0 引言
LED照明系統(tǒng)具有省電、輕巧,、壽命長,、高耐久性等特征，近年來已經(jīng)越來越多地應(yīng)用于路燈照明系統(tǒng)中,，其趨勢是取代目前廣泛采用的高壓汞燈的路燈照明,。
針對目前比較先進的LED路燈" title="LED路燈">LED路燈控制系統(tǒng)進行了模擬路燈控制系統(tǒng)設(shè)計，實現(xiàn)了整條支路的LED路燈定時控制開關(guān)燈,、自動開關(guān)燈,、獨立控制開關(guān)燈及故障報警等多項功能。對1 W LED路燈單元可調(diào)恒流驅(qū)動電源,，可以按照設(shè)定要求調(diào)節(jié)LED輸出功率大小,，實現(xiàn)調(diào)光功能。
1 系統(tǒng)硬件設(shè)計
1．1 系統(tǒng)總體設(shè)計
為了能夠真實地模擬實際LED路燈的控制,，設(shè)計了模擬路燈控制系統(tǒng),。控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示,，該系統(tǒng)主要由輸入顯示裝置,、支路控制器和2個單元控制器模塊組成,。支路控制器主要用來對整個模擬LED路燈支路進行控制,；對于輸入顯示裝置，當(dāng)按鍵時輸入控制信息,，LCD顯示相關(guān)的控制信息,；2個單元控制器受支路控制器控制LED1和LED2的電源供電和功率的輸出。
1．2 支路控制器
模擬LED路燈控制系統(tǒng)的重點在支路控制器,，其電路框圖如圖2所示,。AT89S52單片機" title="單片機">單片機作為控制核心，時鐘電路將時鐘信息送顯示和時鐘存儲,；光敏檢測主要用來檢測光線的強度是否應(yīng)該開關(guān)路燈,；在路燈出現(xiàn)故障(斷路)時將產(chǎn)生聲光報警，并指示那一路發(fā)生故障,。
1．2．1 時鐘電路
基于DS1302的時鐘電路設(shè)計采用24 h計時方式,，時、分,、秒并用LCD顯示,。采用AT89S52單片機和DS1302實時時鐘芯片，使用5 V電源供電，采用按鍵控制,，可以進行時間校正,，并且可對LED燈的開關(guān)時間進行控制和調(diào)節(jié)。DS1302的VCC2加入3 V鋰可充電電池實現(xiàn)時鐘掉電保護,。通過AT24C02存儲時鐘信息實現(xiàn)程序掉電保護功能,。
1．2．2 光敏檢測電路
光敏檢測主要檢測光線的強度是否應(yīng)該開關(guān)路燈。光敏檢測電路主要利用光敏電阻的感光特性進行工作,。光敏檢測電路如圖3所示,，當(dāng)白天光照射到光敏電阻時，光敏電阻的阻值降低,，反向輸入端電壓隨之降低,，當(dāng)?shù)陀诜聪嗥?4HC04的門檻電壓時，反相器發(fā)生翻轉(zhuǎn),，提供給單片機一高電平,，控制LED燈關(guān)閉。當(dāng)弱光或無光照時(晚上),，由于光敏電阻的暗電阻很大,，反向輸入端電壓較高，使得反相器輸出為低電平,，單片機控制LED燈的自動開啟,。
1．2．3 故障檢測及聲光報警
聲光報警裝置是支路控制器中單片機控制蜂鳴器和發(fā)光二極管發(fā)出聲光報警的電路裝置。當(dāng)系統(tǒng)中某一支路出現(xiàn)故障(如燈不亮),，正常狀況是LED路燈應(yīng)該點亮的時候,，此時判斷為路燈出現(xiàn)故障，系統(tǒng)中采用以光敏檢測的方法來檢測LED路燈是否點亮或者滅,，從而判別是否有故障,。當(dāng)有故障時在支路控制器中，單片機控制蜂鳴器和發(fā)光二極管發(fā)出聲光報警信號,，并通過LCD顯示器顯示當(dāng)前故障路燈的地址編號,，實現(xiàn)故障報警顯示功能。
1．3 輸入及顯示裝置
圖4所示為鍵盤輸入和液晶顯示電路,。K1為菜單功能鍵,，相對應(yīng)的菜單有時間校正、設(shè)定LED燈整條支路開關(guān),，獨立控制每只路燈開關(guān)時間和功率調(diào)節(jié)的調(diào)光功能,；K2為移位鍵；K3為加減鍵,；K4為確認鍵,。LCD數(shù)據(jù)線與單片機P1口相連；RS寄存器選擇信號端與P2．0相連；RW讀寫端與P2．1相連,；E使能端與P2．2相連,。
1．4 單元控制器
