0 引言

隨著(zhù)數字技術(shù)和網(wǎng)絡(luò )技術(shù)的發(fā)展，路燈數字化和網(wǎng)絡(luò )化已經(jīng)成為一種必然趨勢。節約能源、保證燈具壽命、提高照明管理水平、美化城市夜晚和保證城市夜間出行安全等，已經(jīng)成為對照明系統的一項基本要求。社會(huì )文明的不斷發(fā)展、城市規模的急劇膨脹，城市照明已不僅局限于道路的照明，社會(huì )對亮燈率、開(kāi)關(guān)燈的準確率、故障檢測的實(shí)時(shí)性和維修的及時(shí)性、路燈的節能要求也不斷增高。城市的擴大，路燈數量的迅速增長(cháng)，人工控制方式在故障實(shí)時(shí)監控處理、按需控制、節能等方面已越來(lái)越不能適合城市的發(fā)展。因此對于路燈所采取的智能控制和節能措施已經(jīng)非常有意義。

本文設計的LED智能路燈控制系統以STC89C58RD單片機作為主導控制芯片，可實(shí)現時(shí)鐘定時(shí)開(kāi)關(guān)燈，根據環(huán)境明暗變化實(shí)現開(kāi)關(guān)燈，根據交通情況自動(dòng)調節亮燈狀況，路燈出現故障實(shí)施聲光報警等一系列智能化行為。

1 系統總體設計方案

系統采用光敏二極管檢測環(huán)境明暗變化，用紅外接發(fā)器作為根據交通情況自動(dòng)調節亮燈的器件，將紅外發(fā)射器安裝在路燈桿上，紅外接收器安裝在路燈支架上面，當光敏二極管檢測不到光源，且紅外接收器檢測到紅外信號時(shí)，路燈會(huì )點(diǎn)亮，相反則不亮。采用編程來(lái)實(shí)現定時(shí)，設計路燈開(kāi)燈關(guān)燈時(shí)間，選用LCD12864作顯示器件，并作相應顯示。系統結構框圖如圖l所示。

圖1系統結構框圖

2 單元模塊設計

2.1時(shí)鐘定時(shí)部分

我們選擇的STC89C58RD芯片，本身有可編程的定時(shí)/計數器，可以通過(guò)軟件編程實(shí)現定時(shí)/計數。當到達設定的時(shí)間，就執行相應的定時(shí)設定任務(wù)。

2.2光敏二極管部分

該電路采用光敏二極管作為主控元件（見(jiàn)圖2），當沒(méi)有光照時(shí)，反向電阻很大，反向電流很��；當有光照時(shí)，光子打在PN結附近，于是在PN結附近產(chǎn)生電子一空穴對，它們在PN結內部電場(chǎng)作用下作定向運動(dòng)，形成光電流。光照越強，光電流越大。所以根據環(huán)境的明暗輸出不同的電壓信號。

圖2 光敏電路

  2.3紅外接收發(fā)射部分（檢測交通情況路燈亮滅）

按要求分別在道路兩旁路燈桿上安裝紅外接收器（見(jiàn)圖3），信號的接收端連到單片機，當車(chē)輛或者行人經(jīng)過(guò)時(shí)，接收器檢測到紅外，信號端檢測到高電平輸入，從而控制路燈的亮滅。

圖3 紅外發(fā)射傳感器

2.4聲光報警部分

路燈故障時(shí)，LED0點(diǎn)亮，蜂鳴器響起，達到聲光報警功能（見(jiàn)圖4）。單片機P0.7-個(gè)腳給高電頻時(shí)，LED0點(diǎn)亮，并且三極管導通，蜂鳴器也發(fā)出聲響。

圖4聲光報警

2.5顯示部分

該部分用LCD128*64作為顯示（見(jiàn)圖5），采用該顯示器的主要原因是，可以顯示圖片和字符，功能十分強大，通過(guò)顯示提示控制整個(gè)電路的控制。

圖5 顯示電路

2.6恒流源部分

該電路提供一個(gè)恒定不變的電流（見(jiàn)圖6），Q3端接負載，使負載穩定工作。負載加大也不會(huì )影響電流的變化。

這樣所接的路燈能穩定工作。通過(guò)調節輸入端電壓可以相應改變電流的輸出。而TIP122達林頓管的集電極C的基準電壓可以是l2-20 v.

圖6 恒流源電路

2.7路燈好壞檢測部分

該電路運用了一個(gè)LM358搭建的兩個(gè)電壓比較器，分別可以檢測P1、P2端的兩個(gè)路燈的好壞。當路燈導通工作時(shí)，比較器的2腳、6腳會(huì )有電壓，而比較器的3腳、5腳通過(guò)滑動(dòng)電阻調節電壓，并且3腳、5腳的調節電壓要分別比2腳和6腳的工作電壓小，但不能調至0 V.所以路燈正常工作時(shí)，單片機P0.5腳和P0.6腳輸出低電平，路燈有故障時(shí)，P0.5腳和P0.6腳就會(huì )輸出高電平。

3 系統軟件設計

系統軟件框圖如圖7所示。

圖7 系統軟件框圖

4 系統測試結果

LED路燈驅動(dòng)電流輸出端電壓、電流的測試結果（見(jiàn)表1和表2）。

表1負載一（一個(gè)燈）

表2 負載二（兩個(gè)燈）

5 結論

本文提出了一種基于單片機的路燈智能控制系統的設計方案，并完成了硬件和軟件的設計。智能控制裝置能根據交通情況自動(dòng)調節亮燈狀態(tài)：當車(chē)輛或行人靠近路燈時(shí)，路燈逐漸變亮；當車(chē)輛或行人遠離時(shí)，路燈自動(dòng)變暗并且最后熄滅�？刂破鬟�能分別獨立控制每只路燈的開(kāi)燈和關(guān)燈時(shí)間。該系統總體性?xún)r(jià)比高，維護成本低，功耗低，工藝環(huán)保，符合綠色經(jīng)濟和節約型社會(huì )的要求。