LED技術(shù)及應(yīng)用項(xiàng)目七LED智能路燈應(yīng)用路燈是人們?nèi)粘Ｉ钪斜夭豢缮俚墓苍O(shè)施。如今路燈不僅是提供路面照明、方便人們出行的設(shè)施，更是城市基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分，在城市交通安全、社會治安、人民生活和市容風(fēng)貌中占有重要地位。在智慧城市建設(shè)大浪潮中，現(xiàn)代智能路燈控制設(shè)計(jì)除具備基本的照明功能外，還考慮了路燈照明系統(tǒng)的使用節(jié)能性、操作智能性、維護(hù)便捷性等。任務(wù)一LED智能路燈系統(tǒng)分析任務(wù)二LED智能路燈系統(tǒng)的控制、調(diào)試及故障檢測考核思考與習(xí)題LED智能路燈應(yīng)用LED技術(shù)及應(yīng)用

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///項(xiàng)目目標(biāo)思政目標(biāo)1．了解LED智能路燈系統(tǒng)的工作原理。2．認(rèn)識LED智能路燈系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。3．掌握LED智能路燈系統(tǒng)的控制與調(diào)試。1．培養(yǎng)學(xué)生節(jié)能環(huán)保意識，使學(xué)生深刻領(lǐng)悟碳達(dá)峰、碳中和的意義。2．使學(xué)生體會科技改善生活的意義，培養(yǎng)學(xué)生濃厚的科學(xué)興趣。3．使學(xué)生掌握科學(xué)的系統(tǒng)調(diào)試方法，提高學(xué)生良好的職業(yè)素養(yǎng)。LED技術(shù)及應(yīng)用

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///任務(wù)一LED智能路燈系統(tǒng)分析LED技術(shù)及應(yīng)用

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節(jié)能省電是城市智能化的推動(dòng)因素之一，節(jié)能并不是簡單地減少照明設(shè)備的數(shù)量，而是根據(jù)實(shí)際情況合理分配照明時(shí)間，避免不必要的用電。在這一背景下，如何通過硬件控制路燈的亮、滅顯得很重要。LED技術(shù)及應(yīng)用

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///任務(wù)目標(biāo)任務(wù)內(nèi)容知識目標(biāo)1．了解LED智能路燈系統(tǒng)的功能。2．了解LED智能路燈系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。3．了解LED智能路燈系統(tǒng)的工作模式。技能目標(biāo)1．能分析LED智能路燈系統(tǒng)。2．能對LED智能路燈系統(tǒng)進(jìn)行手動(dòng)控制。1．LED智能路燈系統(tǒng)的功能、結(jié)構(gòu)和工作模式。2．LED智能路燈系統(tǒng)的人工控制方式。LED技術(shù)及應(yīng)用

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///知識與技能1．LED智能路燈系統(tǒng)的功能簡介

傳統(tǒng)路燈多采用高壓鈉燈作為主要光源，高壓鈉燈具有功率大、亮度高、控制簡單等優(yōu)勢。隨著高壓鈉燈光能利用率低、能耗高、壽命短等問題日益凸顯，路燈光源逐漸轉(zhuǎn)為新型LED。隨著智慧城市建設(shè)熱潮的到來，路燈作為城市基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分在功能設(shè)計(jì)上慢慢融入了智能概念，這使路燈的控制變得更加實(shí)時(shí)化、智能化。

結(jié)合當(dāng)下需求，LED智能路燈系統(tǒng)應(yīng)具備以下幾項(xiàng)功能。

（1）智能照明。LED智能路燈系統(tǒng)具有智能調(diào)光功能，可以根據(jù)氣候、地域、環(huán)境等因素自動(dòng)調(diào)節(jié)光線亮度和色彩，以達(dá)到最佳照明效果和最好節(jié)能效應(yīng)。LED技術(shù)及應(yīng)用

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///知識與技能1．LED智能路燈系統(tǒng)的功能簡介

（2）遠(yuǎn)程監(jiān)測與控制。LED智能路燈系統(tǒng)具有遠(yuǎn)程監(jiān)測與控制功能，可實(shí)時(shí)監(jiān)測路燈運(yùn)行情況，遠(yuǎn)程操控路燈的亮滅和切換工作模式。在LED智能路燈系統(tǒng)突發(fā)故障時(shí)，相關(guān)維護(hù)人員能及時(shí)發(fā)現(xiàn)并進(jìn)行處理，從而大大提高故障應(yīng)對能力。

（3）其他功能。LED智能路燈系統(tǒng)還具有其他方面的拓展功能。例如，在路燈桿上裝配LED顯示屏和溫度、濕度、二氧化碳等環(huán)境監(jiān)測傳感器，傳感器監(jiān)測到的數(shù)據(jù)被顯示在LED顯示屏上，實(shí)時(shí)播放環(huán)境信息。又如，為路燈接上廣播功能模塊，在遇到突發(fā)事故或緊急情況時(shí)，及時(shí)向附近區(qū)域的人廣播。LED智能路燈系統(tǒng)在智慧城市建設(shè)進(jìn)程中還可以在更多方面發(fā)揮作用。LED技術(shù)及應(yīng)用

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///知識與技能2．LED智能路燈系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

為便于對LED智能路燈系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和工作模式等內(nèi)容進(jìn)行說明，本書以一套模擬的LED智能路燈系統(tǒng)為載體，通過對該系統(tǒng)進(jìn)行分析來講述相關(guān)知識和操作。LED智能路燈系統(tǒng)的實(shí)物外形如圖7-1所示。圖7-1LED智能路燈系統(tǒng)的實(shí)物外形LED技術(shù)及應(yīng)用

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///知識與技能2．LED智能路燈系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

