基于单片机控制的模拟路灯控制系统.doc

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基于单片机控制的模拟路灯控制系统

摘要：

本文设计的模拟路灯控制系统可以合理的利用电能，避免很多不必要的电能损失，该系统采用ATMEL公司的AT89C51单片机作为控制核心，此单片机的时钟振荡系统能够显示时钟信息，并能够采集各种外部信号，经过整理后，为路灯做出相应的变化。

提高能源的利用率，美化了公路周边的环境，同时也为市民的出行带来极大的方便，降低交通事故的发生率。

关键词：

路灯AT89C51光电开关光敏电阻直流电机

BasedonMCSControlLightingControlSystemSimulation

Summary：

Thisdesignofstreetlightcontrolsystemsimulationreasonableuseofelectricalenergy,avoidingalotofunnecessarypowerloss,thesystemusesATMELCorporationAT89C51microcontrollerasthecontrolcore,thismicrocontroller'sclockoscillationsystemcandisplayclockinformation,andbeabletocollectavarietyofexternalsignal,afterfinishing,inordertomakecorrespondingchangesinthestreet.Toimproveenergyutilizationandbeautifytheroadssurroundingenvironment,butalsobringgreattravelforthepublicconvenience,toreducetheincidenceoftrafficaccidents.

Keyword：

StreetAT89C51photoelectricswitchphotosensitiveresistanceDCMotor

1.引言

目前市场中采用的太阳能路灯控制系统不能很好地利用能源，致使能源的无故浪费，而本文设计的模拟路灯控制系统是采用高亮度的LED灯进行显示控制，以单片机为微控制器，可以实现设定、显示开关灯时间，能够自动调节亮灯状态，当路灯出现故障时能够查出故障路灯具体地址。

2.系统方案设计

2.1．模拟路灯控制系统的总体介绍：

　　本系统是通过支路控制器来控制路灯亮灭，显示和设定亮灭时间。

因此现将支路控制分为三个部分，如下

第一部分：

支路控制器有时钟显示和设定功能。

通过液晶屏的显示，可以很好地了解路灯显示时间，根据一年四季夜晚时间的长短设定和更改路灯的开与关灯时间，这样就方便了出行晚的行人、机车。

在这一部分中，利用了单片机的时钟控制和液晶的显示就能完全实现路灯时间的显示与设定，不需要再利用时钟芯片。

　　第二部分：

支路控制器能根据交通情况自动调节开关灯状态：

当行人、机车由左至右到达灯1处时，灯1亮，当他到达灯2处时，灯1灭，灯2亮；若行人、机车由右至左移动到达灯2处时，灯2亮，当他到达灯1处时，灯2灭，灯1亮。

在此部分中利用了三个光电开关模块、两个路灯和单片机控制系统实现此功能。

当光电开关失去功能时，系统中亦设定了当夜晚来临时支路控制器自动调节开关灯时间的功能，能够根据环境明暗变化自动调节开关灯时间的硬件电路是光敏电阻模块，它能将外部变化信号转化为高低变化的电平，从而传送到支路控制器调节开关灯时间。

支路控制器能够通过开关独立控制路灯开关灯时间，不一定需要根据环境的明暗变化开关路灯。

　　第三部分：

当路灯出现故障时（灯不亮），支路控制器会发出声光报警信号。

我们的声光报警模块可以实时地向支路控制器报警，同时故障路灯地址编号还会显示在支路控制器的液晶显示屏上。

设计思路是当路灯出现故障时，传送线路上没有电流，电压跟随器的输出端电压比标准电压小，模块电路会将此信号送入支路控制器，再由支路控制器决定声光报警。

2.2.模拟路灯控制系统结构框图：

2.3.模拟路灯控制系统硬件电路设计：

2.3.1.硬件电路方案设计

控制器模块选择

　　采用ATMEL公司的AT89C51。

此单片机价格便宜，应用广泛，由于它具有集成度高，体积小，功耗少，处理能力强，可靠性高，系统结构简单，灵活性和扩展性好，价格低廉的优点。

因此，本文选用AT89C51单片机作为本系统的控制核心。

显示模块选择

JM12864F型液晶，可显示汉字及图形，内置8192个中文汉字、128个字符及64*256点阵显示RAM，它还可实现画面移位和自定义字符，系统稳定，容易编程，电路连接亦不复杂。

因此，本文选用液晶JM12864F显示路灯设定时间和故障路灯地址编号。

信号采集模块

通过红外光电开关来实现，它测量距离远，反应比较灵敏，而且有明显的电平变化，易于单片机的识别。

光电开关，外围电路较小，只需要外接一电阻即可。

另外，其体积小，易于安装，易于控制，成本较低。

因此,本文选用红外光电开关采集模拟量。

声光报警模块

　　采用喇叭、三极管组成的声音报警模块和路灯、电阻组成的灯光控制模块，由它们共同组成声光报警系统。

因此，当路灯出现故障时，支路控制器就会发出声光报警信号。

移动物体模块

　用一个自制寻迹小车来做可移动物体，此小车采用两组RPR220传感器对路面的黑色轨迹进行检测，并利用PWM波控制小车速度，只要上电，小车就可以沿着黑色轨迹奔跑。

它的制作简单，成本低。

自制寻迹也小车更加接近于实际的“可移动物体”。

因此，本文选用自制寻迹小车。

2.3.2.硬件电路电路设计

光敏电阻在不同的明暗条件下控制路灯的亮灭电路图

寻迹电机驱动模块电路图

支路控制器声光报警电路图

2.4.模拟路灯控制系统软件设计：

　　系统软件流程图

模拟量采集

路灯开关时间到？

白天？

故障路灯？

开关控制路灯？

运行显示

本次循环结束？

自动开关灯

运行显示

发送报警信息

执行开关处理

开始

程序初始化

3.系统方案可行性研究

本文设计的模拟路灯控制系统功能强大，系统制作简单，成本低廉。

在路灯控制系统中，它具有较强的控制理念，其方案设计中利用灵敏的光敏电阻感应外部环境变化，而将路灯做出相应的变化。

利用可控开关控制路灯亮灭，无论在什么时候都可以保证行人和机车的出行。

当路灯出现故障时，支路控制器利用比较器的比较，做出相应的声光报警信号，并显示故障路灯地址编号，根据上述情况，用户可以很方便的查处故障路灯的具体地址，提高了故障排除的办事效率。

因此，本文设计的模拟路灯控制系统方案是可行的。

4.结论

鉴于目前市场上普遍应用的路灯系统的不足之处，本文提出了一种新的基于单片机控制的模拟路灯设计方案。

本方案不仅可以实现智能控制，而且可以使路灯系统运行在节能状态，提高电能的利用率。

5.参考文献

【1】全国大学生电子设计竞赛组委会.全国大学生电子设计竞赛获奖作品汇编：

第一届至第五届.北京：

北京理工大学出版社，2004.8

【2】王未清、程国刚.MCS-51单片机原理及应用教程.北京：

清华大学出版社，2005.5

【3】谭浩强.C语言程序设计（第二版）.北京：

清华大学出版社，2000

【4】黄智伟.全国大学生电子设计竞赛训练教程.北京：

电子工业出版社，2005

【5】赵文博、刘文涛等。

单片机的C语言应用程序。

北京：

北京航空航天出版社，2007