智能光技术基础实训 2

2026/04/21项目六智能路灯、智能交通灯的调试与应用BYWPSCONTENTS目录01

任务一智能路灯的调试与应用02

任务二智能交通灯的调试与应用交通的重要价值交通让世界成紧密“地球村”，是中国现代化开路先锋，也是经济脉络和文明纽带。世界交运会主题方向2019世界交通运输大会以“智能绿色引领未来交通”为主题，相关负责人提出以建设交通强国为引领，发挥先行官作用，推进“一带一路”，惠及中外人民。智能交通项目内容本项目主要涵盖智能路灯的调试与应用、智能交通灯的调试与应用两大板块。智能交通展新篇任务一智能路灯的调试与应用01任务一智能路灯的调试与应用智能路灯技术特性又称智慧路灯、智慧照明，采用物联网和云计算技术，升级城市公共照明管理系统，实现智能化与节能。智能路灯节能优势可根据实际情况合理分配照明时间，有效避免不必要的能源浪费，达到良好的节能省电效果。任务目标知识目标1．熟悉智能路灯各模块的功能。2．了解智能路灯控制的工作原理。3．掌握智能路灯控制系统与智能路灯模块的通信。技能目标1．掌握智能路灯控制系统的操作方法。2．掌握智能路灯控制系统与智能路灯模块的通信方法。任务内容1．搭建智能路灯控制系统与智能路灯模块的通信。2．智能路灯不同工作状态的设置。知识

单片机系统STC12C5A60S2数码显示光敏控制按键控制LED路灯供电电源RS232串口1．智能路灯电路基本原理图6-1-1智能路灯电路原理方框图智能路灯电路原理方框图如图6-1-1所示。该电路由单片机系统、按键电路、数码显示、串口通信及光电传感器等组成。图6-1-2光电传感器电路原理图2．光电传感器智能路灯控制系统可以根据实际光照情况调整路灯，合理分配照明时间，一般会采用光敏电阻RL作为传感器件。该类器件的特性：随着光照强度的增强，阻值会变小，而且光照强度越强，阻值越小。LM311作为电压比较器，其2、3号引脚为输入电压，对两个引脚的电压值进行比较；3号引脚输入基准电压2.5V，2号引脚输入要比较的电压。当2号引脚输入电压高于2.5V（3号引脚输入电压）时，7号引脚输出为低电平；反之，7号引脚输出为高电平。调节可调电阻RP1，可改变光敏电阻RL的电压值，从而调节光照的灵敏度。图6-1-2所示为光电传感器电路原理图。3．智能路灯控制系统的功能及特点智能路灯控制系统主要由路灯控制终端设备和监控中心两大部分组成，其基本功能如下。（1）遥控功能：按时间和光照强度由监控中心计算机统一自动控制（集群控制、分组控制）各照明节点路灯和户外灯（全夜灯、半夜灯、时段灯）的开与关，并能实现手动单节点、分组开关灯等功能。

（2）分组功能：可对照明节点进行任意功能分组，分别采用时控和光控、工作日、节假日、重大节日灯多套控制方案。

（3）多种模式转换功能：每天多达5种开关灯模式转化，方便实现全夜灯、半夜灯、时段灯、长明灯（隧道）、路灯亮度调节等功能，模式转换时间可配置。

智能路灯控制系统的基本特点如下。（1）智能监管，减少人工管理的困难及降低成本。

实现路灯、户外灯远程监控，实现城市照明智能化。

对每个路灯的运行参数进行反馈，及时了解路灯运行状况，对故障路灯进行及时、准确的处理。

光控优先功能实现了特殊恶劣天气时的互补式智能化远程管理，确保特殊恶劣天气时的路面照明及节能的平衡。（2）二次节能，再次降低城市照明系统的运行费用。

根据不同路灯的需求进行灵活控制，做到半夜灯、全夜灯、长明灯、单灯亮度调节等方式的交叉、互补、综合运用，在满足最大实际需求的前提下，降低城市照明系统的运行费用。（3）人性化管理，管理更加便捷、方便。

实施智能化控制，进行远程监控，方便市政人员白天的维护、检修工作，在降低市政维护费用的同时提高了市场管理部门的工作效率。4．光电技术实训系统软件安装将光电技术实训装置配套软件“OTTS-2.0光电技术实训系统软件”复制至计算机上，计算机的硬件配置要求为双核CPU，内存在4GB及以上，硬盘在320GB及以上，软件系统要求为Windows7系统；双击图标，运行“ottsSetup2.0.3.22.exe”文件，安装光电技术实训系统。具体的安装步骤如下。（1）在图6-1-3中，单击“下一步”按钮。（2）阅读许可证协议，单击图6-1-4中的“我接受”按钮，进入下一步。（3）选择安装位置，建议改为：D:\ProgramFiles\otts，如图6-1-5所示

。也可以是其他位置，单击“安装”按钮。（4）勾选“运行

光电技术实训系统2.0.3.22”复选框，单击“完成”按钮，运行系统，如图6-1-6所示。图6-1-3安装图例1图6-1-4安装图例24．光电技术实训系统软件安装（3）选择安装位置，建议改为：D:\ProgramFiles\otts，如图6-1-5所示

