一种基于单片机的LED路灯自动控制系统及其控制方法与流程

本发明属于led照明控制技术领域，尤其涉及一种基于单片机的led路灯自动控制系统及其控制方法。

背景技术

led(发光二极管，lightemittingdiode)是一种近年来广为应用的固态半导体器件，它能够把电能直接转换为光能，而且具有体积小、功耗低等特点，适应了时代对节能、环保照明的要求。地球上不同的位置每天日出、日落的时间不相同。并且由于地球的公转平面与赤道之间有夹角，同一经度、纬度的位置，每天日出、日落的时间都不相同。因此，根据led路灯安装的位置自动提取位置信息、时间信息，使led路灯能在太阳落山时打开、太阳东升时自动关闭，实现led路灯的自动控制，对于节能、提高运行效率，方便管理是极有意义的。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明提出一种基于单片机的led路灯自动控制系统及其控制方法，其特征在于，

一种基于单片机的led路灯自动控制系统，包括控制终端、市电输入、集中器、led路灯驱动管理器、led路灯；

所述控制终端用来完成对led路灯的管理和控制，包括对led路灯的通信配置与管理、照明方式配置与管理、启动与关闭时间配置和管理、告警配置与管理、led路灯驱动管理器运行状态管理；

所述市电输入用于提供交流市电，其允许范围从160v到240v；

所述集中器用于提取、上传位置信息，以及把控制终端的命令下达给各个led驱动管理器；

所述led路灯驱动管理器用于驱动、管理led路灯，包括对led路灯的启动、停止、改变亮度、改变照明方式的功能操作；

所述led路灯是由led、透镜和散热片组成的灯具。

所述系统根据集中器的安装位置自动控制路灯的启停，当日落时，自动启动路灯；当日出时，自动关闭路灯。

所述控制终端可以是电脑或者手持移动设备。

所述控制终端包括通信配置与管理模块、照明方式配置与管理模块、启动与关闭时间配置和管理模块、告警配置与管理模块、led路灯驱动管理器运行状态管理模块；

所述通信配置与管理模块用于对通信所用频率、传输速率进行控制与管理；

所述照明方式配置与管理模块用于在不同季节、不同时间段对每盏led路灯的照明方式进行控制与管理；

所述启动与关闭时间配置和管理模块用于对led路灯启动与关闭时间进行配置与管理，结合当地的实际情况，根据集中器上传的经度、纬度信息进行配置；

所述告警配置与管理模块用于对led路灯的运行故障信息进行统计、汇总、通知相关人员；

所述led路灯驱动管理器运行状态管理模块用于对每个led路灯驱动管理器的输入/输出电压、输入/输出电流进行检查，并通过通信模块上传。

所述集中器包括整流滤波模块、变压器、定位模块、定时模块、通信模块和单片机；

所述整流滤波模块用于将市电输入的交流电转换为直流电，并向变压器的原边供电；

所述变压器用于将整流滤波模块输出的直流电转换为符合各个模块正常工作的额定直流电压；

所述定位模块用于获取位置信息，并把获取的位置信息，即经度和纬度，发送给单片机；

所述定时模块用于对时间信息进行处理；

所述通信模块用于实现控制终端与集中器之间、集中器与led路灯驱动管理器之间的通信功能；

所述单片机用于实现对各个模块的控制功能。

所述led路灯驱动管理器包括整流滤波模块、变压器、通信模块、单片机、开关管、开关管驱动模块、滤波模块、电压/电流采样模块；

所述整流滤波模块用于将市电输入转换为直流电，并向变压器的原边供电；

所述变压器用于将整流滤波模块输出的直流电转换为符合各个模块正常工作的额定直流电压；

所述通信模块用于和单片机与控制终端进行通信；

所述单片机完成以下三方面功能：

(1)对开关管的开关控制

单片机发出的控制信号，经开关管驱动模块驱动后，控制开关管的开启或者关断；

(2)将采集的输出电压、输出电流模拟信号转换为数字信号

电压/电流采样模块对输出的电压、电流分别进行采样，将得到的样值送到单片机，由单片机进行模数变换，根据变换的结果控制开关管的开与关，使输出电压、电流保持恒定；

(3)与通信模块进行双向通信

单片机接收通信模块下发的指令，开启、关断开关管，同时把输出电压、电流值通过通信模块上传到控制终端；

所述开关管是电压控制电流的器件，采用igbt；

所述开关管驱动模块用于驱动开关管；

