隨著城市的發(fā)展,，作為城市公用設(shè)施的城市路燈照明系統(tǒng)對人民生活和交通安全起著重要作用,。城市路燈控制" title="路燈控制">路燈控制系統(tǒng)已在我國得到廣泛應(yīng)用，因此節(jié)能和易于控制成為路燈控制的核心問題,。
    本文采用節(jié)能環(huán)保的LED燈作為光源,，采用科學(xué)有效的檢測與控制技術(shù),，實(shí)現(xiàn)了光電控制、時間控制,、交通情況檢測,、故障自動檢測與報(bào)警等功能，節(jié)省了人力和電力資源,，降低了系統(tǒng)運(yùn)行成本,，性價比較高。

1 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)
    系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)框圖如圖1所示,。該系統(tǒng)設(shè)計(jì)由單片機(jī)" title="單片機(jī)">單片機(jī)控制,、傳感器" title="傳感器">傳感器感應(yīng)、恒流源輸出,、控制顯示和路燈亮度調(diào)節(jié)等5大模塊構(gòu)成,。其中，控制器采用l片AT89S52單片機(jī)作為中心控制器,，其外圍電路比較簡單,，具有高速、高可靠性,、低功耗,、超強(qiáng)抗干擾、價低格等優(yōu)點(diǎn),，應(yīng)用廣泛。采用光電開關(guān)作為傳感器感應(yīng)模塊的重要元件,。在每個路燈位置處分別放置光電開關(guān)裝置,，當(dāng)物體經(jīng)過這些點(diǎn)時，光電開關(guān)發(fā)射的光被
物體遮擋,，則接收端因無法接收該光而使其一引腳輸出電平發(fā)生變化,，單片機(jī)處理該信號繼而控制路燈的亮暗。光電開關(guān)具有長壽命,、高可靠性,、靈敏度高等特點(diǎn)，且價格較低,。

    采用LED驅(qū)動電源" title="電源">電源電路SN3350,，其具有輸出350 mA恒流的特性，穩(wěn)定度高,，且具有過壓保護(hù),、過溫保護(hù)、體積小和外圍電路簡單等特點(diǎn),，能較好的滿足本系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求,。采用1602LCD" title="LCD">LCD液晶和數(shù)碼管同時顯示,。該模塊占用單片機(jī)I／O口較少，且可通過程序?qū)崿F(xiàn)級聯(lián)菜單功能,。
    由單片機(jī)控制PWM,。恒流源芯片SN3350的3引腳為PWM，可調(diào)節(jié)輸出電流的PWM,，從而控制輸出功率,。該模式下，只要單片機(jī)控制PWM即可實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)方式O～100％范圍內(nèi)調(diào)光,，實(shí)現(xiàn)路燈的無級亮度調(diào)節(jié),。

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
2．1 LED監(jiān)測環(huán)境模塊
    LED路燈能檢測外界環(huán)境的明暗，從而自動開燈和關(guān)燈,。本設(shè)計(jì)采用光敏電阻進(jìn)行環(huán)境監(jiān)測,，具體電路如圖2所示。

    白天時,，光敏電阻因感光阻值無窮大,，則1 MΩ電阻上的電壓很小：當(dāng)夜幕降臨,，光敏電阻的阻值變?yōu)?～20 kΩ,，則l MΩ電阻分壓變大為3．0 V左右，單片機(jī)P1．0口檢測該信號的變化,，則控制PNP三極管基極輸入低電平,，使其導(dǎo)通，進(jìn)而集電極輸出高電平,，5 V繼電器導(dǎo)通,，路燈所在電路通路，路燈點(diǎn)亮,；反之,，路燈關(guān)斷，為防止繼電器內(nèi)部電感之間電壓突變引起反相感應(yīng)電動勢破壞三極管,，該電路在集電極增加了二極管保護(hù)電路,，進(jìn)而完成了路燈隨環(huán)境明暗開關(guān)燈的要求。
2．2 故障檢測報(bào)警模塊
    由圖2可見,，當(dāng)路燈正常開燈時,，其所在電路導(dǎo)通，5 Ω負(fù)載電阻上的電壓U=IR=O．35x5=1．75 V,；如果路燈壞掉,，則該電路處于短路狀態(tài)，該電阻上的電壓為0 V,，單片機(jī)P1．3口檢測到該電壓信號的變化,，控制路燈監(jiān)測環(huán)境模塊中三極管導(dǎo)通,，使繼電器K1閉合導(dǎo)通，報(bào)警燈VD6發(fā)光,，即發(fā)出報(bào)警信號,。
2．3 恒流源輸出模塊
    本系統(tǒng)恒流源電路以LED驅(qū)動芯片SN3350為核心，輔以簡單的外圍電路,，實(shí)現(xiàn)了輸出恒定電流的功能,。其輸入電壓為6～40 V，輸出電流最大可達(dá)700 mA,，因此,，輸出電流變化的一個因素是輸入電壓。圖3為該恒流源電路,。

