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基于单片机的模拟路灯控制系统设计
表 1 交通情况自动调节测试
M 物体
S 点 A 点 B 点 C 点 S'点
LED 灯 1
开
开
关
关
关
LED 灯 2
关
关
开
开
关
离定点误差值 / cm 0.2
0
0.5
0
0.3
( 2) 开关灯定时测试 设定 LED 灯 1 及 LED 灯 2 同时开( 17: 00) ,LED 灯 1 及 LED 灯 2 同时关 ( 17: 10 ) ; 设定 LED 灯 1 及 LED 灯 2 分别在不同时间开关( LED 灯 1 于 18: 00 开, LED 灯 2 于 18: 10 开; LED 灯 1 于 9: 00 关,LED 灯 2 于 9: 10 关) 。开关灯定时测试如表 2 所示。
理论输出电流 / mA 60 91 122 152 183 215 244 271.5 305
实际输出电流 / mA 61 92 123 155 183 218 246 276 302
从测试结果可以看出,电流源的恒流精度达到了 98.7% ,输出功率精度变化小于 2% ,基本技术指标达 到设计要求。
has a clear combination of human and the machine and it is convenient to adjust through infrared remote control. And
the system has a good stability as well as precision.
采用光敏电阻实现对其明暗的变化,产生不同的
系统的软件采用 C 语言编程,软件开发采用新华 龙 Silicon Laboratories IDE 软件平台进行调试。为了 编写和调试的方便,节省资源,程序使用模块化设计, 根据各功能要求分别设计程序,大大简化了程序的设 计和调试工作,节省设计周期。 3.1 系统主程序
ILED
=
Vin
×
R39 R25 × R40
由上式可以看出输出电流的值仅与输入端控制电
压有关,两者成正比关系,电路中 R25 = R26 ,R39 = R30 , 通过选择适当的电阻值可以改变比例因子。在改变电
流源比例因子的同时,也要注意改变补偿电容 C29 的电 容值。
2.3 位置检测电路
采用红外收发传感器,一个发射管发射红外线和
street lamp control system clock; set the display time and control lights of branchs in time; control lights automatically
according to the changes of brightness; adjust the lights automatically according to the traffic condition; control every
器方式实现自动调节功能; 该系统具有人机界面直观,红外遥控调节方便,系统运行稳定,精度高等特点。
关键词: C8051F020; 红外传感器; 恒流驱动电源; 自动调节
中图分类号: TP273
文献标识码: A
文章编号: 1006 - 2394( 2011) 11 - 0045 - 04
The Design Based on Simulation Street Lamp Control System
25 μV) ,所以 OP07 在很多应用场合不需要额外的调 零措施; OP07 同时具有输入偏置电流低( ± 2 nA) 和开 环增益高( 300 V / mV) 的特点。OP07 集成运放 6 脚的 输出电压经电阻 R30 反馈至反相输入端,构成同相比 例电路。功率三极管 Q6 的基极与运放相连,用来增加 驱动电流。当 OP07 的同相端输入电压恒定时,由于 负反馈的存在,保证了 OP07 输出电压恒定,从而使流 经 LED 负载的电流为恒定电流。LED 恒流驱动电源 电路原理图如图 5 所示。
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仪表技术
2011 年第 11 期
过 PID 算法比较判断检测值的大小是否到 20% ,如果 不够,时钟信号加 1,同时修改 PWM 控制电压输出。 若时钟信号不加 1,就要考虑是否需要手动调节功率。
4.2 恒流源输出功率测试 表 3 是在恒流源带 LED 负载,调节控制电压时的
实测电流值。
WANG Ai1 ,SHE Dan-ni2
( 1. Hunan Industry Polytechnic,Changsha 410208,China; 2. Donghua Univercity,Shanghai 201620,China)
Abstract: A design of a street lamp control system is introduced in this paper,in which the hardware mainly con-
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2011 年第 11 期