此LED智能路燈系統(tǒng)主要分為供電電路、串口通信電路、單片機(jī)控制電路、按鍵電路、光電傳感電路、數(shù)碼顯示電路和LED路燈電路，原理框圖如圖7-2所示。圖7-2LED智能路燈系統(tǒng)原理框圖LED技術(shù)及應(yīng)用

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///知識與技能

2．LED智能路燈系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)1）供電電路

圖7-3所示為LED智能路燈系統(tǒng)的供電電路，包括電源指示電路和電源供電電路兩部分。（a）電源指示電路（b）電源供電電路圖7-3LED智能路燈系統(tǒng)的供電電路LED技術(shù)及應(yīng)用

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///知識與技能

直流5V電源通過S1接入電路；二極管VD1、VD2保證電源正向輸入；LED111為電源指示燈；電容C1、C2構(gòu)成濾波電路，濾除電源中的交流成分；二極管VD3、VD4組成穩(wěn)壓電路，保證供電電路能向其他電路提供較恒定的直流電壓。

2）單片機(jī)控制電路

圖7-4所示為LED智能路燈系統(tǒng)的單片機(jī)控制電路。圖7-4LED智能路燈系統(tǒng)的單片機(jī)控制電路LED技術(shù)及應(yīng)用

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///知識與技能LED智能路燈系統(tǒng)的單片機(jī)控制電路以STC12C5A60S2單片機(jī)為核心控制器，該單片機(jī)功能強(qiáng)大，是單時(shí)鐘/機(jī)器周期（1T）、高速、低能耗、抗干擾能力超強(qiáng)的新一代8051單片機(jī)。其指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051單片機(jī)，內(nèi)部集成MAX810專用復(fù)位電路，配有2路PWM、8路高速10位A/D轉(zhuǎn)換電路。其包含了數(shù)據(jù)采集和控制所需的所有單元模塊，由中央處理器（CentralProcessingUnit，CPU）、程序存儲器、數(shù)據(jù)存儲器、定時(shí)器、串口、I/O口，高速A/D轉(zhuǎn)換、看門狗及片內(nèi)RC振蕩器和外部晶體振蕩電路等模塊組成。LED技術(shù)及應(yīng)用

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///知識與技能STC12C5A60S2單片機(jī)引腳排列如圖7-5所示。STC12C5A60S2單片機(jī)I/O端口分為4組，分別是P0口（P0.0～P0.7）、P1口（P1.0～P1.7）、P2口（P2.0～P2.7）和P3口（P3.0～P3.7），均為雙向I/O口。STC12C5A60S2單片機(jī)的P0口接6位一體的8段數(shù)碼管，通過Q鎖存器74HC573進(jìn)行數(shù)據(jù)鎖存，P1口、P2口接LED路燈，P3.0口和P3.1口用于串口通信，P3.2口為狀態(tài)指示燈，P3.3～P3.6口接按鍵S112～S115，P3.7口是光電傳感器數(shù)據(jù)輸入端，P4.0口、P4.1口接Q鎖存器74HC573的鎖存使能端——LE端。圖7-5STC12C5A60S2單片機(jī)引腳排列LED技術(shù)及應(yīng)用

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///知識與技能

當(dāng)STC12C5A60S2單片機(jī)作為AT89C51應(yīng)用時(shí)，P3口還有一些特殊功能，如下所示。P3.0：RXD，串口輸入口。P3.1：TXD，串口輸出口。P3.2：，外部中斷0。P3.3：，外部中斷1。P3.4：T0，計(jì)時(shí)器0外部輸入。P3.5：T1，計(jì)時(shí)器1外部輸入。P3.6：，外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通。P3.7：

，外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通。LED技術(shù)及應(yīng)用

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///知識與技能

下面對STC12C5A60S2單片機(jī)其他端口進(jìn)行簡要介紹。RST：復(fù)位輸入，一般外接按鈕等元器件，引入復(fù)位信號，可使單片機(jī)復(fù)位。ALE：地址鎖存允許端，當(dāng)訪問外部存儲器時(shí)，此端口的輸出電平用于鎖存地址的低位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。平時(shí)ALE端會持續(xù)輸出正脈沖信號，且信號的頻率、周期不會改變，頻率保持為振蕩器頻率的1/6，因此，此信號可用于定時(shí)或作為對外輸出的脈沖信號。但要注意，當(dāng)在單片機(jī)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時(shí)，ALE端會少輸出一個(gè)脈沖，該引腳的電位也會被略微拉高。LED技術(shù)及應(yīng)用

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///知識與技能

下面對STC12C5A60S2單片機(jī)其他端口進(jìn)行簡要介紹。

RST：復(fù)位輸入，一般外接按鈕等元器件，引入復(fù)位信號，可使單片機(jī)復(fù)位。ALE：地址鎖存允許端，當(dāng)訪問外部存儲器時(shí)，此端口的輸出電平用于鎖存地址的低位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。平時(shí)ALE端會持續(xù)輸出正脈沖信號，且信號的頻率、周期不會改變，頻率保持為振蕩器頻率的1/6，因此，此信號可用于定時(shí)或作為對外輸出的脈沖信號。但要注意，當(dāng)在單片機(jī)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時(shí)，ALE端會少輸出一個(gè)脈沖，該引腳的電位也會被略微拉高。

：外部程序存儲器內(nèi)外部選通端，在單片機(jī)訪問外部存儲器時(shí)，

在每個(gè)機(jī)器周期會動(dòng)作兩次；在單片機(jī)訪問內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器時(shí)，

不動(dòng)作。/VPP：當(dāng)

端保持低電平時(shí)，訪問外部ROM；當(dāng)