單元控制電路的工作是由單片機控制D／A轉(zhuǎn)換器輸出電壓，從而控制可調(diào)恒流源驅(qū)動電路,?？烧{(diào)恒流源驅(qū)動電路由運放LM358、繼電器,、大功率管TIP41和開關(guān)管9013等組成,，如圖5所示。單片機P3．0控制口輸出高低電平信號控制繼電器開關(guān),，給恒流源電路提供+12 V電壓,，恒流源電路驅(qū)動LED發(fā)光。當(dāng)輸出高電平,，繼電器導(dǎo)通,，給恒流源電路提供+12 V電壓，否則相反,。單片機通過控制TLC5615 D／A輸出電壓信號來調(diào)整恒流源的大小,。
LED燈選用獨立1 W藍光發(fā)光二極管，正向電壓為3．0～4．0 V,，正向電流為350 mA,，D／A輸出電壓為0．5～2．4 V，調(diào)節(jié)流過LED的電流,，從而可調(diào)整1 W的LED燈,，輸出功率在20％～100％。經(jīng)過實測,，恒流源輸入Vi與LED輸出功率(P=UI)的關(guān)系如表1所示,。
2 系統(tǒng)軟件設(shè)計
程序總流程圖如圖6所示。系統(tǒng)啟動后在沒有任何按鍵按下的情況下顯示當(dāng)前日期和時間,，選擇路燈的工作模式。系統(tǒng)默認的工作模式為檢測亮暗開關(guān)模式,，根據(jù)環(huán)境光線判斷是否打開路燈,。當(dāng)通過按鍵進行設(shè)定的時候，進入設(shè)定的模式,，包括：LED路燈輸出功率的設(shè)定,，設(shè)定范圍在20％～100％；當(dāng)前日期和時間的修改和設(shè)定,；路燈工作模式的設(shè)定,；路燈故障的檢測及對應(yīng)單元故障的顯示。
3 測試結(jié)果
(1)在液晶屏幕上能夠顯示時鐘、顯示菜單,。設(shè)定,、顯示開關(guān)燈時間，控制整條支路(測試用早上6：00關(guān)燈,，晚上7：OO開燈)或獨立控制LED1及LED2的開燈和關(guān)燈,。
(2)環(huán)境明暗變化自動開關(guān)燈的模擬測試。當(dāng)環(huán)境的光照度小于0．1 lx(用手遮擋光敏電阻),，自動點亮LED燈,，手松開自動關(guān)閉LED燈。
(3)路燈故障報警測試,。設(shè)置LED1燈故障,，系統(tǒng)紅色發(fā)光二極管閃爍，蜂鳴器發(fā)出響聲,，液晶顯示屏顯示相應(yīng)故障地址RD1,；設(shè)置LED2燈故障，聲光報警相同,，液晶顯示屏顯示相應(yīng)故障地址RD2,。
(4)測試出LED1，LED2燈的功率能在20％～100％范圍內(nèi)調(diào)節(jié),，從而實現(xiàn)調(diào)光和調(diào)節(jié)輸出功率功能,；
通過整機調(diào)試，液晶顯示功率數(shù)值與實際測量LED1,，LED2燈的功率(P=UI)數(shù)值誤差小于等于1．8％,。
4 結(jié)語
詳細講述了系統(tǒng)設(shè)計方案，并給出了相關(guān)程序流程,。本設(shè)計模擬實際大功率LED路燈控制系統(tǒng),，有較強的應(yīng)用價值?？梢詫⑵湓O(shè)計思路和方法應(yīng)用在公路LED路燈,、小區(qū)LED路燈和景區(qū)亮化工程等。應(yīng)用本設(shè)計可以大幅節(jié)約能源消耗,，降低成本,，實現(xiàn)路燈亮化的智能控制。另外,，如果把本設(shè)計方案擴展加上上位機,，則可以實現(xiàn)遠程中央路燈監(jiān)控系統(tǒng)，將具有更大的應(yīng)用價值,。
本設(shè)計的創(chuàng)新點在于詳細設(shè)計了基于單片機AT89252" title="AT89252">AT89252模擬路燈控制的系統(tǒng),，通過對功率參數(shù)的實際測量,，達到精確控制LED路燈的輸出功率；能夠根據(jù)光線強弱自動開關(guān)路燈,；還能夠根據(jù)控制設(shè)定定時開關(guān)路燈,；能自動檢測故障路燈并顯示故障位置。多種控制方式起到節(jié)能和智能控制作用,。所設(shè)計程序已經(jīng)在模擬LED路燈控制系統(tǒng)硬件平臺上成功運行,。