1 引言

　　在倡導綠色用電的今天，路燈節能控制日益成為人們關注的話題，這里設計并制作一套模擬路燈節能控制系統。節能控制系統結構如圖1 所示。

　　圖1 模擬路燈節能控制系統結構圖

　　模擬路燈節能控制系統實現的功能： 支路控制器有時鐘功能，能設定、顯示開關燈時間，控制整條支路按時開燈和關燈; 能根據環境明暗變化，自動開燈和關燈，能根據交通情況自動調節亮燈狀態;并能分別獨立控制單只路燈的開燈和關燈時間; 當圖1 模擬路燈節能控制系統結構圖路燈出現故障時( 燈不亮) ，支路控制器發出聲光報警信號，并顯示有故障路燈的地址編號。單元控制器具有調光功能，路燈驅動電源輸出功率能在規定時間按設定要求自動減小，該功率應能在20% ～100% 范圍內設定并調節，調節誤差≤2%。

　　2 總體設計方案

　　2. 1 設計思路

　　設計采用PWM 脈寬調制技術和恒流源電路對路燈的驅動和亮度調節。通過單片機和傳感器及其檢測電路完成路燈工作狀態的控制。顯示部分利用液晶顯示模塊，菜單式操作，顯示時間、故障路燈地址、支路開關燈時間、每只燈的開關時間等功能。

　　2. 2 設計原理

　　根據模擬路燈節能控制系統結構圖，將整體電路分成為五部分： 環境控制電路、時鐘電路、交通狀況的傳感器檢測電路、顯示控制模塊、LED 恒流驅動及故障檢測電路。

　　2. 2. 1 環境控制電路

　　利用光敏電阻的阻值與光照度呈反比例關系，采樣其兩端的電壓信號，利用采樣的電壓信號通過施密特觸發器輸出的TTL 電平來控制LED 燈的開關。電路可靠，有效地避免由于短時間光照劇烈變化引起的誤動作，操作者可以通過電位器方便的進行調試。

　　2. 2. 2 時鐘電路

　　使用時鐘專用芯片DS1302 進行時鐘控制， 通過外加很少的電路就可以實現高精度的時鐘信號。

　　外圍電路簡單可靠，時間精度高，采用串口通信可以節省I /O 口的資源，通過外接鋰電池后可以實現時間信息儲存。

　　2. 2. 3 交通狀況的傳感器檢測電路

　　使用紅外傳感器， 來判斷物體是否通過相關位置，并送入單片機判斷執行相關程序。它具有光電傳感器的優點，又避免了LED 燈的燈光干擾。

　　2. 2. 4 顯示控制模塊

　　使用128 × 64 液晶點陣進行信息顯示，使用獨立鍵盤進行功能切換和時間調整。信息量大，外圍電路簡單，通過下拉式菜單方便操作，人機界面友好。

　　2. 2. 5 LED 恒流驅動及故障檢測電路

　　利用三端可調穩壓集成塊LM317，實現恒流輸出。PWM 脈寬調制法來控制燈的亮度，可以精確的控制燈的亮度和功率，而且LED 燈在從暗到亮的變化中過度平滑。可以選用單片機內部集成有兩路PWM脈寬，能方便的產生所需要的PWM 脈寬調制信號。

　　2. 3 系統組成

　　2. 3. 1 根據以上的設計思路及設計原理確定系統組成框圖如圖2。

　　圖2 系統組成框圖

　　2. 3. 2 每只LED 燈控制邏輯關系圖

　　每只LED 燈控制邏輯關系圖如圖3 所示。在規定的時間條件成立( 開燈時間) 或環境明暗條件成立( 暗到一定程度) 的情況下開燈; 當有物體( 如人、車等) 通過到規定的區域內時燈亮， 當物體離開規定區域時燈滅，實現節能要求。

　　圖3 LED 燈控制邏輯關系圖