端保持高電平時(shí)，訪問內(nèi)部ROM。在FLASH編程期間，此引腳用于施加12V編程電源（Vpp）。XTAL1：接反向振蕩放大器的輸入端，也是內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入端口。XTAL2：接反向振蕩器的輸出端。LED技術(shù)及應(yīng)用

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///知識與技能2．LED智能路燈系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

3）光電傳感電路及按鍵電路

圖7-6所示為LED智能路燈系統(tǒng)的光電傳感電路。圖7-6LED智能路燈系統(tǒng)的光電傳感電路LED智能路燈系統(tǒng)可以根據(jù)實(shí)際光照情況調(diào)節(jié)亮度，合理分配照明時(shí)間，一般采用光敏電阻作為傳感元件。光敏電阻能隨著光照強(qiáng)度的變化改變自身的阻值，從而改變電路參數(shù)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)控制要求。LED技術(shù)及應(yīng)用

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///知識與技能

圖7-7LM311外形和引腳排列LED技術(shù)及應(yīng)用

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///知識與技能

圖7-6中的可調(diào)電位器RD141、定值電阻R141、定值電阻R142和光敏電阻RL構(gòu)成了測量電橋電路。當(dāng)光敏電阻RL的阻值隨光照情況變化時(shí)，電橋電路有輸出，輸出信號連接到LM311的正輸入端（2腳），作為要比較的電壓；LM311的負(fù)輸入端（3腳）輸入2.5V基準(zhǔn)電壓。當(dāng)正輸入端的輸入電壓高于負(fù)輸入端的輸入電壓時(shí)，LM311輸出端（7腳）輸出低電平；反之，輸出高電平?？烧{(diào)電位器RD141可以改變光敏電阻RL兩端的電壓值，從而調(diào)節(jié)光敏電阻RL的光感度。LED技術(shù)及應(yīng)用

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///知識與技能

圖7-8所示為LED智能路燈系統(tǒng)的按鍵電路。其中，S112為模式切換按鍵，用于選擇LED智能路燈系統(tǒng)的工作模式；S113、S114分別為+功能鍵、-功能鍵，用于對當(dāng)前數(shù)值進(jìn)行增、減操作；S115為位選功能切換鍵，用于實(shí)現(xiàn)不同數(shù)位間的切換。按鍵規(guī)格均為KEY_6×6×8。圖7-8LED智能路燈系統(tǒng)的按鍵電路LED技術(shù)及應(yīng)用

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///知識與技能2．LED智能路燈系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

4）數(shù)碼顯示電路

圖7-9所示為LED智能路燈系統(tǒng)的數(shù)碼顯示電路。圖7-9LED智能路燈系統(tǒng)的數(shù)碼顯示電路LED技術(shù)及應(yīng)用

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///知識與技能LED智能路燈系統(tǒng)的數(shù)碼顯示電路用于顯示系統(tǒng)時(shí)間及控制時(shí)間（格式為xx:xx:xx）。LED智能路燈系統(tǒng)用兩塊74HC573芯片做數(shù)據(jù)鎖存器。數(shù)據(jù)鎖存器在電路中的主要作用是緩存數(shù)據(jù)，即把當(dāng)前狀態(tài)鎖存，使輸入的數(shù)據(jù)在接口電路的輸出端保持一段時(shí)間。鎖存時(shí)輸出端狀態(tài)不發(fā)生變化，直至鎖存解除。圖7-1074HC573芯片的外形和引腳排列74HC573芯片為包含8路3態(tài)輸出的非反轉(zhuǎn)鎖存器芯片，屬于高性能的硅柵CMOS器件。74HC573芯片的外形和引腳排列如圖7-10所示，其中，OE（OutputEnable）為輸出使能端，LE（LatchEnable）為鎖存控制端，D0～D7為數(shù)據(jù)輸入端，Q0～Q7為數(shù)據(jù)輸出端，GND為接地端，VCC為電源端。LED技術(shù)及應(yīng)用

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///知識與技能74HC573芯片真值表如表7-1所示。表7-174HC573芯片真值表注：X表示狀態(tài)不定，Z表示高阻態(tài)。輸入輸出輸出使能端（OE）鎖存使能端（LE）數(shù)據(jù)輸入端（D0～D7）數(shù)據(jù)輸出端（Q0～Q7）LHHHLHLLLLXQ0HXXZLED技術(shù)及應(yīng)用

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///知識與技能

由表7-1可知，當(dāng)OE端為高電平時(shí)，無論LE端與數(shù)據(jù)輸入端為何種電平，數(shù)據(jù)輸出端均為高阻態(tài)，此時(shí)74HC573芯片處于不可控狀態(tài)。因此，在設(shè)計(jì)電路時(shí)一般直接將OE端接地，使74HC573芯片一直處于使能狀態(tài)。當(dāng)OE端為低電平，LE端為高電平時(shí)，數(shù)據(jù)輸出端將隨數(shù)據(jù)輸入端輸入的電平的高低而變化；當(dāng)OE端為低電平，LE端也為低電平時(shí)，無論數(shù)據(jù)輸入端為何種電平，數(shù)據(jù)輸出端都保持上一次的數(shù)據(jù)狀態(tài)Q0。

在LED智能路燈系統(tǒng)中，數(shù)碼是采用1個(gè)6位一體的8段數(shù)碼管顯示的，此類數(shù)碼管有6個(gè)位選端，對應(yīng)的引腳分別是22腳、3腳、4腳、16腳、13腳、12腳，其中22腳對應(yīng)數(shù)值最高位，12腳對應(yīng)數(shù)值最低位，其他以此類推。而15腳、20腳、19腳、5腳、1腳、14腳、17腳、8腳分別對應(yīng)數(shù)碼管中的a段、b段、c段、d段、e段、f段、g段、dp段。數(shù)碼管顯示的數(shù)據(jù)是通過單片機(jī)實(shí)現(xiàn)控制的，兩個(gè)鎖存器芯片分別負(fù)責(zé)顯示選擇的數(shù)位和數(shù)碼管段位。LED技術(shù)及應(yīng)用

