太阳能LED路灯智能化控制系统的设计与研究

【摘要】：随着时代的发展，最近十年来将太阳能应用于照明的技术在城市路灯照明行业中发展相当迅猛。当LED节能灯具逐渐成为新的经济产品之后，与太阳能相互结合应用，形成了新的节能产品——太阳能LED路灯。太阳能LED路灯的优势非常明显，它的使用可以节约大量的电能。现在它已经逐渐用于城市的主干道路，因此太阳能路灯控制器的智能化发展需求越来越明显。 本篇文章将详细地介绍了太阳能LED路灯智能化控制系统的设计方案，首先简单介绍了太阳能LED路灯智能化控制系统的外围组成器件，该新型路灯主要由太阳能电池板、蓄电池、LED灯具、主控制器等器件组成，然后针对控制设计的功能，本文对系统的控制系统开发了硬件电路设计和软件程序设计两大部分，并以模块化的方式实现系统的各个功能。 硬件电路部分，该系统的主要控制芯片选用高性能的ATmega128单片机，通过路灯的主要控制芯片来控制蓄电池充电和放电，并且在蓄电池充电部分设计了快速充电（快充）和慢速充电（慢充）两种不同的阶段；并且对路灯的开关进行时控与光控相结合的设计，系统采用了DS18B20温度传感器，结合PWM调光方式，智能调节LED路灯的亮度；最后还设计了无线传输数据模块，它可以较远距离地在路灯控制器与故障检测小车之间进行数据的相互传输。软件程序部分，主要是结合系统要实现的功能，用ICCV7forAVR开发软件，编写系统的所有功能程序。最后对设计出来的智能太阳能LED路灯控制系统进行了相关的调试工作，并且取得了理想的结果。 根据该系统实际的调试结果可表明，本文所设计的太阳能LED路灯智能控制系统运行正常，可以将太阳能电池收集电能并且提供给系统供电，可以对蓄电池进行快充和慢充，准确的采集蓄电池的电压，并且完成LED路灯关键工作参数的检测，实时调控和无线通讯等功能，完全可以满足太阳能LED路灯智能控制系统的要求。在理论证实了该智能太阳能LED路灯控制系统的可行性。 【关键词】：太阳能LED路灯 单片机 蓄电池 智能控制
【学位授予单位】：武汉轻工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TP273.5
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 概论8-12
• 1.1 课题的背景8-9
• 1.2 课题的国内外研究现状9
• 1.3 课题研究的目的和意义9-10
• 1.4 课题研究的内容10-12
• 第2章 太阳能 LED 路灯系统的组成12-20
• 2.1 系统总体设计原则12
• 2.2 系统设计总体方案12-14
• 2.2.1 系统的结构图13
• 2.2.2 系统实现的功能13-14
• 2.3 系统组成结构14-20
• 2.3.1 太阳能电池14-15
• 2.3.2 蓄电池15
• 2.3.3 路灯控制器15-18
• 2.3.4 LED 光源18-20
• 第3章 太阳能 LED 路灯智能控制系统的硬件设计20-35
• 3.1 主控制器基础硬件设计20-21
• 3.1.1 复位电路的设计20
• 3.1.2 稳压电路的设计20-21
• 3.2 电压采集模块21-25
• 3.2.1 DC/DC 变换器21-22
• 3.2.2 电压采集电路设计22-23
• 3.2.3 蓄电池充放电控制电路设计23-25
• 3.3 时控和光控相结合模块设计25-28
• 3.3.1 时控设计26-27
• 3.3.2 光控设计27-28
• 3.4 LED 驱动电路28-29
• 3.5 测温电路设计29-31
• 3.6 无线传输模块31-32
• 3.7 程序下载与仿真硬件电路设计32-35
• 3.7.1 JTAG 仿真电路设计32-33
• 3.7.2 ISP 下载电路设计33-35
• 第4章 太阳能 LED 路灯智能控制系统的软件设计35-43
• 4.1 蓄电池充放电处理程序设计35-37
• 4.1.1 白天处理程序设计35-36
• 4.1.2 夜晚处理程序设计36-37
• 4.2 时控和光控相合的软件设计37-38
• 4.3 测温模块的程序设计38-43
• 4.3.1 DS18B20 的通信协议38-41
• 4.3.2 程序流程及说明41-42
• 4.3.3 PWM 调光42-43
• 第5章 系统的调试43-48
• 5.1 控制系统的硬件调试43
• 5.2 控制系统的软件调试43-47
• 5.2.1 调试工具 ICCV7 for AVR 介绍44
• 5.2.2 ICCV7 for AVR 的集成工作环境44-45
• 5.2.3 系统的调试45-47
• 5.3 实验结果分析47-48
• 第6章 总结与展望48-50
• 6.1 课题总结48-49
• 6.2 未来展望49-50
• 参考文献50-53
• 致谢53-54
• 攻读学位期间的研究成果54

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