路灯模拟控制系统

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 Abstract This 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 mainly 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 source 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 control I 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 8 I 3 1 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 S LCD 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 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 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 电源输出功率定时自动调节完成 全数字控制完成 发挥发挥 部分部分 语音报警完成 4 系统特色系统特色 1 增强控制能力 增强控制能力 系统具有定时控制和人工控制等多种控制方式 能随时 调整灯光的开 关灯时间 实现路灯开 关灯自动控制 2 2 节约电能 节约电能 系统能预置合理的开 关灯时间方案 在满足对亮化工程的 照明需求时 有效地减少了开灯时间 从而节约了大量的电能 系统还设置了 省电模式 3 分钟内无按键动作 自动关闭显示器 3 3 报警处理 报警处理 当路灯出现故障时 灯不亮 支路控制器发出声光报警 信号 并显示有故障路灯的地址编号 4 4 全数字控制 全数字控制 本路灯系统的所有功能都可由用户通过键盘输入控制 简 单方便直观 更具人性化设计 5 5 系统模块化设计系统模块化设计 系统采用了模块化技术架构 具有良好的持续升级和 功能扩展能力 随着技术的发展和用户功能需求的变化而不断升级 6 全中文液晶显示 全中文液晶显示 采用液晶显示可以显示更多的信息 接口电路简单 控制方便 显示直观 便于用户设置路灯参数 7 数据掉电保护 数据掉电保护 遇到掉电情况 自动保护用户设置的控制参数 使得控 制电路更稳定 8 自制简便路道 自制简便路道 简单美观的道路模块 方便路灯系统的整体测试 增强 整个系统的稳定性和可靠性 5 总结总结 我们在整个设计制作过程中 始终关注系统的性能指标和运行的稳定性 本着稳定性和精确性并重的原则 我们采取了诸多的有效措施 基本完成了设 计题目所规定的指标和要求 而且对于有些指标进行了扩展设计 功能提高 同时考虑到性价比和人机互动 简化电路 改善显示界面 优化整机构造 提 出更人性化的设计 模拟路灯控制系统是我们团队互相合作 共同努力完成的一个项目 虽然 在设计制作过程中遇到很多的麻烦和困难 但我们始终如一 同心协力 把困