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///知識與技能2．LED智能路燈系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

5）串口通信電路

圖7-11所示為LED智能路燈系統(tǒng)的串口通信電路。圖7-11LED智能路燈系統(tǒng)的串口通信電路LED智能路燈系統(tǒng)采用的是最常用的串口通信方式。9針（J100）串口公頭2腳、3腳分別接MAX232芯片第一數(shù)據(jù)通道中的14腳、13腳，MAX232芯片的11腳、12腳分別接STC12C5A60S2單片機(jī)的P3.0口、P3.1口。LED技術(shù)及應(yīng)用

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///知識與技能

當(dāng)單片機(jī)和計(jì)算機(jī)進(jìn)行串口通信時(shí)，雖然單片機(jī)有串口通信功能，但單片機(jī)提供的信號電平和RS-232串口的標(biāo)準(zhǔn)不一致，因此需要通過MAX232芯片進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換。MAX232芯片是專為RS-232串口設(shè)計(jì)的單電源電平轉(zhuǎn)換芯片，使用直流5V單電源供電。MAX232芯片的外形和引腳排列如圖7-12所示。圖7-12MAX232芯片的外形和引腳排列LED技術(shù)及應(yīng)用

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///知識與技能

2．LED智能路燈系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)6）LED路燈電路

圖7-13所示為LED智能路燈系統(tǒng)的LED路燈電路，是整個(gè)智能路燈系統(tǒng)的負(fù)載。路燈采用16個(gè)高亮且功率較大的LED模擬，每個(gè)LED的亮、滅由STC12C5A60S2單片機(jī)的P1口、P2口根據(jù)設(shè)定的運(yùn)行程序控制。圖7-13LED智能路燈系統(tǒng)的LED路燈電路LED技術(shù)及應(yīng)用

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///知識與技能LED智能路燈系統(tǒng)的完整電路原理圖如圖7-14所示。圖7-14LED智能路燈系統(tǒng)的完整電路原理圖LED技術(shù)及應(yīng)用

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///知識與技能3．LED智能路燈系統(tǒng)的工作模式

智能路燈控制方式有人工控制方式、時(shí)間控制方式、電力載波控制方式、GPRS控制方式、ZigBee控制方式等。本書提及的LED智能路燈系統(tǒng)的控制方式有人工控制方式和軟件控制方式兩種，路燈運(yùn)行方式有全亮、隔盞點(diǎn)亮和全滅3種。LED技術(shù)及應(yīng)用

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///知識與技能

圖7-15LED智能路燈系統(tǒng)的功能按鍵3．LED智能路燈系統(tǒng)的工作模式

1）人工控制方式

人工控制方式是指通過手動(dòng)方式設(shè)置路燈運(yùn)行方式及開關(guān)時(shí)間參數(shù)，使LED智能路燈系統(tǒng)按預(yù)先設(shè)定的程序完成亮燈和滅燈操作的方式。LED智能路燈系統(tǒng)上設(shè)有4個(gè)功能按鍵和1個(gè)復(fù)合按鍵。其中，4個(gè)功能按鍵分別是模式切換鍵、+功能鍵、-功能鍵、位選功能切換鍵。連續(xù)按下模式切換按鍵可使LED智能路燈系統(tǒng)在4種不同工作模之間切換，分別是定時(shí)控制模式（數(shù)碼管最后兩位數(shù)值不斷閃爍，可進(jìn)行時(shí)間設(shè)置）、光照強(qiáng)度控制模式（數(shù)碼管顯示F3）、流水燈測試模式（數(shù)碼管顯示F4）、單燈控制模式（數(shù)碼管顯示兩位十進(jìn)制數(shù)值，表示受控LED的具體位置）。LED智能路燈系統(tǒng)的功能按鍵如圖7-15所示。LED技術(shù)及應(yīng)用

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///知識與技能3．LED智能路燈系統(tǒng)的工作模式

2）軟件控制方式

軟件控制方式是指借助LED智能路燈系統(tǒng)控制軟件將路燈的運(yùn)行方式及開關(guān)時(shí)間參數(shù)通過串口通信方式寫入單片機(jī)，從而實(shí)現(xiàn)對LED智能路燈系統(tǒng)的控制。LED智能路燈系統(tǒng)控制軟件操作界面如圖7-16所示，包含時(shí)間設(shè)置、路燈狀態(tài)顯示、任意亮燈控制及智能路燈控制四部分。圖7-16LED智能路燈系統(tǒng)控制軟件操作界面LED技術(shù)及應(yīng)用

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///任務(wù)實(shí)施LED智能路燈系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)智能路燈的定時(shí)控制和光照強(qiáng)度控制，本任務(wù)主要通過人工控制方式實(shí)現(xiàn)智能路燈的定時(shí)控制和光照強(qiáng)度控制。1．實(shí)訓(xùn)器材（見表7-2）表7-2LED智能路燈系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)器材名

