路燈模擬控制系統(tǒng)

1、模擬路燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)報(bào)告摘要本文詳細(xì)描述了路燈模擬控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法。本系統(tǒng)全部用數(shù)字控制，分個(gè)五個(gè)模塊：?jiǎn)纹瑱C(jī)控制及顯示模塊、紅外感應(yīng)模塊、恒流驅(qū)動(dòng)電源模塊、路燈單元控制模塊、故障檢測(cè)與報(bào)警模塊。單片機(jī)控制模塊以stc12c5a60s2為核心，主要由各感應(yīng)器件采集信號(hào)，通過(guò)單片機(jī)處理各種接受信號(hào)（包括光電檢測(cè)信號(hào)），從而控制led燈各種模式下的亮和滅，并用lcd液晶顯示屏顯示各類(lèi)數(shù)據(jù)；紅外感應(yīng)模塊通過(guò)紅外控制技術(shù)檢測(cè)物體的運(yùn)動(dòng)位置；恒流源模塊采用pwm波數(shù)字調(diào)節(jié)恒流源輸出功率；路燈單元控制模塊使用最小型單片機(jī)at89c2051去控制恒流源模塊輸出，從而控制led路燈的輸出功率。路燈故障檢測(cè)與

2、報(bào)警模塊可以檢測(cè)各路燈單元電路的工作狀態(tài)。關(guān)鍵詞：數(shù)字控制 紅外感應(yīng) 路燈控制abstractthis system uses digitally control.it includes five modules: mcu control and displaym, infrared sensor module, constant current drive power module, lamp control module, detection and alarm module.the mcu stc12c5a60s2 mainly detects some sensing signals(

3、including the optical detection signal) and handles them according to them to open or close the led lamp. we adopt lcd to display the various types of data. infrared sensor module to detect objects through infrared control movement of position. constant current source modules uses digital adjustable

4、 pwm wave to output power to control the output power of led lamps.the pwm wave is producted by at89c2051 microcontroller.the detection and alarm module can detect the working state of the lamp circuit.keywords: digitally control infrared sensor module lamp control目 錄1 方案比較與論證31.1總體設(shè)計(jì)方案與比較31.2 模塊電路設(shè)

5、計(jì)與論證32 系統(tǒng)設(shè)計(jì)32.1 總體設(shè)計(jì)32.2 軟件流程圖42.3 主控電路43 測(cè)試數(shù)據(jù)與分析53.1 模塊測(cè)試53.2 整機(jī)調(diào)試73.3 測(cè)試結(jié)果74 系統(tǒng)特色75 總結(jié)81 方案比較與論證1.1總體設(shè)計(jì)方案與比較方案一：采用超聲波測(cè)距，可以檢測(cè)小車(chē)與led燈之間的距離，但電路比較復(fù)雜，程序比較麻煩，而且很難達(dá)到測(cè)距誤差2cm。方案二： 采用紅外反射測(cè)距，可以檢測(cè)小車(chē)與led燈之間的距離，從而實(shí)現(xiàn)不同交通情況下自動(dòng)調(diào)節(jié)燈亮狀態(tài)的功能。但需要測(cè)量相位差，測(cè)量程序比較復(fù)雜。方案三：設(shè)置紅外感應(yīng)點(diǎn)，即在規(guī)定距離的跑道上設(shè)置s、b、s三個(gè)感測(cè)點(diǎn)，將采集到信息傳回，由單片機(jī)控制燈亮狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)亮

6、燈。方案論證：以上三種方案都可以實(shí)現(xiàn)不同交通情況下自動(dòng)調(diào)節(jié)燈亮狀態(tài)的功能，前兩種方案比較復(fù)雜，而且要求感應(yīng)精度較高，不易實(shí)現(xiàn)。方案三比較簡(jiǎn)單易行，出于綜合考慮，我們采用方案三中的設(shè)置紅外感應(yīng)點(diǎn)方案。1.2 模塊電路設(shè)計(jì)與論證 單片機(jī)控制及顯示模塊主控制器采用stc12c5a60s2單片機(jī)，是高速/低功耗/超強(qiáng)抗干擾的新一代8051單片機(jī)，具有很高的性?xún)r(jià)比。本系統(tǒng)采用液晶顯示，這樣可以顯示更多的信息，接口電路簡(jiǎn)單，控制方便。液晶顯示的內(nèi)容有，開(kāi)始界面、時(shí)鐘、星期、路燈點(diǎn)亮情況、功能模式等。 紅外感應(yīng)模塊設(shè)置三個(gè)感應(yīng)點(diǎn)，采用紅外對(duì)射感應(yīng)采集信息，可精確檢測(cè)到小車(chē)與各路燈的相對(duì)位置，從而作出路燈開(kāi)關(guān)

