毕业设计--LED路灯智能控制器的设计毕业设计--LED路灯智能控制器的设计 本科毕业设计(论文)资料 题 目 名 称: LED路灯智能控制器的设计 学 院,部,: 电气与信息工程学院 专 业: 测控技术与仪器 学 生 姓 名: 班 级: 学号 指导教师姓名: 职称 最终评定成绩: I 2014 II 摘 要 LED具有很大的优势，例如:寿命非常的长，使用环保又节省能源。我国的现状是，人口密集，资源使用率低，人均能源不足，所以从长远发展来看，我们的祖国必须发展LED路灯照明。 一般意义上的电源开关电路在输入交流电压经整流之后要经过电解...

  毕业设计--LED路灯智能控制器的设计 本科毕业设计(论文)资料 题 目 名 称: LED路灯智能控制器的设计 学 院,部,: 电气与信息工程学院 专 业: 测控技术与仪器 学 生 姓 名: 班 级: 学号 指导教师姓名: 职称 最终评定成绩: I 2014 II 摘 要 LED具有很大的优势，例如:寿命非常的长，使用环保又节省能源。我国的现状是，人口密集，资源使用率低，人均能源不足，所以从长远发展来看，我们的祖国必须发展LED路灯照明。 一般意义上的电源开关电路在输入交流电压经整流之后要经过电解电容滤波，之后提供给有智能控制功能的单片机。而LED的亮度取决于通过本身的电流的大小，电流的大小的控制又要经过控制PWM波的占空比来实现。对于以上这样一些问题，，本文设计了一款高效新型LED路灯智能控制器，满足了客户群体和国家技术指标的需求。本文的主要设计的基本要求如下: 1.设计一种带PFC功能的反激式LED路灯恒流驱动电路，取代由PFC升压变换器和DC/DC变换器构成的二级电路，这样简化了电路结构、提高了LED的使用效率 2.设计一个LED故障检验测试电路，只要有城市路灯的一个LED灯坏掉，那时电路能在一百五十毫秒内检测出这个故障，并且将电路的输出电流降到LED路灯安全允许程度，以保证其它LED灯工作在安全电流范围以内，保证LED路灯正常运行。 3.设计一个LED亮度检测电路和温度检测电路，当单片机温度很高时可以将电流降到安全允许范围，同时能同步检测LED的周围环境的亮度并且依据环境亮度智能调节LED路灯的发光亮度，这样即能节约了我国的能源，解决资源匮乏问题，又能延续路灯的常规使用的寿命，节省人力物力的费用。 关键词:LED路灯，温度检测，亮度检测，开关控制，恒流控制this paper, the main design requirement is as follows: 1. The design of a flyback type LED street lamp with PFC function constant current driver circuit, replace the boost PFC converter and DC/DC converter in the composition of the secondary circuit, which simplifies the circuit structure, improve the use efficiency of LED 2. An LED fault detection circuit design, as long as there is any LED lights to fail, then the circuit can be detected in one hundred and fifty milliseconds and to allow output current levels, ensure the safety of other LED lights work in the current scope, ensure the normal operation of the LED street lamp, prolong its service life. 3. Design an LED brightness detection circuit and temperature detection circuit, when the temperature of the chip is very high to allow current range, at the same time can be a basis of synchronous detection LED brightness and brightness automatically adjust the output brightness of LED lights, which can save energy, and can extend the service life and save money. Keywords: LED street lamp, the temperature detection, brightness detection, switch control, constant current control IV 目 录 摘 要 ......................................................................................................................................... III ABSTRACT ............................................................................................................................. IV 第1章 LED路灯概述 ........................................................................................................ 6 1.1 LED路灯的发展前途 .................................................................................................. 6 1.2 LED驱动电源特点及介绍 ......................................................................................... 6 ............................................................................................................................ 7 1.3 单片机 第2章 LED驱动电源原理 ............................................................................................ 9 2.1 电源控制技术的发展趋势 ....................................................................................... 9 2.2开关电源的分类 ........................................................................................................... 9 2.3调制式(PWM)开关电源的原理 ........................................................................... 10 2.4 PFC控制芯片L6562 ................................................................................................. 12 2.5 反馈环路设计原理 ................................................................................................... 13 第3章 硬件电路的设计 ................................................................................................. 15 3.1系统总

  的设计 .................................................................................................... 15 3.2 EMI抑制电路和浪涌保护的设计 ......................................................................... 16 3.3 温度检测电路的设计............................................................................................... 17 3.4亮度检测电路 ............................................................................................................. 17 3.5万年历芯片和外围电路 ........................................................................................... 18 3.6 LED故障检验测试电路 .................................................................................................... 16 3.7 电流控制电路 ............................................................................................................ 17 第4章 软件设计 .............................................................................................................. 21 4.1 系统软件设计 ............................................................................................................ 21 4.2 亮度检测软件设计 ................................................................................................... 22 4.3温度控制系统软件设计 .................................................................................................... 23 4.4故障检测软件设计 .................................................................................................... 24 结 论 ......................................................................................................................................... 25 参考文献 ................................................................................................................................... 28 致 谢 ......................................................................................................................................... 29 5 第1章 LED路灯概述 1.1 LED路灯的发展前途 LED是一个很实用的新产品，现在是科学家聚焦的一个热点。像LED路灯，LED驱动电源，LED照明家用产品等等都得到了非常快速的发展。下面我们来说说LED路灯。 如果要做LED路灯，那就要实事求是。LED光源不能匆匆应用到路灯照明有几个因素:第一个就是LED发展还不久发展还不是很成熟。第二就是LED的性能指标还不能够达到路灯照明的要求。第三个就是LED还没有一个比较完善的智能控制电路，可靠性太低。第四个就是LED的成本还比较高，目前还不能大范围的推广。第五就是LED还没有一个国际统一的

