一種簡易路燈智能控制器設計

任曉芳，王 亮

（1.蘭州工業高等?？茖W校 電氣工程系，甘肅 蘭州730050;2.蘭州空間技術物理研究所，甘肅 蘭州，730020）

隨著當前城市建設的迅速發展，道路照明系統中傳統的人工操作和維護控制手段已經不能適應現代化城市發展的需求。與此同時，計算機技術的發展日新月異，應用無處不在，城市路燈智能化控制系統就是現代計算機技術運用于城市市政建設有效且必然的產物。

本文根據2009年全國大學生電子設計大賽I題模擬路燈控制系統，設計了一個路燈智能控制器。該控制器具有定時、顯示、報警、設定開關燈時間、根據環境變化調整路燈亮度、根據交通情況調節亮燈狀態等功能。

1 系統結構

根據模擬路燈控制系統設計要求，智能控制器結構框圖如圖1所示。

該智能控制器主要從時鐘、鍵盤、顯示、數據轉換及檢測幾部分進行設計。

1.1 時鐘部分

時鐘部分采用美國Dallas半導體公司最新推出的串行接口實時時鐘芯片DS12C887。DS12C887有內部晶振和時鐘芯片備份鋰電池，在沒有外部電源的情況下能工作10年，可計算到 2100年前的秒、分、時、天、星期、日、月、年七種日歷信息并有閏年補償功能，具有12 h和24 h兩種制式，12 h制式有AM和PM提示。

圖1 智能控制器結構框圖

由DS12C887芯片設計的時鐘電路無需任何外圍電路和器件，具有良好的微機接口,并具有微功耗、外圍接口簡單、精度高、工作穩定可靠等優點，可廣泛用于各種需要較高精度的實時時鐘系統中。

1.2 鍵盤部分

鍵盤部分采用3個按鍵控制，第一個按鍵為復合鍵，第二個及第三個按鍵為調整鍵，根據按第一個按鍵的次數選擇不同的功能。

控制器上電一復位，立即顯示當前時鐘，若時鐘不正確，可通過第二及第三個按鍵分別調整小時和分鐘。第一次按動復合鍵，進入路燈亮度設定，通過第二個按鍵的調整，可以改變路燈的亮度；第二次按動復合鍵，進入環境亮度設定，可通過第二個按鍵調整；第三次按動復合鍵，進入路燈開燈時間的設定，通過第二及第三個按鍵分別設定開燈小時和分鐘；第四次按動復合鍵，進入路燈關燈時間的設定，通過第二及第三個按鍵分別設定關燈小時和分鐘；第五次按動復合鍵，退出當前設置，返回正常走時狀態。

1.3 檢測部分

檢測環節分為物體檢測和光敏檢測。物體檢測采用紅外蔽障傳感器，檢測物體移動位置從而控制路燈亮燈狀態。在午夜后人們活動少時，根據物體移動適當地將個別路燈開啟，達到節約能源和延長照明器材壽命的目的。

光敏檢測部分采用光敏電阻檢測外界環境。當系統在非控制輸出時區內，如果遇上特殊情況需要輸出，例如天氣“天昏地暗”時，可能需要臨時輸出，因此，增加一個“光敏”輸入，它僅在系統不輸出的時區內有效。

2 軟件設計

軟件設計是本次設計的主體。智能控制器各功能模塊的選擇通過復合鍵按下的次數決定。24H單元作為復合鍵的狀態位，鍵按下一次，24H單元加1，轉入到不同的功能模塊當中，當24H單元加到5時，顯示器顯示時鐘并將24H單元清零。系統主程序流程如圖2所示[1]。

DS12C887控制程序如下所示。

3 測試

采用功率為1 W的燈泡模擬路燈，通過繼電器來控制燈泡的開關狀態。采用TIP122和OP07型達林頓管相結合的方案控制燈泡的電流，實現恒流源控制。具體電路如圖3所示。

圖2 主程序流程

圖3 路燈恒流源控制電路

將電路完整搭建完畢后，測得1 W燈泡兩端的電壓和電流如表1所示。

在2009年全國大學生電子設計競賽中使用這一方法設計的控制器對路燈進行控制，控制效果良好，設計指標基本滿足。該控制器硬件簡單、穩定可靠,有很好的節能效果，具有一定的實際應用價值。

表1 1 W燈泡兩端的電壓和電流

[1]何立民.單片機應用系統設計[M].北京：北京航空航天大學出版社,1990.

[2]周征,趙浪濤.DAC1201KP-V型數模轉換器在高精度數控直流電流源中的應用[J].國外電子元器件，2003（6）：55-58.