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1、I-1模拟路灯控制系统设计报告模拟路灯控制系统设计报告摘要摘要本文详细描述了路灯模拟控制系统的设计方法。本系统全部用数字控制，分个五个模块：单片机控制及显示模块、红外感应模块、恒流驱动电源模块、路灯单元控制模块、故障检测与报警模块。单片机控制模块以 STC12C5A60S2 为核心，主要由各感应器件采集信号，通过单片机处理各种接受信号（包括光电检测信号） ，从而控制 LED 灯各种模式下的亮和灭，并用 LCD 液晶显示屏显示各类数据；红外感应模块通过红外控制技术检测物体的运动位置；恒流源模块采用 PWM 波数字调节恒流源输出功率；路灯单元控制模块使用最小型单片机AT89C2051 去控制恒流源
2、模块输出，从而控制 LED 路灯的输出功率。路灯故障检测与报警模块可以检测各路灯单元电路的工作状态。关键词：关键词：数字控制 红外感应 路灯控制AbstractThis system uses digitally control.It includes five modules: MCU control and displaym, infrared sensor module, constant current drive power module, lamp control module, detection and alarm module.The MCU STC12C5A60S2 mai
3、nly detects some sensing signals(including the optical detection signal) and handles them according to them to open or close the LED lamp. We adopt LCD to display the various types of data. Infrared sensor module to detect objects through infrared control movement of position. Constant current sourc
4、e modules uses digital adjustable PWM wave to output power to control the output power of LED lamps.The PWM wave is producted by AT89C2051 microcontroller.The detection and alarm module can detect the working state of the lamp circuit. Keywords: digitally control infrared sensor module lamp controlI
5、-2目目 录录1 方案比较与论证方案比较与论证.3 1.1 总体总体设设计方案与比较计方案与比较.3 1.2 模块电路设计与论证模块电路设计与论证.3 2 系统设计系统设计.3 2.1 总体设计总体设计.3 2.2 软件流程图软件流程图.4 2.3 主控电路主控电路.4 3 测试数据与分析测试数据与分析.5 3.1 模块测试模块测试.5 3.2 整机调试整机调试.7 3.3 测试结果测试结果.7 4 系统特色系统特色.7 5 总结总结.8I-31 方案比较与论证方案比较与论证1.1 总体设计方案与比较总体设计方案与比较方案一：方案一： 采用超声波测距，可以检测小车与 LED 灯之间的距离，但电
6、路比较复杂， 程序比较麻烦，而且很难达到测距误差2cm。 方案二：方案二：采用红外反射测距，可以检测小车与 LED 灯之间的距离，从而实现不 同交通情况下自动调节灯亮状态的功能。但需要测量相位差，测量程序比较复 杂。 方案三：方案三： 设置红外感应点，即在规定距离的跑道上设置 S、B、S三个感测点，将采 集到信息传回，由单片机控制灯亮状态，实现自动亮灯。方案论证：方案论证：以上三种方案都可以实现不同交通情况下自动调节灯亮状态的功能，前两 种方案比较复杂，而且要求感应精度较高，不易实现。方案三比较简单易行， 出于综合考虑，我们采用方案三中的设置红外感应点方案。 1.2 模块电路设计与论证模块电路
7、设计与论证 单片机控制及显示模块 主控制器采用 STC12C5A60S2 单片机，是高速/低功耗/超强抗干扰的新一 代 8051 单片机，具有很高的性价比。本系统采用液晶显示，这样可以显示更多 的信息，接口电路简单，控制方便。液晶显示的内容有，开始界面、时钟、星 期、路灯点亮情况、功能模式等。 红外感应模块 设置三个感应点，采用红外对射感应采集信息，可精确检测到小车与各路 灯的相对位置，从而作出路灯开关判断。cds 光敏感应利用 cds 光敏电阻检测环境明暗变化，自动控制开灯和关灯 恒流驱动源模块 使用 PWM 波调节，通过改变 PWM 波的占空比来实现数字调节恒流源输出 功率，从而改变路灯亮
8、度。 路灯故障检测模块 路灯发生故障可有两种情况，一是路灯短路，二是路灯断路。此模块通过 在路灯前端采集电压信号，通过电压比较器来判别路灯导通情况，并返回信息， 在液晶屏上显示故障路灯编号。2 系统设计系统设计2.1 总体设计总体设计总体设计框图如图 2-1 所示。I-4电源输出功率控制红外感应S、B、SLCD 液晶显示LED1 控 制LED2 控 制路灯故障检测主 控 制 器 键盘控制恒流驱动电源Cds 明暗感应路灯亮度调节图 2-1 总体框图 2.2 软件流程图软件流程图软件流程图如图 2-2 所示。设置灯 2开始设置灯 1时钟明暗感应交通自控故障检测返回图 2-2 软件流程2.3 主控电
9、路主控电路主控电路图如图 2-3 所示I-5图 2-3 主控电路图3 测试数据与分析测试数据与分析3.1 模块测试模块测试（1） 主控及显示模块接通电源，演示各种按键动作，并用电压表测试各控制接口的电平高低情 况，并观测液晶显示是否与按键动作同步，且达到预定显示要求。（2） 红外感应模块如图 3-1 所示，接通电源，对接红外发射与接收感应头，先看信号指示灯 是否点亮，若点亮，则说明红外发射与接收成功，然后用障碍物挡住红外接收 头，再用万用表测量 Q1 的发射极是否为高平且指示灯熄灭，则表明障碍物检测 成功。I-6图 3-1 红外感应电路（3） 恒流源模块本模块是通过一个小型单片机输出 PWM
10、波控制恒流源电路的输出功率， 达到调节路灯亮度的目的。如图 3-2 所示，接通电源，连接好各类信号线，按 加减键调节输出 PWM 波的占空比，同时观测路灯的亮度变化。I-7图 3-2 恒流源与单元控制器电路（4） 路灯单元控制模块本模块主要是用来控制 LED 的开和关的，用继电器作开关元件，利用 ULN2003 驱动继电器工作。接通电源，连接好各类信号线，给 ULN2003 的 7C 口一个低电平，这时继电器导通，LED 等发亮。（5） 故障检测与报警模块路灯发生故障可有两种情况，一是路灯短路，二是路灯断路，我们通过采 集电压信号，用电压比较器来判断 LED 灯的导通情况。接通电源，连接好数据
11、 线，设置路灯为点亮状态，然后断开 LED 灯，听见蜂鸣器的“嘀嗒”声，并伴 有指示灯（发光二级管）闪烁。3.2 整机调试整机调试将各模块装入跑道的相应位置，连接好所有的电源线和信号控制线，检查 线路是否正确无误。打开电源，通过按键设置路灯点亮参数。分别测试路灯的 各种功能，需调试的功能有时钟显示、定时开关灯、环境明暗感应、交通自控、 路灯故障检测、数字调光等，重复以上步骤，直到达到要求为止。3.3 测试结果测试结果项目项目完成情况完成情况I-8显示时钟功能，定时开关灯完成根据环境明暗变化，自动开灯和关灯完成根据交通情况自动调节亮灯状态（S、B、S三点）完成分别独立控制每只路灯的开灯和关灯时间完成基本基本要求要求LED 故障检测，显示地址，并发出声光报警信号完成自制单元控制器中的 LED 灯恒流驱动电源完成调光功能，电源输
