基于光敏電阻的智能路燈控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

沈陽工學(xué)院信息與控制學(xué)院 張文靜

關(guān)鍵字：智能路燈；光敏電阻

1 引言

以MCU 為控制核心的智能路燈控制系統(tǒng)可以顯著改善中國道路路燈控制系統(tǒng)，不但可以達(dá)到智能化控制，使路燈控制系統(tǒng)的管理更加高效，而且能降低運(yùn)行成本。除此之外，智能路燈控制系統(tǒng)可以節(jié)約能源，減少對環(huán)境的影響，提高人們的生活質(zhì)量，減少因路燈系統(tǒng)不完善而發(fā)生的事故。因此，智能路燈控制系統(tǒng)的全面使用，使路燈控制系統(tǒng)的管理更簡便可靠，提高服務(wù)效率，使城市的市容市貌更美麗，道路交通環(huán)境更安全。

基于光敏電阻的智能路燈控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了路燈的智能控制，利用光敏電阻作為光照度檢測元件，完成對路燈的控制。

2 整體方案設(shè)計(jì)

智能路燈控制系統(tǒng)主要為了實(shí)現(xiàn)以下功能：啟動(dòng)智能路燈控制系統(tǒng)后，根據(jù)事先設(shè)計(jì)好的程序，通過光敏電阻采集光強(qiáng)度信號，并與設(shè)定值進(jìn)行比較，通過控制器控制路燈的亮與滅。單個(gè)路燈可以實(shí)現(xiàn)本地就地控制，通過光敏傳感器采集的光照度信號來完成此部分的控制。設(shè)計(jì)框圖如圖1 所示。

圖1 系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)圖

智能路燈控制系統(tǒng)主要包括軟件部分與硬件部分，下面將做詳細(xì)的介紹。

3 硬件部分

硬件部分主要包括三個(gè)模塊：主控模塊、光強(qiáng)度檢測模塊、路燈控制模塊。

（1）主控模塊主要是為了控制路燈系統(tǒng)的整體功能，包括對用于控制整體程序的STM32F103 系列嵌入式單片機(jī)的使用；對用于光強(qiáng)度檢測的光敏電阻傳感器的控制；對用于路燈的亮滅的控制的連接。

（2）光強(qiáng)度檢測模塊主要是利用光敏電阻，采集環(huán)境的光強(qiáng)度信號，并與某一設(shè)定值進(jìn)行比較，從而控制當(dāng)前路燈的亮與滅，實(shí)現(xiàn)路燈的本地就地控制。

在使用光敏電阻的應(yīng)用電路中，光敏電阻采集的信號為光信號，輸出的信號為模擬量，因此在與STM32 主控制器連接的時(shí)候，需要考慮模數(shù)轉(zhuǎn)換，由于STM32 單片機(jī)的PB0 具有模擬量采集功能，因此在接線的時(shí)候可以直接接入STM32 的PB0引腳。

（3）路燈控制模塊主要是每個(gè)路燈的內(nèi)部使用節(jié)點(diǎn)方式自由組合。每個(gè)節(jié)點(diǎn)的最大設(shè)計(jì)電流為3A，使用恒流驅(qū)動(dòng)控制，達(dá)到節(jié)能的目的，同時(shí)實(shí)現(xiàn)主控模塊對路燈系統(tǒng)的控制與監(jiān)視。

圖2 單片機(jī)整體流程圖

4 軟件部分

單片機(jī)程序控制流程如下：開始程序后，進(jìn)入單片機(jī)初始化流程，然后進(jìn)入光強(qiáng)檢測程序，通過光強(qiáng)檢測信號判斷路燈的亮與滅，將路燈的狀態(tài)信息上傳至上位機(jī)進(jìn)行顯示，讓工作人員直觀地觀察相關(guān)數(shù)據(jù)。然后判斷是否接收到PC機(jī)發(fā)送過來的控制信息，若接收到，則直接控制路燈的狀態(tài)，若沒有接收，則依然進(jìn)行光強(qiáng)度檢測實(shí)現(xiàn)路燈的控制。單片機(jī)控制流程如圖2 所示。光強(qiáng)度檢測程序主要完成的任務(wù)是實(shí)現(xiàn)光強(qiáng)度的檢測，由于光敏電阻是模擬器件，輸出的是模擬信號，因此需要進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換，并進(jìn)行光強(qiáng)度與設(shè)定值的比較。

5 系統(tǒng)聯(lián)調(diào)

根據(jù)上述智能路燈控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)以下功能。

（1）通過5516 型號的光敏電阻采集光強(qiáng)度信號，與設(shè)定值進(jìn)行比價(jià)，從而確定路燈的亮和滅，實(shí)現(xiàn)路燈的本地控制。

（2）設(shè)計(jì)中路燈通過恒流源模塊LM2576 實(shí)現(xiàn)電能供應(yīng)，實(shí)現(xiàn)路燈的節(jié)能運(yùn)行。