  ，各个公司的产品不能进行相互之间的调换，维修很难，成本比较高。对于LED有三个实事求是的评价:第一个就是LED是一种很有前途的光源，第二就是LED在显示照明方面已经显现出它的优越性，而且还要在别的方面发出强劲的势头。第三就是对于大功率LED灯的宣传一定要谨慎，不能过于夸张，我们要把我们的能量集中在LED路灯系统的研发工作上面。 LED路灯并不是一件很容易的事情。LED路灯有几个关键的技术指标，分别是效率、光型、光衰、寿命。现在LED发展也不是一帆风顺，它也存在着许多的难点:第一个就是LED路灯的成本还比较高。第二就是一些部门的思维太过于固执，还缺乏一些关于LED了灯的配套的措施与政策，大家对于LED的认识有一个渐渐的过程，这这中间还包括一些科学家的认识也是经历从无到有的过程。展望未来，我们对于LED路灯的发展前途还是挺有信心的。当然这要求我们对于科研孜孜不倦的追求。 1.2 LED驱动电源特点及介绍 驱动电源是LED路灯中很重要的一部分，它的发展历史将是LED行业发展的一个重要里程碑。它的性能主要有以下几个方面: 第一， 高性能的驱动电源就会给整个LED带来很高的效率，而效率的提高 能节约我们的祖国的能源，这正是我们的祖国急需解决的问题。 第二， 高性能的驱动电源对LED路灯发光环境有一定的帮助，给LED灯提 供一个很好的热环境，不仅能提高驱动电源的常规使用的寿命，而且也能降低LED路灯的光衰，从而很大程度上提高LED路灯的寿命，以至于达到各方面性能的要求。 第三， 因为驱动电源的性能比较好，灵敏度非常高，所以能改变LED 灯的工作方式，使它满足各种照明的需求，所以能根据环境的不同、时间的不 6 同，实时的改变驱动电源灯电流输出。 因为LED是由半导体元件构成的，所以它的灵敏度非常的高，而且有负温度特性，所以在使用的过程中需要稳定LED的工作状态和对其保护，因此产生了驱动这一概念。LED元件对驱动电源的技术要求非常的严格。LED路灯不想普通家用的白炽灯可以直接接到家用220V的电源上，LED是低电压驱动的，必须要设计复杂的电压变换器不同功能的:LED灯，我们需要配备不同电源适配器，就像手机的充电器一样，不同的手机就需要不同的适配器。在国际的市场上对于LED的驱动电源的转化效率，有效功率，电源的使用寿命，恒流的精度，电磁兼容性的要求也是非常高的。如果我们需要一款非常好的电源，那我们就必须考虑各个方面的因素。这时应为电源在整个LED路灯智能控制系统中相当与人们的心脏。但是在如今市场非常发达的情况下，LED产品非常的多，质量也没有一个保证。因此目前我们主要面临如下几个挑战: 第一个就是驱动电源的使用寿命。传统的恒压电源会导致LED的光衰加大，寿命就会减小。LED灯和一般二级管有很大的不同就是它们的温度特性不同。LED灯没有采用硅材料，它们采用的是非常特殊的材料。大功率LED灯的工作电流非常大，并且LED灯的发光效率还比较低。因此的、一大部分的输入电功率都是转化为热。所以LED灯的发热很高，如果散热器的达不到要求的话，结温就会升的非常高。 第二就是工作效率不高。当要驱动LED时其他没有输出的功率都会以热量的形式散发出去，这就造成了能量的浪费，电源的转换效率很低造成了LED路灯的节能效果达不到原来设计的要求。 第三就是要在恒流电源的输出中杨总增加LED温度的负反馈，这样可以防止LED灯的温度过高，以保证LED路灯的正常运行。普通的LED路灯的抗涌能力较差尤其是抵抗反向电压的能力。所以我们要加强这方面的保护是非常必要的。有一部分LED是家用的所以在家里面，不用考虑一些其它因素，但是有一些LED灯是在户外，由于电网的开启和关闭以及雷电的干扰，这会使电网侵入各种浪涌，这些浪涌会导致LED的损坏。因此LED驱动电源需要有抑制浪涌的功能，以保护LED能够正常运行。 1.3 单片机 单片机是存储器、处理器、定时/计数器，各种输入输出接口都集成在一块电路上的微型计算机。它与电脑中的微型处理器相比，它更加强调简洁和节约成本。它有许多优点，最为明显的是它的体积很小，可以放到各种仪表的内部当中去，但是它也有其缺点，就是存储量很小，输出输入接口很简单，功能很低，因为它的快速发展，旧的单片机已经不能满足现在各行各业的要求，所以在很多的 7 场合被称为微控制器;从上世纪80年代起，由当时的位数很低的单片机发展到现在的32位的单片机。 这款单片机也是以51系列为内核的单片机，它是低功耗、高速、抗干扰的51系列的新一代单片机，他的指令也完全兼容51的指令，可是它的速度却比51快8到12倍，他的内部有4路PWM，对于开关的控制，具有很强的优势。这款芯片区别于其他单片机的一个重要的特点就是，该单片机带有AD转换口，有8路10位高速AD转换器，速度可以达到100KHz，这些接口可以用作频谱检测温度检测，亮度检测，电压检测。 STC具有如下主要性能: 低功耗:它有掉电模式和空闲模式，这可以大大节省能耗。 高速运作:速度是51单片机的8到12倍。 工作频率范围:0-40MHz,实际工作频率可达48MHz。 时钟:内部RC振荡器和外部晶振可选。 工作温度的范围:0-70度/-40度—+85度。 I/O口结构:该单片机将I/O口配置成四种类型，分别为输出、准双向口、 输出或输入功能。 定时器:该单片机共有4个16位的定时器。 下图1.1是STC12C5410AD芯片。 STC12C5410ADU4 120RSTVCC219P30/RxDP17/ADC7318P31/TxDP16/ADC6417X2P15/ADC5516X1P14/ADC4615P32/INT0P13/ADC3714P33/INT1P12/ADC2813P34/T0P11/ADC1912P35/PWM1/T1P10/ADC01011GNDP37/PWM0 图1.1 STC12C5410AD 8 第2章 LED驱动电源原理 2.1 电源控制技术的发展方向 在过去的老时代现行电源还占据这半壁江山。随着技术的发展，现代开关电源慢慢的发展起来。 线性电源先经过变压器进行变压，之后经过整流滤波电路得到直流电压，还必须经过电压的反馈调整输出电压。从性能上来看，这种电源技术很有很久的历史，所以很成熟。它可以达到很高的稳定度，波文也很小，并且没有开关电源那样的噪音与干扰。线性电源是将输出电压去取出之后与参考电压一起送到电压放大器。这个电压放大器的输出是电压调整管的输入，用来调整输出电压。开关电源是一个高频化的电能转化器件。它是用的现代电力电子技术去控制开关的开通可关闭的时间比例，保持稳定电压输出的一种电源。开关电源与线性电源相比，两个的成本随着输出功率的增加而增大，可是两者的增长速率不同。开关电源现在广泛应用与科研设备、自动化控制、LED照明灯领域。开关电源技术的发展方向为: 第一就是小型、轻量化。因为电源小型、轻量化的关键就是高频化，所以目前大家都在致力于开发新型元件，改善二次整流管的损耗，以至于保证它的小型轻量化 第二就是高性能。电源的高频化可能会使硬开关功耗扩大，效率变小，达不到于其的效益，所以要实现软开关技术将会成为为未来的主攻方向。并且软开关技术的效率能够达到85%。 第三就是模块化。模块化可以提高性能的可靠性，可以做成插入式，从而在出现故障时能够快速更换模块，提高了效率。 第四就是低噪声。开关电源有一个缺点就是噪声很大，如果采用谐振变换技术，可以使高频化，还可以降低噪声。但是这个技术存在一定的难度。 第五就是抗电磁干扰。当工作在高频时，噪声通过电源线将会产生干扰 第六就是电源的控制和管理。用微处理器进行集中管理和控制，能够反映电源环境的变化，处理器单元实现智能控制，可以实现温度检测、亮度检测、故障检测。 2.2开关电源的分类 开关电源能够准确的通过结构的不同分为两种类型:第一种是隔离型，第二种是非隔离型。 非隔离型又可以分为三种:电压反转拓扑结构，升压拓扑结构和降压拓扑结 9 构。非隔离型电源输入与输出共地，在LED驱动交流直流变换电路中，会输出带电，这可能不安全，所以一般不会采用。 隔离型也可以分为两种:反激式和正激式。在小功率的驱动中我们常用反激式，反激式电路结构很简单，而且成本也很低，它在一方面作为储能元件贮藏能量，在另一方面有实现了输出与输入两者之间的隔离，它的峰值电流比正激式高出许多，只应用在功率很小的场合。 调频式和调宽式是开关电源的控制方式，在应用中，大多数是调宽式。 2.3调制式(PWM)开关电源的原理 通过开关电源的控制器来调节脉冲的占空比，只要输入电压变成方波，它的幅值就能通过变压器来降低或升高。通过增多变压器的绕组数就可以 增加输出的电压，这些交流电压经过整流电路整流滤波之后我们就可以得到直流电压，下图2.1为开关电源的模块组成。 