摘要：提出了一種模擬路燈控制系統(tǒng)，主要由道路模型、移動物體、LED照明燈支架及單元控制器、支路控制器等模塊組成。整個模擬路燈控制系統(tǒng)電路主要由支路控制器和單元控制器組成。支路控制器可通過控制每個路燈下面的單元控制器來對路燈進行實時監(jiān)測和控制。從而使整個系統(tǒng)便于以后改建和升級。
關鍵詞：模擬路燈控制；單片機；紅外傳感；光敏電阻

0 引言
    隨著路燈照明工程的開展，路燈數(shù)量在迅猛增長。近幾年，路燈安裝工程項目很多都是在城郊、城鄉(xiāng)結合部，離現(xiàn)行路燈監(jiān)控系統(tǒng)中繼站的距離較遠，現(xiàn)行路燈無線模擬控制系統(tǒng)的信號不能很好的對此類地區(qū)進行覆蓋，也就是說，現(xiàn)行的監(jiān)控系統(tǒng)不能夠?qū)@些地區(qū)的路燈進行很好的監(jiān)控。由于信號的收發(fā)受到了極大影響，所以經(jīng)常出現(xiàn)通信失敗的故障，對現(xiàn)場的情況不能做及時地反饋，現(xiàn)行路燈無線模擬控制系統(tǒng)失去了作用。
    本文提出了一種基于單片機的模擬路燈控制系統(tǒng)，主要由道路模型、移動物體、LED照明燈支架及單元控制器、支路控制器等模塊組成。該模擬路燈控制系統(tǒng)使用不受地域限制、不受無線電干擾的路燈無線監(jiān)控系統(tǒng)來代替現(xiàn)行監(jiān)控系統(tǒng)，對離中繼站較遠地區(qū)的路燈進行監(jiān)控。

1 模擬路燈控制系統(tǒng)的功能
    模擬路燈控制系統(tǒng)可直接由220 V交流電供電，硬件系統(tǒng)取電方便，控制簡單。電路具有實時時鐘的功能，能顯示實時時鐘。并且當在掉電的情況下，系統(tǒng)內(nèi)部的時鐘還繼續(xù)在工作，保證了時鐘的準確性。當在模式一時，系統(tǒng)中路燈能根據(jù)環(huán)境的明暗變化，自動的開燈和關燈。當天色變暗時，路燈能自動點亮，當天色變亮時，關閉路燈。在模式二時，能通過按鍵來設定整條路的路燈和每個單一路燈的開關燈時間，并通過支路控制器來控制這些路燈的按時開燈和關燈；在模式三時，支路控制器能根據(jù)交通的情況自動調(diào)節(jié)亮滅燈狀態(tài)：當可移動物體從左至右移動到路燈(LED1)前方一定距離時，該燈點亮；當物體移動到離該燈一定距離時，該燈熄滅，下一個路燈(LED2)點亮。當物體從右至左移動時，則亮燈次序與上相反。在模式四時，當某路燈出現(xiàn)故障時(燈該亮時不亮)，能自動檢測到具體哪路燈出現(xiàn)故障并由支路控制器發(fā)出聲光報警信號，同時顯示出有故障路燈的地址編號。
    控制路燈電路中的電源由恒流驅(qū)動電源提供，并能在單元控制器中任意控制路燈的調(diào)光，能使路燈驅(qū)動電源輸出功率在規(guī)定時間按設定要求自動減小，該功率應能在20％～100％的范圍內(nèi)設定并調(diào)節(jié)。
    模擬路燈控制系統(tǒng)結構如圖1所示。路燈控制器系統(tǒng)針對實際情況的需要進行優(yōu)化設計。在本設計中，先設計只有兩個支路路燈的控制，由于兩個支路路燈能得到成功的控制，以后可根據(jù)其進行擴展進而控制和監(jiān)測整條路的路燈及整個地區(qū)的路燈。

