摘要
随着数字技术和网络技术的发展，公共照明数字化和网络化已经成为一种必然趋势。节约能源、保证灯具寿命、提高照明管理水平、美化城市夜量和保证城市夜间出行安全等，已经成为对公共照明系统的一项基本要求。公共照明系统广泛采用高压钠灯或金属卤化物灯传统照明系统经常采用电感镇流器，本文将介绍基于PLC的路灯控制系统。本文设计基于PLC的路灯监控系统根据时间的变化，控制路灯的明亮程度。同时考虑到不同的季节天气等的变化的实际情况，以亮度检测控制辅助，达到更合理的目的。
关键词：PLC，亮度控制，定时控制
Streetlight monitoring system in the PLC - based design
Abstract
Along with arithmetic figure technique with technical development in network, the public lighting arithmetic figure turn to turn to have become a kind of inevitable trend with the network. Economy energy, guarantee the lamp life span, increase illuminate to manage the level, beautify the city night measures with guarantee nighttime in city out line safety etc., have become to a basic request of the public lighting system. The extensive adoption in system in public lighting high pressure light metals turns the thing light tradition illuminates the system to usually adopt the electricity feels the town flows the machine, illuminating lamp the adoption unify switch control case.
This article will introduce the street lamp control system based on PLC. In this paper, the design based on PLC street lamp monitoring system according to the time change, control the street lamp bright degree. Taking into account the different seasonal weather changes in the actual situation, to brightness detection control auxiliary, achieve more reasonable purpose.
KEY WORDS: PLC BRIGHTNESS CONTROL TIMING CONTROL
目录
1 绪论 (1)
1.1 课题背景 (1)
1.2 国内外的发展现状 (2)
1.3 节能控制系统 (2)
2 控制系统设计方案 (3)
2.1 PLC介绍 (3)
2.2 高压钠灯介绍 (4)
2.3 控制系统方案 (5)
2.3.1 方案论证 (5)
2.3.2 设计方案 (5)
2.3.3 结构框图 (6)
3 硬件电路的设计 (7)
3.1 西门子S7-200PLC的介绍 (7)
3.2 亮度检测装臵 (8)
3.3 时间调整电路 (9)
3.4 时间显示电路 (9)
3.5 电流检测电路 (11)
3.6 报警及指示电路 (12)
3.7 控制系统供电电路 (13)
4 软件部分的设计 (13)
4.1 STEP7-Micro/WIN32编程软件介绍 (14)
4.2 子程序 (15)
5 总结 (17)
致谢 (18)
参考文献 (19)
附录1： (19)
附录2： (22)
附录3：总体电路图 (23)
附录4：梯形图程序 (24)
1绪论
路灯控制是市政建设的一项重要内容，为了高效的进行路灯管理，各国都不断的进行研究，利用各种先进技术，提高路灯的控制效率，保障路灯的可靠运行。目前国内的路灯控制器生产的品牌很多，路灯控制器集电磁技术、智能化控制技术、数据控制技术于一体，在可控和平缓的方式下智能调节，使输出电压稳定在设定的额定值范围之间，路灯控制器实现公共照明系统的工作电流与亮度需求的理想结合，达到控制方便可靠与节电和优化供电目的，根据一年四季变化规律与经纬度算法计算日出日落时间而且有开关时间微调和半夜控制功能，从而能适应不同地理环境的需要。
1.1课题背景
随着科学技术的不断发展、城市规模的急剧膨胀，城市照明已经不仅局限于街道的照明，社会对亮灯率、开关灯的准确率、故障检测的实时性和维修的及时性、路灯的节能要求也不断的增高，这样集现代计算机技术、无线电通信、测控技术、路灯电力节能于一体的城市照明节能、自动监控和管理系统也就应运而生了。随着现代科技的日益发展和人们生活水平的不断提高，绿色照明已经成为当今照明界发展的一种趋势，科学的控制路灯，不仅可以满足人们行路行车的安全，还能节约电能及延长灯具的使用寿命,从而减轻维修工作量和减少运行费用。
目前能源节约和环保问题越来越被世人所关注飞速发展的经济对能源的要求相当迫切中国面临的问题更加突出。随着城市化进程的推进，城市的路灯照明对电能的消耗与日俱增。据统计,我国城市公共照明占照明耗电量30%左右,约440亿度。如果按市场平均电价0.70/ 度来计算，一年耗费大约310 亿元,给国家的经济发展带来巨大的开支。因此，道路照明节能技术的推广意义重大。
路灯节能应该从两个方面来考虑,一是使用效率高、寿命长、安全性能稳定的照明灯具。目前国际上在路灯节能领域采用主要的方法是降压和降流两种技术,一般均可实现节约电能20% 以上。二是开发节能控制系统，就是通过控制系统来对路灯的起、停、节流时间进行控制,在人流非高峰期时进行节流节能，从而避免不必要的电耗。
想要让路灯亮起来，让城市亮起来，而且亮得更科学，亮得省电省钱，则必须依靠科技创新，采用新技术，大力开发节能的高新技术产品，制定相应的新产品来推广应用配套政策，推动我国道路照明节电节能工作的全面展开。使路灯管理智能化、规范化，提高管理水平和工作效率；使工作人员从繁复的“巡检”工作中解放出来，减少维护和更换灯具对道路运行安全的影响；给用户提供良好服务和安全保障的同时也提高大桥安全系数。
路灯控制系统通过配电箱内的智能控制器对照明灯进行监控，实现全线照明灯开启/关闭；路段照明灯开启/关闭；照明灯气象信息联动（需气象参数采集单元）等功能；不仅为节约电能，节约人力、物力提供了有效手段，同时也为提高城市现代化形象，保证道路交通安全等级，实现良好的社会效益。
1.2 国内外的发展现状
为了高效的进行城市的路灯管理,世界各国都在不断地研究，利用各种先进的技术手段进行城市路灯监控。目前对于路灯监控系统的研究。
美国某公司在道路照明系统使用嵌入基于载波芯片的智能控制器、基于LonWorks技术的电子镇流器替代低效的机械镇流器，构建实现单个路灯控制功能的路灯解决方案。同时在配电柜中加装智能服务器在网络中起到分段控制的作用。智能服务器是整个路灯控制系统的核心设备，负责接收路灯控制中心的指令，控制路灯电子镇流器，并将数据实时上传到WEB服务器。电子镇流器和智能服务器之间通过现有的动力线缆相互通信。此方案采用电力载波的方式，只有在路灯线路基本都是专用变压器、线路比较干净、杂波少时，才便于电力载波通讯。但是不适合公用变压器的路灯线路，因为居民用电和工厂用电都在其中，线路上杂波信号比较强，信号不稳；也不适合超长线路（通常电力载波的有效距离是500米）的情况，因为路段本身比较长（大于1Km）时钠灯数量多，导致补偿电容大量吸收中频（100kHz~300kHz）的载波信号，进而使通讯受到影响。由于中国电力的特性，电力载波技术不适合中国的电力国情。同时此公司路灯控制系统费用较贵，一台智能服务器价格为5000元，可控制140盏路灯，每盏路灯中需安装一个电子镇流器，每台电子镇流器为1000元。相比而言，本系统
GPRS-ZIGBEE路由器价格在和对方等同的情况下至少可以控制到上万盏路灯（具体安装视具体情况而定），每个ZIGBEE终端控制器的价格也仅为几百元左右。
美国另一公司作为研发无线射频模块的公司，将GPRS+ZIGBEE技术应用于远程抄表系统，并没有将这种技术应用于城市路灯照明。其应用于路灯控制系统的技术与本系统不同，需要通过有线的以太网方式将所需要控制的路灯连接在一起，然后通过GPRS网络连接到远程监控中心。这种方式最大的不足在于安装系统时需要布线，施工复杂。
1.3 节能控制系统
目前能源节约也是当前关注的一个重要问题，常见的路灯节能控制系统有，RLD数控式路灯节能控制系统，他路灯节电控制系统主要由自主知识产权的数控稳压技术（AVR）以及可编程节能控制系统等组成，调节方式由节能控制系
统数控稳压器的电子开关矩阵等，调整变压器的TAP用来调节输出功率。特点是具有数字化智能控制、具有软启动/停止的特性、模块化设计、可编辑程序控制参数、全自动补偿功能、高精度、高效率、高速度、高可靠、免维护长期稳定工作、低噪音等。
