摘要：本控制系統(tǒng)以STC89C58RD單片機(jī)為控制器，主要由恒流源電路、時(shí)鐘定時(shí)電路、顯示電路、光敏感應(yīng)電路、紅外接收電路、聲光報(bào)警電路等組成。能設(shè)定路燈（LED）開燈關(guān)燈時(shí)間（用LED12864顯示相關(guān)信息）。路燈（LED）通過恒流源電路正常工作，即使遇到短路、電壓不穩(wěn)定等情況也不會燒掉，電路起恒流保護(hù)作用。而系統(tǒng)遇到環(huán)境明暗變化時(shí)，路燈會自動關(guān)閉和打開，并且根據(jù)道路上交通狀況自動調(diào)節(jié)亮燈情況，且有定時(shí)功能。

　　0 引言

　　隨著數(shù)字技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，路燈數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化已經(jīng)成為一種必然趨勢。節(jié)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(tǒng)的一項(xiàng)基本要求。社會文明的不斷發(fā)展、城市規(guī)模的急劇膨脹，城市照明已不僅局限于道路的照明，社會對亮燈率、開關(guān)燈的準(zhǔn)確率、故障檢測的實(shí)時(shí)性和維修的及時(shí)性、路燈的節(jié)能要求也不斷增高。城市的擴(kuò)大，路燈數(shù)量的迅速增長，人工控制方式在故障實(shí)時(shí)監(jiān)控處理、按需控制、節(jié)能等方面已越來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(jié)能措施已經(jīng)非常有意義。

　　本文設(shè)計(jì)的LED智能路燈控制系統(tǒng)以STC89C58RD單片機(jī)作為主導(dǎo)控制芯片，可實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘定時(shí)開關(guān)燈，根據(jù)環(huán)境明暗變化實(shí)現(xiàn)開關(guān)燈，根據(jù)交通情況自動調(diào)節(jié)亮燈狀況，路燈出現(xiàn)故障實(shí)施聲光報(bào)警等一系列智能化行為。

　　1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案

　　系統(tǒng)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(jù)交通情況自動調(diào)節(jié)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(dāng)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)，路燈會點(diǎn)亮，相反則不亮。采用編程來實(shí)現(xiàn)定時(shí)，設(shè)計(jì)路燈開燈關(guān)燈時(shí)間，選用LCD12864作顯示器件，并作相應(yīng)顯示。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖l所示。

圖1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖

　　2 單元模塊設(shè)計(jì)

　　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(jì)數(shù)器，可以通過軟件編程實(shí)現(xiàn)定時(shí)/計(jì)數(shù)。當(dāng)?shù)竭_(dá)設(shè)定的時(shí)間，就執(zhí)行相應(yīng)的定時(shí)設(shè)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（見圖2），當(dāng)沒有光照時(shí)，反向電阻很大，反向電流很?。划?dāng)有光照時(shí)，光子打在PN結(jié)附近，于是在PN結(jié)附近產(chǎn)生電子一空穴對，它們在PN結(jié)內(nèi)部電場作用下作定向運(yùn)動，形成光電流。光照越強(qiáng)，光電流越大。所以根據(jù)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（見圖3），信號的接收端連到單片機(jī)，當(dāng)車輛或者行人經(jīng)過時(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(bào)警部分

　　路燈故障時(shí)，LED0點(diǎn)亮，蜂鳴器響起，達(dá)到聲光報(bào)警功能（見圖4）。單片機(jī)P0.7-個(gè)腳給高電頻時(shí)，LED0點(diǎn)亮，并且三極管導(dǎo)通，蜂鳴器也發(fā)出聲響。

圖4聲光報(bào)警

　　2.5顯示部分

　　該部分用LCD128*64作為顯示（見圖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(qiáng)大，通過顯示提示控制整個(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（見圖6），Q3端接負(fù)載，使負(fù)載穩(wěn)定工作。負(fù)載加大也不會影響電流的變化。

　　這樣所接的路燈能穩(wěn)定工作。通過調(diào)節(jié)輸入端電壓可以相應(yīng)改變電流的輸出。而TIP122達(dá)林頓管的集電極C的基準(zhǔn)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(yùn)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(dāng)路燈導(dǎo)通工作時(shí)，比較器的2腳、6腳會有電壓，而比較器的3腳、5腳通過滑動電阻調(diào)節(jié)電壓，并且3腳、5腳的調(diào)節(jié)電壓要分別比2腳和6腳的工作電壓小，但不能調(diào)至0 V.所以路燈正常工作時(shí)，單片機(jī)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腳就會輸出高電平。

　　3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

　　系統(tǒng)軟件框圖如圖7所示。

圖7 系統(tǒng)軟件框圖

　　4 系統(tǒng)測試結(jié)果

　　LED路燈驅(qū)動電流輸出端電壓、電流的測試結(jié)果（見表1和表2）。

表1負(fù)載一（一個(gè)燈）

表2 負(fù)載二（兩個(gè)燈）

　　5 結(jié)論

　　本文提出了一種基于單片機(jī)的路燈智能控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，并完成了硬件和軟件的設(shè)計(jì)。智能控制裝置能根據(jù)交通情況自動調(diào)節(jié)亮燈狀態(tài)：當(dāng)車輛或行人靠近路燈時(shí)，路燈逐漸變亮；當(dāng)車輛或行人遠(yuǎn)離時(shí)，路燈自動變暗并且熄滅?？刂破鬟€能分別獨(dú)立控制每只路燈的開燈和關(guān)燈時(shí)間。該系統(tǒng)總體性價(jià)比高，維護(hù)成本低，功耗低，工藝環(huán)保，符合綠色經(jīng)濟(jì)和節(jié)約型社會的要求。

參考文獻(xiàn):

[1]. STC89C58RD datasheet http://www.hbjingang.com/datasheet/STC89C58RD_1054206.html.
[2]. TIP122 datasheet http://www.hbjingang.com/datasheet/TIP122_648517.html.
[3]. LM358 datasheet http://www.hbjingang.com/datasheet/LM358_1060605.html.