基于 FPGA 的智能路灯控制系统设计

FPGA 模拟路灯控制系统汇编 本设计报告是基于 Altera Cyclone II 系列 FPGA 嵌入高性能的嵌入式 IP 核 (Nios) 处理器软核为核心，使用光电开关作为转换检测装置，以光敏电阻来判断环境明暗变化，构建了模拟路灯控制系统。系统既能对支路整体控制也能对每只灯单独控制；当运动物体进入切换点灯光能准确及时地切换；可实现故障声光报警和故障路灯定位；在 20%-100% 范围内调节 LED 灯恒流源，以调整路灯亮度。 系统特色如下： 1. 采用了 FPGA 模块，系统的可扩展性增强，实现路灯的智能化、节能化控制，人性化的操作界面。 2. 系统可以对支路整体控制和每只灯单独控制，实现智能化和节能化控制。 3. 系统可以实现故障声光报警和故障路灯定位，提高系统的可靠性和安全性。 4. 系统可以在 20%-100% 范围内调节 LED 灯恒流源，以调整路灯亮度，实现人性化的操作界面。 目录： 一、方案论证和比较 1. 方案一：该方案系统结构如图 1 所示，采用单片机作为支路控制器。该方案中支路单片机要支持键盘、显示、时钟、红外、光敏、2 个单元控制器，其可利用 I/O 资源有限，需要扩展，这就要增加额外的集成电路。 2. 方案二：该方案系统结构如图 2 所示，采用 FPGA 作为支路控制器。该方案中支路控制器可以实现对支路整体控制和每只灯单独控制，实现智能化和节能化控制。 3. 方案三：该方案系统结构如图 3 所示，采用混合结构作为支路控制器。该方案中支路控制器可以实现对支路整体控制和每只灯单独控制，实现智能化和节能化控制。 二、系统具体设计与实现 1. 系统详细结构框图：该系统主要由 FPGA 模块、光电开关模块、恒流驱动电源模块、时钟模块、显示模块、键盘模块、告警模块等组成。 2. 主要电路设计：该系统的主要电路设计包括 FPGA 模块的设计、光电开关模块的设计、恒流驱动电源模块的设计等。 3. 软件控制和人机交互：该系统的软件控制主要包括 FPGA 模块的编程、光电开关模块的控制、恒流驱动电源模块的控制等。 4. 创新和发挥：该系统的创新和发挥主要包括对支路整体控制和每只灯单独控制的实现、故障声光报警和故障路灯定位的实现等。 三、结果测试与分析 1. 基础部分：该系统的基础部分测试主要包括 FPGA 模块的测试、光电开关模块的测试、恒流驱动电源模块的测试等。 2. 发挥部分：该系统的发挥部分测试主要包括对支路整体控制和每只灯单独控制的测试、故障声光报警和故障路灯定位的测试等。 附录： 1. FPGA 电路附录 2. CPU 的显示、键盘模块、告警模块附录 3. 支路控制器和单元控制器原理图附录 4. 切换点控制流程附录 5. 路灯轨道设计附录 6. 参考书目附录 小结： 本设计报告的主要贡献在于实现了一款基于 FPGA 的模拟路灯控制系统，系统可以对支路整体控制和每只灯单独控制，实现智能化和节能化控制，人性化的操作界面，提高系统的可靠性和安全性。