智慧型补偿式灯节能控制系统是专为路灯控制系统设计的节电器，路灯节能控制系统主要由智慧型有级功率调节器与可编程节能控制系统组成，它针对高压钠灯等气体放电灯具的特点，利用当今先进的微电脑技术对灯具的电源进行优化的调控，使灯具控制器件执行合理的点亮程序，极大的延长灯具寿命、减少电能的浪费。产品技术档次达到世界的先进水平，具有较高的性能和价格比。它的特点是采用数字计算机智能控制，可程序设定控制节电参数，功率调节不断流，旁路转换不断流，结构紧凑，体积小，无机械调节结构，稳定可靠，免维护长期稳定工作。
2 控制系统设计方案
2.1 PLC介绍
自1969年第一次出现在市场上可编程控制器，可编程控制器已经成为一种最受欢迎的、应用在大多数工业控制器中。
在电厂、炼钢等除尘设备中，传统的手动操作已远远不能获得好的控制品质。目前，在电气控制领域，国内外普遍采用PLC。特别是最近几年的冶金行业中，PLC以其在工业恶劣环境下仍能高可靠性工作，及抗干扰能力强的特点而获得更为广泛的使用。PLC将电气、仪表、控制这三电集于一体，可以方便、灵活地组合成各种不同规模和要求的控制系统，以适应各种工业控制的需要。由于PLC 是专为工业控制而设计的，其结构紧密、坚固、体积小巧，是实现机电一体化的理想控制设备。随着微电子技术的快速发展，PLC的制造成本不断下降，而其功能却大大增强。在先进工业国家中PLC已成为工业控制的标准设备，应用几乎覆盖了所有工业企业，日益跃居现代工业自动化三大支柱(PLC，ROBOT，CAD ／CAM)的主导地位。
可编程序控制器是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装臵。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其有关的外围设备都应该按照易于与控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。
目前，可编程控制器厂家众多，产品型号规格不计其数，但主要分为欧洲、日期、美国三大地方。在中国的市场，欧洲的可编程序控制器的代表是西门子
PLC。PLC具有很广泛的用途、操作方便、适应面广，可靠性高、抗干扰能力强、编程简单等很多特点。可编程序控制器(PLC)在工业自动化控制是专门在时序控制地位，在可预见的将来，将是无法替代的。
2.2 高压钠灯介绍
高压钠灯是现在常用的一种路灯，高压钠灯在使用时发出金白色光，是具有发光效率高、耗电少、寿命长、透雾能力强和不诱虫等优点。广泛应用于道路、高速公路、机场、码头、船坞、车站、广场、街道交汇处、工矿企业、公园、庭院照明及植物栽培等场所。高显色高压钠灯主要应用于体育馆、展览厅、娱乐场、百货商店和宾馆等场所照明场所。
高压钠灯同其他气体放电灯泡一样，工作是弧光放电状态，伏—安特性曲线为负斜率，即灯泡电流上升，而灯泡电压却下降。在恒定电源条件下，为了保证灯泡稳定地工作，电路中必须串联一具有正阻特性的电路元件来平衡这种负阻特性，稳定工作电流，该元件称为镇流器或限流器。电阻器、电容器、电感应器等均有限流作用。电阻性镇流器体积小，价格便宜，与高压钠灯配套使用会发生启动困难，工作时电阻产生很高的热量，需有较大的散热空间、消耗功率很大，将会使电路总照明效率下降。它一般在直流电路中使用，在交流电路中使用灯光有明显所闪烁现象。电容性镇流器虽然不象电阻性镇流器自身消耗功率很大，温升低，在电源频率较低时，电容器充电时，会产生脉冲峰值电流，对电极造成极大损害，灯光闪烁，影响灯泡使用寿命；在高频电路中工作，电压波动能达到理想状态，成为理想的镇流器。电感性镇流器损耗小，阻抗稳定，阻抗菌素性偏差小，使用寿命长，灯泡的稳定度比电阻性镇流器好，目前与高压钠灯配套使用的镇流器均为电感性镇流器。
高压钠灯启动之后，在初始阶段是汞蒸气和氙气的低气压放电。这时候，灯泡工作电压是很低，电流是很大；随着放电过程的继续进行，电弧温度也渐渐上升，汞、钠蒸气压由放电管最冷端温度所决定，当放电管的冷端温度达到稳定，放电便会趋向稳定，灯泡的光通量、工作电压、工作电流和功率也处于正常的工作状态。在正常的工作条件下，整个启动的过程约需10 分钟左右。
在高压钠灯工作的电路中除了灯泡外，还要必须按内触发高压钠灯或外触发高压钠灯分别选用相应的工作电路，如灯泡+ 镇流器或灯炮+ 镇流器+ 触发器的工作电路，方可达到高压钠灯的正常工作的要求。
镇流器
图1 高压钠灯电路
2.3 控制系统方案
2.3.1方案论证
目前路灯控制方法可以分为以下几类：
自控型又分定时器控制和光控器控制两种方法，自控型照明控制器的优点是设备投资少、安装和维修简单灵活。时控法以时间为唯一的开、关灯控制依据，但随季节变化，就需要人工干预来调整开、关时间，所以存在对环境光照度的变化适应能力差的缺点。而光控法则是按光照度的差异来控制开、关灯的，则易受粉尘、雨雪污染使灵敏度降低，且功能单一，开关动作不统一，控制不灵活，随时需要人为干预等缺点。
有线型路灯控制在路灯系统中架设电源线缆和控制线缆的控制方法，由控制中心来集中控制，这种方案其优点是控制准确，动作可靠，能应用计算机技术进行多层次、多任务控制，缺点是设备投资大、故障易发点多、维护也困难。
常规无线数传电台控制系统都是利用常规无线电台的收发信道作为载体，采取双音多频作为控制信令来达到控制照明灯开关的目的。常规的无线电台控制系统的优点是技术成熟、布点灵活、安装方便、功能扩充性好，也可实现双向通信，缺点是易受到干扰、控制组合较少、主控电台的射频发射功率被限制在10W 以下，受控区域小、容易造成人为误动作和恶意操作，设备投资大，性价比低。
本设计主要研究内容是利用PLC实现路灯自动监控系统能按时间以及光照度的差异来控制开、关灯的；通过一般交通情况按时间来控制灯的亮度，节约路灯使用电能及延长灯具的使用的寿命,而且减轻维修工作量和减少运行费用；具有检测灯的工作状态，具有一定的电路保护功能；确定故障位臵，有故障报警功能；灯具采用高压钠灯。
2.3.2设计方案
路灯控制的控制方法很多，都是为了控制方便，还有美化城市，节约电能，节约人力物力等成本资源。但是按照每天日照的时间，日出的时候熄灭路灯；日落的时候点亮路灯。在一年四季中，难免有天黑得过早的时候，这个时候如果
没有相应的应急措施，将会给交通带来不便。可以再控制系统中设臵一个亮度检测装臵就能解决该问题。
据调查,城市道路的人流量和车流量在晚间7一12 时是均值较高的时段，而12 时过后的人流量和车流量则会显著降低,与之相对应的是对光照要求和实际
用电需求也应有所降低，按照规定的设计标准照度照明对方便人们的夜生活和维护城镇的治安等是非常必要的，而12 时过后的人流量和车流量则会显著降低,与之相对应的是对光照要求和实际用电需求也应有所降低，夜深人静，保持原设计的照度的照明就是一种浪费。
然而随着季节的更迭，路灯的点亮和熄灭时刻也应当是不一样,那么就需要一种系统来控制路灯在不同的季节有不同的点亮和熄灭的时间。在一年四季中，难免会由于天气变化而天黑得过早的时候，或者亮的过早过晚的时候，这个时候如果没有相应的应急措施，也将会给交通带来不便。可以再控制系统中设臵一个光照亮度的检测装臵。利用时间控制为主，再以亮度检测装臵进行辅助控制。达到最佳的效果。
路灯的控制方法多为“钟控”和“光控”。“钟控”不适应季节的变化与天气突变等自然情况；“光控”容易受外部环境的干扰，灵敏度低且可靠性也较差，二者单独使用都不能实现控制开关灯的合理化、科学化。只有二者结合设计，才能使路灯的控制更加科学更加合理。
2.3.3结构框图
根据以上条件，PLC路灯控制系统的组成有plc及其外围，亮度检测装臵，时间调整电路，时间显示电路，路灯控制装臵，电流检测电路，报警及指示电路等。其组成框图结构如下，
图2控制系统组成
基于PLC的路灯控制系统，完成的任务是实现路灯的自动开启和关闭，当夜晚（或光线较暗）来临时，且处于交通高峰期时，路灯全部开启，交通高峰期过后，进入按比例开启，午夜按2/3，凌晨时段按1/3，可检测任意一路灯的工作电流，当路灯发生漏电故障可以实现报警，并显示该路灯的位臵。
3硬件电路的设计
PLC路灯控制系统的组成有plc及其外围，亮度检测装臵，时间调整电路，时间显示电路，路灯控制装臵，电流检测电路，报警及指示电路等。
3.1 西门子S7-200PLC的介绍
本设计选用的PLC是西门子S7-200 ，S7-200系列PLC是SIEMENS公司新推出的一种小型的PLC。它的优点紧凑的结构、良好的扩展性、强大的指令功能、低廉的价格已经成为当代各种小型控制工程的理想控制器。
S7-200PLC包含了一个单独的S7-200CPU与各种可选择的扩展模块，可以十分方便的组成不同规模的控制器。其控制的规模可以从几点到几百点。
S7-200PLC可以方便的组成PLC-PLC网络和微机-PLC网络，完成规模更大的工程。
S7-200的STEP-Micro/WIN32编程软件可以方便地在Windows环境下对PLC
编程、调试、监控，使得PLC的编程更加方便、快捷。可以说，S7-200可以完美地满足各种小规模控制系统的要求。
目前S7-200系列PLC主要有CPU221、CPU222、CPU224和CPU226四种PLC。档次最低是CPU221，其数字量输入点数只有6点，数字量输出点数只有4点，是控制规模最小的PLC。档次最高的应属CPU226，它集成了24点输入/16点输出，共有40点数字量I/O，最多可连接7个扩展模块，最大可扩展至数字量I/O256点或模拟量I/O64路。
CPU226本机集成了24点输入/16点输出，共有40点数字量I/O，最多可连接7个扩展模块，最大可扩展至数字量I/O256点或模拟量I/O64路。CPU226有16KB 程序和10KB数据存储空间，6个独立的30KHz高速计数器，2路独立的20KHz高速脉冲输出，具有PID控制器。CPU226配有2个RS-485通讯/编程口，具有PPI通信、MPI通信和自由通信方式能力，用于较高要求的中小型控制系统。
