基于光敏电阻的智能路灯控制系统的设计与实现

沈阳工学院信息与控制学院 张文静

关键字：智能路灯；光敏电阻

1 引言

以MCU 为控制核心的智能路灯控制系统可以显著改善中国道路路灯控制系统，不但可以达到智能化控制，使路灯控制系统的管理更加高效，而且能降低运行成本。除此之外，智能路灯控制系统可以节约能源，减少对环境的影响，提高人们的生活质量，减少因路灯系统不完善而发生的事故。因此，智能路灯控制系统的全面使用，使路灯控制系统的管理更简便可靠，提高服务效率，使城市的市容市貌更美丽，道路交通环境更安全。

基于光敏电阻的智能路灯控制系统，实现了路灯的智能控制，利用光敏电阻作为光照度检测元件，完成对路灯的控制。

2 整体方案设计

智能路灯控制系统主要为了实现以下功能：启动智能路灯控制系统后，根据事先设计好的程序，通过光敏电阻采集光强度信号，并与设定值进行比较，通过控制器控制路灯的亮与灭。单个路灯可以实现本地就地控制，通过光敏传感器采集的光照度信号来完成此部分的控制。设计框图如图1 所示。

图1 系统整体结构图

智能路灯控制系统主要包括软件部分与硬件部分，下面将做详细的介绍。

3 硬件部分

硬件部分主要包括三个模块：主控模块、光强度检测模块、路灯控制模块。

（1）主控模块主要是为了控制路灯系统的整体功能，包括对用于控制整体程序的STM32F103 系列嵌入式单片机的使用；对用于光强度检测的光敏电阻传感器的控制；对用于路灯的亮灭的控制的连接。

（2）光强度检测模块主要是利用光敏电阻，采集环境的光强度信号，并与某一设定值进行比较，从而控制当前路灯的亮与灭，实现路灯的本地就地控制。

在使用光敏电阻的应用电路中，光敏电阻采集的信号为光信号，输出的信号为模拟量，因此在与STM32 主控制器连接的时候，需要考虑模数转换，由于STM32 单片机的PB0 具有模拟量采集功能，因此在接线的时候可以直接接入STM32 的PB0引脚。

（3）路灯控制模块主要是每个路灯的内部使用节点方式自由组合。每个节点的最大设计电流为3A，使用恒流驱动控制，达到节能的目的，同时实现主控模块对路灯系统的控制与监视。

图2 单片机整体流程图

4 软件部分

单片机程序控制流程如下：开始程序后，进入单片机初始化流程，然后进入光强检测程序，通过光强检测信号判断路灯的亮与灭，将路灯的状态信息上传至上位机进行显示，让工作人员直观地观察相关数据。然后判断是否接收到PC机发送过来的控制信息，若接收到，则直接控制路灯的状态，若没有接收，则依然进行光强度检测实现路灯的控制。单片机控制流程如图2 所示。光强度检测程序主要完成的任务是实现光强度的检测，由于光敏电阻是模拟器件，输出的是模拟信号，因此需要进行AD转换，并进行光强度与设定值的比较。

5 系统联调

根据上述智能路灯控制系统的设计与实现，系统能实现以下功能。

（1）通过5516 型号的光敏电阻采集光强度信号，与设定值进行比价，从而确定路灯的亮和灭，实现路灯的本地控制。

（2）设计中路灯通过恒流源模块LM2576 实现电能供应，实现路灯的节能运行。