路灯自动节电系统设计

路灯自动节电系统设计●专业电气工程及其自动化●班级●学生●指导老师

选题背景

路灯作为城市亮化工程的主要组成部分，在夜晚，起到了非常重要的作用。路灯不仅提供夜间交通安全照明，更是维持夜间治安必要的设施，从路灯设施的好坏可以看出一个城市现代化的水平，因此世界各城市对路灯设施的建设均非常重视。据资料显示，目前我国用于照明的年用电量达3216亿度，约占全国总发电量的13%，而城市照明（指景观照明和功能照明的统称）的年用电量约占全国总发电量的7%～8%。在这些数据的背后隐藏着诸多城市在积极注重城市形象建设和品位提升的同时，也造成了城市亮化照明用电消耗的大幅提升。特别是随着近几年来能源价格的大幅上涨，庞大的路灯电费开支也成了当地政府的一大负担，缺电和照明落后成为制约经济发展的瓶颈。近年来，照明节电问题被列为除动力节电以外的另一重大节电项目，这无疑对推动用电节能工作的开展，具有非常重要的意义。选题目的及意义●本论文目的在于设计出一种路灯节能控制系统，能够有效地解决现阶段路灯照明存在的几点不足，其意义在于：第一，为城市路灯交通提供一种科学有效的方案，保证路灯照明的有效性与安全性；第二，有效利用电力资源，尽量避免电力资源的浪费；第三，提高了城市基础设施管理水平，在改善城市道路照明质量的同时，节省人力物力财力。●对公共照明管理者和使用者来说，本系统给他们带来了极大的方便，提高市政硬件水平，增强城市照明的可靠性和可控制性，提高我节能路灯照明系统的改进和发展、达到安全照明、节能的社会效益和经济效益国内外发展现状●对目前国内路灯控制系统实际现状的分析，可以发现，存在以下几个问题。

（1）只有控制功能，并且是对整条线路进行控制，不能对具体的路灯节电进行控制。（2）半夜使灯具的使用寿命大大缩减，维修费用增大。（3）人力成本高，效率低，市民满意度不高。（4）自动化程度不高，能源利用率低。本论文主要内容

硬件电路设计3绪论1方案论证2软件设计4系统总体结构设计

方案论证光检测电路设计

本系统对坏境光线的检测电路如上图。通过一个光敏电阻与一个电阻分压来调节运算放大器U1的输入信号大小。当有光时，光敏电阻R的阻值变小，在u1正输入端（＋）输入一个正向变化信号，在u1的输出端得到一个正向变化信号，正向变化信号经反向放大器U2使输出信号放大Rf/Ri倍。经过U3调节使输出信号控制在0-5V。硬件电路设计A/D转换与单片机连接电路

硬件电路设计AT89C51模块的设计。硬件电路设计

本系统选用外部晶体作为时钟频率，振荡器采用了12MHz的石英晶体。对外接电容C1、C2虽然没有十分严格的要求，但电容容量的大小会轻微影响振荡频率的高低、振荡工作的稳定性、起振的难易程度及温度稳定性，这里电容使用30pF±10pF。本复位电路采用按键电平复位方式，在RST端接一容量为22uF左右的电解电容，其两端并接一个轻触按钮，利用RST内部复位下拉电阻便构成复位电路。继电器驱动电路硬件电路设计

单片机通过对NPN型三极管B极和C极间的电压的控制来三极管是否导通，从而控制了继电器。因为继电器在动作时会产生高电压脉冲干扰信号。为了消除这种影响，在继电器线圈的的两端并联一个续流二极管，二极管的正极接在线圈的负极，二极管的负极接在线圈的正极，当继电器失电时电流从线圈的负极流向二极管的正极，然后再从正极流到二极管的负极，之后再次流到线圈的正极，这样使线圈上存储的能量最终消耗在线圈的内部，达到保护其它部分电路的目的。调压器电路设计硬件电路设计

变压器的原边接电网,而副边串接电网和负载中间。当变压器同名端同接电网一端时,负载上的电压将小于电网电压。事实上,负载上得到的电压取决于变压器副边的输出电压。当改变变压器原边抽头的连接时,副边电压发生改变,负载上的电压变随之改变,合理设计变压器的抽头变比,即可在电网电压波动时合理地控制负载上的降压比例,在确保照明的前提下,达到节能的目的。硬件电路设计电流电压采样电路

系统根据电网的电压和电流采取相应的控制策略,所以准确地测量电压和电流是必须的。用电流互感器作为电流检测元件,它能够反映主电路中的电流,并能将控制电路与主电路隔离,提高安全性,降低干扰。电压检测采用电压感器,电压互感器具有精度高、动态性能好、工作频带宽和可靠性高的特点。电流互感器以及电压互感器的输出电流经过电流、电压转换及信号调理后,输出给模数转换器ADC0809。由于传感器的输出信号均是交流量,但是实际应用中大多数需要测量电压、电流的有效值,因此外接桥式整流电路，经隔离互感器降压，再经桥式整流电路全波整流，RC滤波后得到直流信号。键盘与显示模块

硬件电路设计HD7279芯片介绍

硬件电路设计HD7279A是一种管理键盘和LED显示器的专用智能控制芯片。它能对8位共阴极LED显示器或64个LED发光管进行管理和驱动，同时能对多大8×8的键盘矩阵的按键情况进行监视，具有自动消抖并识别按键代码的功能，从而可以提高CPU工作的效率。HD7279A和微处理器之间采用串行接口，其接口电路和外围电路简单，占用口线少，加之它具有较高的性能价格比，因此，在微型控制器、智能仪表、控制面板和家用电器等领域中日益获得广泛的应用。软件设计路灯节能系统总流程图

系统初始化，进入主页面

开始是否为感光模式按键显示调入A/D子程序环境是否黑暗继电器控制输出是否开灯时间继电器控制输出关所有灯是否关灯时间NYYYNNYNA/D转换子程序流程图

软件设计键盘显示子程序

软件设计总结与展望

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通过对本课题的设计可以得出以下结论：(1)路灯节能控制系统采用了智能化技术，能够根据时间控制以及环境控制来选择控制方式，它的控制单元以插件形式安装，为维护和迅速更换元件提供了方便；(2)设计了基于单片机AT89S51芯片，光敏电阻检测电路、单片机外围电路等硬件电路，并实现能调光与恒照度控制功能；(3)路灯节能控制系统使用方便，制造成本合理，维护较容易，从经济角度与技术角度综合来看，具有广阔的应用前景，用一套装置可以同时控制路灯的起动和停止，且重复性好。●今后可从以下几方面对系统进行改进：(1)路灯节能控制系统的智能化程度还可以进一步提高，可以朝实现远程监控方向努力，对路灯的群控和时控要