节能路灯控制系统设计

针对当前路灯系统为了更好的实现节能环保的母的，采用单片机实现对路灯控制系统进行自动控制和节能控制。该系统具有体积小、效率高、稳定性好、工作可靠等优点。最关键的研究就是如何利用可控硅进行强弱电之间的转换。

【关键词】可控硅 STC12C5A60S2单片机 路灯控制

1 总体设计

该系统总体框架包括控制中心、控制中心与电力网接口、路灯。图1列出了节能路灯控制系统的构成，它主要由6个部分组成：单片机控制模块、可控硅控制模块、稳压电源模块、光敏电阻传感器模块、路灯与键盘、光耦隔离模块。首先利用稳压电源模块将220V、50HZ市电转换为系统工作的直流5V电压。光敏电阻传感器上的数据通过信号转换后，被采集到单片机自带ADC模块中，单片机通过数据对可控硅导通角进行控制。同时可以根据用户实际需要通过按键手动进行路灯光强改变。为防止系统跑偏，单片机与外界控制时需要光电耦合器进行光电隔离。单片机控制可控硅工作根据其编写的控制程序。

2 系统硬件电路设计

2.1 过零检测电路

过零检测的作用是给主芯片提供一个标准，这个标准的起点是零电压，可控硅导通角的大小就是依据这个标准。也就是说每个导通角的导通时间是从零电压开始计算的，导通时间不一样，导通角度的大小就不一样。过零检测电路如图2所示。

如图2可以看到经过整流电路后，输出形成脉动直流波形。当ZERO点电压大于0.7V时，NPN三极管导通，在三极管集电极形成低电平，当ZERO点电压低于0.7V时，三极管截止，三极管集电极通过上拉电阻形成高电平。这样通过三极管的反复导通、截止，通过ZERO点连接单片机中断口实现过零检测。波形图如图3所示。

2.2 路灯控制模块

该系统的外控制模块主要由光电耦合器和可控硅组成，光电耦合器用以系统与外界的隔离作用。因为可控硅的A1、A2端是接220V市电，控制端G与单片机相连。一旦没有光电耦合器做隔离作用系统很容易跑“死机”。外电路控制模块如图4所示。

3 节能路灯控制系统的软件处理

软件总体设计：系统监控程序是控制单片机系统按照预定操作方式运转的程序，是整个系统程序的框架，在该系统中，单片机的主要任务是用来控制可控硅运行状态和操作者按下不同的按键后，执行相应的任务，各个任务执行的先后顺序取决于键码。根据这样的功能和操作方法，程序总体结构采用键码分析作业调度型，即作业调度完全服从操作者的意图，操作者通过光敏电阻的变化，单片机对采集数据的分析发出作业调度命令，监控程序接收到控制命令后，通过分析启动对应的作业。软件设计流程如图5示。

单片机和PC机之间采用自定义串口协议，采用半双工通信方式来协调工作。单片机接收到PC机命令并解释命令，从而控制可控硅和路灯执行操作。

该系统中路灯和可控硅作为命令执行者，主要根据光敏电阻对外界的感应，单片机对其做出相应的分析控制路灯开关亮灭。单片机通过ADC采集软件算法控制以达到测控的任务。

4 系统检测与结论

在确定光敏电阻正常工作后，改变光强条件测试电压和光敏电阻的阻值系统测试现场如图6所示。

该系统采用STC12C5A60S2单片机完成全部的数据采集、处理和对路灯的控制，通过按键在本地进行控制命令输入，通过STC12C5A60S2单片机指令程序控制可控硅改变路灯的亮灭。同时根据外部自然条件的改变（自然光强的改变即光控），使光敏器件参数变化，同时单片机做出相应控制以控制可控硅改变路灯照明效果。外部采集数据通过单片机自带的ADC采集光敏器件的参数变化，通过编写程序使单片机做出相应的判断利用可控硅控制照明设备。实现对路灯节能自动控制。

参考文献

[1]李岩岩.基于AVR单片机的节能路灯控制系统设计[J].巢湖学院学报，2012，06.

[2]张江伟，尹慧.基于无线模块NRF905的节能路灯控制系统设计[J].电子设计工程，2012，16.

[3]姚丹丹，王宜怀，谭碧云.路灯节能控制系统设计及其软件实现[J].计算机工程，2012，03.

[4]卢锋，田云，李雷勇.郊区路灯智能控制系统设计[J].信息技术，2015，10.

作者简介

杜斌（1971-），男，广西壮族自治区全州县人。研究生学历。高级经济师。现为桂林长龙机械有限公司董事长。研究方向为电气工程。

作者单位

桂林长龙机械有限公司 广西壮族自治区桂林市 541100