系統硬件設計 - 基于單片機的模擬路燈控制系統設計方案

　　2 系統硬件設計

　　2.1 系統總體框圖及控制電路的設計

　　紅外線路燈控制系統硬件結構如圖3 所示?？刂葡到y主要由主控單片機、顯示接口、紅外遙控、傳感器、恒流驅動等功能模塊組成。C8051F020 單片機接收紅外線遙控信號，設定其開關燈的時間，啟動模擬控制系統，并將環(huán)境明暗信號采集輸入單片機進行模數轉換，控制LED 燈的開關狀態(tài)。單片機實時檢測LED 燈的工作狀態(tài)，當出現故障時，單片機控制聲光電路報警并控制液晶顯示器顯示其故障點編號。在規(guī)定的時間內輸出模擬電壓控制LED 燈的亮度。根據紅外接收信號檢測交通情況，并能根據不同的交通情況對LED 燈作出相應智能控制。C8051F020 單片機最小系統及接口電路見圖4.

　　圖3 紅外線路燈控制系統硬件結構

　　圖4 C8051F020 單片機最小系統及接口電路原理圖

　　2.2 LED 恒流驅動電源設計

　　由于OP07 具有非常低的輸入失調電壓（ 最大為25 μV） ，所以OP07 在很多應用場合不需要額外的調零措施； OP07 同時具有輸入偏置電流低（ ± 2 nA） 和開環(huán)增益高（ 300 V/mV） 的特點。OP07 集成運放6 腳的輸出電壓經電阻R30 反饋至反相輸入端，構成同相比例電路。功率三極管Q6的基極與運放相連，用來增加驅動電流。當OP07 的同相端輸入電壓恒定時，由于負反饋的存在，保證了OP07 輸出電壓恒定，從而使流經LED 負載的電流為恒定電流。LED 恒流驅動電源電路原理圖如圖5 所示。

　　圖5 LED 恒流驅動電源電路原理圖

　　根據圖5 可知：

　　由上式可以看出輸出電流的值僅與輸入端控制電壓有關，兩者成正比關系，電路中R25 = R26，R39 = R30，通過選擇適當的電阻值可以改變比例因子。在改變電流源比例因子的同時，也要注意改變補償電容C29的電容值。

　　2.3 位置檢測電路

　　采用紅外收發(fā)傳感器，一個發(fā)射管發(fā)射紅外線和一個接收頭接收紅外線信號。圖6 為紅外收發(fā)傳感器判斷交通情況原理框圖及紅外接收發(fā)射電路。紅外發(fā)射管和接收管對射式安裝，當有障礙物到達紅外發(fā)射管和接收管中間時，會產生不同的高低電平，單片機采集此信號，控制燈的開關狀態(tài)。紅外發(fā)射管和接收管采用屏蔽的方式來消除外界的干擾。

　　圖6 紅外收發(fā)傳感器判斷交通情況原理框圖及紅外接收發(fā)射電路

　　2.4 環(huán)境明暗變化檢測與故障檢測電路

　　采用光敏電阻實現對其明暗的變化，產生不同的電壓，經單片機內部模數轉換處理，根據檢測的信號進行相應的處理，實現因環(huán)境變化而改變LED 燈的開關狀態(tài)。其原理圖如圖7 所示。

　　圖7 環(huán)境明暗變化檢測與故障檢測電路