7、判斷。 cds光敏感應(yīng)利用cds光敏電阻檢測(cè)環(huán)境明暗變化，自動(dòng)控制開(kāi)燈和關(guān)燈 恒流驅(qū)動(dòng)源模塊使用pwm波調(diào)節(jié)，通過(guò)改變pwm波的占空比來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)字調(diào)節(jié)恒流源輸出功率，從而改變路燈亮度。 路燈故障檢測(cè)模塊路燈發(fā)生故障可有兩種情況，一是路燈短路，二是路燈斷路。此模塊通過(guò)在路燈前端采集電壓信號(hào)，通過(guò)電壓比較器來(lái)判別路燈導(dǎo)通情況，并返回信息，在液晶屏上顯示故障路燈編號(hào)。2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.1總體設(shè)計(jì)總體設(shè)計(jì)框圖如圖2-1所示。電源輸出功率控制紅外感應(yīng)s、b、slcd液晶顯示led1控制led2控制路燈故障檢測(cè)主控制器鍵盤(pán)控制恒流驅(qū)動(dòng)電源cds明暗感應(yīng)路燈亮度調(diào)節(jié)圖2-1總體框圖2.2 軟件流程圖軟件流程圖如

8、圖2-2所示。設(shè)置燈2開(kāi)始設(shè)置燈1時(shí)鐘明暗感應(yīng)交通自控故障檢測(cè)返回圖2-2 軟件流程2.3 主控電路主控電路圖如圖2-3所示圖2-3 主控電路圖3 測(cè)試數(shù)據(jù)與分析3.1 模塊測(cè)試（1） 主控及顯示模塊 接通電源，演示各種按鍵動(dòng)作，并用電壓表測(cè)試各控制接口的電平高低情況，并觀測(cè)液晶顯示是否與按鍵動(dòng)作同步，且達(dá)到預(yù)定顯示要求。（2） 紅外感應(yīng)模塊如圖3-1所示，接通電源，對(duì)接紅外發(fā)射與接收感應(yīng)頭，先看信號(hào)指示燈是否點(diǎn)亮，若點(diǎn)亮，則說(shuō)明紅外發(fā)射與接收成功，然后用障礙物擋住紅外接收頭，再用萬(wàn)用表測(cè)量q1的發(fā)射極是否為高平且指示燈熄滅，則表明障礙物檢測(cè)成功。 圖3-1 紅外感應(yīng)電路（3） 恒流源模塊本模

9、塊是通過(guò)一個(gè)小型單片機(jī)輸出pwm波控制恒流源電路的輸出功率，達(dá)到調(diào)節(jié)路燈亮度的目的。如圖3-2所示，接通電源，連接好各類(lèi)信號(hào)線，按加減鍵調(diào)節(jié)輸出pwm波的占空比，同時(shí)觀測(cè)路燈的亮度變化。 圖3-2 恒流源與單元控制器電路（4） 路燈單元控制模塊本模塊主要是用來(lái)控制led的開(kāi)和關(guān)的，用繼電器作開(kāi)關(guān)元件，利用uln2003驅(qū)動(dòng)繼電器工作。接通電源，連接好各類(lèi)信號(hào)線，給uln2003的7c口一個(gè)低電平，這時(shí)繼電器導(dǎo)通，led等發(fā)亮。（5） 故障檢測(cè)與報(bào)警模塊路燈發(fā)生故障可有兩種情況，一是路燈短路，二是路燈斷路，我們通過(guò)采集電壓信號(hào)，用電壓比較器來(lái)判斷l(xiāng)ed燈的導(dǎo)通情況。接通電源，連接好數(shù)據(jù)線，設(shè)置路