稱功

能5V直流電源為系統(tǒng)供電LED智能路燈系統(tǒng)路燈參數(shù)設(shè)置、效果展示LED技術(shù)及應(yīng)用

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///任務(wù)實(shí)施

2．實(shí)訓(xùn)安全與要求

（1）實(shí)訓(xùn)前，按表7-2準(zhǔn)備實(shí)訓(xùn)器材。

（2）接線前，用觀察法認(rèn)真檢測所有器材的外觀是否完好。

（3）接線時(shí)，嚴(yán)格按照指導(dǎo)手冊要求準(zhǔn)確連接模塊電源線。

（4）通電前，仔細(xì)檢查線路連接是否正確，確認(rèn)無短路情況。

（5）開機(jī)運(yùn)行前，待現(xiàn)場指導(dǎo)教師確認(rèn)無安全隱患后方可通電測試。

（6）完成任務(wù)后，切斷電源并清理工作區(qū)域，待指導(dǎo)教師檢查無誤后方可離開現(xiàn)場。LED技術(shù)及應(yīng)用

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///任務(wù)實(shí)施3．實(shí)訓(xùn)過程

1）LED智能路燈系統(tǒng)效果展示LED智能路燈系統(tǒng)接入5V直流電源后就會運(yùn)行，系統(tǒng)上的6位數(shù)碼管顯示智能路燈系統(tǒng)的運(yùn)行時(shí)間。系統(tǒng)開啟時(shí)，當(dāng)前運(yùn)行時(shí)間默認(rèn)是17:59:50，開燈時(shí)間默認(rèn)是18:00:00，隔盞點(diǎn)亮?xí)r間默認(rèn)是18:00:10，關(guān)燈時(shí)間默認(rèn)是18:00:20。也就是說，系統(tǒng)開啟10s后，道路兩旁路燈全部點(diǎn)亮；再10s后，路燈隔盞點(diǎn)亮；再10s后，道路兩旁路燈全部熄滅。上述路燈控制要求已寫入單片機(jī)控制程序，系統(tǒng)一旦開啟，可自行運(yùn)行，相關(guān)時(shí)間參數(shù)可通過更改程序來更改。

圖7-17所示為LED智能路燈系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)的全亮和隔盞點(diǎn)亮效果。（a）全亮（b）隔盞點(diǎn)亮圖7-17LED智能路燈系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)的全亮和隔盞點(diǎn)亮效果LED技術(shù)及應(yīng)用

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///任務(wù)實(shí)施3．實(shí)訓(xùn)過程2）定時(shí)控制

需要設(shè)置一定的時(shí)間參數(shù)，才能使LED智能路燈按設(shè)定時(shí)間運(yùn)行，此處先通過系統(tǒng)上的按鍵來設(shè)置系統(tǒng)開啟時(shí)間、開燈時(shí)間、隔盞點(diǎn)亮?xí)r間和熄燈時(shí)間。根據(jù)前面的內(nèi)容可知，S112是模式切換鍵，S113是+功能鍵，S114是-功能鍵，S115是位選功能切換鍵。LED技術(shù)及應(yīng)用

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///任務(wù)實(shí)施

具體時(shí)間參數(shù)設(shè)置步驟如下。

第一步：按S112鍵，道路兩旁的路燈閃爍，系統(tǒng)進(jìn)入開啟時(shí)間設(shè)置狀態(tài)，此時(shí)數(shù)碼管最后兩位閃爍，提示進(jìn)行時(shí)間秒數(shù)的設(shè)置。在需要對數(shù)值進(jìn)行加或減操作時(shí)，按S113鍵或S114鍵，到達(dá)預(yù)設(shè)值后停止按S113鍵或S114鍵。秒數(shù)設(shè)置完后，再通過按S115鍵切換數(shù)碼管數(shù)位，分別對分鐘和小時(shí)參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，設(shè)置方法與秒數(shù)設(shè)置方法相同。

第二步：設(shè)置完系統(tǒng)開啟時(shí)間后，再次按S112鍵，系統(tǒng)進(jìn)入開燈時(shí)間（路燈全亮）設(shè)置狀態(tài)，數(shù)值的加或減同樣通過按S113鍵或S114鍵實(shí)現(xiàn)。

第三步：完成系統(tǒng)開燈時(shí)間設(shè)置后，再次按S112鍵，系統(tǒng)進(jìn)入隔盞點(diǎn)亮?xí)r間設(shè)置狀態(tài)，設(shè)置方法與系統(tǒng)開燈時(shí)間設(shè)置方法相同。

第四步：完成第三步的隔盞點(diǎn)亮?xí)r間設(shè)置后，再次按S112鍵，系統(tǒng)進(jìn)入關(guān)燈時(shí)間（路燈全滅）設(shè)置狀態(tài)，設(shè)置方法與系統(tǒng)開燈時(shí)間設(shè)置方法相同。LED技術(shù)及應(yīng)用

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///任務(wù)實(shí)施3．實(shí)訓(xùn)過程3）光照強(qiáng)度控制

可通過按S112鍵來選擇光照強(qiáng)度控制模式。連續(xù)按動(dòng)S112按鍵使數(shù)碼管顯示F3，進(jìn)入光照強(qiáng)度控制模式，通過遮擋光敏電阻RL控制路燈的亮滅。在用物體遮擋光敏電阻RL時(shí)（模擬天黑），路燈點(diǎn)亮；在不遮擋光敏電阻RL時(shí)（模擬天亮），路燈熄滅。調(diào)節(jié)電位器RD，改變路燈點(diǎn)亮需要的光照強(qiáng)度的臨界值。

圖7-18所示為LED智能路燈系統(tǒng)光照強(qiáng)度控制模式運(yùn)行效果。（a）模擬天亮

（b）模擬天黑圖7-18LED智能路燈系統(tǒng)光照強(qiáng)度控制模式運(yùn)行效果LED技術(shù)及應(yīng)用

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///任務(wù)實(shí)施

思考：LED智能路燈系統(tǒng)相關(guān)參數(shù)的設(shè)置，除了可以通過系統(tǒng)上的按鍵來設(shè)置，是否還有其他更便捷的方式？LED技術(shù)及應(yīng)用

