節能路燈控制系統設計

針對當前路燈系統為了更好的實現節能環保的母的，采用單片機實現對路燈控制系統進行自動控制和節能控制。該系統具有體積小、效率高、穩定性好、工作可靠等優點。最關鍵的研究就是如何利用可控硅進行強弱電之間的轉換。

【關鍵詞】可控硅 STC12C5A60S2單片機 路燈控制

1 總體設計

該系統總體框架包括控制中心、控制中心與電力網接口、路燈。圖1列出了節能路燈控制系統的構成，它主要由6個部分組成：單片機控制模塊、可控硅控制模塊、穩壓電源模塊、光敏電阻傳感器模塊、路燈與鍵盤、光耦隔離模塊。首先利用穩壓電源模塊將220V、50HZ市電轉換為系統工作的直流5V電壓。光敏電阻傳感器上的數據通過信號轉換后，被采集到單片機自帶ADC模塊中，單片機通過數據對可控硅導通角進行控制。同時可以根據用戶實際需要通過按鍵手動進行路燈光強改變。為防止系統跑偏，單片機與外界控制時需要光電耦合器進行光電隔離。單片機控制可控硅工作根據其編寫的控制程序。

2 系統硬件電路設計

2.1 過零檢測電路

過零檢測的作用是給主芯片提供一個標準，這個標準的起點是零電壓，可控硅導通角的大小就是依據這個標準。也就是說每個導通角的導通時間是從零電壓開始計算的，導通時間不一樣，導通角度的大小就不一樣。過零檢測電路如圖2所示。

如圖2可以看到經過整流電路后，輸出形成脈動直流波形。當ZERO點電壓大于0.7V時，NPN三極管導通，在三極管集電極形成低電平，當ZERO點電壓低于0.7V時，三極管截止，三極管集電極通過上拉電阻形成高電平。這樣通過三極管的反復導通、截止，通過ZERO點連接單片機中斷口實現過零檢測。波形圖如圖3所示。

2.2 路燈控制模塊

該系統的外控制模塊主要由光電耦合器和可控硅組成，光電耦合器用以系統與外界的隔離作用。因為可控硅的A1、A2端是接220V市電，控制端G與單片機相連。一旦沒有光電耦合器做隔離作用系統很容易跑“死機”。外電路控制模塊如圖4所示。

3 節能路燈控制系統的軟件處理

軟件總體設計：系統監控程序是控制單片機系統按照預定操作方式運轉的程序，是整個系統程序的框架，在該系統中，單片機的主要任務是用來控制可控硅運行狀態和操作者按下不同的按鍵后，執行相應的任務，各個任務執行的先后順序取決于鍵碼。根據這樣的功能和操作方法，程序總體結構采用鍵碼分析作業調度型，即作業調度完全服從操作者的意圖，操作者通過光敏電阻的變化，單片機對采集數據的分析發出作業調度命令，監控程序接收到控制命令后，通過分析啟動對應的作業。軟件設計流程如圖5示。

單片機和PC機之間采用自定義串口協議，采用半雙工通信方式來協調工作。單片機接收到PC機命令并解釋命令，從而控制可控硅和路燈執行操作。

該系統中路燈和可控硅作為命令執行者，主要根據光敏電阻對外界的感應，單片機對其做出相應的分析控制路燈開關亮滅。單片機通過ADC采集軟件算法控制以達到測控的任務。

4 系統檢測與結論

在確定光敏電阻正常工作后，改變光強條件測試電壓和光敏電阻的阻值系統測試現場如圖6所示。

該系統采用STC12C5A60S2單片機完成全部的數據采集、處理和對路燈的控制，通過按鍵在本地進行控制命令輸入，通過STC12C5A60S2單片機指令程序控制可控硅改變路燈的亮滅。同時根據外部自然條件的改變（自然光強的改變即光控），使光敏器件參數變化，同時單片機做出相應控制以控制可控硅改變路燈照明效果。外部采集數據通過單片機自帶的ADC采集光敏器件的參數變化，通過編寫程序使單片機做出相應的判斷利用可控硅控制照明設備。實現對路燈節能自動控制。

參考文獻

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作者簡介

杜斌（1971-），男，廣西壯族自治區全州縣人。研究生學歷。高級經濟師。現為桂林長龍機械有限公司董事長。研究方向為電氣工程。

作者單位

桂林長龍機械有限公司 廣西壯族自治區桂林市 541100