本系统采用继电器输出，故在此只介绍DC输入继电器输出的CPU226接线方法。西门子CPU226DC输入端中1M、0.0~1.4为第1组，2M、1.5~2.7为第2组，1M、2M分别为各组的公共端。
继电器输出端由3组构成，其中1L、0.0~0.3为第1组，2L、0.4~1.0为第2组，3L、1.1~1.7为第3组。各组的公共端为1L、2L、3L。
在plc的输入口各个旋钮开关，按钮开关一头接入plc的输入点，一头接24V+，其中24V+来自plc的输出24V电源。输入端的公共端M1,M2和M端相连。
为了便于维护，和器件的安全，输出端的控制没有直接和负载连接，而是通过中间继电器相连，其中中间继电器全部采用2P的24V中间继电器，中间继电器的供电电压来自24V电源模块。
图3 PLC接线图
3.2亮度检测装臵
亮度检测电路是作为路灯开启与路灯关闭的一个辅助的控制开关。在夜幕降临的时候，即天黑到一定的程度的时候，而对时间控制系统来说还没有达到规定的开灯时间，但这时也要要求路灯开启，进入第一种工作状态。在早晨天亮时根据亮度变化把路灯关闭，但后面还有时间控制，即使亮度检测失误，当达到一定的实际时间，路灯在时间控制下关闭，进入下一工作状态。
常用的光探测器件很多，本设计用的是硫化镉（Cds）光敏电阻，它是由半导体材料制成的。当光照射到光敏电阻的时候，光子被Cds半导体物质吸收，激发出更多的电子空穴对，使载流子数目增加，从而导致光敏电阻阻值（暗阻）在1~10MΩ之间；在强光条件下，电阻的阻值（亮阻）仅有几百至数千欧姆。
本电路是利用光敏电阻作为光探测器件。电路如图所示，在由电阻R1、光
敏电阻Cds和可调电阻W组成的分压偏臵。电路中，当A点电压低于晶体三极管基极的导通电压时，晶体三极管BG1、BG2都处于截止状态，发光二极管LED 不发光，表示继电器J处于释放状态，继电器J的常闭触点接通。当照射在光敏电阻Cds上的光强增大时，使光敏电阻阻值减小，分压偏臵电路中的A点电压升高，当超过三级管导通电压时，晶体三极管BG1、BG2都导通，发光二极管LED亮；继电器J吸合，常闭触点打开。
图4 亮度检测电路
3.3时间调整电路
为了实现路灯可靠的控制，系统设有时钟电路作为路灯开启与关闭的参考时间，而此参考时间则必须与实际时间相同，系统开机后的时间自然是与当前的实际时间不同的，通过时间调节来改变时间。
时间调节由四个按钮开关组成，分别是调整时十位，时个位，分十位，分个位。系统设有时间总开关。按钮开关一头接入plc的输入点，一头接24V+，其中24V+来自plc的输出24V电源。
3.4时间显示电路
系统时间显示由cd4511和数码管组成。
数码管采用共阴极数码管，由四个七段数码管分别显示时十位，时个位，分十位，分个位。
用PLC中的特殊继电器SM0.5来提供秒脉冲信号，秒脉冲通过一个发光二极管进行指示。
Q0.1输出秒脉冲，Q0.1，Q0.2，Q0.3，Q0.41输出时间显示BCD码。Q1.0，Q1.1，Q1.2，Q1.3输出显示选通信号。
显示电路如下：
显示译码器CD4511是一个用来驱动共阴极 LED （数码管）显示器的 BCD 码—七段码译码器，特点如下：具有BCD 转换、消隐和锁存控制、七段译码及驱动功能的CMOS 电路能提供较大的拉电流。可直接驱动LED 数码管。
图5 CD4511引脚图
其功能介绍管脚如下：
BI ：4脚是消隐输入控制端，当BI=0 时，不管其它输入端状态如何，七段数码管都处于熄灭（消隐）状态，不显示数字。
LT ：3脚是测试输入端，当BI=1，LT=0 时，译码的输出全为1，不管输入 DCBA 状态是如何，七段均发亮，显示“8”。它主要是用来检测数码管是否损坏。 LE ：锁定控制端，当LE=0的时候，允许译码输出。 LE=1的时候译码器是锁定保持状态，译码器输出被保持在LE=0时的数值。 A1、A2、A3、A4、为8421BCD 码的输入端。
a 、
b 、
c 、
d 、
e 、
f 、
g 为译码的输出端，输出为高电平1有效。
D P
D D D D U U U U 图6 时间显示电路
3.5 电流检测电路
这个电路是交流电流检测电路，交流电流通过变压器TR1初级线圈感应到TR1次级线圈，过流时会造成晶体管动作，直到切断电源。
现在大部分的路灯都是高压钠灯。它是由放电灯管、镇流器、触发器等组成。高压钠灯的工作电路包括镇流器、电源和灯（包括触发器）等，三者之间的关系是不满足直角三角形，所以灯不属于纯电阻器件，而是感性器件，高压钠灯电源、镇流器和灯之间电压和阻抗的数学模型为：
2
22H
L xU U U += (1)
2
22H L Z Z Z += (2)
式中：U 为电源电压，L U 为镇流器电压，H U 为灯电压，Z 为输人阻抗，L
Z 为镇流器阻抗，H Z 为灯阻抗， x 、y 是与灯效率有关的系数。镇流器也不是纯电感器件，存在一个小的线圈铜电阻，而式(1)和式(2)中都没有考虑镇流器线圈直流电阻的影响。常用高压钠灯泡的技术参数如下见表l 。高压钠灯泡则必须与相应的镇流器配套使用，配套镇流器的技术参数如下见表2 。
表2 高压钠灯配套镇流器的技术参数表
图7电流检测电路
3.6报警及指示电路
本报警电路由两块555定时器和外接定时元件RC组成的两个多谐震荡电路。第一块555定时器的输出方波信号控制发光二极管发光，第二块555定时器的输出电压调制为两种音频信号使扬声器发出双响声音。
下图为两块555定时器和外接定时元件R,C组成的两个多谐振荡器。多谐振荡器的特点是没有稳定状态，只有两个暂稳态，无需外加触发信号，可以有一个暂稳态直接跳转到另一个暂稳态，并且两个暂稳态的持续状态的时间可通过调节外接的定时元件R,C来进行控制。
报警电路可通过调节电阻R1，R2,R3，R4和电容C1，C2来模拟不同声响，比如R1=R3=10K，R2=100K，R4=150K，C1=10uF，C2=0.01Uf，扬声器可以发出像救护车鸣笛的报警声，同时第一块555定时器构成的多谐振荡器的输出信号还可改变发光二极管闪烁的频率。
图8报警指示电路
3.7控制系统供电电路
PLC的供电电路可有PLC自带的电源模块，其他外围电路的供电电路采用三端稳压器MC78M05CT为核心的稳压电路，如下图，三端稳压器MC78M05CT 将输出电压稳定在+5V上。电路如下图所示，这是一个输出正5V直流电压的稳压电源电路。IC采用集成稳压器7805，C2、C3分别为输入端和输出端滤波电容。当输出电流较大时，7805应配上散热板。
C
图9 控制电路供电电路
4软件部分的设计
软件是自动控制系统设计的灵魂，没有软件的PLC不能充分发挥其功能，这是软件在PLC控制系统中的地位，而在PLC控制系统中，软件也是非常的重要的。在照明控制系统中，硬件设备的功能是由软件来定义的，如果系统要控制分布的照明灯具，通过有线与无线串行通信来完成控制功能，通过软件定义拨码盘功能，通过编程完成LED数码的显示等等，由此可见，软件可是控制系统中的一个重要组成部分。
该路灯控制系统的软件程序包括：时钟程序，显示程序、时间状态指示程序，路灯控制程序、工作状态检测显示程序。也是本着软件设计的基本方法，照明控制程序的软件设计方法是利用传统的结构化分析与设计的方法来完成的。结构化程序设计方法虽然是早期的程序的设计方法，但该方法还一直在被广泛地使用。结构化系统分析与设计贯穿整个软件设计过程，遵循“自顶向下，逐步求精”的基本原则。
系统在开启后执行子程序，首先开启时钟电路，I0.0为时钟电路控制总开关，控制时钟电路开始工作，之后需要调整系统时钟电路的时间，时间必须与当前具体时间一致，路灯控制系统的时间通过数码管显示，显示电路也由PLC控制输出，实行动态显示，之后对电流检测电路返回来的数据进行判断，接下来执行时间状态输出程序，根据当前的时间决定路灯工作在那个时间段。
在这个设计中，当天黑后进入第一个工作状态，此时所有路灯都开启，或者
到达19点后，至24点为第一工作状态，24点后进入第二工作状态，此时路灯开启2/3，到6点后进入第三工作状态，路灯开启1/3，之后亮度检测，天亮后进入第四工作状态，灯全关闭，如果亮度检测无输入到达8点也将进入第四工作状态。
本照明控制系统软件程序结构如图：
图10 路灯控制程序
4.1STEP7-Micro/WIN32编程软件介绍
STEP7-Micro/WIN32是西门子公司专为SIMATIC S7-200系列可编程序控制器研制开发的编程软件，它是基于Windows的应用软件，功能强大，既可用于开发用户程序，又可实时监控用户程序的执行状态。下面将介绍该软件的安装、基本功能以及如何应用编程软件进行编程、调试和运行监控等内容。
STEP7-Micro/WIN32编程软件的基本功能是协助用户完成应用软件的开发，
其主要实现以下功能。
(1)在脱机（离线）方式下创建用户程序，修改和编辑原有的用户程序。在脱机方式时，计算机与PLC断开连接，此时能完成大部分的基本功能，如编程、编译、调试和系统组态等，但所有的程序和参数都只能存放在计算机的磁盘上。
(2)在联机（在线）方式下可以对与计算机建立通信关系的PLC直接进行各种操作，如上载、下载用户程序和组态数据等。
(3)在编辑程序的过程中进行语法检查，可以避免一些语法错误和数据类型方面的错误。经语法检查后，梯形图中错误处的下方自动加红色波浪线，语句表的错误行前自动画上红色*，且在错误处加上红色波浪线。
(4）对用户程序进行文档管理，加密处理等。
(5）设臵PLC的工作方式、参数和运行监控等。
用STEP编程软件编制用户程序可按以下步骤进行：启动STEP软件、建立新工程文件、绘制梯形图、编译程序、下载程序和监视程序运行等。
（1）启动STEP编程软件
在开始菜单中找到Simatic/STEP 7-Microwin/ STEP 7-MicroWIN选项即可启动STEP编程软件
（2）建立新工程文件