所述滤波模块用于将开关管输出的脉冲直流转换为恒定的直流，以便驱动led路灯；

所述电压/电流采样模块用于对输出的电压、电流进行采样，同时把采样值反馈给单片机，通过控制开关管的开启与关断，实现恒定电流的输出。

一种基于单片机的led路灯自动控制系统的控制方法，包括以下步骤：

步骤1：将市电整流、滤波转换为恒定的直流电，经滤波后的直流电再由变压器转换为驱动各个模块的直流电压，供通信模块、单片机、开关管、开关管驱动电路正常工作；

步骤2：集中器上电后，其内部的定位模块获取位置信息，并将获取的位置信息通过单片机传送给通信模块，通信模块通过无线链路与控制终端通信，把该信息传给控制终端；

步骤3：控制终端通过计算得到集中器所在位置的日出、日落时间，根据照明方式配置与管理模块、启动与关闭时间配置和管理模块的配置，向集中器发出命令，控制启动与关闭led路灯；

步骤4：集中器中的通信模块收到该命令后，向定时模块置定时值。当定时值到后，集中器向led路灯驱动管理器发送控制命令，控制led路灯的启动和停止；

步骤5：led路灯驱动管理器收到命令后，执行命令，完成对led路灯的控制。当某盏led路灯出现故障时，led路灯驱动管理器将运行时的输入电压、电流，输出电压、电流通过内部的通信模块发送给集中器，集中器再发送给控制终端，并通知相关人员。

本发明的有益效果在于：

本发明的集中器的位置信息可以自动获取，并向上传输到控制终端。控制终端依实际需要预设控制方式，根据收到的位置信息自动下达控制命令。控制命令经网络传输后到达集中器，集中器将控制命令转发给对应的led路灯驱动管理器，控制led路灯的运行，即在日出时自动关闭led路灯，在日落时自动打开led路灯。本发明可以自动获取位置信息而不需要对位置信息进行配置、干预，适用于世界范围内任何一个地方。此外，本发明可以根据安装位置的实际情况，预设启动或者关闭led路灯的时间，预设不同时间段的照明方式，具有一定的经济效益和社会效益。

附图说明

附图1为本发明提出的一种基于单片机的led路灯自动控制系统示意图；

附图2为集中器结构示意图；

附图3为led路灯驱动管理器结构示意图；

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细说明。

附图1为本发明提出的一种基于单片机的led路灯自动控制系统示意图。如图1所示，所述系统包括控制终端、市电输入、集中器、led路灯驱动管理器、led路灯；所述控制终端用来完成对led路灯的管理和控制，包括对led路灯的通信配置与管理、照明方式配置与管理、启动与关闭时间配置和管理、告警配置与管理、led路灯驱动管理器运行状态管理；所述市电输入的是220v的交流市电，依电网电压的变化，其允许范围从160v到240v；所述集中器用于提取、上传位置信息，以及把控制终端的命令下达给各个led驱动管理器；所述led路灯驱动管理器用于驱动、管理led路灯，包括对led路灯的启动、停止、改变亮度、改变照明方式；所述led路灯是由led、透镜和散热片组成的灯具。该系统可以根据路灯安装的位置获得位置信息，所述位置信息即经度和纬度，再根据该位置信息得到当地日出、日落的时间。定时模块用于计时。当时间到日落的时间时，启动路灯；当时间到日出的时间时，关闭路灯，自动控制led路灯的启动和停止。

具体的，所述控制终端可以是电脑或者手持移动设备。控制终端上安装有控制软件，可以对控制软件配置，完成对通信和led路灯的启动、关闭、照明方式等的管理和控制。所述控制终端包括通信配置与管理模块、照明方式配置与管理模块、启动与关闭时间配置和管理模块、告警配置与管理模块、led路灯驱动管理器运行状态管理模块；所述通信配置与管理模块实现对通信所用频率、传输速率等的控制功能。所述照明方式配置与管理模块实现不同季节、不同时间段对每盏led路灯的照明方式的控制功能。所述启动与关闭时间配置和管理模块实现对led路灯启动与关闭时间的配置和管理功能，可以根据集中器上传的位置信息，结合当地的实际情况，灵活进行配置。所述告警配置与管理模块实现对led路灯运行故障信息的统计、汇总、通知相关人员等功能。所述led路灯驱动管理器运行状态管理模块实现对每个led路灯驱动管理器的输入电压、输入电流、输出电压、输出电流的检查、并通过通信模块上传的功能。