图2.1 开关电源的模块组成 首先交流电源输入经过滤波整流之后变成直流电源。 再通过高频信号去控制开关管，把那个直流电源加到开关变压器的开关上。 之后开关变压器通过次级感应出高频电压，高频电压经过滤波整流之后变成直流电压提供给负载。 最后输出的部分通过电路反馈传给控制电路，以此控制PWM的占空比，而控制PWM的占空比采用的是脉宽调制原理，它是通过改变脉冲序列的周期来调节它的频率的，改变脉冲的宽度或者占空比可以调节电压的大小，采用比较适当的控制方法就可以使频率宇电压协调的变化。通过调整PWM的占空比、PWM 10 的周期从而达到控制电流大小的目的，电流大小得以控制则就控制了LED路灯的亮度。图2.2是单管反激式变换器，图2.3单管反激式变换器是初次级电流波形。 VinVoD2 DIODER1C1RES2T1CAP C2D?CAPDIODETRANS3 Q?NPN 图2.2 单管反击式变换器 开关管开关波形 初级电流波形 次级电流波形 次级电压波形 图2.3. 单管反激式变换器初次级电流波形 当开关管导通时，变压器初级电流会升高，输入的能量会藏在变压器的磁芯里面。这个时候的变压器的次级电压为上负下正 ，二极管会反偏 ;次级没有电流输出。 原边电流: 11 UTinonIS,I,，IP,IS， (2.1) LP 如果原边的电流初始值为零，电路会工作在断续的模式，如果不是零，就是工作在连续模式。在连续模式与断续模式分界时候的模式，即当电流输出为零，开关管就又会导通，中间没有延时情况，这就是过度模式。 当开关管断开的时候，原边电流就会变成零，但是因为能量要守恒，所以初级线圈中的能量转移到次级线圈上,次级电流为: NPLPISKIPKIPK,, (2.2) NSLS PN当电流连续的时候，次级电流的变化量是初级电流变化量的倍，所以输出NS的电压为: NVTLNVTPonSSinoninUO,, (2.3) NSLPToffNPTOff TON当输入发生变化时或者负载发生变化，可以通过调整的比值可以达到TOff 输出电压稳定的目的。 当开关管导通后，那么整流管就会反偏不通，输出电容会以输出电流放电，所以电压为: IDO,V, (2.4) OPC,F 2.4 PFC控制芯片L6562 L6562芯片是电流式的PFC控制器，它采用的是PWM控制技术，就是导通时间相对固定而已，可以通过改变频率实现对PWM的控制。这种控制方式的电路比较简单，外围的元件数量少，大大 降低了成本。但是因为它的电流峰值高，所以它只是应用在小功率场合。 它的主要特点: 过压保护功能，能处理启动和负载断开时产生的过电压。 内部有低通滤波器，可以减少PCB面积和元件的数量。 电压范围比较宽，具有安全电压范围。 含有低启动电流，而且含有截止功能。 通过误差放大器，可以控制DC电压保持高度稳定。 L6562的THD最优化电路 由于THD的恶化，所以在L6562内部乘法器单元中，嵌入了THD最优化 12 电路。这个电路能够处理,,线路电压的能量，从而导致高频滤波器电容能够充分放电，减少失真，降低THD。下图是L6562的引脚图。 图2.4 L6562的引脚图 L6562的引脚功能如下: COMP:这个引脚是芯片内部的乘法器和电压误差放大器输出端的一个输入 端，反馈补偿网络接在引脚INV和这个引脚之间。 INV:这个引脚是输出电压过压保护输入端和电压误差放大器的反向输入端。 MULT:这个引脚是芯片的内部乘法器的另一输入端口。 CS:这个引脚是芯片内部的PWM比较器的反相输入端口，可以通过电阻来 测试MOS管的电流。 ZCD:这个引脚是电感电流过零检测端口，可以用一个限流电阻接在电感的二次绕组。电阻的选取应该保证电流不会超过3mA。 GND:这是芯片的接地引脚，芯片内部的所有信号都是以这个引脚为参考。 GD:是MOS管的驱动信引脚，为了避免驱动信号的震荡，因此在MOS管 极和GD引脚之间接一个电阻，而电阻的大小有实际工作的电路去决定。 VCC:这是电源引脚。 2.5 反馈环路设计原理 负反馈是开关电源和线性电源的核心部分，它可以使电源输出保持一定。为了实现负反馈环路设计，我们采用误差放大器减少理想电压与输出信号的误差。理论上来看，我们用反相放大器就行了，但是在我们实际应用的过程中，负载会发生变化 ，电压也会浮动，这些就要求放大器对这些情况能够快速响应，但是因为电源功率部分的响应是很慢的，这就把这个问题变的复杂了，因此反馈设计是一个难题。输入是频率为50HZ的交流电压信号，经过桥式整流电路之后，变成100HZ的正弦信号，因为功率因素和正弦信号成正比。当功率因数升高时会导致较高的纹波。纹波是不可以消除的，所以要保证控制系统的闭环响应的频 13 带要小于100HZ，这样不会引起自己震荡，保证系统工作的稳定。下图2.5是L6562芯片单管反激式电路的等效控制环的方框图。 Vin ZCD Ve+VoVr +误差放大PWM调制电源输出乘法器器_器级-Vcomp 反馈 图2.5 控制方框图 14 第3章 硬件电路的设计 3.1系统总方案的设计 为了满足系统要求的各项技术指标以及效率。如果采用两PFC控制，这将很难达到技术方面的要求。故我们采用一级PFC控制方案。这个技术的主要思路就是把直流和交流变换器和源PFC变换器合二为一，它们用同一个开关，并且用同一个控制电路，因为功率的实现是一次性变换，因此能够得到比较高的可靠性和效率。如果与传统的两级直流交流变换器相比较的话，单级PFC变换器更有优势，因为它能够承受很高的电压应力，同时输出的波纹也比较大。但是我们的LED路灯多纹波的要求并不算高，如果把开关电源的电容容量设计的比滤波电容的容量小一点，这就可以减小电压纹波的输出。下图3.1.是系统框图。 光传感器时间传感温度传感 模块器模块器模块 STC12C54 10AD单片 LED故障机 检测 输出电流 控制器 浪 EMI涌PFC单管反激开关电AC220v保保LED灯源护护 器 图3.1 系统框图 该控制系统主要有两个部分组成。第一个是STC单片机的微处理器电路，它配备有一个温度传感器用于对温度的检测，一个光传感器用于检测光的亮度，一个故障检测电路用于对LED灯的故障检测，一个实时时钟电路用于对时间的检测。第二个是PFC单管反激开关电路用于将交流电压转化成24V的直流电压，以致驱动LED灯。所以可以根据这些传感器，可以智能控制LED路灯的亮度和 15 开关，实现设计要求，达到设计目的，使LED路灯智能化并且节省能源。 3.2 EMI抑制电路和浪涌保护的设计 由于LED灯工作在恶劣的环境之中，有时候会遇到雷电天气，而雷电易引起浪涌电压，综合各方面的考虑，我们选择压敏电阻。因为压敏电阻的响应速度很快，他的吸收能力的大小，由它的自身的尺寸大小决定。 电磁干扰有两种模式，第一种是共模干扰，就是在地线与相线，地线与中线之间的干扰。第二种就是差模干扰，就是在电源的相线与中线之间的干扰。若果从传播途径上去分的话，电磁干扰又可分为辐射干扰和传导干扰。辐射干扰的传播途径是空间传播，传导干扰的传播途径是导线传播。在生活中我们抑制干扰的方法有滤波，屏蔽和接地。一方面要抑制系统本身对外界的干扰，另一方面要抑制外界对系统本身的干扰。屏蔽技术主要用于辐射干扰的抑制，对于整个LED路灯系统来说，因为它的工作频率不高，所以辐射并不强烈，主要考虑传导干扰的抑制。抑制传导的方法有滤波和接地技术。接地技术主要是在设计PCB电路时要注意，系统需要用单点接地。同时也要注意将小电流地线和大电流地线分开，将大电流的环路面积最小化，这样干扰就变小了。滤波电路如图3.2.所示。 F1 保险丝2AR11LD110R/NTCC22.2nF/2KB R2AC220VC142L1压敏电阻10mH470nF C32.2nF/2KVN3 R?R?压敏电阻压敏电阻 图3.2 滤波电路 电阻R2并联在中线与火线上，当电路中出现差模高压时，它以极高的速度提供一条高电流道路，可以使电阻两端的电压快速下降，这可以使元件和设备免受大电压的冲击。压敏电阻R4、R3分别并联在地线与中线和地线与火线之间，这就为雷电带来的共模电压提供了一条通道。在中线与火线上串联电感可以将由电网送过来的电流控制住，同时也抑制了瞬变电流传回给电网。地线与火线及地线与中线之间的电容可以共模高压提供一条通道，以此来减少通道。 16 3.3 温度检测电路的设计 如下图3.3所示为温度检测电路，LED的温度检测电路由温度传感器，电容和电阻组成，而温度传感器的主要元件就是热敏电阻，它是一种半导体感温元件，具有许多的优点，如体积小、寿命长，灵敏度高等。