启动STEP后，单击文件菜单中的“新建”命令，或者直接点击工具条上的“新建”按钮来创建一个新工程。
4.2子程序
（1）时钟程序的设计使用的是特殊继电器SM0.5提供秒脉冲，用计数器c0将秒脉冲转换成分脉冲，用左移指令【SHL-W】形成分个位左移码，用左移指令【SHL-B】形成分十位左移码，用左移指令【SHL-W】形成时个位左移码，用左移指令【SHL-B】形成时十位左移码。
程序启动后在初始状态0时0分，通过调整时间控制按钮来调整时间，开启后首先开始CO秒计数，当秒计数60后控制左移指令【SHL-W】MW1左移一位，就是分钟个位进一位，M1.0 到M2.1为分钟个位标志位，共有10个标志位，每个标志位标志分钟个位输出0到9的对应位。同样分钟进到9时则控制【SHL-B】MB3左移，就是分钟十位进位，M3.0 到M3.5为分钟十位标志位，共有6个标志位，每个标志位标志分钟十位输出0到5的对应位。分钟十位进到5后控制小时计数，C1为小时计数，同时进行小时个位【SHL-W】MW4左移，就是小时个位进位，M4.0 到M5.1为小时个位标志位，共有10个标志位，每个标志位标志小时个位输出0到9的对应位。小时进到9后，控制小时十位进位，小时十位【SHL-B】MB6同时由计数器C1控制，M6.0 到M6.2为小时十位标
志位，共有3个标志位，每个标志位标志小时十位输出0到2的对应位。到达24时候回0时。
图11 时钟程序控制程序
（2）显示程序是首先将左移位码变成BCD码输出，就是将分钟个位，还有分钟十位，小时个位，小时十位转换成BCD码，M9.0-M9.3控制BCD的转换输出，当为M9.0时，则控制分钟个位显示，假设此时M1.2臵位，则表示分钟个位现在为3，将3转换成BCD码，驱动数码管分钟个位显示3。
还由PLC的输出继电器控制使四个数码管轮番显示。【SHL-B】MB9指令控制中间继电器M9.0-M9.3控制四个数码管轮番显示，控制内部时间数据那位转换成BCD码输出。
（3）时间状态指示程序设计中首先将24小时分成4个时间段来进行考虑，通过这四个时间端控制灯工作在不同的工作状态，但时间段并不能决定路灯工作在那个状态，其工作状态还受光控开关控制。但时间数据19点时进入第一段，M7.1臵位，时间数据24点时进入第二段，M7.2臵位，时间数据6点时进入第
三段，M7.3臵位，时间数据8点时进入第四段，M7.3臵位。
（4）状态检测报警程序此段程序就是检测有无故障输入而后作出处理。系统假设为控制3路路灯，I0.5为1号灯检测输入，I0.6为2号灯检测输入，I0.7为3号灯检测输入，1号有输入则对应的1号灯故障显示报警灯Q1.4臵位，Q1.7同时臵位报警；2号有输入则对应的2号灯故障显示报警灯Q1.5臵位，Q1.7同时臵位报警；3号有输入则对应的3号灯故障显示报警灯Q1.6臵位，Q1.7同时臵位报警。
5总结
本文介绍了基于PLC的路灯控制系统根据路灯控制系统研究的背景，路灯控制系统的发展状况，了解了国内外的发展情况，以及对一些路灯控制系统的研究提出了软、硬件设计方案和相应的软件编制方法以及程序。本系统中沿着让路灯控制可靠，控制方便而且节约人力物力，具有一定的节能效果。本系统有plc 及其外围，亮度检测装臵，时间调整电路，时间显示电路，路灯控制装臵，电流检测电路，报警及指示电路。
本设计根据时间控制路灯的开关，同时考虑到随着季节的更迭，路灯的点亮和熄灭时刻也应当是不一样,那么就需要一种系统来控制路灯在不同的季节有不同的点亮和熄灭的时间。在一年四季中，难免会由于天气变化而天黑得过早的时候，或者亮的过早过晚的时候，这个时候如果没有相应的应急措施，也将会给交通带来不便。可以再控制系统中设臵一个光照亮度的检测装臵。利用时间控制为主，再以亮度检测装臵进行辅助控制。达到最佳的效果。
本系统是基于PLC的路灯控制系统，完成的任务是实现路灯的自动开启和关闭，当夜晚（或光线较暗）来临时，且处于交通高峰期时，路灯全部开启，交通高峰期过后，进入按比例开启，午夜按2/3，凌晨时段按1/3，可检测任意一路灯的工作电流，当路灯发生漏电故障可以实现报警，并显示该路灯的位臵。达到一定的节能的目的。
设计中采用了路灯时间控制为主，而且还有路灯环境监测数据采样，送入PLC进行辅助控制，保障了因天气变化而导致时间控制法的不足。但由于设计能力的有限，论文中还有很多的问题，亮度检测电路设计的可靠性不好，而且容易受到照明系统本身光源的干扰而产生误动作，这样将影响路灯的正常工作，还有就是时间显示上，在实际应用中应该设计的更加合理直观。在本设计中让我认识了西门子PLC S7-200，了解了PLC的外围介绍，还有他的编程方法，参考了很多文献资料。
模拟路灯控制系统的毕业论文
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中文摘要 本作品是具有自动化程度高、运行可靠、使用维护方便的照明控制系统，为城市路灯现代化提供了一些参考方案。系统采用STC单片机为核心的最小系统板，设计了模拟路灯控制系统。控制系统采用定时器设定时钟功能，设定、显示开关灯时间；用了基于555为核心的红外传感器检测物体的定位。路灯单元控制系统采用恒流源供电，具有输出功率调整功能，并能定时调整功率。阐述了基于单片机模拟路灯控制系统实现的设计思想、方法及过程。该模拟控制系统，能有效的节约能源，减少照灯具的损耗。 城市亮化随之被政府所重视，既而大量的资金投入进行建设和改造中去，使得我们的城市夜晚变得灯火辉煌，绚丽多彩，但同时，诸多问题也随之而来：能耗的逐年攀升，产生的某些问题亦逐渐显露出来，如城市路灯的维护量增大，带来人员不足的问题，使得路灯故障时不能得到及时的修复以致造成人民生活的不便；维护费用也随之增加，社会成本过高，电费支出过多，财政承担相对困难，给政府带来了相对大的压力；光污染现象严重……这些问题的产生无疑给当地的路灯管理部门的各方面工作带来很大的压力，因此他们迫切的想解决此问题，故针对这种情况我们设计并制作了这一节能智能型的模拟路灯控制系统，其主要价值在于能更好的节能与监测，在很多方面给人们带来了方便，给维护人员降低了难度。 在白天模式的时候，还能根据环境明暗的变化控制路灯的开启和关闭路灯，在夜晚模式的情况下，根据交通路面情况自动开关灯。当灯出现故障不亮时，能够检测并且通过声光系统报警，显示器上显示故障灯的编号。自制的单元控制器中的LED灯恒流驱动电源，在多数情况下，具有系统稳定，功耗低等特点。 以STC89C51RC为核心，利用时钟控制LED灯的开关时间段，通过红外感应模块将物体运动的信号通过555的TTL高低电平输入单片机，并通过三红外线输入的情况判断物体运行方向，再控制LED灯的开关情况。并完成四方面的功能：时间设定功能，环境明暗判断，独立控制功能，交通条件控制功能。显示部分用LCD 液晶显示，要求能显示实时时间以及对路灯设置的开关灯时。 关键词：STC89C51单片机，红外传感器，1602液晶显示器，DS1302 NE555
电子技术课程设计 课程设计任务书 20 16 - 20 17学年第一学期第18周—19周 题目《路灯控制器》 内容及要求 ①设计一个路灯控制自动照明的电路 ②当日照光亮到一定程度时使灯自动熄灭，而日照光暗到一定程度时又能自 动点亮。开启和关断的日照光照度根据用户进行调节。 ③设计计时电路，用数码管显示路灯当前一次的连续开启时间。 ④设计计数显示电路，统计路灯的开启次数。 进度安排 1、查资料，确定方案（三 天） 2、方案设计（天） 3、仿真调试 （二 天） 4、硬件实现与调试 （三 天） 5 、 撰写课程设计报告并答辩（天）学生姓名:
目录 前言 (3) 一选题背景 (4) 1．1 设计要求 (4) 1．2 指导思想 (4) 二方案论证 (5) 2．1 方案说明 (5) 2．2 方案原理 (5) 三电路的设计与分析 (6) 3 . 1 电路原理框图. (6) 3．2单元电路的设计与分析. (6) 四. 电路的调试与分析 (13) 4．1调试使用的仪器. (13) 4．2 电路的调试 (13) 五．总结 (15) 5．1 设计体会 (15) 5．2 改进提高 (15) 六. 附录及参考文献 (16) 6.1 附录1 元器件清单. (16) 6.2 附录2 电路的原理图. (16)
6.3 附录3 实物图 (17) 6.4 参考文献 (18) 、八、- 前言 在现代城市中，效率意识日益突出，人们希望不需要人力资源的浪费，希望使效率合理使用最大化。因此，自动路灯控制器是实现无人管理自动开关的重要设计。本课程设计的任务就是设计一个路灯控制器。鼓励学生在熟悉基本原理的前提下，与实际应用相联系，提出自己的方案，完善设计。
毕业论文声明 本人郑重声明： 1．此毕业论文是本人在指导教师指导下独立进行研究取得的成果。除了特别加以标注地方外，本文不包含他人或其它机构已经发表或撰写过的研究成果。对本文研究做出重要贡献的个人与集体均已在文中作了明确标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 2．本人完全了解学校、学院有关保留、使用学位论文的规定，同意学校与学院保留并向国家有关部门或机构送交此论文的复印件和电子版，允许此文被查阅和借阅。本人授权大学学院可以将此文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本文。 3．若在大学学院毕业论文审查小组复审中，发现本文有抄袭，一切后果均由本人承担，与毕业论文指导老师无关。 4.本人所呈交的毕业论文，是在指导老师的指导下独立进行研究所取得的成果。论文中凡引用他人已经发布或未发表的成果、数据、观点等，均已明确注明出处。论文中已经注明引用的内容外，不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究成果做出重要贡献的个人和集体，均已在论文中已明确的方式标明。 学位论文作者（签名）： 年月
