基于光敏電阻的智能路燈控制系統的設計與實現

沈陽工學院信息與控制學院 張文靜

關鍵字：智能路燈；光敏電阻

1 引言

以MCU 為控制核心的智能路燈控制系統可以顯著改善中國道路路燈控制系統，不但可以達到智能化控制，使路燈控制系統的管理更加高效，而且能降低運行成本。除此之外，智能路燈控制系統可以節約能源，減少對環境的影響，提高人們的生活質量，減少因路燈系統不完善而發生的事故。因此，智能路燈控制系統的全面使用，使路燈控制系統的管理更簡便可靠，提高服務效率，使城市的市容市貌更美麗，道路交通環境更安全。

基于光敏電阻的智能路燈控制系統，實現了路燈的智能控制，利用光敏電阻作為光照度檢測元件，完成對路燈的控制。

2 整體方案設計

智能路燈控制系統主要為了實現以下功能：啟動智能路燈控制系統后，根據事先設計好的程序，通過光敏電阻采集光強度信號，并與設定值進行比較，通過控制器控制路燈的亮與滅。單個路燈可以實現本地就地控制，通過光敏傳感器采集的光照度信號來完成此部分的控制。設計框圖如圖1 所示。

圖1 系統整體結構圖

智能路燈控制系統主要包括軟件部分與硬件部分，下面將做詳細的介紹。

3 硬件部分

硬件部分主要包括三個模塊：主控模塊、光強度檢測模塊、路燈控制模塊。

（1）主控模塊主要是為了控制路燈系統的整體功能，包括對用于控制整體程序的STM32F103 系列嵌入式單片機的使用；對用于光強度檢測的光敏電阻傳感器的控制；對用于路燈的亮滅的控制的連接。

（2）光強度檢測模塊主要是利用光敏電阻，采集環境的光強度信號，并與某一設定值進行比較，從而控制當前路燈的亮與滅，實現路燈的本地就地控制。

在使用光敏電阻的應用電路中，光敏電阻采集的信號為光信號，輸出的信號為模擬量，因此在與STM32 主控制器連接的時候，需要考慮模數轉換，由于STM32 單片機的PB0 具有模擬量采集功能，因此在接線的時候可以直接接入STM32 的PB0引腳。

（3）路燈控制模塊主要是每個路燈的內部使用節點方式自由組合。每個節點的最大設計電流為3A，使用恒流驅動控制，達到節能的目的，同時實現主控模塊對路燈系統的控制與監視。

圖2 單片機整體流程圖

4 軟件部分

單片機程序控制流程如下：開始程序后，進入單片機初始化流程，然后進入光強檢測程序，通過光強檢測信號判斷路燈的亮與滅，將路燈的狀態信息上傳至上位機進行顯示，讓工作人員直觀地觀察相關數據。然后判斷是否接收到PC機發送過來的控制信息，若接收到，則直接控制路燈的狀態，若沒有接收，則依然進行光強度檢測實現路燈的控制。單片機控制流程如圖2 所示。光強度檢測程序主要完成的任務是實現光強度的檢測，由于光敏電阻是模擬器件，輸出的是模擬信號，因此需要進行AD轉換，并進行光強度與設定值的比較。

5 系統聯調

根據上述智能路燈控制系統的設計與實現，系統能實現以下功能。

（1）通過5516 型號的光敏電阻采集光強度信號，與設定值進行比價，從而確定路燈的亮和滅，實現路燈的本地控制。

（2）設計中路燈通過恒流源模塊LM2576 實現電能供應，實現路燈的節能運行。