热敏电阻的温度曲线与电阻的大小成指数型，非线性比较高，所以在实际应用中我们要进行线性化处理，如果温度升高或者降低，则电阻R49的值将会改变，然而它两端的电压也会改变。微处理器会根据原来设定好的温度与电压的曲线就能知道芯片的温度的大小。由于两端的电压是微弱信号，故需要把信号放大，传感器加运算放大器加处理器是典型的应用电路，由于电路需要抗干扰能力强且输入的主抗较小，我们可以使用 R2方向放大器。下图3.3是温度检测电路。 RES2 +15 STC12C5410ADAR?U4R1120RSTVCC219RES2P30/RxDP17/ADC7318P31/TxDP16/ADC6417X2P15/ADC5X2516OPAMPX1P14/ADC4615P32/INT0P13/ADC324Mhz714P33/INT1P12/ADC2813-15P34/T0P11/ADC1C21C20912P35/PWM1/T1P10/ADC022pF22pF1011GNDP37/PWM0C19 0.01uF+5VR49R481OOK/1% 温度传感器 图3.3 温度检测电路 3.4亮度检测电路 下图3.4.是亮度检测电路。光敏电阻一端接STC单片机的AD转换输入口，并且通过电阻和电容接地。在晚上，光敏电阻的数值大小很高，当有光照到光敏电阻时，电阻的数值会快速降低。光照越大，阻值就会越低。对于不同型号的光敏电阻，它的灵敏度是不同的。这个电路可以讲电阻的变化转换成电压的变化，经过STC单片机的模数转换口，微处理器会依据原先设定好的电压曲线和亮度去判断，能够知道当时周围的亮度了。同样由于信号过于微弱，需要一个运算放大器进行放大。 17 R2 RES2 +15 STC12C5410ADU4AR?120RSTVCCR1219P30/RxDP17/ADC7318RES2P31/TxDP16/ADC6417X2P15/ADC5X2516X1P14/ADC4615OPAMPP32/INT0P13/ADC324Mhz714P33/INT1P12/ADC2813P34/T0P11/ADC1C21C20912-15P35/PWM1/T1P10/ADC022pF22pF1011GNDP37/PWM0C18 0.01uF+5VR47R46 1OOK/1% 光敏电阻 图3.4 亮度检测电路 3.5万年历芯片和外围电路 如图3.5所示，万年历电路由晶振、万年历芯片、电阻、电容和电池组成。万年历芯片内部有一个功耗很低的稳压电源，所以它能够在非常恶劣的环境中以很低的功耗保证振荡器的稳定正常工作。当它的工作电压只有3.6V时，它的工作电流为400mA。所以我们用一颗锂电池就能保证万年历工作很长的时间。在一般的工作条件下，万年历芯片由市电提供电源，如果在特殊环境下，如断电，万年历芯片由电池提供电源。该芯片内部还有一种特殊的功能，就是能够进行晶振停振检测锁存和可以检测时钟数据是否有效。万年历芯片通过单片机的三个串口与微处理器进行数据交换。该芯片内部还有一个时间的调整电路，以保证时间的准确。 3.6 LED故障检测电路 LED故障检测电路。每一路LED路灯的最后一个灯的阳极是LED灯的一个故障检测点。在这一个点上接一个限流电阻到微处理器的模数转换输入口，同时这个输入口上也接一个下拉电阻到地线上。LED路灯的阳极电压如果为3V左右则工作正常。经过电阻的分压之后输入口的电压为1.5V左右。如果最后一个灯烧掉的话，这一路的负载将会接地。这个时候模数转换口的电压就为4.5V了。输入电压经过模数转换口转化之后，从转化的值就可以知道这些灯是否还在正常运行。微处理器根据是否正常运行就可以减少电流的输出，以致保护其它的灯正常运行。如图3.6所示。 18 +5V BT1 R53R52R51+5V10K10K10KC24BATTERY0.1uFR?18Vcc2Vcc1X127X1SCLK36X2IO32.768KHz45GND/RST DS1302 STC12C5410ADU4120RSTVCC219P30/RxDP17/ADC7318P31/TxDP16/ADC6417X2P15/ADC5X2516X1P14/ADC4615P32/INT0P13/ADC324Mhz714P33/INT1P12/ADC2813P34/T0P11/ADC1C21C20912P35/PWM1/T1P10/ADC022pF22pF1011GNDP37/PWM0 图3.5 万年历芯片和外围电路 423528D14D721 R45R44R43R42R41R40LEDLEDLEDLEDLED6x7pcsLED20K20K20K20K20K20K 0 LEDLEDLEDLEDLEDLEDSTC12C5410ADU4120RSTVCCR3321920KP30/RxDP17/ADC7R3431820KP31/TxDP16/ADC6R350.1R/0.5W41720KX2P15/ADC5R3651620KX1P14/ADC4R3761520KP32/INT0P13/ADC3R3871420KP33/INT1P12/ADC2R39813P34/T0P11/ADC1912P35/PWM1/T1P10/ADC01011GNDP37/PWM0 图3.6 故障检测电路 3.7 电流控制电路 STC5410AD单片机可以在不同的状况下输出一个频率为20KHz的脉冲信号，在进过电阻、电容和低通滤波器之后转化为直流电压，之后经过其他电阻分压送到运算放大器的输入端口。如果PWM信号的占空比是1的高电平时，那么运算放大器的输入端口的电压为0.2V，同时电流输出约为2A。如果PWM波的占空比为0，那么放大器的输入端的电压就是0V，LED路灯熄灭。当占空比为0到1之间时，此时的电流就在0到1A之间变化，这就实现了对电流的控制。这就是PWM波控制灯的亮度的原理。如下图3.7是电流控制电路。 19 423528D14D721 LEDLEDLEDLEDLEDLED 0 LEDLEDLEDLEDLEDLEDSTC12C5410ADU4120RSTVCCR33219P30/RxDP17/ADC7318P31/TxDP16/ADC60.1R/0.5W417X2P15/ADC5U38516X1P14/ADC4615D6P32/INT0P13/ADC3714P33/INT1P12/ADC2R26813P34/T0P11/ADC1912IN41485.1KP35/PWM1/T1P10/ADC0R32R31R30R291011OPAMPGNDP37/PWM010K10K2K2KC?R27R28C161KC173.3K1uF1uFCAP 图3.7 电流控制电路 20 第4章 软件设计 4.1 系统软件设计 系统软件设计流程图。当单片机复位和上点的时候，必须要先进行初始化程序，然后在执行系统中的一些其他模块。如果程序执行完毕，之后又会进行初始化程序。每次循环都必须将看门狗定时器进行复位，因为只有这样当程序出现错误时，能够进行自动恢复，使系统还能够进行。主循环执行一下需要10ms，并且每次都会从万年历芯片中将时间及时的读回。亮度、温度以及故障检测都是通过模数转换口读出的数值来完成的。为了减少错误，软件是采用在10ms中的16次采集的数值然后取平均值最为最后的值，这样就能减少错误。亮度的控制是通过控制PWM信号的占空比来完成的。如下图4.1所示。 开始亮度更新 初始化故障检测 实时时间更亮度控制输 新出RS232数据 通讯 温度更新 图4.1 系统软件设计 单片机在复位和上点的时候，必须首先进行初始化程序，之后进入各个功能模块程序。当程序执行到末端的时候，就会返回到初始化程序的后面。每一次的循环都必须将看门狗定时器进复位。这可以在程序出现错误的情况下能够进行自动复原，不会出现死机的情况。 主循环执行一次需要时间是10ms，每一次循环都会在时钟芯片将最新的时 21 间读回。时钟芯片都是由电网提供电，在特殊的情况下会由电池提供电，温度检测、亮度检测以及故障检测都是通过读取AD采样值完成的。亮度的控制是同过改变PWM波的占空比完成的。单片机根据情况输出一个可分为256级的PWM波，之后经过低通滤波变成直流信号来控制电流的大小。 4.2 亮度检测软件设计 亮度检测单元要进行亮度的检测，然后根据周围环境的亮度去控制LED路灯的开关，这个过程需要单片机通过AD输入口读到亮度传感器转化的数值。当周围环境是白天时，LED路灯应处于关闭状态，当在早晨和黄昏时，也是关闭状态，当在黑夜时，LED路灯处于开启状态。下图4.2是亮度智能控制软件流程图。 亮度数值更 新 白天晨昏黑夜 关灯不变开灯 图4.2 亮度智能控制流程图 部分程序如下: if(pr

