单片机12076 基于PID控制算法的信号机监测系统设计

项目介绍

①单片机控制交流电电压输出0-15V ②设置预置电压并监测灯泡（额定电压AC12V）亮度： （1）过低则在一定范围内抬高电压（PID算法实现） （2）抬高电压后亮度仍不够则蜂鸣器报警 ③设置预置电压后单片机令显示器显示当前电压 摘要：目前铁路上使用的信号机主要分为三类，分别为：透镜式色灯信号机、组合式色灯信号机和LED信号机。其中组合式色灯信号机多设置在瞭望苦难的线路，应用场景较为特殊。LED信号机多设置在高速铁路及客运专线，其在使用寿命上相较色灯信号机有了很大的提升，但其成本也相对较高且尚未普及，因此本课题针对广泛应用、需要定期维护的透镜式信号机开展了研究。 功能上，信号机灯泡亮度需满足一定距离的显示要求，因此需要灯泡两端提供合适的额定电压来保证信号显示距离达标。安全性上，当灯丝断丝时需要及时提供报警信号，不仅需要让控制台根据断丝报警电路做出显示，还需及时通知现场工作人员进行灯泡的更换，避免危险发生。使用寿命上，据研究表明：信号灯泡的额定电压为12V，灯泡的特性决定了灯端电压较额定电压每降低1V，灯泡寿命将延长三倍左右。 综合以上分析，本系统设计课题采用AT89C52单片机作为主控模块，硬件由光敏传感器采集灯泡亮度、数模转换器控制电压输出、液晶显示器显示当前电压值。程序上采用了PID控制算法，实现对电压的反馈控制。此外还会监测灯泡断丝情况，及时发出警报，实现信号机功能、安全、寿命三方面的综合优化。