关于毕业论文使用授权的声明 本人在指导老师的指导下所完成的论文及相关的资料（包括图纸、实验记录、原始数据、实物照片、图片、录音带、设计手稿等），知识产权归属华北电力大学。本人完全了解大学有关保存，使用毕业论文的规定。同意学校保存或向国家有关部门或机构送交论文的纸质版或电子版，允许论文被查阅或借阅。本人授权大学可以将本毕业论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用任何复制手段保存或编汇本毕业论文。如果发表相关成果，一定征得指导教师同意，且第一署名单位为大学。本人毕业后使用毕业论文或与该论文直接相关的学术论文或成果时，第一署名单位仍然为大学。本人完全了解大学关于收集、保存、使用学位论文的规定，同意如下各项内容： 按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版本；学校有权保存学位论文的印刷本和电子版，并采用影印、缩印、扫描、数字化或其它手段保存或汇编本学位论文；学校有权提供目录检索以及提供本学位论文全文或者部分的阅览服务；学校有权按有关规定向国家有关部门或者机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入学校有关数据库和收录到《中国学位论文全文数据库》进行信息服务。在不以赢利为目的的前提下，学校可以适当复制论文的部分或全部内容用于学术活动。 论文作者签名：日期： 指导教师签名：日期： 摘要 随着城市建设和社会经济的迅速发展，城市道路照明作为城市文明与现代化程度的重要标志，已受到越来越多的关注，规模也在不断扩大。路灯是一个城市的照明系统不可分割更无可替代的一部分，现有的路灯管理的方式方法已远远不能满足城市路灯发展与管理的需要，必须依靠现代化的高科技管理手段。由于单片机具有集成度高，处理能力强，可靠性高，系统结构简单，价格低廉的优点，因此在路灯照明工程中被广泛应用。本系统采用MSC-51系列单片机AT89C51和相关的光电检测设备来设计智能光控路灯控制器，利用51系列单片机可编程控制八位逻辑I/O端口实现路灯的智能化，达到节能、自动控制的目的,单片机采集光敏电阻或光电开关的信号控制路灯的亮灭，具有自动检测故障报警等功能，同时根据实际情况，通过计时系统来对时间进行有效的控制，在本设计中，输入是开关按钮，进行时间控制，显示是六个数码管和LED二极管，时
路灯自动控制开关电路的设计 组员： 班级： 设计一个路灯自动控制开关电路，用光敏传感器实现自控，能在天黑时自动点亮路灯，天亮后又自动关灯。控制电路用电池供电，熄灯后电路耗电小。 简要具体实现：当傍晚光照强度渐弱或清晨光照强度渐强来控制路灯的通或断开。主要利用光敏电阻作为光敏传感器，555作为滞后比较器来设计电路，当光线强到一定程度时，555的输出发生跳变，当光线暗到一定程度时，555 的输出也要发生跳变。 一.设计的作用 自动控制开关路灯电路，用光敏传感器实现自控，能在天黑时自动点亮路灯，天亮后又自动关灯，通过自动控制路灯电路有效的节约了能源，更重要的是减少了人力和物力的浪费。 二.设计的具体实现 1. 系统概述 设计思想就是通过光敏电阻遇关改变阻值从而影响端电压的特性，利用555定时器构成的施密特触发器来控制继电器的关断与闭合，使路灯亮灭。 施密特触发器是一种整形电路，它能将边沿变化缓慢的电压波形整形为边沿陡峭的矩形脉冲。与普通触发器相比，它有以下特点： （1）具有两个稳定的状态，但没有记忆作用，输出状态需要相应的输入电压来维持。 （2）属于电平触发，能对变化缓慢的输入信号作出响应，只要输入信号达到某一额定值，输出即发生翻转。 (3)具有回差特性，电路对从低电平上升和从高电平下降的输入信号具有不同的阈值电压，这种回差特性使其具有较强的抗干扰能力。 利用555定时器构成的施密特触发器，当在白天时，输出产生高电平，继电器触点断开，路灯不亮；当在黑夜时，输出产生低电平，继电器触点闭合，路灯亮。 工作原理：当白天有光照射的情况下，光敏电阻呈低阻状态，2处于高电平，使触发器的输出端输出低电平，继电器断开路灯不亮，控制指示灯LED1亮。当黑夜无光照射的情况下，光敏电阻呈高阻状态，2处处于低电平，使触发器的输出端输出高电平，继电器得电，触点闭合，路灯亮，控制指示灯LED2亮。 2．单元电路设计与分析 仿光电路就是按照光敏电阻有光或无光时，呈现低阻或高阻状态设计的，它采用两个电阻分压来实现。电子开关就是利用三极管正偏饱和导通和截止状态来设计的。555定时器是一种将模拟电路与数字电路的功能巧妙结合在一起的多用途单片集成电路。施密特触发器是一种整形电路，它能将边沿变化缓慢的电压
摘要 本文介绍了一个模拟路灯控制系统的应用方案，用以实现模拟路灯的智能控制。本方案以宏晶公司的MCU芯片STC12C5410AD为核心，加以简单的外围电路，实现了模拟路灯控制系统所要求的全部技术内容。STC单片机在最近几年应用越来越广泛，因其抗干扰能力强、稳定性好，性价比高，因此是低成本路灯控制解决方案的首选。该控制系统除了选用廉价的单片机芯片，还采用了廉价的红外对射传感器，大大降低了系统成本。整个系统的电路简单，结构紧凑,电源驱动仅采用变压器与三端稳压器相结合，附加少许滤波电容便实现了稳定的电源输出。经过多次测试，证实该系统能长时间稳定工作，完全满足设计要求指标。 关键词：模拟控制；LED照明；单片机
ABSTRACT This paper introduces a simulation control system application scheme street, to simulate the street lamp of intelligent control. This plan to macro crystal company MCU, STC12C5410AD as the core, to chip the periphery of the simple circuit, realize the simulation street lamp control system all of the requested technology content. STC SCM in recent years more and more wide application, because of its strong anti-interference ability, good stability, high performance/price ratio, and so is the low cost street lamp control solutions of choice. The control system in addition to choose cheap single-chip microcomputer chip, also adopted the cheap infrared mutual illuminate sensor, and greatly reduce the cost of system. The whole system of the circuit is simple, compact structure, power drive only used three transformer and the regulators, and the combination of a few additional filter capacitance will realize the stable power output. After many test, and confirm that the system can work stably for a long time, fully meet the design requirements index. Keywords: Simulate controlling; LED lighting; Single-chip microcomputer
毕业论文 基于电力载波技术的智能化路灯控制系统设计 姓名 学院电气工程与自动化学院 专业自动化 指导教师 职称教授 2013年5月1日
天津工业大学毕业论文任务书 题目基于电力载波技术的智能化路灯控制系统设计 学生姓名额外特温 特 学院名称 电气工程与自动化学 院 专业班级 过多个地 方 课题类型实际课题 课题意义 基于电力载波技术的智能化路灯控制系统能够弥补当前路灯控制器的不足，将电力载波技术应用于路灯控制过程中，实现主控站和从控制站之间的信息交换，从而实现路灯的智能化，并且成本低，易于推广应用。它能够实现远程控制，并和现有的电力线兼容，检修方便，可以提高城市路灯的利用率，节能。 任务与进度要求3．12-3.30：对此设计进行初步的了解和资料查询，对本设计方案具有初步的轮廓 4.2-4.30：完成控制设计，及硬件电路设计， 5.4-5.30 ：完成毕业论文任务书初稿，并对设计的硬件进行调试； 5.31- 6.7：完善任务书，准备毕业答辩，按时完成 主要参考 文献[1] M.- H. Shwehdi, “A Power Line Data Communication Interface using Spread Spectrum Echnology in Home Automation [J],” IEEE Trans. Power Delivery, vol. 11, no. 3, July 1996, pp. 1232-1237. [2] 张辉.现代通信原理与技术[M].西安：西安电子科技大学出版社，2002. [3] 齐国清.信号检测与估计[M].北京：电子工业出版社，2010. [4] 朱小龙.数字通信技术[M].北京：化学工业出版社，2004. 起止日期2013年3月12日—2013年6月7日备注 院长教研室主任指导教师