。也可以是其他位置，单击“安装”按钮。（4）勾选“运行

光电技术实训系统2.0.3.22”复选框，单击“完成”按钮，运行系统，如图6-1-6所示。图6-1-5安装图例3图6-1-6安装图例45．智能路灯控制系统界面简介打开计算机桌面上的光电技术实训系统“图标”，输入用户名及密码（用户名默认为admin，密码默认为123456），单击“确认”按钮，进入光电技术实训系统界面，如图6-1-7所示。单击图标，进入智能路灯控制系统界面，如图6-1-8所示。智能路灯控制系统界面包含时间设置、路灯状态显示、任意亮灯控制及智能路灯控制4部分。图6-1-7光电技术实训系统界面图6-1-8智能路灯控制系统界面实训：1．智能路灯模块功能演示图6-1-9所示为智能路灯模块，接入5V电源运行，模块上的6位数码管显示智能路灯控制系统的运行时间。路灯有全亮、半亮和全灭3种工作模式。每种工作模式的时间可以通过路灯模块上的按键自行设置。图6-1-10所示为智能路灯运行效果。图6-1-9智能路灯模块1．智能路灯模块功能演示通过模式键S112可以设置系统当前时间、开灯时间、半亮时间、关灯时间、光控设置和任意灯亮控制。在设置时间时，可以通过切换键S115切换时、分、秒。设置完成后，系统以设置的时间开始重新运行。光控模式：首先连续按下S112键，使数码管显示F3，然后通过遮挡光敏电阻RL的方式来控制路灯的亮灭，在用物体遮挡RL时（模拟天黑），路灯点亮，不遮挡时（（模拟天亮）路灯熄灭。任意灯亮模式：连续按下S112键，使数码管显示F4，通过模式键S112选择光控模式，也可通过调节RD1可调电阻来改变开启路灯所需光照强度的临界值。还可修改程序实现以不同的路灯效果，如流水灯、闪烁、全亮等。图6-1-10智能路灯运行效果2．智能路灯模块的通信连接安装串口驱动，如图6-1-11所示。在“设备管理器”窗口中查看端口的类型。用串口线将智能路灯模块与计算机连接后，打开“设备管理器”窗口，查看USB口所占用的端口，这里为COM4端口，如图6-1-12所示。在智能路灯控制系统界面中，串口选择为COM4。

图6-1-11安装串口驱动图6-1-12USB口占用COM4端口3．智能路灯控制系统设置（1）路灯亮灭时间设置。图6-1-13所示为时间设置界面，通过单击年份、月份、星期及日期可以预先设定路灯各种工作状态的时间。该界面显示的系统时间为当前计算机的时间，天黑时间（全亮）、午夜时间（半亮）及天亮时间（全灭）的设置通过直接修改时分秒或单击“+”“-”按钮来实现，设置后单击“保存”按钮进行保存。如果需要设置新的时间，则单击“重置”按钮，系统自动恢复到初始状态。智能路灯控制界面如图6-1-14所示，单击“串口选择”的下拉按钮进行串口的选择，应选择“COM4”选项。单击“控制类型”的下拉按钮进行控制类型的选择，如选择“正常亮灯控制”选项，选择完成后单击“发送到目标板”按钮，就可以将控制命令发送给智能路灯模块。图6-1-13时间设置界面图6-2-14智能路灯控制界面3．智能路灯控制系统设置（2）任意亮灯控制。图6-1-15所示为任意亮灯控制界面，勾选道路两侧任意路灯，如选择A2、A5、A6、A8灯及B1、B2、B3、B7灯，单击“开灯”按钮，相应的路灯点亮，开灯效果如图6-1-16所示。单击“关灯”按钮，相应的路灯熄灭。如果需要在智能路灯模块上演示任意控制路灯，则单击“控制类型”的下拉按钮，选择“任意亮灯控制”选项，如图6-1-17所示。单击“发送到目标板”按钮，可以将控制命令发送给智能路灯模块。图6-1-15任意亮灯控制界面图6-1-16开灯效果3．智能路灯控制系统设置（3）光强控制路灯亮灭。单击“控制类型”的下拉按钮，选择“人工光照控制”选项，如图6-1-18所示。单击“发送到目标板”按钮，可以将控制命令发送给智能路灯模块。此时，智能路灯模块数码管显示F3，通过遮挡光敏电阻的方式来控制路灯的亮灭，遮挡时（模拟天黑）灯亮，不遮挡时（模拟天亮）灯保持熄灭的状态。图6-1-17选择“任意亮灯控制”选项图6-1-18选择“人工光照控制”选项4．上位机控制智能路灯实训打开软件，修改全亮时间为19点00分00秒，半亮时间为19点00分10秒，全灭时间为19点00分20秒，截图保存；人工控制开灯，打开A1、B5灯，在软件界面预览，截图保存。发送人工开灯数据到智能路灯模块目标板上。任务二智能交通灯的调试与应用02任务二智能交通灯的调试与应用交通信号灯发展历程1868年英国出现首个红、绿两色汽灯交通信号灯，后经改进形成红、绿、黄三色信号灯。智能交通灯功能特点智能交通灯属于智能交通系统，可缓解交通压力，最大化提升十字路口的通行效率。信号灯光源与控制目前交通信号灯采用LED光源，通过上位机控制信号灯组亮灭及时间显示，实现交通指示。任务目标知识目标1．了解智能交通灯系统软件操作界面。2．掌握用上位机控制交通灯的流程及系统测试。3．掌握手动控制交通灯的方法。技能目标1．掌握用上位机控制交通灯运行的方法。2．掌握智能交通灯控制系统的测试方法。