1.2 系统设计方案 系统采用 C8051F020 单片机作为系统的控制器,
利用有线传输方式实现对 LED1 和 LED2 的控制,控制 方式如图 2 所示。C8051F020 单片机是完全集成的混 合信号系统级芯片,内部自带 ADC、DAC。而本系统 需要采集环境明暗的变化,自动控制 LED 亮度,这需 要将模拟电压转换为数字量处理,将数字量转换为模 拟量控制。整个系统完全自给自足,使用外围器件少, 系统成本低,系统调试简单方便。
2011 年第 11 期
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基于单片机的模拟路灯控制系统设计
王 皑1 ,佘丹妮2 ( 1. 湖南工业职业技术学院,湖南 长沙 410208; 2. 东华大学,上海 201620)
摘要: 文章设计了一种路灯控制系统,它的硬件主要由美国 Cygnal 公司的 C8051F020 单片机、12864 液晶显示器、LED 恒流驱
Key words: C8051F020; infrared sensors; constant-current drive power source; automatic adjustment
0 引言
本文采用高效节能环保的 LED 灯作为光源,利用 传感器模块、光控路灯模块、恒流源模块来实现,根据 环境、交通等因素,单片机采集光敏电阻或光电开关的 信号控制路灯的亮灭,实现了光电和时间控制; 同时具 有交通情况检测、故障自动检测与报警等功能,实现了 路灯的智能化控制,节省了电力能源和人力资源。
图 2 C8051F020 控制方式结构
2 系统硬件设计 2.1 系统总体框图及控制电路的设计
红外线路灯控制系统硬件结构如图 3 所示。控制
图 3 红外线路灯控制系统硬件结构
图 4 C8051F020 单片机最小系统及接口电路原理图
2011 年第 11 期
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2.2 LED 恒流驱动电源设计 由于 OP07 具有非常低的输入失调电压( 最大为
表 2 开关灯定时测试
时间
17: 00 17: 10 18: 00 18: 10 9: 00 9: 10
LED 灯 1
开
关
开
关
关
关
LED 灯 2
开
关
关
开
开
关
上表可见系统存在误差,误差产生是由于电路本 身时钟有误差,还有人为的读数误差。
sists of the US Cygnal C8051F020 SCM,12864 LCD and LED constant-current drive power. C8051F020 SCM is the
core to control the branch of this system. With this system,it is feasible to do these things: simulates the function of the
图 6 红外收发传感器判断交通情况原理框图及红外接收发射电路
电压,经单片机内部模数转换处理,根据检测的信号进 行相应的处理,实现因环境变化而改变 LED 灯的开关 状态。其原理图如图 7 所示。
图 7 环境明暗变化检测与故障检测电路
3 系统软件设计
图 5 LED 恒流驱动电源电路原理图
根据图 5 可知:
1 系统设计要求方案
1.1 系统设计要求 设计并制作一套模拟路灯控制系统,路灯布置如
图 1 所示。要求实现模拟路灯控制系统的时钟功能, 设定显示开关灯时间,并能控制支路按时开灯和关灯;
收稿日期: 2011 - 07 作者简介: 王皑( 1972—) ,男,硕士,讲师,研究方向为电子技术。
图 1 路灯布置示意图
动电源等组成。C8051F020 单片机作为模拟路灯控制系统支路控制核心,实现模拟路灯控制系统的时钟功能,设定显示开关灯时
间,并能控制支路按时开灯和关灯; 根据环境明暗的变化自动控制开灯和关灯; 根据交通情况自动调节亮灯状态; 独立控制每只路
灯的开灯和关灯时间; 当路灯出现故障时,支路控制器发出滴答的报警信号,并显示有故障灯的编号。交通情况采用红外收发传感
图 9 功率调节子程序流程图
4 系统测试
4.1 开关控制功能测量 ( 1) 交通情况自动调节测试 交通情况自动调节测试如表 1 所示。测试结果表
明能自动调节 LED 灯 1 及 LED 灯 2 的开关,且可移动 物体 M 上定位点与过“亮灯状态变换点”( S、B、S' 等 点) 垂线间的距离≤2 cm。
系统主要由主控单片机、显示接口、红外遥控、传感器、 恒流驱动等功能模块组成。C8051F020 单片机接收红 外线遥控信号,设定其开关灯的时间,启动模拟控制系 统,并将环境明暗信号采集输入单片机进行模数转换, 控制 LED 灯的开关状态。单片机实时检测 LED 灯的 工作状态,当出现故障时,单片机控制声光电路报警并 控制液晶显示器显示其故障点编号。在规定的时间内 输出模拟电压控制 LED 灯的亮度。根据红外接收信 号检测交通情况,并能根据不同的交通情况对 LED 灯 作出相应智能控制。C8051F020 单片机最小系统及接 口电路见图 4。