基于51单片机的模拟路灯控制系统1. 系统设计 1.1 设计要求 一、任务（来自原题） 设计并制作一套模拟路灯控制系统。控制系统结构如图1所示，路灯布置如图2所示。 图1 路灯控制系统示意图 .. .专业. .
图2 路灯布置示意图（单位：cm） 二、设计要求+ 1．基本要求 （1）支路控制器有时钟功能，能设定、显示开关灯时间，并控制整条支路按时开灯和关灯。 （2）支路控制器应能根据环境明暗变化，自动开灯和关灯。 （3）支路控制器应能根据交通情况自动调节亮灯状态：当可移动物体M（在物体前端标出定位点，由定位点确定物体位置）由左至右到达S点时（见图2），灯1亮；当物体M到达B点时，灯1灭，灯2亮；若物体M由右至左移动时，则亮灯次序与上相反。 （4）支路控制器能分别独立控制每只路灯的开灯和关灯时间。 .. .专业. .
（5）当路灯出现故障时（灯不亮），支路控制器应发出声光报警信号，并显示有故障路灯的地址编号。 2．发挥部分 （1）自制单元控制器中的LED灯恒流驱动电源。 （2）单元控制器具有调光功能，路灯驱动电源输出功率能在规定时间按设定要求自动减小，该功率应能在20%～100%围设定并调节，调节误差≤2%。 （3）性价比高，工作稳定，符合电磁兼容（EMC）方面的要求，无对外干扰或干扰小。 1.2 总体设计方案 1.2.1 功能分解及设计思路 本模拟路灯控制系统的设计方案要实现的主要功能主要分解为以下五个方面： 一是时钟功能及定时开关灯。 二是根据环境明暗变化，自动开灯和关灯。 三是根据交通情况自动调节亮灯状态：当汽车靠近路灯时，路灯能自动点亮；当汽车远离时，路灯自动熄灭。 四声光报警功能，当路灯出现故障时而不亮时，控制器发出信号，并显示有故障路灯的地址编号。 五是根据绿色节能照明要求，采用恒流源驱动LED路灯发亮且能调光，路灯驱动电源输出功率能在20%～100%围设定并调节，调节误差≤2%。 以上功能的实现，都是以单片机为核心，在单片机系统实现的输入输出和显示功能的基础上，由单片机的置逻辑和运算功能，加上一定的外围电路.. .专业. .
word文档整理分享 电子综合开发实践报告 设计课题：路灯控制器的设计与制作 专业班级：___________ 学生学号：__________ 学生姓名：________ 秦疆彬__________ 设计时间：2014 年1月月_________ 信息科学与技术学院 2014年1月
路灯控制器的设计与制作 一、设计任务与要求 （1）设计制作一个路灯自动照明的控制电路，当日照光亮到一定的程度时路灯 自动熄灭，而日照光亮暗到一定程度时路灯自动点亮。 （2）设计计时电路，用数码管显示路灯当前一次的连续开启时间。 （3）设计计数显示电路，统计路灯的开启次数。 二、方案设计与论证 了解常用路灯控制的各种方法，及各自的优缺点，通过相互的比较，确定设计方案，并对所用传感器进行选型，同时加以电路的设计与分析，完成设计任务。下面对路灯控制器的原理，路灯控制器中用到的主要元件以及在电路中的作用分析。 该路灯控制器是由光敏电阻、555定时器、计数器、译码器、数码管显示器和受控灯组成。光敏电阻器又叫光感电阻，是利用半导体的光电效应制成的一种电阻值随入射光的强弱而改变的电阻器，当光照减弱时，光敏电阻阻值增大，555 定时器的2、6端口出现低电平，当它到达一定值时，3 口出现高电平，且大于2/3 （VCC,路灯亮。反之，当光照增强到一定时，光敏电阻阻值减小， 3 口出现低电平，小于1/3 （VCC，路灯熄灭。为了避免外部干扰所带来的错误反应（例如来往的车灯给光敏电阻带来的短暂激励），我们利用电容充电带来的时间延迟来解决问题。经以上论证，方案可行。
三、单元电路设计与参数计算 该部分电路相当于总电路的开关，通过光照强弱的变化改变光敏电阻的阻 值，从而改变Vi 的电压值。在该电路中Vi 即为由555构成的施密特触发器的输 入电压，Vi 的改变会引起施密特触发器的翻转，从而改变输出电平，达到开关 的效果。当光敏电阻周围的环境光照强度比较强时，电阻阻值为几百欧左右，Viv 1 -V cc ；当光敏电阻周围的环境光照强度比较弱时，电阻阻值为 1兆欧左右，Vi> 3 2 V cc 。当光敏电阻周围环境由光变暗时，Vi 增大过程中达到值1V cc 时，引发施 3 3 *数码管显示 图2.1流程框图 1、光敏电阻与555定时器构成的控制电路 图3.1光控电路
一、本课题的内容及研究意义 1、论文研究的目的和意义 如今，照明电路的数量越来越多，使得城市街道、小区内的路灯的用电量占城市用电量的比重越来越大，在用电高峰期时，电网超负荷运行，电网电压都低于额定值，在用电低谷期供电电压又高于额定值，当电压高时不但影响照明设备的使用寿命，而且耗电量也大幅增加，当低谷时，照明设备有不能正常工作。 所以，对城市的路灯的设计已经成为了当务之急，特别是午夜之后车流量急剧减少时，应该适当的关闭路灯，节约用电。但是我国的既节能又能延长路灯寿命的技术相比国外却是落后了，因此智能节能路灯控制系统的设计对于城市的发展至关重要。本论文旨在设计一套对外界光线和电压信号的采集来控制路灯的自动启停以及智能调压的控 制系统，它能对路灯进行稳压、调压、自启动并延长路灯寿命的作用。 2、论文研究内容 本设计可以通过对外界光线和电压信号的采集来控制路灯的自动启停以及智能调压从而减少城市路灯照明耗电量，又对输入电压进行稳压调节来提高用电效率。要求独立选择芯片、设计电路、编制程序、调试、完成整个系统功能。 主要内容如下： (1) 根据控制技术的特点，进行路灯系统设计的整体研究与设计。 (2) 针对光线和电压信号的采集，采用数据采集技术。 (3) 通过按键可对相关的参数值进行设置，从而实现对不同时间进行不同的开灯模式。 (4) 当电压符合额定电压时，系统自动进行稳压。 (5) 在午夜之后降低电压以调节路灯亮度，实现调压。 二、本课题的研究现状和发展趋势 目前，路灯系统一般采用钠灯、水银灯、金卤灯等灯具。这类灯具有发光效率高、光色好、安装简易等优点，被广泛使用，但同时也存在着诸如：功率因子低、对电压要求严格、耗电量大等缺点。 我国目前大部分城市都采用全夜灯的方式进行照明，普遍存在的问题有两点：一方面因为后半夜行人稀少，采用全夜灯的方式浪费太大，因此，有的地方采取前半夜全亮，后半夜全灭的照明方式；有的地方在后半夜采用亮一隔一或亮一隔二的节能措施，此种方式虽然节约了电费支出，却带来了社会治安和交通安全问题，不利于城市安全问题。 另一方面，在后半夜因行人稀少，而应该降低路灯的亮度，以避免光源污染，影响居民的晚间的休息。但由于后半夜是用电低谷期，电力系统电压升高，路灯反而比白天更亮了。这不仅造成了能源浪费，还大大影响了设备和灯具的使用寿命。目前，路灯照明广泛采用高压钠灯，其设计寿命在12000小时以上，在正常情况下至少可用3年，但是由于超压使用，现在路灯的使用寿命仅仅只有1年左右，有的甚至只有几个月，造成
基于51单片机的模拟路灯控制系统 1. 系统设计 1.1 设计要求 一、任务（来自原题） 设计并制作一套模拟路灯控制系统。控制系统结构如图1所示，路灯布置如图2所示。 图1 路灯控制系统示意图
图2 路灯布置示意图（单位：cm） 二、设计要求+ 1．基本要求 （1）支路控制器有时钟功能，能设定、显示开关灯时间，并控制整条支路按时开灯和关灯。 （2）支路控制器应能根据环境明暗变化，自动开灯和关灯。 （3）支路控制器应能根据交通情况自动调节亮灯状态：当可移动物体M（在物体前端标出定位点，由定位点确定物体位置）由左至右到达S点时（见图2），灯1亮；当物体M到达B点时，灯1灭，灯2亮；若物体M由右至左移动时，则亮灯次序与上相反。 （4）支路控制器能分别独立控制每只路灯的开灯和关灯时间。 （5）当路灯出现故障时（灯不亮），支路控制器应发出声光报警信号，并显示有故障路灯的地址编号。 2．发挥部分
（1）自制单元控制器中的LED灯恒流驱动电源。 （2）单元控制器具有调光功能，路灯驱动电源输出功率能在规定时间按设定要求自动减小，该功率应能在20%～100%范围内设定并调节，调节误差≤2%。 （3）性价比高，工作稳定，符合电磁兼容（EMC）方面的要求，无对外干扰或干扰小。 1.2 总体设计方案 1.2.1 功能分解及设计思路 本模拟路灯控制系统的设计方案要实现的主要功能主要分解为以下五个方面： 一是时钟功能及定时开关灯。 二是根据环境明暗变化，自动开灯和关灯。 三是根据交通情况自动调节亮灯状态：当汽车靠近路灯时，路灯能自动点亮；当汽车远离时，路灯自动熄灭。 四声光报警功能，当路灯出现故障时而不亮时，控制器发出信号，并显示有故障路灯的地址编号。 五是根据绿色节能照明要求，采用恒流源驱动LED路灯发亮且能调光，路灯驱动电源输出功率能在20%～100%范围内设定并调节，调节误差≤2%。 以上功能的实现，都是以单片机为核心，在单片机系统实现的输入输出和显示功能的基础上，由单片机的内置逻辑和运算功能，加上一定的外围电路得以实现。针对以上的五个功能，采用模块化的设计思想，以下分别叙述之。 1.2.2 方案论证与比较 1.2.2.1 时钟功能及定时开关机。 方案一：采用专用时钟芯片。
