基于LPC2119微控制器设计实现高速公路隧道智能照明控制器的设计

图1 隧道照明控制系统CAN网络构成

上位机为PC机,内插PC-CAN 接口卡,网络拓扑采用总线结构,传输介质采用双绞线,为提高系统的抗干扰能力,在传输介质和智能控制器之间采取了光电隔离。上位机并与隧道车辆检测器群和光强检测仪相连,配以我们开发的相应软件,对整个隧道的照明系统进行智能控制。

软件的控制策略如下:在没有车辆进入隧道时,根据光强检测仪所检测到的洞内外光强差值,在隧道内只开启相应的基本照明,当车辆检测器检测到车辆将进入隧道时,开启隧道洞口的加强照明,当车辆进入隧道后,则将车辆前面一段相应距离的加强照明开启,一旦后面无车辆跟进,则将汽车身后的加强照明关闭。同时利用光强仪还可判断晴天、阴天、白天、晚上而开启或关闭相应的照明。可对单个的照明进行单控也可对区域照明进行群控。控制策略随时可根据实际情况进行修正。这样节约了大量的电能,有效的降低了运营成本。

智能照明控制器硬件设计

图1是本智能控制器的总体设计框图,主要由CPU模块、电源模块、通信模块、光强检测模块、温度检测模块、电流检测模块、开关控制模块等组成。通信模块将所有的控制器连接成一个完整的网络,便于值班员在监控室对整个照明系统进行远程控制,光强、温度、电流检测则是通过对这几个参数的检测来判断设备的工作情况,开关控制模块则是通过光电耦合、大功率可控硅开关进行控制的。

CPU 模块

本智能控制器的核心采用了Philips公司的LPC2119微处理器,其采用ARM公司 ARM7TDMI-S 内核,基于RISC精简指令集的微处理器,具有32位总线宽度,内置16KB的SRAM,128 KB Flash 存储器。通过片内PLL对片外晶振的倍频,可实现最大为60MHz 的 CPU 操作频率。同时通过片内Boot装载程序可实现ISP在系统编程和IAP在应用编程功能。由于LPC2119 较小的64引脚封装、极低的功耗、多个32 位定时器、4 路10位ADC、2路CAN、8路10位ADC、以及多达9 个外部中断使它们能很好的满足系统的设计需要。系统硬件电路如图2所示。

图2 智能照明控制器框图

电源模块

LPC2119 为双电源,CPU 操作电压范围:1.65~1.95 V(1.8 V± 0.15 V),I/O 操作电压范围:3.0~3.6 V(3.3 V± 10%),可承受5V 电压,而温度传感器和光电传感器及光耦隔离器均需5V直流电源驱动,故在设计电源模块时必须提供5V、3.3V和1.8V的直流电源。在电源电路里加入了整流桥和稳压模块,并采用电源隔离器B0505S将输入和输出电源相隔离,以屏蔽电源噪声的影响。