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///任務(wù)二LED智能路燈系統(tǒng)的控制、調(diào)試及故障檢測LED技術(shù)及應(yīng)用

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///

智能路燈控制系統(tǒng)能對每盞路燈進(jìn)行獨(dú)立控制，采集每盞路燈的信息，并通過網(wǎng)絡(luò)將相關(guān)信息反饋給監(jiān)控室的上位機(jī)，通過上位機(jī)控制智能路燈的運(yùn)行情況。LED技術(shù)及應(yīng)用

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///任務(wù)目標(biāo)任務(wù)內(nèi)容知識目標(biāo)1．了解LED智能路燈控制系統(tǒng)的工作原理。2．熟悉LED智能路燈控制系統(tǒng)。技能目標(biāo)1．掌握LED智能路燈控制系統(tǒng)的操作方法。2．掌握LED智能路燈控制系統(tǒng)與LED智能路燈系統(tǒng)的通信方法。3．能分析LED智能路燈系統(tǒng)的運(yùn)行故障。1．LED智能路燈控制系統(tǒng)的工作原理。2．LED智能路燈系統(tǒng)的控制與調(diào)試。3．LED智能路燈系統(tǒng)的故障檢測。LED技術(shù)及應(yīng)用

///43

///知識與技能

1．LED智能路燈控制系統(tǒng)的工作原理LED智能路燈控制系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)以STC12C5A60S2單片機(jī)為主控制器，利用光敏電阻采集到的數(shù)據(jù)信號控制LED路燈的亮、滅。通過調(diào)試“光電技術(shù)實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)”，使LED智能路燈控制系統(tǒng)在模擬光線變化的環(huán)境下控制LED路燈亮、滅和亮度，以及轉(zhuǎn)換LED路燈控制模式。LED技術(shù)及應(yīng)用

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///知識與技能圖7-19“光電技術(shù)實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)”首頁2．LED智能路燈系統(tǒng)的控制與調(diào)試1）LED智能路燈控制軟件界面簡介

雙擊計(jì)算機(jī)桌面上的“光電技術(shù)實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)”圖標(biāo)“

”，進(jìn)入用戶登錄界面，輸入用戶名及密碼（默認(rèn)用戶名為admin，密碼為123456），單擊“確認(rèn)”按鈕進(jìn)入“光電技術(shù)實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)”首頁，如圖7-19所示。

在“光電技術(shù)實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)”首頁“實(shí)操控制區(qū)”單擊“智能路燈”圖標(biāo)“

”，進(jìn)入“光電技術(shù)實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)”首頁，如圖7-19所示。

在“光電技術(shù)實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)”首頁“實(shí)操控制區(qū)”單擊“智能路燈”圖標(biāo)“

”，進(jìn)入LED智能路燈系統(tǒng)控制軟件操作界面，如圖7-16所示，已在任務(wù)一中說明，此處不再贅述。LED技術(shù)及應(yīng)用

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///知識與技能

2．LED智能路燈系統(tǒng)的控制與調(diào)試

2）LED智能路燈系統(tǒng)的控制LED智能路燈系統(tǒng)的控制方式有兩種：一是定時(shí)控制，二是光照亮度控制。

若采用定時(shí)控制，則需提前設(shè)置LED智能路燈系統(tǒng)的開燈時(shí)間、關(guān)燈時(shí)間等參數(shù)。在設(shè)置時(shí)間參數(shù)時(shí)，可以通過手動(dòng)操作光電技術(shù)實(shí)訓(xùn)臺上的按鍵完成，也可以以串口通信的方式通過LED智能路燈系統(tǒng)控制軟件將相關(guān)參數(shù)寫入單片機(jī)。設(shè)置好參數(shù)后，LED路燈會根據(jù)時(shí)間參數(shù)定時(shí)點(diǎn)亮和熄滅。

當(dāng)采用光照強(qiáng)度控制時(shí)，LED智能路燈系統(tǒng)以光敏電阻RL為傳感器，采集外界環(huán)境的光照信息。采集回來的光照信息由相應(yīng)的轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換為電信號，并送入單片機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和處理。在光照不足時(shí)，光敏電阻RL的阻值變大，光電傳感電路輸出高電平到單片機(jī)P3.7口，單片機(jī)接收此信息并做出判斷——此時(shí)是天黑時(shí)刻應(yīng)點(diǎn)亮路燈，LED路燈被點(diǎn)亮；當(dāng)光照強(qiáng)度增大時(shí)，光敏電阻RL的阻值變小，單片機(jī)接收到相反的電平信號，控制LED路燈熄滅。LED技術(shù)及應(yīng)用

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///知識與技能2．LED智能路燈系統(tǒng)的控制與調(diào)試

3）LED智能路燈系統(tǒng)的調(diào)試

第一步，連接與檢查硬件電路。接通LED智能路燈系統(tǒng)的5V直流電源，檢查電源指示燈是否能正常點(diǎn)亮，連接LED智能路燈系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)之間的串口通信線，查看運(yùn)行指示燈是否能正常閃爍。

第二步，設(shè)置LED智能路燈系統(tǒng)通信參數(shù)。安裝串口驅(qū)動(dòng)，查看端口，設(shè)置串口連接相關(guān)參數(shù)。

第三步，設(shè)置LED智能路燈控制系統(tǒng)。通過軟件寫入的方式設(shè)置LED路燈開燈時(shí)間、關(guān)燈時(shí)間等參數(shù)。完成參數(shù)設(shè)置后，先運(yùn)行LED智能路燈控制系統(tǒng)，測試LED路燈是否能實(shí)現(xiàn)定時(shí)控制；然后測試任意LED路燈亮滅控制是否正常；最后進(jìn)入光控模式，遮擋光敏電阻RL，測試光照強(qiáng)度控制模式是否能正常運(yùn)行。LED技術(shù)及應(yīng)用