  180) { LED1=0; LED2=0; LED3=0; } else if (pr

  90) {LED1=0; LED2=0; 22 LED3=0; } else {LED1=1; LED2=1; LED3=1; } 4.3温度控制软件设计 该软件部分要实现对温度的检测，通过从AD输入口读到的数值去判断温度的大小。如果温度大于90度，则灯光的亮度减半;如果温度在80到90度之间，则亮度减少1/3;如果温度在70到80度之间;则灯光的亮度减少1/4。由于要通过温度去控制亮度，而亮度的控制要通过电流的大小去控制，电流的大小的控制需要进行控制PWM波的占空比，而这时需要PWM波输出程序。下图4.3是温度控制软件流程图。 温度更新 温度大于90度温度80—90度温度70—80度其它 亮度减半亮度减为2/3亮度减为3/4亮度不变 图4.3 温度控制流程图 部分程序如下: #include 《STOID.H》 char CLE; /*PWM周期长度*/ int count = 0; /*

  中断次数*/ char PWM; /*PWM高电平时间计数*/ 23 void delay() { char i， j; for(j = 100; j; j--) for(i = 255; i; i--) } void main ( ) { Bit fl; /*状态标志 */ TOMD =0x01; /*时间基准为1ms*/ TH0=(65536 — 100) / 256; TL0=(65536 — 100) %256; IE =0x82; /*开定时器0中断0x82 = 10000010*/ TR0 = 1; CLE = 10; Pwm_on=10; if (wendu