摘要 路灯照明对人们的日常生活有着很重要的作用，路灯照明系统的好坏直接影响到人们夜晚出行的安全。中国的路灯控制系统老旧，效率低，浪费能源过多。路灯系统控制方式落后，无法远程控制开关灯时间，缺乏设备故障检测和报警系统。急需升级改善。单片机拥有卓越的控制能力，已经广泛应用在很多领域。基于单片机的智能路灯控制系统可以改变中国路灯现状，使得路灯的管理变得简单、可靠，能节约更多的电能，能使人们更加安全的出行，减少因路灯控制系统不完善而引起的交通事故。因此，设计一款智能路灯控制系统具有非常重要的意义。 文章介绍了模拟路灯控制系统的两大组成部分，即硬件系统和软件系统。硬件系统以AT89S52单片机为主控芯片，由实时时钟芯片DS1302产生实时系统时间，由LCD1602液晶显示屏显示菜单、提示和实时时间等信息，使用独立式键盘调整切换功能菜单、设置开关灯时间等，采用光敏电阻检测环境的明暗情况，使用反射型红外光电传感器检测交通情况，配合蜂鸣器和LED灯实现故障报警。软件系统包含系统监控程序模块、显示程序模块、键盘程序模块、实时时钟程序模块，环境检测程序模块、报警程序模块、交通检测程序模块，设定路灯开关时间程序模块等。 通过在proteus软件中模拟仿真调试，实现了课题规定的功能和性能指标要求，设计成果具有一定的推广应用价值。 关键词：路灯控制；AT89S52；DS1302；LCD1602
ABSTRACT Street lighting has a quite significant impact on people's daily life, the quality of the street lamp lighting system directly affects the safety of people at night. In china，street lamp control system is old-style, low efficiency and waste too much energy.The mode of streetlight control system is backward, it can’t remotely control switch lights in time, and lack equipment in fault detection and alarm system, which is badly in need of upgrading. MCU has excellent control ability, which has been widely used in many fields. Based on MCU intelligent lighting control system can change the status of Chinese street lighting, the street lamp management becomes simple and reliable, which can save more energy, make people more safe travel and reduce traffic accidents caused by defective street lamp control system . Therefore, it is great crucial to design a intelligent street lamp control system. This paper introduces the two components of the analog street lamp control system, namely the hardware system and the software system. The main control chip of hardware system is the AT89S52 microcontroller , real-time system time is produced by the real-time clock chip DS1302 , the information of menu,prompt and real time is displayed on the LCD1602 , hardware system use a separate keyboard to adjust or switch function menu and set the time switch lights, photosensitive resistance to measure the brightness of environment, and the reflection type infrared photoelectric sensor to detect traffic situation, with the buzzer and LED lamp realizes fault alarm. Software system includes system monitor module, display module, keyboard module, real-time clock module, environment detection program module, alarm module program, traffic detection program module, set the street lamp switch time program module and so on. By simulating and debugging in Proteus Software, the function and performance requirement of the project are achieved, and the design result has certain application value. Key words: street lamp control; at89s52; ds1302; lcd1602
河北机电职业技术学院毕业论文 题目智能节能路灯控制系统设计 系别电气工程系 专业电气自动化技术 姓名孟学文 指导教师刘成伟
目录 摘要 (3) 1 绪论 (4) 1.1 概述 (4) 2 方案论证与选择 (5) 2.1 智能路灯节能方案概述 (5) 2.2 智能路灯节能控制系统结构设计 (5) 2.3 可变电抗器 (6) 2.4 智能控制器 (8) 2.5 每只LED灯控制逻辑关系图 (8) 2.6 系统硬件总体划分 (8) 2.7 智能控制器总体设计 (8) 3 智能路灯节能控制系统各电路部分设计 (9) 3.1 环境光控制电路的设计 (9) 3.2 时钟电路 (12) 3.3 横流驱动电路 (14) 3.4 故障检测电路 (16) 3.5 电源电路的设计 (16) 3.6 报警电路的设计 (17) 4 控制部分设计 (18) 4.1 单片机系统介绍 (18) 4.2 整个系统的控制流程 (19) 4.3 显示装置流程图 (20) 总结与展望 (21) 总结 (21) 展望 (21) 参考文献 (22) 附图 (23)
智能路灯节能控制系统设计 杨亮亮 （安徽工业大学工学院农业电气化与自动化07级） 摘要：随着我国经济的快速发展，电力消费也随之快速地增长。电力资源已成为紧缺资源。如何节能降耗已成为近年来研究的热点课题。 本文研究的智能路灯节能控制系统是针对我国在城市照明上所存在的巨大的能源消耗 而开发的基于单片机的新型节能控制系统，集稳压控制、软起动功能、自动起停、智能调 压控制于一体。智能路灯节能控制系统将晶闸管功率变换单元和智能控制系统相结合，利 用可变电抗器隔离高压和低压，将可变电抗器的一次绕组(高压)与路灯相串联，将二次绕 组与晶闸管和具有模糊控制算法的控制系统相联，通过改变其低压绕组上的电压来控制高 压绕组上电压的变化，从而达到改变路灯端电压的效果，以实现路灯的软起动和调压节 能。 本文对基于单片机的智能路灯节能控制系统进行了深入分析和研究。讨论了智能路灯节能控制系统的构思、设计方案，介绍了该装置的系统设计、工作原理，详细分析了以89C51为主控单元的硬件电路设计，以及电气连接。 关键词：单片机、智能路灯 Abstract: with the rapid development of our economy, electricity consumption is subsequently fast growth. Electric power resource has become shortage resources. How to energy consumption has become the hot topic research in recent years. This paper studies of intelligent street lamp energy saving control system is aiming at existing in urban lighting on the huge energy consumption and development based on SCM system, set the new energy-saving control voltage control, soft starter to function, the automatic starting and stopping, intelligent pressure regulating control in one body. Intelligent street lamp energy saving control systems will be thyristor power changing unit and intelligent control system by combining, high voltage and low voltage variable reactor isolation, a winding variable reactor (HVT) and street lamp in series, will be secondary windings and thyristor and fuzzy control algorithm with associated the control system by changing its low voltage to control