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///知識與技能3．LED智能路燈系統(tǒng)的故障檢測LED智能路燈系統(tǒng)在運(yùn)行過程中可能會遇到多種故障，現(xiàn)對其進(jìn)行歸類分述。1）供電電源的檢測

基于電子技術(shù)的特性，絕大部分電子設(shè)備要求電路中必須有能夠產(chǎn)生連續(xù)且穩(wěn)定的電功率的直流電源電路，以驅(qū)動(dòng)負(fù)載。通常將能提供穩(wěn)定直流電壓的電源叫作直流穩(wěn)壓電源。直流穩(wěn)壓電源通常由電源變壓器、整流電路、濾波電路和穩(wěn)壓電路四部分電路組成，其原理框圖如圖7-20所示。圖7-20直流穩(wěn)壓電源原理框圖LED技術(shù)及應(yīng)用

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///知識與技能LED智能路燈系統(tǒng)的供電電源由S1鍵控制，可能出現(xiàn)的故障現(xiàn)象如下。

（1）接通電源，指示燈不亮，但其他電路有響應(yīng)。

（2）接通電源，指示燈亮，但其他電路無響應(yīng)。

（3）接通電源，指示燈不亮，且其他電路無響應(yīng)。

出現(xiàn)以上問題，均需要檢測LED路燈電路供電電源是否正常。在檢測時(shí)，可采用電壓檢測法。操作方法：選用數(shù)字萬用表直流電壓10V擋，黑表筆固定接電路共地端，紅表筆作為移動(dòng)測量端，先測量J1口輸入電壓值是否正常，排除電源輸入問題；再沿電路原理圖依次測量二極管VD1、二極管VD2、電阻R1、電源指示燈LED111等各段電路電壓值，逐段排除電路故障。LED技術(shù)及應(yīng)用

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///知識與技能3．LED智能路燈系統(tǒng)的故障檢測2）光敏電阻的檢測

光敏電阻是利用半導(dǎo)體材料（硫化鎘晶體）的光電效應(yīng)制成的電阻值隨入射光的強(qiáng)弱變化的特殊電阻，其特點(diǎn)是內(nèi)部光敏層對光線非常敏感，光線弱時(shí)，電阻值增大；光線強(qiáng)時(shí)，電阻值減小。光敏電阻受到光照時(shí)的電阻值稱為亮電阻，其值在20kΩ以內(nèi)；光敏電阻沒有光照時(shí)的電阻值稱為暗電阻，其值大于100MΩ。

光敏電阻常用電阻測量法檢測，用數(shù)字萬用表電阻擋分別測量其亮電阻和暗電阻，具體操作方法如下。

（1）測量亮電阻。

在測量亮電阻時(shí)，先在透光狀態(tài)下用手電筒照射光敏電阻的受光窗口，如圖7-21（a）所示，然后將數(shù)字萬用表置于R×1kΩ擋測量其電阻值。此時(shí)，數(shù)字萬用表讀數(shù)就是亮電阻，電阻值通常為數(shù)千歐或數(shù)十千歐。亮電阻越小，說明光敏電阻性能越好。若亮電阻很大或?yàn)闊o窮大，則說明光敏電阻內(nèi)部已開路，不能繼續(xù)使用。將手電筒移開，數(shù)字萬用表指針擺動(dòng)幅度越大，光敏電阻性能越好。LED技術(shù)及應(yīng)用

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///知識與技能

3．LED智能路燈系統(tǒng)的故障檢測2）光敏電阻的檢測

（2）測量暗電阻。

在測量暗電阻時(shí)，先用黑紙片遮住光敏電阻的受光窗口或用不透明的遮光筒將光敏電阻蓋住，如圖7-21（b）所示，然后將數(shù)字萬用表置于R×1kΩ擋或R×10kΩ擋測量其電阻值，此時(shí)數(shù)字萬用表讀數(shù)就是暗電阻，電阻值應(yīng)很大或接近無窮大，通常為兆歐數(shù)量級。暗電阻越大，說明光敏電阻性能越好。若暗電阻很小或接近于零，則說明光敏電阻已損壞，不能繼續(xù)使用。

（3）檢測注意事項(xiàng)。

在測量亮電阻和暗電阻時(shí)，不可用手接觸光敏電阻引腳，以免影響其電阻值。（a）測量亮電阻（b）測量暗電阻圖7-21光敏電阻的檢測LED技術(shù)及應(yīng)用

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///知識與技能

3．LED智能路燈系統(tǒng)的故障檢測3）通信連接檢測

當(dāng)采用軟件控制時(shí)，LED智能路燈系統(tǒng)需與計(jì)算機(jī)之間進(jìn)行串口通信。只有通信正常，才能實(shí)現(xiàn)對LED智能路燈系統(tǒng)的控制。因此，若發(fā)現(xiàn)時(shí)間參數(shù)等不能正常寫入單片機(jī)，即計(jì)算機(jī)與LED智能路燈系統(tǒng)間通信異常，則可按如下方法進(jìn)行排查。

（1）檢查串口連接線是否能正常工作。

（2）檢查LED智能路燈系統(tǒng)串口是否正常。

（3）檢查LED智能路燈控制軟件上是否進(jìn)行了端口設(shè)置，設(shè)置的端口號是否與設(shè)備管理器中的端口號一致。LED技術(shù)及應(yīng)用