任务内容1．控制系统软件安装及智能交通灯控制系统界面的认识。2．通过硬件设置控制交通灯的运行状态。知识所谓“智能+”，就是指在大数据、云计算等互联网技术深入应用的基础上，深刻把握新一代人工智能的发展特点，促进人工智能与实体经济融合，推动各行各业从数字化、网络化迈向智能化，探索人工智能创新成果应用转化的路径和方法，构建数据驱动、人机协同、跨界融合、共创分享的智能经济发展新形态。“智能+交通”将真正构建智能化交通解决方案，依靠多传感器融合等车路协同技术建设的智能路网可提高交通系统的感知能力，实现车车、车路的信息交互和共享，有效避免和减少交通事故；运用智能云、大数据、边缘计算等技术搭建计算平台，分析全量交通数据，能够预判拥堵趋势并提前采取预防性措施；利用智能信号灯、智能停车系统大力提升交通系统的调度能力。1．智能交通灯控制系统界面上位机是指可以发出特定操控命令的计算机，通过操作预先设定好的命令，将命令传递给下位机，而下位机则是命令的执行者，通过下位机来控制设备完成各项操作。

图6-2-1所示为智能交通灯控制系统界面，界面模拟双车道十字路口，标有车辆可跨越的白色虚线、禁止跨越的对流车道双黄色实线；界面左上方为方位指标，标识东南西北方位，明确车道指向；左下方为红、绿、灯运行时间的参数设置，可设定东西方向绿灯时间、红灯时间和红灯开始倒计时时间，通过参数设置来控制整个十字路口交通信号灯的运行情况；界面右下方的“START”“STOP”按钮用于控制系统的运行及停止，单击“发送到目标板”按钮，可以把系统命令下载到实训板上。2．智能交通灯控制系统介绍智能交通灯控制系统能实现对交通灯进行区域联控和单点自控（线控、单点无电缆线控、感应、多时段、闪灯、手控）等多种控制功能的控制。系统可以根据实际交通情况，由控制中心发出命令，进行特殊交通控制。控制可划分权限和优先等级。（1）绿波控制：在特殊（如警卫、消防、抢救等）情况下，交通信号灯按预定的路线在每个交通路口进行绿波推进，以便车辆到达路口时，均为绿灯，保证畅通无阻，绿波线路由监控中心指挥员预先设置。（2）闪光控制：黄灯按一定的频率闪烁，向车辆和行人发出警告或提示（主要用于夜间或车流量稀少的场合）。图6-2-1智能交通灯控制系统界面实训：1．智能交通灯控制系统的使用（1）打开软件。双击计算机桌面上的“光电技术实训系统”图标，输入用户名及密码（用户名默认为admin，密码默认为123456），单击“确认”按钮，进入光电技术实训系统界面，如图6-2-2所示。单击图标，进入智能交通灯控制系统界面，如图6-2-3所示。

图6-2-2光电技术实训系统界面图6-2-3智能交通灯控制系统界面实训：1．智能交通灯控制系统的使用

（2）参数设置。图6-2-4所示为参数设置界面，在这里可以设置或修改东西方向绿灯时间、红灯时间和开始倒计时时间。单击“保存”按钮，可保存设置的参数；单击“清空”按钮，会把所有的参数清空。注意：这里黄灯时间固定为3秒，因此设定好东西方向红、绿灯时间后，南北方向的红、绿灯时间可以根据黄灯时间固定为3秒自动获取数据，开始倒计时时间必须小于路口红、绿灯时间的最小值。图6-2-4参数设置界面实训：1．智能交通灯控制系统的使用

（3）运行软件。参数设置好之后，单击图6-2-5中的“START”按钮，可以预览交通灯运行状态，如图6-2-6所示；点击“STOP”按钮，可以停止系统的运行，如果要分析当前的交通灯运行状态，那么也可以跳过参数设置，直接以默认参数运行系统。图6-2-5运行系统界面图6-2-6交通灯运行状态预览实训：1．智能交通灯控制系统的使用

（4）软件测试。根据表6-1-1中设定的东西方向的参数，观察交通灯运行情况，完成南北方向数据的填写。表6-1-1交通灯控制系统测试

东西方向南北方向绿灯时间红灯时间开始倒计时时间绿灯时间红灯时间203010

507020

6010060

2．交通灯模块的操作

智能交通灯控制系统运行程序的下载必须借助开发软件、仿真开发装置、烧录设备等工具。具体的操作步骤如下。（1）将交通灯主机的程序在Keil软件中编译生