开题报告-LED路灯单元控制器设计.docx

编号： 毕业设计开题报告题 目： LED路灯单元控制器设计 学院： 机电工程学院 专 业： 电气工程及其自动化 学生姓名： 题目类型：理论研究实验研究工程设计工程技术研究软件开发 2016年3月1日1毕业设计的主要内容、重点和难点等毕业设计的主要内容传统照明光源主要有3大类：白炽灯、荧光灯、气体放电灯等，路灯的光源则长期为高压钠灯所统治，与这些光源相比，LED光源的光效高，寿命长，具有显著的节能效益，显色性好，未来发展潜力巨大，是传统路灯光源理想的替代品。路灯配电系统的特点是供电单元功率不大但线路延伸距离长，电压损失较大，能耗较大，随着我国节能减排国策的深入实施，对控制和管理的智能化和远程化提出越来越高的要求。采用LED光源的路灯与常规路灯的不同还在于LED光源采用低压直流供电，增加了驱动和散热的难度，但给调光和太阳能利用也提供了条件。本课题需了解供配电的基础知识，分析并清楚路灯照明系统的构成和需要注意的具体问题；其次了解路灯的控制方式，路灯集中管理涉及的具体要求，光照度的检测方法及将其与调光控制相结合的途径。比较分析并提出设计方案，绘制方案框图，设计各个模块的控制原理图，选择有条件的内容制作硬件演示装置，部分印证方案设计的合理性和可行性，利用单片机对LED路灯进行控制和驱动，设计时控，使得LED路灯能根据季节和照度条件变化，受远程指令控制等。毕业设计的重点及难点重点采用LED光源的路灯与常规路灯的不同还在于LED光源采用低压直流供电，增加了驱动和散热的难度，但给调光和太阳能利用也提供了条件。本课题的重点是：（1） 了解LED路灯控制器的结构和工作原理，路灯的控制方式，路灯集中管理涉及的具体要求，光照度的检测方法及将其与调光控制相结合的途径；（2） 设计合理的照度、电压、电流、电能测量模块；（3） 设计实现时控，根据季节和照度条件控制，远程指令控制等功能；难点（1） 使系统稳定运作，需对交流电压、交流电流进行检测和合理使用互感器；（2） LED路灯的使用电能及其他测量量的检测和标定；（3） 如何实现准确的远程通讯和指令控制；2准备情况研究概况及发展趋势(1)研究概况LED是一种高效、节能、发光寿命长的绿色环保光源。它是通过调节流过LED的电流来实现驱动，采用集中式直流供电方式，通过大功率整流电源将工频电网交流电转换成直流电，然后将高压直流电集中输送给整条线路上的LED灯，这样只需要在每个LED灯具上安装简单的恒流调光电路，就能实现对整条线路上LED灯的集中供电并保证各LED灯在恒流状态下正常工作。尤其是在当前环境条件每况愈下的形势下，低碳、节能、环保越来越收到人们的重视。旧式的控制系统存在功耗大，公共资源得不到充分应用，效率低等消极影响。伴随着微电子技术的发展和单片机技术在各行各业中的应用，近几十年来,基于单片机的交通灯智能控制系统对城市路灯系统进行全面的升级,不仅实现了智能控制，而且降低了运行成本。因此，智能路灯控制系统的推广，可以改变城建系统企业传统的管理服务方式，提高服务效率，并对提高城市形象起到了极大的推动作用。（2）发展趋势早在90年代初，发达国家就已经广泛的使用了智能照明调控系统，来降低城市照明的费用支出。国家发改委、建设部、国家质量技术监督局已在2000年下发了223号文件关于进一步推进中国绿色照明工程的意见的通知，提出推广节能、高效的照明灯具和智能照明调控系统，深入开展绿色照明节能工作。智能照明设备具有软启动、稳压、节能功能，用户可根据道路照明的现状，科学的设定节能时间和节能比率。智能照明调控系统为照明设备提供各种自动化控制功能，通过电脑控制和管理软件实现无故障智能化和无人值守，提高安全可靠性，实现城市照明智能化管理。更深远意义在于，通过节约可观的电能消耗，就可以有效的减少火力发电厂(2002年火力发电占我国年总发电量的8183%)对大气CO、SO、NO和粉尘、灰渣的排放量，减少污染，保护环境。本系统正是本着节能减排，保护环境的目的，开发设计的一个模拟路灯控制系统。