多功能led路灯控制系统单元控制器设计

《多功能led路灯控制系统单元控制器设计》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、多功能LED路灯控制系统单元控制器设计　　摘要：针对传统路灯控制系统使用中存在的问题，提出了以单片机为控制核心，由RS485通信、光电检测物体运动和PWM调制恒流驱动模块共同组成的LED路灯控制系统设计方案。该控制系统主要由单元控制器和支路控制器组成。单元控制器具有移动物体检测、环境光线检测、路灯驱动及故障检测等功能；支路控制器具有人机交互、故障报警、日历显示等功能。整个控制系统设计了四种自动开关灯模式，模式之间可以任意切换，实现了LED路灯系统多模式智能控制。关键词：LED路灯；控制系统；单片机；单元控制器；智能控制中

2、图分类号：TU2文献标识码：A引言当前，能源短缺已成为人类经济社会发展面临的重要挑战，国家“十二五”规划纲要提出，节能环保产业作为七大战略性新兴产业之首被委以重任。城市路灯工程让现代化大都市日益靓丽，交通出行更加便利。但是，很多城市路灯控制存在亮灯的时间管理不够科学，不能根据季节的变化及时调整路灯的控制模式，造成电能的浪费。LED灯1LED灯27图1路灯控制系统示意图1路灯控制系统方案的选择图1是路灯控制系统的示意图，经过查阅大量文献资料，发现目前的国内外路灯控制系统都是基于各种有线和无线网络的嵌入式应用，主要实现方案有

3、以下几种：方案一：基于GSM、GPRS、ZigBee无线网络的路灯管理，它具有施工方便的优点，并且利用了现有的网络基础实施，管理方便，便于查询和存储数据，管理效率高，但是这些技术方案实现成本普遍较高。方案二：采用工业以太网、LonWorks、CAN总线等有线网络的路灯管理系统和无线网络相比，施工布线复杂，后期的维护成本高。方案三：采用低廉的RS-485有线网络方式构建路灯管理系统，突出的优点是成本低，技术上更易于实现。经过综合考虑，决定采用方案三构建LED路灯管理系统。2系统方案设计（1）系统的总体设计7本路灯模拟系统由

4、一个支路控制器和四个单元控制器组成。支路控制器和四个单元控制器组成。支路控制器和单元控制器都采用MSC-51单片机为主控制器，它们之间采用RS-485的数据通信方式。支路控制器通过RS-485实现对各单元路灯的开关定时、灯光亮度调节、时间显示、光线检测、故障检测、从机数目查询、各单元控制器的工作状态显示等，系统方案如图2所示。（2）单元控制器的方案设计单元控制器主要由处理器模块、光线检测模块、移动物体检测模块、路灯故障检测模块、路灯调节驱动模块组成，如图3所示。单元控制器将传感器检测到的环境光线信号和移动物体的方向，经过

5、当前设置的工作模式的控制，产生相应的PWM信号，通过单片机I/O口来实现开、关路灯以及路灯灯光亮度的调节。3单元控制器的硬件电路设计（1）环境光线检测电路环境光线检测电路如图4所示，该电路主要根据光照情况来检查白天和黑夜。此部分电路采用高性价比的光敏电阻作为光学传感器件，其亮阻为5kΩ左右，暗组值100kΩ左右。将它与一个电阻相连，将光信号转换为电信号的高低电平，供单片机处理，电路简单，成本低。（2）故障检测电路7故障检测电路主要检测路灯应该发光却不发光存在的故障。因此可以在路灯的下方附近安装一个光敏电阻，此光敏电阻在晚

6、上天黑的时候只接受本路灯发出的光照呈现亮阻，如果路灯坏了不发光，则光敏电阻呈现暗阻，从而可判断出路灯的损坏情况。该电路原理和上述光敏检测电路结构相似，不再重述。（3）移动物体检测电路移动物体检测电路如图5所示，它能根据路上的人流量来开启和关闭路灯，当检测到有人走来时，前方的路灯随着人的向前移动逐次点亮；同时，后方的路灯逐次熄灭，由于减少了路灯的亮灯时间，达到节能的效果。（4）白光LED驱动电路路灯控制系统试验过程中采用1W的白光LED作为路灯，经测试，该灯泡最大功率工作时需要流过约350mA的电流，当流过的电流不同时，亮

7、度也跟着改变，只有恒流驱动时，灯光亮度才不会闪烁，达到照明的要求。因此，路灯的正常发光需要一个恒流驱动电路，考虑到路灯亮度的调节范围，对应要求路灯的恒流源电流也要在20%-100%范围内变化，并能可靠工作。最常用的路灯驱动方案有：基于运放和大功率三极管或场效应管构成的恒流源；利用稳压源和大功率三极管构成恒流源；采用专用的大功率白光LED驱动集成电路。由于本系统采用的LED功率不大，因此，采用一个常用的LM7805和S8050三极管就可以驱动，并且电路简单、成本低廉，因而被采用。7利用单片机定时中断的方式产生PWM脉冲，对

8、一只NPN型的8050三极管通断控制。当PWM的频率超过50Hz时，人眼觉察不到灯的闪烁，并且利用PWM的脉宽变化实现了路灯的亮度调节，此电路可达到对PWM脉冲宽度步进1%进行控制，实现了对路灯亮度的20%-100%的可调。实验证明，该方案性能稳定可靠。具体电路如图6所示。4单元控制器的软件设计通电后，单元控制器执行