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(cè)與故障檢測(cè)電路

采用光敏電阻實(shí)現(xiàn)對(duì)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(cè)的信號(hào)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(kāi)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(cè)與故障檢測(cè)電路。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)的軟件采用C 語(yǔ)言編程，軟件開(kāi)發(fā)采用新華龍Silicon Laboratories IDE 軟件平臺(tái)進(jìn)行調(diào)試。為了編寫(xiě)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(jiǎn)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(kāi)始工作在一個(gè)等待設(shè)定狀態(tài)，當(dāng)有鍵按下時(shí)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(shí)器中斷來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)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(huì)自動(dòng)控制路燈的開(kāi)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(guò)PID 算法比較判斷檢測(cè)值的大小是否到20%,如果不夠，時(shí)鐘信號(hào)加1,同時(shí)修改PWM 控制電壓輸出。

若時(shí)鐘信號(hào)不加1,就要考慮是否需要手動(dòng)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(cè)試

4.1 開(kāi)關(guān)控制功能測(cè)量

( 1) 交通情況自動(dòng)調(diào)節(jié)測(cè)試。

交通情況自動(dòng)調(diào)節(jié)測(cè)試如表1 所示。測(cè)試結(jié)果表明能自動(dòng)調(diào)節(jié)LED 燈1 及LED 燈2 的開(kāi)關(guān)，且可移動(dòng)物體M 上定位點(diǎn)與過(guò)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(dòng)調(diào)節(jié)測(cè)試。

( 2) 開(kāi)關(guān)燈定時(shí)測(cè)試。

設(shè)定LED 燈1 及LED 燈2 同時(shí)開(kāi)( 17: 00) ,LED燈1 及LED 燈2 同時(shí)關(guān)( 17: 10) ; 設(shè)定LED 燈1 及LED 燈2 分別在不同時(shí)間開(kāi)關(guān)( LED 燈1 于18: 00 開(kāi)，LED 燈2 于18: 10 開(kāi); LED 燈1 于9: 00 關(guān)，LED 燈2于9: 10 關(guān)) .開(kāi)關(guān)燈定時(shí)測(cè)試如表2 所示。

表2 開(kāi)關(guān)燈定時(shí)測(cè)試

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

( 3) 環(huán)境明暗變化自動(dòng)開(kāi)關(guān)燈測(cè)試。

明暗變化自動(dòng)開(kāi)關(guān)燈測(cè)試，測(cè)試結(jié)果表明： 當(dāng)環(huán)境變暗時(shí)，自動(dòng)開(kāi)啟燈，當(dāng)環(huán)境變亮?xí)r，自動(dòng)關(guān)燈。

4.2 恒流源輸出功率測(cè)試

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

表3 LED 燈恒流驅(qū)動(dòng)電路測(cè)試數(shù)據(jù)

從測(cè)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(guò)綜合測(cè)試，本模擬路燈控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了自主設(shè)定顯示開(kāi)關(guān)燈時(shí)間，控制整條支路按時(shí)開(kāi)燈和關(guān)燈，并根據(jù)環(huán)境明暗的變化及交通情況自動(dòng)控制調(diào)節(jié)燈的亮度和開(kāi)關(guān); 當(dāng)路燈出現(xiàn)故障時(shí)，支路控制器發(fā)出滴答的報(bào)警信號(hào)，并顯示有故障燈的編號(hào)。整個(gè)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(jiǎn)單方便，系統(tǒng)成本低，性價(jià)比高，具有較高的現(xiàn)實(shí)意義。