  90) /*如果温度大于90*/ Pwm = Pwm—1; /*亮度减为1/2*/ else Pwm =10; /*亮度不变*/ 4.4故障检测软件设计 该部分通过AD输入口读出的电压的数值去判断有没有等烧坏。当有故障时减少灯光的亮度。但是这部分没有智能到可以检测是哪一个灯坏掉了。这部分智能检测到那一路灯有坏掉的情况，同时也不能同过数码管显示出来，因为该单片机的接口有限，这部分的功能主要是当路灯有故障时，单片机通过控制电流控制器把电流降下来，以保证其他路灯电压在安全的范围内。由于每一路路灯都需要一个单片机的接口，所以当路灯的路数有很多的情况下，我们就要进行接口的扩展了。同时我们的软件的设计也会增加了不小的难度，需要进行灯光亮度的多次判断，对精度的要求也增加了不少。整的来说故障检测软件设计比较繁琐。下图4.4是故障检测软件流程图。 24 故障检测更新 六路故五路故四路故三路故一路故一路故无故障障障障障障障 亮度减亮度减亮度减亮度减亮度减亮度不关灯为1/6为1/3为1/2为2/3为5/6变 图4.4 故障检测软件流程图 部分程序如下: void main ( ) { TOMD =0x01; /*时间基准为1ms*/ TH0=(65536 — 100) / 256; TL0=(65536 — 100) %256; int PWM=6; if (LED1=0LED1=4.5) /*一路故障*/ PWM= PWM—1; /*亮度减为5/6*/ else if (LED2=0LED2=4.5) /*二路故障*/ PWM= PWM—1; /*亮度减为4/6*/ else if (LED3=0LED3=4.5) /*三路故障*/ PWM= PWM—1; /*亮度减为1/2*/ else if (LED4=0LED4=4.5) /*四路故障*/ PWM= PWM—1; /*亮度减为1/3*/ else if (LED5=0LED5=4.5) /*五路故障*/ PWM= PWM—1; /*亮度减为1/6*/ else if (LED6=0LED6=4.5) /*六路故障*/ PWM=0; /*熄灭*/ else /*无故障*/ 25 PWM=6; } /*不变*/ 26 结 论 LED是未来的发展方向，具有很大的优势和潜力。本文的主要优势和设计有如下几个: 1.该LED路灯照明有一个故障检测电路，当有一个LED路灯坏掉的时候，电路可以在很短的时间内检测出故障并且将电流降到允许的范围，这样就保证了LED的常规使用的寿命。 设计了一个亮度检测电路和一个温度检测电路。根据周围环境的亮度自动2. 开启和关闭LED灯，这样就节省了能源，延长了LED的使用寿命。当芯片的温度超过其安全范围时可以将它的输出电流降下来。 3.该电路含有一个实时时钟电路，它可以精确的知道时间，根据时间调节亮度的输出。 本设计还只是完成了LED路灯的智能控制，如果要进一步实现智能化就需要实现联网控制。这几年来无线通讯技术得到快速发展，是智能照明系统的不二选着。无线智能系统的控制器与照明灯之间只需要传输开关信号和调光信号等开关量，并且数据发送的频率不高。随着计算机技术、信息技术、和通信技术的发展和人们的物质越来越丰富，国家的财力越来越大,智能照明系统已成为一个研究的热点。虽然ZigBee技术的无线智能照明系统主要是那些财力比较丰厚人，和一些大型的机构。但是随着技术的不断发展，民用市场将会越来越大。该技术在提高照明系统的智能化、信息化程度的同时,对全世界能源危机起到了一个很大的帮助 ,这完全符合国家节减排能的发展战略, 我们相信一个LED智能照明的新时代很快来临。 27 参考文献 [1] 黄冬来,冯海清,石强.城市路灯照明节能措施的研究与探讨[J]. 中国西 部科技. 2010(26) [2] 毛兴武. LED的发展与应用[J]. 电子元器件应用. 2005(10) [3] 施晓红,陈超中,李为军,王晔. 聚焦LED灯具和LED光源的基本概念[J]. 中国照明电器. 2010(10) 浅析城市道路的照明[J]. 科技创新与应用. 2013(08) [4] 廖晓娟. [5] 温源(LED智能控制大规模市场应用发展趋势[J](十城万盏参议，2012: 26-29. [6] 鞠剑平等(单片机应用技术教程[M](湖北:华中科技大学出版社，2012. [7] 周航慈(单片机应用程序设计技术[M](北京:北京航空航天大学出版社， 2011. [8] 郭继强(一种高效智能型LED路灯驱动电源的研究与设计[D](上海:复旦 大学，2011. [9] 李环平(LED驱动电源的研究与设计[D](广州:华南理工大学，2010. [10] 李思政(LED驱动器的设计[J](科技资讯，2009(10):15-16. [11] 陈浩(大功率LED驱动及智能控制管理系统的设计[D](湖北:华中科技大学 [12] 居大鹏(大功率LED驱动器的研究与设计[J](江苏:苏州大学，2010. [13] 涂金龙.绿色照明与智能照明节能控制系统[J].电气时代，2007 ( 09 ) : 88-90 [14] 周海.智能路灯节能控制系统研究[D].武汉:武汉理工大学自动化学院， [15] 雷玉堂. 光电检测技术[M]. 北京:中国计量出版社，2010，(2):18-24. [16] 张毅刚，彭喜元，彭宇. 单片机原理及应用[M]. 北京:高等教育出版社. 28 致 谢 这篇论文集聚了我的全部心血。在这篇论文的最后我想要感谢那些帮助过我的人。首先我要感谢周文权老师，她在论文上给予了我很多的帮助，并且当我在人生岔路上给我指明了一条道路，使我受益匪浅。周老师对论文的的严谨让我深感钦佩，她的这种精神值得我去学习，让我一生都受益。 同时我也要感谢班上同学无私的帮助。正是应为他们的帮助让我去克服一道道难关，可以说没有他们我根本做不出这个毕业设计。 最后我也要感谢我的家人，是他们对我的教育和鼓励才使我能走到今天。他们给予了我很大的支持和帮助。还有一些其他帮助过我的人，在这里我对他们说声感谢，祝愿他们在今后的人生道路上生活美满，事业成功。同时我也要感谢这次毕业设计的机会，这个机会让我学会了如何思考，让我知道了怎样才能做出让自己满意的事情，让我知道了怎样才能让别人刮目相看。 学生签名: 日 期: 29 湖南工业大学本科毕业设计(论文)过程管理资料 2014 I 湖南工业大学本科毕业设计(论文)过程管理资料 过程管理资料目录 一、2014届毕业设计(论文)课题任务书……………………………………( 1) 二、湖南工业大学本科毕业设计(论文)开题报告……………………………( 3) 三、本科毕业设计(论文)中期报告……………………………………………(10) 四、毕业设计(论文)指导教师评阅表…………………………………………(11) 五、毕业设计(论文)评阅教师评阅表…………………………………………(12) 六、毕业设计(论文)答辩及最终成绩评定表…………………………………(13) II 湖南工业大学本科毕业设计(论文)过程管理资料 2014届毕业设计,论文,课题任务书 学院(部):电气与信息工程学院 专业(方向):测控技术与仪器 指导教师 学生姓名 课题名称 LED路灯智能控制器的设计 内容: 内 利用单片机对LED进行智能控制。 容 任务: (1)利用单片机对LED的输入电流控制，实现温度检测，亮度检测及 及智能控制，智能时间开关控制，故障检测等任务。 任 (2)按时完成开题报告、中期检查报告等过程材料; (3)完成与课题相关的实验(仿线)完成毕业设计论文(报告)。 技术要求: (1)控制电流:0,1A; (2)温度检测:温度大于90度时，亮度减半;温度在80,90度时， 亮度减少1/3;温度在70,80度时，亮度减少1/4; (3)亮度检测:白天，关灯;晨昏，不变;黑夜，开灯; 拟 (4)时间检测; 达 到 (5)故障检测。 的 其他要求: 要 求 (1)实验(仿真)方案合理，实验数据、实验结果线)具有一定的文献资料检索与应用能力并应用到毕业设计中; 技 (3)论文正文字数不少于10000字，整体满足规范性和诚信要求。 术 指 标 1 湖南工业大学本科毕业设计(论文)过程管理资料 起止日期 工作内容 2013.12.01~2013.12.31 熟悉设计任务书，撰写开题报告 进 2014.01.01~2014.03.05 系统总体方案设计 度 2014.03.06~2014.03.20 硬件系统设计 安 2014.03.21~2014.04.10 系统软件设计 排 2014.04.11~2014.04.20 系统调试、完善设计 2014.04.21~2014.05.10 撰写论文 2014.05.10~2014.05.20 论文修改，毕业答辩 [1] 鞠剑平等(单片机应用技术教程[M](湖北:华中科技大学出版 社，2012. [2] 周航慈(单片机应用程序设计技术[M](北京:北京航空航天大 学出版社，2011. [3] 郭继强(一种高效智能型LED路灯驱动电源的研究与设计[D](上 海:复旦大学，2011. 主 [4] 李环平(LED驱动电源的研究与设计[D](广州:华南理工大学，要 参 2010. 考 资 [5] 李思政(LED驱动器的设计[J](科技资讯，2009(10):15-16. 料 [6] 陈浩(大功率LED驱动及智能控制系统的设计[D](湖北:华中 科技大学:2011. [7] 居大鹏(大功率LED驱动器的研究与设计[J](江苏:苏州大学， 2010. [8] 温源(LED智能控制大规模市场应用发展趋势[J](十城万盏参 议，2012:26-29. 系(教研室) 学院(部)主 意见 管领导意见 签名: 签名: 年 月 日 年 月 日 2 湖南工业大学本科毕业设计(论文)过程管理资料 湖 南 工 业 大 学 本科毕业设计(论文)开题报告 (2014届) 学 院,部,: 电气与信息工程学院 专 业: 测控技术与仪器 学 生 姓 名: 班 级: 学号 指导教师姓名: 职称 讲师 2013年12月 23日 3 题目:LED路灯智能控制器的设计 1.文献综述 城市路灯照明系统是一个城市公共事业的一个重要组成部分,一个智能化的路灯管理系统可以给城市很多方面的提升带来很大的便利。2008年11月,国家科技部启动“十城万盏”

