模拟路灯控制系统的设计

本文采用节能环保的LED灯作为光源，采用科学有效的检测与控制技术，实现了光电控制、时间控制、交通情况检测、故障自动检测与报警等功能，节省了人力和电力资源，降低了系统运行成本，性价比较高。

　　1 系统总体方案设计

　　系统总体设计框图如图1所示。该系统设计由单片机控制、传感器感应、恒流源输出、控制显示和路灯亮度调节等5大模块构成。其中，控制器采用l片AT89S52单片机作为中心控制器，其外围电路比较简单，具有高速、高可靠性、低功耗、超强抗干扰、价低格等优点，应用广泛。采用光电开关作为传感器感应模块的重要元件。在每个路灯位置处分别放置光电开关装置，当物体经过这些点时，光电开关发射的光被物体遮挡，则接收端因无法接收该光而使其一引脚输出电平发生变化，单片机处理该信号继而控制路灯的亮暗。光电开关具有长寿命、高可靠性、灵敏度高等特点，且价格较低。

 

　　采用LED驱动电源电路SN3350，其具有输出350 mA恒流的特性，稳定度高，且具有过压保护、过温保护、体积小和外围电路简单等特点，能较好的满足本系统设计要求。采用1602LCD液晶和数码管同时显示。该模块占用单片机I／O口较少，且可通过程序实现级联菜单功能。

　　由单片机控制PWM。恒流源芯片SN3350的3引脚为PWM，可调节输出电流的PWM，从而控制输出功率。该模式下，只要单片机控制PWM即可实现调节方式O～100％范围内调光，实现路灯的无级亮度调节。

　　2 系统硬件设计

　　2．1 LED监测环境模块

　　LED路灯能检测外界环境的明暗，从而自动开灯和关灯。本设计采用光敏电阻进行环境监测，具体电路如图2所示。

 

　　白天时，光敏电阻因感光阻值无穷大，则1 MΩ电阻上的电压很小：当夜幕降临，光敏电阻的阻值变为1～20 kΩ，则l MΩ电阻分压变大为3．0 V左右，单片机P1．0口检测该信号的变化，则控制PNP三极管基极输入低电平，使其导通，进而集电极输出高电平，5 V继电器导通，路灯所在电路通路，路灯点亮；反之，路灯关断，为防止继电器内部电感之间电压突变引起反相感应电动势破坏三极管，该电路在集电极增加了二极管保护电路，进而完成了路灯随环境明暗开关灯的要求。

　　2．2 故障检测报警模块

　　由图2可见，当路灯正常开灯时，其所在电路导通，5 Ω负载电阻上的电压U=IR=O．35x5=1．75 V；如果路灯坏掉，则该电路处于短路状态，该电阻上的电压为0 V，单片机P1．3口检测到该电压信号的变化，控制路灯监测环境模块中三极管导通，使继电器K1闭合导通，报警灯VD6发光，即发出报警信号。

　　2．3 恒流源输出模块

　　本系统恒流源电路以LED驱动芯片SN3350为核心，辅以简单的外围电路，实现了输出恒定电流的功能。其输入电压为*0 V，输出电流最大可达700 mA，因此，输出电流变化的一个因素是输入电压。图3为该恒流源电路。

 

　　由SN3350的数据资料可知，输出电流与传感电阻R1有关，二者关系为IOUT=O．1／Rl(Rl>0．13 Ω)。通常情况下，Rl的设定是特定阻值，根据相应额定输出电流333 mA，该系统选择特性阻值为0．3 Ω。且由SN3350的特性曲线知，当外围电路电阻0．3 Ω，电感47μH时，输出效率较高，节能性能最好。通过实验，当输入端加入8．3 V直流电压时，其输出电流恒定为350 mA。该电路的输人端增加了4个稳压管，使输入电压更加稳定，继而输出电流驱动1 W的LED。由此可见，该方法的电路所需器件少，设计简单，性价比高。且SN3350内置过流保护，当异常情况使电流过大时，该芯片可内部保护LED。

　　驱动电源输出功率能在规定时间按设定要求自动减小，SN3350的3引脚ADJ可通过外接PWM的控制信号进而无级调节恒流源输出功率。该功率能在20％～100％范围内设定并可调。