具体的，所述集中器包括整流滤波模块、变压器、定位模块、定时模块、通信模块和单片机，其结构如图2所示，各部分的功能如下：整流滤波模块用于将市电输入转换为直流电，并向变压器的原边供电；所述变压器把滤波输出的直流电变换为各个模块正常工作时需要的直流电压；所述定位模块基于其所处的地理位置，实现位置信息的获取，并把位置信息送给单片机；所述定时模块实现对时间信息的处理；所述通信模块完成控制终端与集中器之间、集中器与led路灯驱动管理器之间的通信功能；所述单片机完成控制功能。其中，本发明的定位模块优选采用u-bloxgps模块，定时模块优选xlt437，通信模块优选bm100n，单片机优选新华龙的8051f310。

具体的，所述led路灯驱动管理器用于完成对led路灯的驱动和管理功能，其中，驱动就是产生与led路灯相匹配的恒定的直流电，使led路灯发光，管理就是通过通信模块完成对led路灯的启动、停止、亮度控制等。所述led路灯驱动管理器包括整流滤波模块、变压器、通信模块、单片机、开关管、开关管驱动模块、滤波模块、电压/电流采样模块，其结构如图3所示，其各个部分的功能如下：所述整流滤波模块把市电输入变换为直流，并接到变压器原边；所述变压器把滤波输出的直流电变换为合适的直流电压，供通信模块、单片机、开关管、开关管驱动电路正常工作，所述单片机完成三方面功能：一、对开关管的开关控制；二、把输出电压、输出电流采样值转换为数字信号；三、与通信模块之间通信。本发明单片机优选新华龙的8051f310。单片机送出的控制信号，经开关管驱动电路驱动后，控制开关管的动作，使开关管开启或者关断。输出电压、电流采样电路对输出的电压、电流分别进行采样，并把得到的样值送到单片机。单片机进行模数变换后，根据变换的结果控制开关管的开与关，使输出电压、电流保持恒定。单片机可以接收通信模块下发的指令，开启、关断开关管；单片机也可以把输出电压、电流值通过通信模块上传到控制终端。通信模块采用bm100n；所述开关管驱动模块完成对开关管的驱动功能；所述开关管是电压控制电流的器件，采用igbt；所述滤波模块把开关管输出的脉冲直流变换为恒定的直流源，驱动led路灯；所述电压/电流采样模块分别完成对输出的电压、电流采样的功能，通过把样值反馈给单片机，控制开关管的开启与关断，实现恒定电流输出。

本发明提出的一种基于单片机的led路灯自动控制系统的控制方法，所述控制方法如下：

步骤1：将市电整流、滤波转换为恒定的直流电，经滤波后的直流电再由变压器转换为驱动各个模块的直流电压，供通信模块、单片机、开关管、开关管驱动电路正常工作。

步骤2：集中器上电后，经几秒的延迟，其内的定位模块会获得到位置信息，该信息传给单片机。单片机将该信息传送给通信模块，通信模块通过无线链路与控制终端通信，把该信息传给控制终端。

步骤3：控制终端上的控制软件通过计算，获取到集中器所在位置的日出、日落时间，并根据照明方式配置与管理模块、启动与关闭时间配置和管理模块的配置，向集中器发出命令，该命令中包含对应的启动与关闭led路灯的时间信息。

步骤4：集中器中的通信模块收到该命令后，向定时器置定时值。定时值到后，集中器向led路灯驱动管理器发送控制命令，控制led路灯的照明。led路灯驱动管理器根据收到的命令，控制led路灯的启动和停止。

步骤5：led路灯驱动管理器收到命令后，执行命令，完成对led路灯的控制。当某盏led路灯出现故障时，led路灯驱动管理器运行时的输入电压、输入电流、输出电压、输出电流可以通过其内的通信模块发送给集中器，集中器再发送给控制终端。控制终端上的软件一方面记录下故障信息，另一方面通知相关人员。

此实施例仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。