基于485总线的路灯控制系统设计

郝保明，虎 号，陈欣欢，李文艺

（宿州学院机械与电子工程学院，安徽宿州234000）

基于485总线的路灯控制系统设计

郝保明，虎 号，陈欣欢，李文艺

（宿州学院机械与电子工程学院，安徽宿州234000）

采用西门子S7-200系列微型单片机可编程控制器作为路灯控制器的测量与控制的核心系统，应用光敏电阻对光的采集，将所测信息传达给光敏电阻的所构成的采光板，再由采光板给从机一个控制信号，从机将控制调光板的运作，实现对路灯的亮暗程度的控制.基于485总线的路灯控制系统具有可靠性高、功耗低、通用性和灵活性好等优点.

光敏电阻；LED路灯；传感器；智能控制

现代社会是科学技术日新月异、飞速发展的高速信息时代.人们正感受着高科技带来的极大方便和利益.基于485总线的路灯控制系统是基于自动识别技术的发展而快速发展起来的.目前，国内外研制和使用的路灯系统主要体现在感应亮光和人为控制系统上.高级智能型路灯控制系统是目前路灯系统的重要发展趋势，随着计算机的迅速普及与发展，越来越多的控制设备逐步被计算机取代，越来越多的系统逐步向智能化的方向发展[1].

1 电路设计

1.1 采光板电路设计

图1 采光板设计原理图

采光板的工作过程是利用光敏电阻对光的感应特性，通过光敏电阻对光的采集，从而改变电阻值得大小，光照强度大则电路中的电压减小，通过比较器的比较，输出可观的控制信号[2,3].

如图1所示，采光板上接有三个100K的电阻，R3，R4分得电压为220V的一半，R2与光敏电阻进行分压，光敏电阻受光照影响，从而使R2与光敏电阻分得的电压不同，通过比较器LM358的比较，输出一个控制信号.

1.2 从机设计

从机在整个工作过程中起到至关重要的桥梁地位，从机与主机通过RS485转换器相连，从机上设有调光板及采光板接口，从而将主机，从机，采光板，调光板融洽的设置成一个整体.

从机上接有MAX232主要用于电平转换，MAX485用于主机，从机的相连.PC费591接口用于连接调光板，采光板接口可以直接与采光板相连.从机在整个工作过程中起到至关重要的桥梁地位.

1.3 调光板设计

设置路灯亮暗程度可由调光板上的10K电位器单独完成任务，当天色稍暗时，路灯就发光，经过内部的一系列运转工作，自动调整，最终到达正常工作.

由从机给调光板发送的控制信号经PCF8591的15引脚输出，光耦作用后，向TCA785发送一个直流信号，TCA785芯片10号引脚输出锯齿波，11号引脚的直流波与10号引脚的锯齿波相交，5号引脚外接1M色环电阻，对其进行零点检测，在其交点处触发一个脉冲，由14，15号引脚输出近似矩形的脉冲，两脉冲信号叠加，最后将产生的信号传送到BT139晶闸管，达到晶闸管的导通条件时，晶闸管导通，外界路灯收到控制信号时，发生相应的变化，另外，TCA785芯片12号引脚接有10K电位器，调节电位器阻值大小，便可直接控制路灯亮暗程度，达到实时控制的目的.

1.4 主机设计

主机上有MAX485与MAX232两块重要芯片，MAX485主要用于与从机相连，单片机使用TTL电平，串口使用RS232电平，MAX232就是用于电平转换[4,5].

主机与从机几乎一样，均由单片机最小系统组成，MAX232用于电平转换，MAX485用于连接从机，主机核心板上接一排LED灯，与外界路灯一一对应，通过观察LED灯显示直接了解到实际的路灯工作情况，如果LED灯一直处于闪烁状态，表明路灯均正常工作，若LED灯处于一直亮或一直灭的状态，表明路灯已经发生了故障，维修人员通过观察每个从机的LED灯便可真的那盏路灯需要维修，这样便可节省人力，财力方便人们使用.

2 基于485总线的路灯控制系统

基于485总线路灯控制是以传统的路灯控制为基础而发展起来的，由采光板、从机、调光板和主机等几个部分构成.

如图2所示，主机与从机通过RS485转换器相连，每个从机与路灯一一对应连接在一起，本系统可以控制多盏实时路灯，外界光照强度影响光敏电阻的阻值大小，从而实现主机对路灯的亮灭及亮暗程度的控制.通过终端或上位机来实现各盏路灯的控制.可以任意指定某个路灯亮与灭以及亮暗程度，根据实际情况的需要，可设置路灯为全亮，全灭，半亮，间隔亮.（各个路灯通过485总线与总机通信）.基于485总线的路灯控制在其中心板上设一排LED，每个LED与实时路灯一一对应，能够提示路灯的工作情况.如果LED灯全闪烁表明路灯正常工作，若LED灯一直亮或一直灭则说明有路灯发生了故障，便于维修人员的检测.

图2 系统组成框图

3 结论

随着路灯控制应用领域的快速发展，尤其是路灯自动控制这方面，代表了整个智能社会的发展趋势，基于485总线路灯控制就是智能技术与通信技术，计算机技术相结合的产物，对硬件的兼容性好，如它可以对同系列下的不同型号的路灯进行兼容；对硬件的配置要求比较低，在无人控制的条件下实现自动控制.此系统的管理程序可以实现实时监控，当有人进行合法或非法的操作时，有相应的动画显示.

〔1〕杨恒.LED照明驱动电路设计与实例精选[M].北京:中国电力出版社,2008.

〔2〕奚海燕,王建平.LED光源的发光原理及应用特点[J].半导体LED照明,2007(8):33-36.

〔3〕蔡振江,索雪松.单片机原理及应用[M].北京:电子工业出版社,2012.

〔4〕杨志忠.数字电子技术[M].北京:高等教育出版社,2002.

〔5〕蔡凡弟.无线IC的结构原理[J].电子世界,2001,20(5):21-23.

TP393.1

A

1673-260X（2013）09-0017-02

安徽省教育厅自然科学研究项目（KJ2013Z316，KJ2013Z317）；宿州学院教授(博士)科研启动基金项目（2013jb02）；宿州学院产学研项目（2013cxy01），宿州学院硕士科研启动基金项目（2010yss01，2009YSS07，2009YSS08）；宿州学院科研平台开放课题（2013YKF25，2013YKF26）