  ,在北京、天津、成都等21个城市进行半导体照明试点工作,这个工作会连续持续到2014年下半年。2014年上半年，在国家“十城万盏”、 加强基础建设、节能减排等政策的带动下，LED路灯的市场应该达到150万盏， [1]并逐年增加。 现在，LED智能路灯系统采用第四代光源作为发光的主体，具有光源出光率强、耗电量少、常规使用的寿命长、发光效率高、安全可靠。随着LED路灯价格的连续下降，其竞争的优势会越来越明显。全国已经开始有一些LED路灯的实验项目，比如广东东莞的东江大道LED路灯照明工程，在湖南一些道路和新区开始或拟使用LED路灯照明系统，如长江大桥的部分路灯。LED路灯的大量普及，使怎样高效智能控制路灯成为了一个很重要问题。同时LED路灯技术的运用十分的大，在各国的各阶层生活中所扮演的角色也是十分重要的，同时对社会经济也有着很重要的作用。现在，随着科学技术的快速发展，布局会越来越复杂，简单的照明系统已经不能满足用户的需求了，我们必须要设计符合用户需求的设备。我国的LED灯起步于20世纪60年代，经过了很长时期的发展，从开始的不成熟到产学研官商共同关心的发展阶段，已经有了我国独立自主的技术并且在 [2]国际上也有了一定的市场竞争力。 LED路灯是一种将电能转换为光能的半导体发光元件,与传统的白炽灯钠灯相比重量轻体积小的特点,在相同的发光亮度下,电量损耗低,而且方向性比较好, [3]所以已逐步在城市政路灯照明得以广泛应用。由于市政路灯一般都是自动运行的,因此就必须设计一种非常智能的LED路灯控制器,保证LED路灯高效节能安全可靠的投入使用。传统LED不会出现较动的情况下，简单的LED驱动电路一般比较安全。然而，随着大功率(HP)LED或高亮度HB)LED技术的开始出现，传统照明技术的智能控制系统有着很大的不稳定性，不能实现智能控制，从而产生了很大程度上的能源源的浪费，甚至可能会发生一些事故。 路灯照明控制系统历经了最初的手动控制慢慢发展到路灯控制器控制和时 [4]钟控制，最后到现在的计算机远程控制等多个阶段发展。手动开关路灯是最为开始也是最传统的控制方式，但是随着人们生活水平的不断提高、人们资源环境以及城市化建设的发展的要求，传统意义上的路灯控制已远远满足不了我们社会的需求，因此设计出人性化、智能化、低碳减排的路灯控制器便成为了LED路 4 灯照明研究的一个热点。 随着十二五)节能减排计划的推进及全球能源消耗 与日俱增并引起了能源匮乏已经深深影响到了我们的生活，因而节能是我们当今社会面临的迫切问题，也是建设美丽中国的一个关键点。在欧州以及其它发达国家，利用计算机控制LED路灯照明已经成为了一个主流，如、德国、法国等国，通过程序应用到电脑上，用于程序控制LED路灯，使得道路的照明实现智能化、自动化、人性化控制。但是我国路灯的控制器的发展还处于初级发展的阶段，在许多的地方路灯 [5]的控制还处于比较传统的阶段，有的采用的是时钟控制，还有的还在采用人工控制的方式，不仅操作性差，而且还浪费了大量、人力，在这个资源比较匮乏的时代，这些比较低级的控制方式肯定适应不了社会发展的潮流。而一个理想的LED路灯控制方式肯定是智能化、节能化、人性化的，如降低LED驱动电流，通过、亮度检测、时间检测控制LED路灯的、亮度等，实现智能化的控制，节约资源。 单片机是一种集成电路的芯片，它采用超大规模集成电路技术把中央处理器CPU‘随机存储器RAM、中断系统、和定时器/计数器等功能(可能还包括‘显示驱动电路、’模拟多路转换器、等电路)集成到一块硅片上构成的一个很小但 [6]是完善的微型计算机系统，而且在工业控制领域广泛应用。本设计中利用单片机对LED的输入电流进行控制，实现，温度检测，及智能控制，智能时间开关控制等任务，能较好的实现人性化、智能化、节能化等要求。而且使用方便，便也管理，耐用。 参考文献: [1] 黄冬来,冯海清,石强. 城市路灯照明节能措施的研究与探讨[J]. 中国西 部科技. 2010(26) [2] 毛兴武. LED的发展与应用[J]. 电子元器件应用. 2005(10) [3] 施晓红,陈超中,李为军,王晔. 聚焦LED灯具和LED光源的基本概念[J]. 中国照明电器. 2010(10) [4] 廖晓娟. 浅析城市道路的照明[J]. 科技创新与应用. 2013(08) [5] 温源(LED智能控制大规模市场应用发展趋势[J](十城万盏参议，2012: 26-29. [6] 鞠剑平等(单片机应用技术教程[M](湖北:华中科技大学出版社，2012. [7] 周航慈(单片机应用程序设计技术[M](北京:北京航空航天大学出版社， 2011. [8] 郭继强(一种高效智能型LED路灯驱动电源的研究与设计[D](上海:复旦 大学，2011. 5 [9] 李环平(LED驱动电源的研究与设计[D](广州:华南理工大学，2010. [10] 李思政(LED驱动器的设计[J](科技资讯，2009(10):15-16. [11] 陈浩(大功率LED驱动及智能控制系统的设计[D](湖北:华中科技大学: 2011. [12] 居大鹏(大功率LED驱动器的研究与设计[J](江苏:苏州大学，2010. 2. 选题依据、主要研究内容、研究思路及方案 城市路灯的照明是城市公共事业的一个重要组成部分, 人性化、智能化、节约资源、低碳减排、的路灯控制器将为城市很多方面的提升带来很大的便利。本设计利用单片机对LED的输入电流进行控制，实现亮度检测、温度检测，及智能控制，故障检测，智能时间开关控制等任务，能较好的实现、智能化、节能化等要求。 2.1 选题依据 城市路灯照明是城市公共事业的重要组成部分，考虑到各方面，一套智能化的全新路灯管理系统将为城市减少人力物力的投入，并且节约了大量的能源。从现实上来说，现在LED很普遍，很容易得到。 (1)LED是一种将电能转换为光能的半导体发光器件,与传统的白炽灯钠灯相比体积小重量轻,在相同的发光亮度下,电损耗低,而且方向性好, 安全可靠高效节能。 (2)单片机作为一种功能化的集成电路芯片，能实现LED的输入电流控制，实现亮度检测、温度检测，及智能控制，故障检测，智能时间开关控制，等任务，能较好的实现人性化、智能化、节能化等要求。 (3)智能系统能实现多方面的同时操作，这样既节省了时间，又节省了人力，并且能完成了复杂的任务，满足了城市路灯的需要。而且智能控制便于修复。 (4)LED每10年价格降为原来的1/10,而光效提高20倍。按照目前的技术水平和发展来看,在未来4到9年,大功率LED照明产品将成为新一代照明的主要产品，占据市场很大部分份额。 2.2 主要研究内容 利用单片机作为主控制器对LED的输入电流控制，从而实现LED的温度检测，亮度检测及智能控制，智能时间开关控制，故障检测等任务。能够及时观测LED的状态，实现: (1)控制电流:0,1A;保证工作电流的稳定，防止损坏路灯，以至延长LED的使用寿命。 6 (2)温度检测:温度大于90度时，亮度减半;温度在80,90度时，亮度减少1/3;温度在70,80度时，亮度减少1/4;在芯片温度过高时将输出电流降下来,延长路灯的使用寿命 (3)亮度检测:白天，关灯;晨昏，不变;黑夜，开灯;实时感知环境的亮度根据并根据亮度自动开关及调节LED灯的输出 (4)故障检测:当出现故障时，能快速检查错误，并能及时解决问题。当路灯又故障时，可以在100毫秒内检测出来并将输出电流降下来,保证其它LED灯工作在安全范围之内,延长LED的使用寿命 (5)实时时钟:设计一个万年历时钟电路，可以精确的指导实时时间，从而根据时间自动调节LED灯亮度。达到节约能源的效果。 2.3 研究思路及方案 (1)LED路灯控制器系统采用的主控制器是STC单片机，其中光的强度采光器进行检测，温度用温度传感器进行检测，利用时间传感器进行开关的控制;利用输出电流控制器进行智能路灯亮度大小的控制，同时还有一个故障检测单元，能够快速检测故障，并将输出电流降到安全范围。结构框图如图2.1所示。 时间传感温度传感光传感器器器 STC12C54 10AD单片 LED故障机 检测 输出电流 控制器 浪 EMI涌PFC单管反激开关电AC220v保保LED灯源护护 器 图2.1 结构框图 (2)系统主要有四大模块组成，测量光强模块、温度传感模块、实时时钟模块、故障检测模块模块。 (3)系统的软件设计主要是和硬件电路相结合。计划采用模块化的设计思 7 路，这样便于研究和分析。软件系统主要有以下几个子程序:光检测程序，初始化程序，温度检测程序，故障检测程序PWM控制程序等。系统软件流程图如图2.2所示。 开始亮度更新 初始化故障检测 实时时间更亮度控制输RS232数据 新出通讯 温度更新 图2.2 系统软件流程图 (4)智能控制系统的硬件设计主要以主控制器为核心，并且加上数据采集处理系统、光检测模块、温度检测模块、故障检测模块、以及LED驱动，等为外围电路为辅助。 3. 工作进度及具体安排 8 本课题计划利用半年的时间完成此次毕业设计,具体安排如下: (1)2013.12.01~2013.12.31:熟悉设计任务书，撰写开题报告; (2)2014.01.01~2014.03.05:系统总体方案设计; (3)2014.03.06~2014.03.20:硬件系统设计; (4)2014.03.21~2014.04.10:系统软件设计; (5)2014.04.11~2014.04.20:系统调试、完善设计; (6)2014.04.21~2014.05.10:撰写论文; (7)2014.05.10~2014.05.20:论文修改，毕业答辩。 4. 指导教师意见 指导教师: 年 月 日 说明:开题报告作为毕业设计(论文)答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一，此报告应在导师指导下，由学生填写，将作为毕业设计(论文)成绩考查的重要依据，经导师审查后签署意见生效。 本科毕业设计,论文,中期报告 9 填表日期:2014年 4月 15 日 电气与信息工程学 学院(部) 班级 测控101 学生姓名 院 课题名称:LED路灯智能控制器的设计 课题主要任务: 以单片机为核心对LED路灯进行控制。通过单片机对LED的输入电流进行控制，以保证其安全运行。同时要实现对LED灯的温度检测，保证它的温度在一个安全范围，这就需要一个温度传感器进行数据的采集。要实现路灯的智能化，还需要有时间控制的开关，这就需要一个实时时钟，同时还需要光传感器对光的亮度进行检测，以保证开关能进行智能控制。故障检测也是设计的一部分，以致当发生故障时能快速找出原因。 1、简述开题以来所做的具体工作和取得的进展或成果 已完成系统总体方案设计和LED驱动的设计，以及温度检测电路的设计，亮度检测的设计，外围电路和保护电路的设计。同时各部分程序的流程图已经基本形成，论文主题部分已经完成前两章。 2、下一步的主要研究任务，具体设想与安排 完善电路总原理图的设计。将各个部分进行整合，构成一个完整的系统。将每部分的程序流程图转化为程序，同时从新核查

