1 引言

　　在倡導(dǎo)綠色用電的今天，路燈節(jié)能控制日益成為人們關(guān)注的話題，這里設(shè)計(jì)并制作一套模擬路燈節(jié)能控制系統(tǒng)。節(jié)能控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1 所示。

　　圖1 模擬路燈節(jié)能控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

　　模擬路燈節(jié)能控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能： 支路控制器有時(shí)鐘功能，能設(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; 能根據(jù)環(huán)境明暗變化，自動(dòng)開(kāi)燈和關(guān)燈，能根據(jù)交通情況自動(dòng)調(diào)節(jié)亮燈狀態(tài);并能分別獨(dú)立控制單只路燈的開(kāi)燈和關(guān)燈時(shí)間; 當(dāng)圖1 模擬路燈節(jié)能控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖路燈出現(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)。單元控制器具有調(diào)光功能，路燈驅(qū)動(dòng)電源輸出功率能在規(guī)定時(shí)間按設(shè)定要求自動(dòng)減小，該功率應(yīng)能在20% ～100% 范圍內(nèi)設(shè)定并調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)誤差≤2%。

　　2 總體設(shè)計(jì)方案

　　2. 1 設(shè)計(jì)思路

　　設(shè)計(jì)采用PWM 脈寬調(diào)制技術(shù)和恒流源電路對(duì)路燈的驅(qū)動(dòng)和亮度調(diào)節(jié)。通過(guò)單片機(jī)和傳感器及其檢測(cè)電路完成路燈工作狀態(tài)的控制。顯示部分利用液晶顯示模塊，菜單式操作，顯示時(shí)間、故障路燈地址、支路開(kāi)關(guān)燈時(shí)間、每只燈的開(kāi)關(guān)時(shí)間等功能。

　　2. 2 設(shè)計(jì)原理

　　根據(jù)模擬路燈節(jié)能控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖，將整體電路分成為五部分： 環(huán)境控制電路、時(shí)鐘電路、交通狀況的傳感器檢測(cè)電路、顯示控制模塊、LED 恒流驅(qū)動(dòng)及故障檢測(cè)電路。

　　2. 2. 1 環(huán)境控制電路

　　利用光敏電阻的阻值與光照度呈反比例關(guān)系，采樣其兩端的電壓信號(hào)，利用采樣的電壓信號(hào)通過(guò)施密特觸發(fā)器輸出的TTL 電平來(lái)控制LED 燈的開(kāi)關(guān)。電路可靠，有效地避免由于短時(shí)間光照劇烈變化引起的誤動(dòng)作，操作者可以通過(guò)電位器方便的進(jìn)行調(diào)試。

　　2. 2. 2 時(shí)鐘電路

　　使用時(shí)鐘專用芯片DS1302 進(jìn)行時(shí)鐘控制， 通過(guò)外加很少的電路就可以實(shí)現(xiàn)高精度的時(shí)鐘信號(hào)。

　　外圍電路簡(jiǎn)單可靠，時(shí)間精度高，采用串口通信可以節(jié)省I /O 口的資源，通過(guò)外接鋰電池后可以實(shí)現(xiàn)時(shí)間信息儲(chǔ)存。

　　2. 2. 3 交通狀況的傳感器檢測(cè)電路

　　使用紅外傳感器， 來(lái)判斷物體是否通過(guò)相關(guān)位置，并送入單片機(jī)判斷執(zhí)行相關(guān)程序。它具有光電傳感器的優(yōu)點(diǎn)，又避免了LED 燈的燈光干擾。

　　2. 2. 4 顯示控制模塊

　　使用128 × 64 液晶點(diǎn)陣進(jìn)行信息顯示，使用獨(dú)立鍵盤(pán)進(jìn)行功能切換和時(shí)間調(diào)整。信息量大，外圍電路簡(jiǎn)單，通過(guò)下拉式菜單方便操作，人機(jī)界面友好。

　　2. 2. 5 LED 恒流驅(qū)動(dòng)及故障檢測(cè)電路

　　利用三端可調(diào)穩(wěn)壓集成塊LM317，實(shí)現(xiàn)恒流輸出。PWM 脈寬調(diào)制法來(lái)控制燈的亮度，可以精確的控制燈的亮度和功率，而且LED 燈在從暗到亮的變化中過(guò)度平滑?？梢赃x用單片機(jī)內(nèi)部集成有兩路PWM脈寬，能方便的產(chǎn)生所需要的PWM 脈寬調(diào)制信號(hào)。

　　2. 3 系統(tǒng)組成

　　2. 3. 1 根據(jù)以上的設(shè)計(jì)思路及設(shè)計(jì)原理確定系統(tǒng)組成框圖如圖2。

　　圖2 系統(tǒng)組成框圖

　　2. 3. 2 每只LED 燈控制邏輯關(guān)系圖

　　每只LED 燈控制邏輯關(guān)系圖如圖3 所示。在規(guī)定的時(shí)間條件成立( 開(kāi)燈時(shí)間) 或環(huán)境明暗條件成立( 暗到一定程度) 的情況下開(kāi)燈; 當(dāng)有物體( 如人、車等) 通過(guò)到規(guī)定的區(qū)域內(nèi)時(shí)燈亮， 當(dāng)物體離開(kāi)規(guī)定區(qū)域時(shí)燈滅，實(shí)現(xiàn)節(jié)能要求。

　　圖3 LED 燈控制邏輯關(guān)系圖