基于485總線的路燈控制系統設計

郝保明，虎 號，陳欣歡，李文藝

（宿州學院機械與電子工程學院，安徽宿州234000）

基于485總線的路燈控制系統設計

郝保明，虎 號，陳欣歡，李文藝

（宿州學院機械與電子工程學院，安徽宿州234000）

采用西門子S7-200系列微型單片機可編程控制器作為路燈控制器的測量與控制的核心系統，應用光敏電阻對光的采集，將所測信息傳達給光敏電阻的所構成的采光板，再由采光板給從機一個控制信號，從機將控制調光板的運作，實現對路燈的亮暗程度的控制.基于485總線的路燈控制系統具有可靠性高、功耗低、通用性和靈活性好等優點.

光敏電阻；LED路燈；傳感器；智能控制

現代社會是科學技術日新月異、飛速發展的高速信息時代.人們正感受著高科技帶來的極大方便和利益.基于485總線的路燈控制系統是基于自動識別技術的發展而快速發展起來的.目前，國內外研制和使用的路燈系統主要體現在感應亮光和人為控制系統上.高級智能型路燈控制系統是目前路燈系統的重要發展趨勢，隨著計算機的迅速普及與發展，越來越多的控制設備逐步被計算機取代，越來越多的系統逐步向智能化的方向發展[1].

1 電路設計

1.1 采光板電路設計

圖1 采光板設計原理圖

采光板的工作過程是利用光敏電阻對光的感應特性，通過光敏電阻對光的采集，從而改變電阻值得大小，光照強度大則電路中的電壓減小，通過比較器的比較，輸出可觀的控制信號[2,3].

如圖1所示，采光板上接有三個100K的電阻，R3，R4分得電壓為220V的一半，R2與光敏電阻進行分壓，光敏電阻受光照影響，從而使R2與光敏電阻分得的電壓不同，通過比較器LM358的比較，輸出一個控制信號.

1.2 從機設計

從機在整個工作過程中起到至關重要的橋梁地位，從機與主機通過RS485轉換器相連，從機上設有調光板及采光板接口，從而將主機，從機，采光板，調光板融洽的設置成一個整體.

從機上接有MAX232主要用于電平轉換，MAX485用于主機，從機的相連.PC費591接口用于連接調光板，采光板接口可以直接與采光板相連.從機在整個工作過程中起到至關重要的橋梁地位.

1.3 調光板設計

設置路燈亮暗程度可由調光板上的10K電位器單獨完成任務，當天色稍暗時，路燈就發光，經過內部的一系列運轉工作，自動調整，最終到達正常工作.

由從機給調光板發送的控制信號經PCF8591的15引腳輸出，光耦作用后，向TCA785發送一個直流信號，TCA785芯片10號引腳輸出鋸齒波，11號引腳的直流波與10號引腳的鋸齒波相交，5號引腳外接1M色環電阻，對其進行零點檢測，在其交點處觸發一個脈沖，由14，15號引腳輸出近似矩形的脈沖，兩脈沖信號疊加，最后將產生的信號傳送到BT139晶閘管，達到晶閘管的導通條件時，晶閘管導通，外界路燈收到控制信號時，發生相應的變化，另外，TCA785芯片12號引腳接有10K電位器，調節電位器阻值大小，便可直接控制路燈亮暗程度，達到實時控制的目的.

1.4 主機設計

主機上有MAX485與MAX232兩塊重要芯片，MAX485主要用于與從機相連，單片機使用TTL電平，串口使用RS232電平，MAX232就是用于電平轉換[4,5].

主機與從機幾乎一樣，均由單片機最小系統組成，MAX232用于電平轉換，MAX485用于連接從機，主機核心板上接一排LED燈，與外界路燈一一對應，通過觀察LED燈顯示直接了解到實際的路燈工作情況，如果LED燈一直處于閃爍狀態，表明路燈均正常工作，若LED燈處于一直亮或一直滅的狀態，表明路燈已經發生了故障，維修人員通過觀察每個從機的LED燈便可真的那盞路燈需要維修，這樣便可節省人力，財力方便人們使用.

2 基于485總線的路燈控制系統

基于485總線路燈控制是以傳統的路燈控制為基礎而發展起來的，由采光板、從機、調光板和主機等幾個部分構成.

如圖2所示，主機與從機通過RS485轉換器相連，每個從機與路燈一一對應連接在一起，本系統可以控制多盞實時路燈，外界光照強度影響光敏電阻的阻值大小，從而實現主機對路燈的亮滅及亮暗程度的控制.通過終端或上位機來實現各盞路燈的控制.可以任意指定某個路燈亮與滅以及亮暗程度，根據實際情況的需要，可設置路燈為全亮，全滅，半亮，間隔亮.（各個路燈通過485總線與總機通信）.基于485總線的路燈控制在其中心板上設一排LED，每個LED與實時路燈一一對應，能夠提示路燈的工作情況.如果LED燈全閃爍表明路燈正常工作，若LED燈一直亮或一直滅則說明有路燈發生了故障，便于維修人員的檢測.

圖2 系統組成框圖

3 結論

隨著路燈控制應用領域的快速發展，尤其是路燈自動控制這方面，代表了整個智能社會的發展趨勢，基于485總線路燈控制就是智能技術與通信技術，計算機技術相結合的產物，對硬件的兼容性好，如它可以對同系列下的不同型號的路燈進行兼容；對硬件的配置要求比較低，在無人控制的條件下實現自動控制.此系統的管理程序可以實現實時監控，當有人進行合法或非法的操作時，有相應的動畫顯示.

〔1〕楊恒.LED照明驅動電路設計與實例精選[M].北京:中國電力出版社,2008.

〔2〕奚海燕,王建平.LED光源的發光原理及應用特點[J].半導體LED照明,2007(8):33-36.

〔3〕蔡振江,索雪松.單片機原理及應用[M].北京:電子工業出版社,2012.

〔4〕楊志忠.數字電子技術[M].北京:高等教育出版社,2002.

〔5〕蔡凡弟.無線IC的結構原理[J].電子世界,2001,20(5):21-23.

TP393.1

A

1673-260X（2013）09-0017-02

安徽省教育廳自然科學研究項目（KJ2013Z316，KJ2013Z317）；宿州學院教授(博士)科研啟動基金項目（2013jb02）；宿州學院產學研項目（2013cxy01），宿州學院碩士科研啟動基金項目（2010yss01，2009YSS07，2009YSS08）；宿州學院科研平臺開放課題（2013YKF25，2013YKF26）