图如图7 所示。

图7 环境明暗变化检测与故障检测电路。

3 系统软件设计

系统的软件采用C 语言编程，软件开发采用新华龙Silicon Laboratories IDE 软件平台进行调试。为了编写和调试的方便，节省资源，程序使用模块化设计，根据各功能要求分别设计程序，大大简化了程序的设计和调试工作，节省设计周期。

3.1 系统主程序

主程序开始工作在一个等待设定状态，当有键按下时系统根据按键模式工作。本系统采用红外遥控控制，利用定时器中断来实现对其解码。程序根据设定的模式工作，当遇到特殊情况会自动控制路灯的开关状态。主程序流程图如图8 所示。

图8 主程序流程图。

3.2 功率调节子程序

功率调节子程序流程图如图9 所示。程序首先通过PID 算法比较判断检测值的大小是否到20%,如果不够，时钟信号加1,同时修改PWM 控制电压输出。

若时钟信号不加1,就要考虑是否需要手动调节功率。

图9 功率调节子程序流程图。

4 系统测试

4.1 开关控制功能测量

( 1) 交通情况自动调节测试。

交通情况自动调节测试如表1 所示。测试结果表明能自动调节LED 灯1 及LED 灯2 的开关，且可移动物体M 上定位点与过亮灯状态变换点( S、B、S' 等点) 垂线间的距离≤2 cm.

表1 交通情况自动调节测试。

( 2) 开关灯定时测试。

设定LED 灯1 及LED 灯2 同时开( 17: 00) ,LED灯1 及LED 灯2 同时关( 17: 10) ; 设定LED 灯1 及LED 灯2 分别在不同时间开关( LED 灯1 于18: 00 开，LED 灯2 于18: 10 开; LED 灯1 于9: 00 关，LED 灯2于9: 10 关) .开关灯定时测试如表2 所示。

表2 开关灯定时测试

上表可见系统存在误差，误差产生是由于电路本身时钟有误差，还有人为的读数误差。

( 3) 环境明暗变化自动开关灯测试。

明暗变化自动开关灯测试，测试结果表明： 当环境变暗时，自动开启灯，当环境变亮时，自动关灯。

4.2 恒流源输出功率测试

表3 是在恒流源带LED 负载，调节控制电压时的实测电流值。

表3 LED 灯恒流驱动电路测试数据

从测试结果可以看出，电流源的恒流精度达到了98.7%,输出功率精度变化小于2%,基本技术指标达到设计要求。

5 结论

通过综合测试，本模拟路灯控制系统实现了自主设定显示开关灯时间，控制整条支路按时开灯和关灯，并根据环境明暗的变化及交通情况自动控制调节灯的亮度和开关; 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。整个系统完全自给自足，使用外围器件少，软件编程方便灵活，系统调试简单方便，系统成本低，性价比高，具有较高的现实意义。