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///任務(wù)實(shí)施LED智能路燈系統(tǒng)可通過“光電技術(shù)實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)”進(jìn)行軟件控制。本任務(wù)主要是運(yùn)用“光電技術(shù)實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)”對LED智能路燈系統(tǒng)進(jìn)行參數(shù)設(shè)置和運(yùn)行控制。1．實(shí)訓(xùn)器材（見表7-3）表7-3LED智能路燈系統(tǒng)控制與調(diào)試實(shí)訓(xùn)器材名

稱功

能5V直流電源為系統(tǒng)供電LED智能路燈系統(tǒng)設(shè)置路燈參數(shù)、展示效果筆記本電腦安裝“光電技術(shù)實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)”RS-232串口線實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)與LED智能路燈系統(tǒng)間的串口通信LED技術(shù)及應(yīng)用

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///任務(wù)實(shí)施

2．實(shí)訓(xùn)安全與要求

（1）實(shí)訓(xùn)前，按表7-3準(zhǔn)備實(shí)訓(xùn)器材。

（2）嚴(yán)格按照指導(dǎo)手冊要求準(zhǔn)確連接5V直流電源線和通信串口線。

（3）通電前，注意檢查線路連接是否正確，確認(rèn)無短路情況。

（4）通電測試時(shí)，要通知現(xiàn)場指導(dǎo)教師，不可私自上電。

（5）完成任務(wù)后，切斷電源并清理工作區(qū)域，待指導(dǎo)教師檢查無誤后方可離開現(xiàn)場。LED技術(shù)及應(yīng)用

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///任務(wù)實(shí)施3．實(shí)訓(xùn)過程1）LED智能路燈系統(tǒng)的硬件連接

將光電技術(shù)實(shí)訓(xùn)臺上的直流5V電源線的+端、-端分別用紅色和黑色香蕉插頭連接LED智能路燈系統(tǒng)上的5VIN端和GND端，將LED智能路燈系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)之間的串口連接好，如圖7-22所示。圖7-22LED智能路燈系統(tǒng)的硬件連接LED技術(shù)及應(yīng)用

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///任務(wù)實(shí)施3．實(shí)訓(xùn)過程

2）LED智能路燈系統(tǒng)的通信連接

連接好串口線后，先安裝串口驅(qū)動(dòng)，再打開計(jì)算機(jī)的“設(shè)備管理器”窗口，如圖7-23所示，查看通信串口占用的端口信息，在LED智能路燈系統(tǒng)控制軟件界面中，將“串口選擇”設(shè)置得與該端口號一致。圖7-23“設(shè)備管理器”窗口LED技術(shù)及應(yīng)用

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///任務(wù)實(shí)施圖7-24“時(shí)間設(shè)置”區(qū)3．實(shí)訓(xùn)過程

3）LED智能路燈系統(tǒng)控制軟件設(shè)置

（1）LED路燈亮滅時(shí)間設(shè)置。

在LED智能路燈系統(tǒng)控制軟件“時(shí)間設(shè)置”區(qū)可進(jìn)行時(shí)間參數(shù)，即年份、月份、星期及日期的設(shè)置，共有4個(gè)時(shí)間參數(shù)，分別是系統(tǒng)時(shí)間、天黑時(shí)間（全亮）、午夜時(shí)間（半亮）及天亮?xí)r間（全滅），如圖7-24所示。其中，系統(tǒng)時(shí)間為當(dāng)前計(jì)算機(jī)時(shí)間，其余3個(gè)時(shí)間的時(shí)、分、秒均可通過單擊對應(yīng)文本框中的時(shí)鐘圖標(biāo)“

”或直接輸入來修改。設(shè)置完成后，單擊“保存”按鈕保存參數(shù)。若需要重新設(shè)置時(shí)間，則單擊“重置”按鈕，使系統(tǒng)自動(dòng)恢復(fù)初始狀態(tài)。LED技術(shù)及應(yīng)用

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///任務(wù)實(shí)施

圖7-25“智能路燈控制”區(qū)

在LED智能路燈系統(tǒng)控制軟件“智能路燈控制”區(qū)設(shè)置串口和控制類型，如圖7-25所示。單擊“串口選擇”下拉按鈕，選擇串口，軟件默認(rèn)串口為COM4。在實(shí)際操作時(shí)需要根據(jù)計(jì)算機(jī)“設(shè)備管理器”窗口中的端口匹配情況選擇串口。單擊“控制類型”下拉按鈕，選擇控制類型，該LED智能路燈系統(tǒng)控制軟件共有4種控制類型，分別是正常亮燈控制、人工亮燈控制、任意亮燈控制和解除任意控制，軟件默認(rèn)控制類型為“正常亮燈控制”。在實(shí)際操作時(shí)可根據(jù)實(shí)際控制需求設(shè)置控制類型。完成串口選擇和控制類型選擇后，單擊“發(fā)送到目標(biāo)板”按鈕，將控制命令發(fā)送到LED智能路燈系統(tǒng)。

需要注意的是，LED智能路燈系統(tǒng)控制軟件界面上任意一處設(shè)置發(fā)生更改，均需要單擊一次“發(fā)送到目標(biāo)板”按鈕，才能在LED智能路燈系統(tǒng)上更新相關(guān)設(shè)置。LED技術(shù)及應(yīng)用

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///任務(wù)實(shí)施

3．實(shí)訓(xùn)過程3）LED智能路燈系統(tǒng)控制軟件設(shè)置

（2）LED路燈任意亮燈控制。

根據(jù)模擬路面LED路燈的數(shù)量在LED智能路燈系統(tǒng)控制軟件的“任意亮燈控制”區(qū)設(shè)置A、B兩組路燈，每組燈有8盞