LED Lighting Control using the MC9S08AW60 Designer Reference Manual To provide the most up-to-date information, the revision of our documents on the World Wide Web is the most current. Your printed copy may be an earlier revision. To verify you have the latest information available, The following revision history table summarizes changes contained in this document. For your convenience, the page number designators have been linked to the appropriate location. Revision History Chapter 1 Introduction 1.1 Introduction This manual describes a reference design of a multi-color LED lighting control solution by using the MC9S08AW60 Microcontroller. Using a microcontroller (MCU) to control the red/green/blue (RGB) color LEDs increases system flexibility and functionality for the next generation of lighting applications, architectural/entertainment lighting or LCD backlighting, that require a smart and adaptive control methodology to ensure optimized color space rendering for various display contents, excellent color contrast for realistic display scene and a consistent color setting in manufacturing. In many cases, these new applications are controlled by a central control unit that requires a connectivity interface that can be implemented at a low cost using MCU-based lighting controller. A compact light-box with more than a million display colors is implemented to demonstrate the advantages of using MCU to control RG B color LEDs with different luminosity settings. The average current through each color LED is controlled by an individual PWM signal generated from MCU and the LED luminosity is almost in
开放实验报告实验名称基于单片机控制的模拟路灯控制系统 学生姓名杨茜 系、专业信息工程系、电子科学与技术 指导教师许建明 2015年7月5 日 基于单片机控制的模拟路灯控制系统 一、实验目的 1.综合应用所学电子课程，用单片机设计控制模块。 2.通过本次设计，加强学生对单片机的深刻理解，提高学生的设计能力和动手能力。 3.了解PCB板制造过程。 二、实验内容 设计一款通过单片机控制的模拟路灯控制系统，能够自动根据环境的亮度和行人的有无来关闭和开启路灯。 三、实验原理 本系统采用51单片机为控制芯片，集成HC-SR501 探头人体红外感应模块来感应行人的有无，光敏电阻为环境亮度感应器。该设备外围元件少简化了电路设计，提高了系统的可靠性。 AT89C52简介
AT89C52是一个低电压，高性能CMOS 8位单片机，片内含8k bytes 的可反复擦写的Flash 只读程序存储器和256 bytes 的随机存取数据存储器（RAM ），器件采用ATMEL 公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器和Flash 存储单元，AT89C52单片机在电子行业中有着广泛的应用。 AT89C52有40个引脚，32个外部双向输入/输出(I/O)端口，同时内含2个外中断口，3个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，2 个读写口线，AT89C52可以按照常规方法进行编程，也可以在线编程。其将通用的微处理器和Flash 存储器结合在一起，特别是可反复擦写的 Flash 存储器可有效地降低开发成本。 AT89C52是一个低电压，高性能CMOS 8位单片机，片内含8k bytes 的可反复擦写的Flash 只读程序存储器和256 bytes 的随机存取数据存储器（RAM ），器件采用ATMEL 公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器和Flash 存储单元，AT89C52单片机在电子行业中有着广泛的应用。 AT89C52有40个引脚，32个外部双向输入/输出(I/O) 端口，同时内含2个外中断口，3个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，2 个读写口线，AT89C52可以按照常规方法进行编程，也可以在线编程。其将通用的微处理器和Flash 存储器结合在一起，特别是可反复擦写的 Flash 存储器可有效地降低开发成本。 四、实验电路 1、系统框图
光控自动路灯设计
光控自动路灯设计 一、设计的任务与要求 利用光照的强度作为路灯的起控点，实现光线较亮时，自动关闭，晚上光线较暗时，自动开启路灯的控制。 了解常用路灯控制的各种方法，及各自的优缺点，通过相互的比较，确定设计方案，并对所用传感器进行选型，同时加以电路的设计与分析，完成设计任务。 二、设计分析 利用光照强度为传感器，目前最为常用且性价比较高的就是光敏电阻，利用其光线较强时，电阻值较低，而光线较暗时则电阻较大的特点，利用电桥，可将光线信号转换成电信号，再通过电压比较器等方式，可以有效地完成控制需要。 这类设计中，只要能将光线信号取出，整个设计也便完成了大半，至于控制部分的设计，可采用继电器输出，这样就算驱动较大的路灯负载，只需要再加接触器便可完成。在本系统的设计中，如何提高系统光线临界状态的稳定性，是设计的难点所在，由于光敏电阻的电阻值变化是连续的，因此，在靠近临界点时，容易赞成不稳定，在设计中若能用运放电路来完成处理，则可将运放接成电压比较器的方式，这样可以完成较为精确的起控；若采用分立元件来处理，可以采用稳压管来稳定工作点，只地当分压大于稳压管的击穿电压时，电路才能起控。 三、设计内容
1、光敏电阻又称光导管，常用的制作材料为硫化镉，另外还有硒、硫化铝、硫化铅和硫化铋等材料。这些制作材料具有在特定波长的光照射下，其阻值迅速减小的特性。这是由于光照产生的载流子都参与导电，在外加电场的作用下作漂移运动，电子奔向电源的正极，空穴奔向电源的负极，从而使光敏电阻器的阻值迅速下降。 光敏电阻器是利用半导体的光电效应制成的一种电阻值随入射光的强弱而改变的电阻器；入射光强，电阻减小，入射光弱，电阻增大。光敏电阻器一般用于光的测量、光的控制和光电转换（将光的变化转换为电的变化）。常用的光敏电阻器硫化镉光敏电阻器，它是由半导体材料制成的。光敏电阻器的阻值随入射光线（可见光）的强弱变化而变化，在黑暗条件下，它的阻值（暗阻）可达1~10M欧,在强光条件（100LX）下，它阻值（亮阻）仅有几百至数千欧姆。光敏电阻器对光的敏感性（即光谱特性）与人眼对可见光（0.4~0.76）μm 的响应很接近，只要人眼可感受的光，都会引起它的阻值变化。设计光控电路时，都用白炽灯泡（小电珠）光线或自然光线作控制光源，使设计大为简化。 2、光敏电阻器都制成薄片结构，以便吸收更多的光能。当它受到光的照射时，半导体片（光敏层）内就激发出电子—空穴对，参与导电，使电路中电流增强。为了获得高的灵敏度，光敏电阻的电极常采用梳状图案，它是在一定的掩膜下向光电导薄膜上蒸镀金或铟等金属形成的。光敏电阻的主要参数是：（1）光电流、亮电阻。光敏电阻器在一定的外加电压下，当有光照射时，流过的电流称为光电流，外加电压与光电流之比称为亮电阻，常用“100LX”表示。（2）暗电流、暗电阻。光敏电阻在一定的外加电压下，当没有光照射的时候，流过的电流称为暗电流。外加电压与暗电流之比称为暗电阻，常用“0LX”表示。