LED智能路燈控制系統設計

王艷芬, 謝國洪, 葉鐵旺

（廣東工貿職業技術學院 廣州 510510）

0 引言

隨著數字技術和網絡技術的發展，路燈數字化和網絡化已經成為一種必然趨勢。節約能源、保證燈具壽命、提高照明管理水平、美化城市夜晚和保證城市夜間出行安全等，已經成為對照明系統的一項基本要求。社會文明的不斷發展、城市規模的急劇膨脹，城市照明已不僅局限于道路的照明，社會對亮燈率、開關燈的準確率、故障檢測的實時性和維修的及時性、路燈的節能要求也不斷增高。城市的擴大，路燈數量的迅速增長，人工控制方式在故障實時監控處理、按需控制、節能等方面已越來越不能適合城市的發展。因此對于路燈所采取的智能控制和節能措施已經非常有意義。

本文設計的LED智能路燈控制系統以STC89C58RD單片機作為主導控制芯片，可實現時鐘定時開關燈，根據環境明暗變化實現開關燈，根據交通情況自動調節亮燈狀況，路燈出現故障實施聲光報警等一系列智能化行為。

1 系統總體設計方案

系統采用光敏二極管檢測環境明暗變化，用紅外接發器作為根據交通情況自動調節亮燈的器件，將紅外發射器安裝在路燈桿上，紅外接收器安裝在路燈支架上面，當光敏二極管檢測不到光源，且紅外接收器檢測到紅外信號時，路燈會點亮，相反則不亮。采用編程來實現定時，設計路燈開燈關燈時間，選用LCD12864作顯示器件，并作相應顯示。系統結構框圖如圖1所示。

圖1 系統結構框圖

2 單元模塊設計

2.1 時鐘定時部分

我們選擇的STC89C58RD芯片，本身有可編程的定時/計數器，可以通過軟件編程實現定時/計數。當到達設定的時間，就執行相應的定時設定任務。

2.2 光敏二極管部分

該電路采用光敏二極管作為主控元件（見圖2），當沒有光照時，反向電阻很大，反向電流很小；當有光照時，光子打在PN結附近，于是在PN結附近產生電子-空穴對，它們在PN結內部電場作用下作定向運動，形成光電流。光照越強，光電流越大。所以根據環境的明暗輸出不同的電壓信號。

圖2 光敏電路

2.3 紅外接收發射部分（檢測交通情況路燈亮滅）

按要求分別在道路兩旁路燈桿上安裝紅外接收器（見圖3），信號的接收端連到單片機，當車輛或者行人經過時，接收器檢測到紅外，信號端檢測到高電平輸入，從而控制路燈的亮滅。

圖3 紅外發射傳感器

2.4 聲光報警部分

路燈故障時，LED0點亮，蜂鳴器響起，達到聲光報警功能（見圖4）。單片機P0.7一個腳給高電頻時，LED0點亮，并且三極管導通，蜂鳴器也發出聲響。

圖4 聲光報警

2.5 顯示部分

該部分用LCD128*64作為顯示（見圖5），采用該顯示器的主要原因是，可以顯示圖片和字符，功能十分強大，通過顯示提示控制整個電路的控制。

圖5 顯示電路

2.6 恒流源部分

該電路提供一個恒定不變的電流（見圖6），Q3端接負載，使負載穩定工作。負載加大也不會影響電流的變化。這樣所接的路燈能穩定工作。通過調節輸入端電壓可以相應改變電流的輸出。而TIP122達林頓管的集電極C的基準電壓可以是12～20 V。

圖6 恒流源電路

2.7 路燈好壞檢測部分

該電路運用了一個LM358搭建的兩個電壓比較器，分別可以檢測P1、P2端的兩個路燈的好壞。當路燈導通工作時，比較器的2腳、6腳會有電壓，而比較器的3腳、5腳通過滑動電阻調節電壓，并且3腳、5腳的調節電壓要分別比2腳和6腳的工作電壓小，但不能調至0 V。所以路燈正常工作時，單片機P0.5腳和P0.6腳輸出低電平，路燈有故障時，P0.5腳和P0.6腳就會輸出高電平。

3 系統軟件設計

系統軟件框圖如圖7所示。

圖7 系統軟件框圖

4 系統測試結果

LED路燈驅動電流輸出端電壓、電流的測試結果（見表1和表2）。

表1 負載一（一個燈）：

表2 負載二（兩個燈）：

5 結論

本文提出了一種基于單片機的路燈智能控制系統的設計方案，并完成了硬件和軟件的設計。智能控制裝置能根據交通情況自動調節亮燈狀態：當車輛或行人靠近路燈時，路燈逐漸變亮；當車輛或行人遠離時，路燈自動變暗并且最后熄滅。控制器還能分別獨立控制每只路燈的開燈和關燈時間。該系統總體性價比高，維護成本低，功耗低，工藝環保，符合綠色經濟和節約型社會的要求。

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