通过软件控制，来分别实现路定时开关路灯，路灯开关灯时间可调，跟据环境明暗状况自动开关灯，跟近车辆经过情况自动调节路灯亮灭，以及故障报警、功率调节等功能。道路照明与人们生产生活密切相关，随着我国城市化进程的加快，LED路灯以定向发光、功率消耗低、驱动特性好、响应速度快、抗震能力高、使用寿命长、绿色环保等优势逐渐走入人们的视野、成为世界上最具有替代传统光源优势的新一代节能光源，因此，LED路灯将成为道路照明节能改造的最佳选择。主要参考文献1 陈会鸽,任凤娟.基于CAN总线的LED路灯控制器设计. 1.黄河科技学院工学院，河南 郑州 450063； 2.郑州城市职业学院，河南 郑州 4500002 张雪霁.LED集中直流供电系统的通信及调光控制研究.华南理工大学电力学院,2012.053 李宏超.智能路灯远程控制系统D .郑州大学,2010.54 巢时斌.大功率LED路灯直流供电管理系统研究D .华南理工大学电力学院,2012.55 张军朝.路灯_景观灯照明控制系统节能技术研究D.太原理工大学,2012.5.20 6 蔡鲨.城市路灯照明远程监控系统的设计与研究D.广西师范大学,2012.4 7 李立.智能路灯节能控制系统的研究D.天津理工大学,2014.1 8 武康.基于电力线载波通信的LED路灯驱动电源及监控终端的设计与实现D .华南理工大学,2012.129 华楚霞.大功率LED路灯散热器的研究与优化D.广东工业大学,2014.5 10 翁宇茜.大功率LED路灯驱动电路设计及散热分析D.大连理工大学,20114.6 11 李田雨,金新民.CS5463型电能测量电路的原理及应用J.北京交通大学.200612 宋飞.基于AT89C52 单片机的三相电能测量系统J.西安交通大学电信学院.陕西西安，2005.513 李浩维. 智能路灯控制器的研究D.北京邮电大学,2015.3.1614 Sanghyun C，Deukhee P，Yuenjoong L, et al.AC/DC converter free LED driver for lightingsCConsumer Electronics (ICCE), 2012 IEEE International Conference on：706-708.现有设备和实验条件计算机一台，CAD设计软件（DXP）3、实施方案、进度实施计划及预期提交的毕业设计资料实施方案本课题有两个模块，分别模拟控制系统中的主控板和分控板。主控板以单片机为控制核心，通过键盘输入时控、季控、照度控制信息，由屏幕显示信息情况，时钟芯片同步时间；分控板核心单片机从串口接收远程控制指令，同步时间，控制驱动器控制LED路灯的开关或进行亮度调节，并反馈到照度模块显示当时亮度，同时储存信息。系统结构框图如下：电能测量芯片电流互感器电压互感器时控、季控、照度控制信息键盘显示串行通信电源单片机单片机电源LED驱动器照度模块时钟芯片储存芯片电池时钟芯片电池系统结构框图电流互感器和电压互感器将220V电流电压转换成小信号，输入电能质量测量芯片，由芯片测出电流电压的有效值、瞬时值、有功功率、无功功率等等参数。进度实施计划第一阶段（2015-12-28至2016-02-25）：方案设计，查找资料，画出控制方案框架图，功能框图，一次系统原理图，控制原理图；第二阶段（2016-02-26至2016-03-17）：确定方案，提交毕业设计开题报告，完成与课题相关英文资料的翻译；第三阶段（2016-03-17至2016-04-01）：硬件设计布局，器件选型，进行调试。绘出电路设计图，电路板PCB设计图。提交PCB图源文件一份；第四阶段（2016-04-02至2016-05-22）：软件编程并与硬件进行联调，最后提交该电路板,撰写并完善毕业设计论文,准备答辩。预期提交的毕业设计资料1、撰写两万字以上的毕业设计说明书（兼附15篇以上的参考文献）；其中包括300500个单词的英文摘要及关键词；2、完成与课题相关英文资料的翻译（约四万英文字符，附英文全文）；3、制定LE