10、燈為點(diǎn)亮狀態(tài)，然后斷開(kāi)led燈，聽(tīng)見(jiàn)蜂鳴器的“嘀嗒”聲，并伴有指示燈（發(fā)光二級(jí)管）閃爍。3.2 整機(jī)調(diào)試將各模塊裝入跑道的相應(yīng)位置，連接好所有的電源線和信號(hào)控制線，檢查線路是否正確無(wú)誤。打開(kāi)電源，通過(guò)按鍵設(shè)置路燈點(diǎn)亮參數(shù)。分別測(cè)試路燈的各種功能，需調(diào)試的功能有時(shí)鐘顯示、定時(shí)開(kāi)關(guān)燈、環(huán)境明暗感應(yīng)、交通自控、路燈故障檢測(cè)、數(shù)字調(diào)光等，重復(fù)以上步驟，直到達(dá)到要求為止。3.3 測(cè)試結(jié)果項(xiàng)目完成情況基本要求顯示時(shí)鐘功能，定時(shí)開(kāi)關(guān)燈完成根據(jù)環(huán)境明暗變化，自動(dòng)開(kāi)燈和關(guān)燈完成根據(jù)交通情況自動(dòng)調(diào)節(jié)亮燈狀態(tài)（s、b、s三點(diǎn)）完成分別獨(dú)立控制每只路燈的開(kāi)燈和關(guān)燈時(shí)間完成led故障檢測(cè)，顯示地址，并發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)完

11、成 發(fā)揮部分自制單元控制器中的led燈恒流驅(qū)動(dòng)電源完成調(diào)光功能，電源輸出功率定時(shí)自動(dòng)調(diào)節(jié)完成全數(shù)字控制完成語(yǔ)音報(bào)警完成4 系統(tǒng)特色1. 增強(qiáng)控制能力：系統(tǒng)具有定時(shí)控制和人工控制等多種控制方式，能隨時(shí)調(diào)整燈光的開(kāi)/關(guān)燈時(shí)間，實(shí)現(xiàn)路燈開(kāi)/關(guān)燈自動(dòng)控制。2. 節(jié)約電能：系統(tǒng)能預(yù)置合理的開(kāi)、關(guān)燈時(shí)間方案，在滿(mǎn)足對(duì)亮化工程的照明需求時(shí)，有效地減少了開(kāi)燈時(shí)間，從而節(jié)約了大量的電能。系統(tǒng)還設(shè)置了省電模式，3分鐘內(nèi)無(wú)按鍵動(dòng)作，自動(dòng)關(guān)閉顯示器。3. 報(bào)警處理：當(dāng)路燈出現(xiàn)故障時(shí)（燈不亮），支路控制器發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)，并顯示有故障路燈的地址編號(hào)。 4. 全數(shù)字控制：本路燈系統(tǒng)的所有功能都可由用戶(hù)通過(guò)鍵盤(pán)輸入控制，簡(jiǎn)

12、單方便直觀，更具人性化設(shè)計(jì)。5. 系統(tǒng)模塊化設(shè)計(jì): 系統(tǒng)采用了模塊化技術(shù)架構(gòu)，具有良好的持續(xù)升級(jí)和功能擴(kuò)展能力。隨著技術(shù)的發(fā)展和用戶(hù)功能需求的變化而不斷升級(jí)。6. 全中文液晶顯示：采用液晶顯示可以顯示更多的信息，接口電路簡(jiǎn)單，控制方便，顯示直觀，便于用戶(hù)設(shè)置路燈參數(shù)。7. 數(shù)據(jù)掉電保護(hù)：遇到掉電情況，自動(dòng)保護(hù)用戶(hù)設(shè)置的控制參數(shù)，使得控制電路更穩(wěn)定。 8. 自制簡(jiǎn)便路道：簡(jiǎn)單美觀的道路模塊，方便路燈系統(tǒng)的整體測(cè)試，增強(qiáng)整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。5 總結(jié)我們?cè)谡麄€(gè)設(shè)計(jì)制作過(guò)程中，始終關(guān)注系統(tǒng)的性能指標(biāo)和運(yùn)行的穩(wěn)定性，本著穩(wěn)定性和精確性并重的原則，我們采取了諸多的有效措施，基本完成了設(shè)計(jì)題目所規(guī)定的指標(biāo)和要求，而且對(duì)于有些指標(biāo)進(jìn)行了擴(kuò)展設(shè)計(jì)，功能提高。同時(shí)考慮到性?xún)r(jià)比和人機(jī)互動(dòng)，簡(jiǎn)化電路，改善顯示界面，優(yōu)化整機(jī)構(gòu)造，提出更人性化的設(shè)計(jì)。 模擬路燈控制系統(tǒng)是我們團(tuán)隊(duì)互相合作、共同努力完成的一個(gè)項(xiàng)目，雖然在設(shè)計(jì)制作過(guò)程中遇到很多的麻煩和困難，但我們始終如一、同心協(xié)