基于單片機(jī)的模擬路燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

圖6 紅外收發(fā)傳感器判斷交通情況原理框圖及紅外接收發(fā)射電路。

2.4 環(huán)境明暗變化檢測與故障檢測電路

采用光敏電阻實(shí)現(xiàn)對其明暗的變化，產(chǎn)生不同的電壓，經(jīng)單片機(jī)內(nèi)部模數(shù)轉(zhuǎn)換處理，根據(jù)檢測的信號進(jìn)行相應(yīng)的處理，實(shí)現(xiàn)因環(huán)境變化而改變LED 燈的開關(guān)狀態(tài)。其原理圖如圖7 所示。

圖7 環(huán)境明暗變化檢測與故障檢測電路。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)的軟件采用C 語言編程，軟件開發(fā)采用新華龍Silicon Laboratories IDE 軟件平臺進(jìn)行調(diào)試。為了編寫和調(diào)試的方便，節(jié)省資源，程序使用模塊化設(shè)計(jì)，根據(jù)各功能要求分別設(shè)計(jì)程序，大大簡化了程序的設(shè)計(jì)和調(diào)試工作，節(jié)省設(shè)計(jì)周期。

3.1 系統(tǒng)主程序

主程序開始工作在一個等待設(shè)定狀態(tài)，當(dāng)有鍵按下時系統(tǒng)根據(jù)按鍵模式工作。本系統(tǒng)采用紅外遙控控制，利用定時器中斷來實(shí)現(xiàn)對其解碼。程序根據(jù)設(shè)定的模式工作，當(dāng)遇到特殊情況會自動控制路燈的開關(guān)狀態(tài)。主程序流程圖如圖8 所示。

圖8 主程序流程圖。

3.2 功率調(diào)節(jié)子程序

功率調(diào)節(jié)子程序流程圖如圖9 所示。程序首先通過PID 算法比較判斷檢測值的大小是否到20%,如果不夠，時鐘信號加1,同時修改PWM 控制電壓輸出。

若時鐘信號不加1,就要考慮是否需要手動調(diào)節(jié)功率。

圖9 功率調(diào)節(jié)子程序流程圖。

4 系統(tǒng)測試

4.1 開關(guān)控制功能測量

( 1) 交通情況自動調(diào)節(jié)測試。

交通情況自動調(diào)節(jié)測試如表1 所示。測試結(jié)果表明能自動調(diào)節(jié)LED 燈1 及LED 燈2 的開關(guān)，且可移動物體M 上定位點(diǎn)與過亮燈狀態(tài)變換點(diǎn)( S、B、S' 等點(diǎn)) 垂線間的距離≤2 cm.

表1 交通情況自動調(diào)節(jié)測試。

( 2) 開關(guān)燈定時測試。

設(shè)定LED 燈1 及LED 燈2 同時開( 17: 00) ,LED燈1 及LED 燈2 同時關(guān)( 17: 10) ; 設(shè)定LED 燈1 及LED 燈2 分別在不同時間開關(guān)( LED 燈1 于18: 00 開，LED 燈2 于18: 10 開; LED 燈1 于9: 00 關(guān)，LED 燈2于9: 10 關(guān)) .開關(guān)燈定時測試如表2 所示。

表2 開關(guān)燈定時測試

上表可見系統(tǒng)存在誤差，誤差產(chǎn)生是由于電路本身時鐘有誤差，還有人為的讀數(shù)誤差。

( 3) 環(huán)境明暗變化自動開關(guān)燈測試。

明暗變化自動開關(guān)燈測試，測試結(jié)果表明： 當(dāng)環(huán)境變暗時，自動開啟燈，當(dāng)環(huán)境變亮?xí)r，自動關(guān)燈。

4.2 恒流源輸出功率測試

表3 是在恒流源帶LED 負(fù)載，調(diào)節(jié)控制電壓時的實(shí)測電流值。

表3 LED 燈恒流驅(qū)動電路測試數(shù)據(jù)

從測試結(jié)果可以看出，電流源的恒流精度達(dá)到了98.7%,輸出功率精度變化小于2%,基本技術(shù)指標(biāo)達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

5 結(jié)論

通過綜合測試，本模擬路燈控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了自主設(shè)定顯示開關(guān)燈時間，控制整條支路按時開燈和關(guān)燈，并根據(jù)環(huán)境明暗的變化及交通情況自動控制調(diào)節(jié)燈的亮度和開關(guān); 當(dāng)路燈出現(xiàn)故障時，支路控制器發(fā)出滴答的報(bào)警信號，并顯示有故障燈的編號。整個系統(tǒng)完全自給自足，使用外圍器件少，軟件編程方便靈活，系統(tǒng)調(diào)試簡單方便，系統(tǒng)成本低，性價比高，具有較高的現(xiàn)實(shí)意義。