  ，看是否出错。之后用仿真软件进行仿真调试，用实验仪器进行测试。如果具备条件，可以做出实物进行测试。最后进行论文的查漏补缺。 3、存在的具体问题 (1)不熟悉软件，仿线)由于涉及到温度检测，亮度检测，故障检验测试，电流控制，所以程序编写比较困难 (3)硬件电路是含有许多组成部分，由于自身经验不足，不知道电路是畅通可行。 4、指导教师对该生前期研究工作的评价 指导教师签名: 日 期: 10

  本文档为【毕业设计--LED路灯智能控制器的设计】，请使用软件OFFICE或WPS软件打开。作品中的文字与图均可以修改和编辑， 图片更改请在作品中右键图片并更换，文字修改请直接点击文字进行修改，也可以新增和删除文档中的内容。

  [版权声明] 本站所有资料为用户分享产生，若发现您的权利被侵害，请联系客服邮件，我们尽快处理。

  本作品所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权，请谨慎使用。

  网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽..)目的在于配合国家政策宣传，仅限个人学习分享使用，禁止用于任何广告和商用目的。

  上海审判实践：关于担任公司法定代表人的股东、董事与公司之间引发诉讼应如何确定公司诉讼代表人问题的解答!175

  上海审判实践：关于担任公司法定代表人的股东、董事与公司之间引发诉讼应如何确定公司诉讼代表人问题的解答!175