    由SN3350的數(shù)據(jù)資料可知,，輸出電流與傳感電阻R1有關(guān)，二者關(guān)系為IOUT=O．1／Rl(Rl>0．13 Ω),。通常情況下,，Rl的設(shè)定是特定阻值，根據(jù)相應(yīng)額定輸出電流333 mA,，該系統(tǒng)選擇特性阻值為0．3 Ω,。且由SN3350的特性曲線知，當(dāng)外圍電路電阻0．3 Ω,，電感47μH時,，輸出效率較高，節(jié)能性能最好,。通過實(shí)驗(yàn),，當(dāng)輸入端加入8．3 V直流電壓時，其輸出電流恒定為350 mA,。該電路的輸人端增加了4個穩(wěn)壓管，使輸入電壓更加穩(wěn)定,，繼而輸出電流驅(qū)動1 W的LED,。由此可見，該方法的電路所需器件少,，設(shè)計(jì)簡單,，性價比高。且SN3350內(nèi)置過流保護(hù),，當(dāng)異常情況使電流過大時,，該芯片可內(nèi)部保護(hù)LED。
    驅(qū)動電源輸出功率能在規(guī)定時間按設(shè)定要求自動減小,，SN3350的3引腳ADJ可通過外接PWM的控制信號進(jìn)而無級調(diào)節(jié)恒流源輸出功率,。該功率能在20％～100％范圍內(nèi)設(shè)定并可調(diào),。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
3．1 程序流程
    程序流程如圖4所示。

    程序流程為：選擇路燈的控制方式后等待外界信號的檢測輸入,。判斷接收為自由控制燈信號,、環(huán)境監(jiān)測信號、交通信號,，單片機(jī)處理相應(yīng)信號,，然后控制開關(guān)路燈，并累計(jì)路燈開關(guān)時間,，用LCD顯示,。若正常情況下路燈不亮，則控制器檢測到該信號并用報(bào)警燈提示和LCD顯示故障燈的地址,。此外,，路燈的每部分電源由自制恒流源提供，且其輸出功率可通過控制SN3350的引腳3進(jìn)行調(diào)節(jié),，從而實(shí)現(xiàn)路燈的亮度可控,。
3．2 功能測試
    該系統(tǒng)能根據(jù)環(huán)境的明暗變化自動開燈和關(guān)燈，當(dāng)白天天亮?xí)r燈滅,，當(dāng)環(huán)境漸漸變暗,，黑夜降臨時燈亮。且能根據(jù)交通情況自動調(diào)節(jié)路燈的亮滅狀態(tài),，即行人車輛來時燈亮,，過后燈滅，每個路燈都是如此,，這就大大節(jié)省電能,。該系統(tǒng)具有時鐘功能，能設(shè)定顯示開關(guān)燈的時間,，并能控制整條支路或每只路燈按時開燈和關(guān)燈,。當(dāng)路燈出現(xiàn)故障時能及時發(fā)出聲光報(bào)警，并在LCD上顯示故障燈的地址編號,。
3．3 指標(biāo)測試
    基礎(chǔ)部分主要是電路邏輯測試,，比較簡單，通過實(shí)驗(yàn),，該系統(tǒng)除滿足以上設(shè)定的全部功能外,，還具有自動調(diào)光功能。為了方便測試恒流源,，系統(tǒng)先將20％～100％的功率以步進(jìn)10％分為9個等級以便準(zhǔn)確測試輸出功率的變化,，具體表現(xiàn)為路燈的亮度隨輸出功率的減少而逐漸變暗。燈泡內(nèi)阻計(jì)算：
    因P=I2R,，所以,，測試時只需測試輸出電流的參數(shù)即可,。具體參數(shù)如表l所示。測得數(shù)據(jù)誤差均小于2％,。

4 結(jié)論
    該模擬路燈控制系統(tǒng)具有根據(jù)環(huán)境明暗,、交通情況、設(shè)定時間來控制路燈亮滅的功能,，且可以對燈亮?xí)r間進(jìn)行計(jì)時,，對路燈進(jìn)行故障檢測，并用報(bào)警燈提示,，路燈電源的供應(yīng)為自制恒流源,。并且該系統(tǒng)還具備自動調(diào)節(jié)燈泡亮度的功能，且所用器件少,，電路簡單,，性價比高，具有較高的現(xiàn)實(shí)意義,。