    整個模擬路燈控制系統(tǒng)電路主要由支路控制器和單元控制器組成。支路控制器可通過控制每個路燈下面的單元控制器來對路燈進行實時監(jiān)測和控制。從而達到便于以后改建和升級。

2 系統(tǒng)控制電路設計
    模擬路燈控制系統(tǒng)的電路結構如圖2所示。該模擬路燈控制系統(tǒng)從電路層面來看由單片機硬件最小系統(tǒng)、按鍵電路、顯示電路、數(shù)據(jù)存儲單元、交通情況監(jiān)測電路、光敏監(jiān)測電路和聲光報警電路等部分組成。下面分別敘述其主要部分。

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2．1 按鍵電路設計
    系統(tǒng)按鍵電路如圖3所示，單片機采用ATMEL公司研制生產(chǎn)的MCS-51系列AT89S52。對路燈功能進行設置時，需要按下不同的按鍵。模擬路燈設計了四個按鍵，分別設定為“按鍵1”、“按鍵2”、“按鍵3”和“按鍵4”四個鍵。由于所需按鍵較少，采用簡單的獨立式按鍵實現(xiàn)。判斷某按鍵是否被按下的方法是：先置各輸出為1，然后一起將四個口的電平狀態(tài)讀入。如果有鍵按下，從而使行輸入不全為1，則判斷出有按鍵被按下。接著進一步判斷究竟是哪一個按鍵被按下。鍵盤中哪個鍵按下的判斷方法是：一個一個口逐個判斷，為0那個鍵，即為按下的鍵，要注意，按鍵一定要判斷抖動與否。一旦找到哪個按鍵按下，就可以賦鍵值，該鍵值就對應于不同的功能。

2．2 輸出顯示電路的設計
    液晶顯示器(LCD)由于功耗低、抗干擾能力強等優(yōu)點，日漸成為各種便攜式產(chǎn)品，儀器儀表以及工控產(chǎn)品的理想顯示器。LCD種類繁多，按顯示形式及排列形狀可分為字段型、點陣字符型、點陣圖形型。單片機系統(tǒng)中主要使用后兩種。輸出顯示電路如圖4所示。

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2．3 D／A轉(zhuǎn)換電路設計
    由于在電路中使用了兩盞LED路燈，所以應用兩個D／A對其進行控制，但根據(jù)芯片TLC5615的時序圖可知CS選用通端可將其共用一個端口進行控制，只是在時序上有時間差，可以在將其接一反相器來控制，從而達到了節(jié)約單片機資源的效果。其連接電路圖如圖5所示。

2．4 光敏檢測電路的設計
    圖6為光敏檢測電路。當光照射到光敏電阻時，光敏電阻阻值降低，反向輸入端電壓隨之降低，當?shù)陀诜聪嗥?4HC04的門檻電壓時，則反相器發(fā)生翻轉(zhuǎn)，提供單片機一高電平，控制LED燈的關閉。當弱光或無光照時，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，單片機則控制LED燈的自動開啟。

3 系統(tǒng)軟件設計
    系統(tǒng)軟件設計采用模塊化思想，主要由單片機完成，實現(xiàn)LCD顯示、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和存儲。系統(tǒng)軟件設計主要由紅外蔽障傳感器檢測、故障檢測程序、路燈執(zhí)行時間、環(huán)境光控制路燈亮滅等9個子程序組成。其中，路燈執(zhí)行開關時間和環(huán)境決定路燈亮滅流程圖如圖7所示。

4 結論
    本文設計了一種模擬路燈控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有實時時鐘的功能，能根據(jù)環(huán)境的明暗變化，自動開燈和關燈，自動調(diào)節(jié)亮滅燈狀態(tài)，且當路燈出現(xiàn)故障時(燈該亮時不亮)，能自動檢測到并由支路控制器發(fā)出聲光報警信號，并能顯示出有故障路燈的地址編號。從而使整個系統(tǒng)便于以后改建和升級，具有廣泛的應用價值。