【正文】 的主要設(shè)計(jì)要求如下： PFC 功能的反激式 LED 路燈恒流驅(qū)動(dòng)電路，取代由 PFC 升壓變換器和 DC/DC 變換器構(gòu)成的二級(jí)電路，這樣簡(jiǎn)化了電路結(jié)構(gòu)、提高了 LED 的使用效率 LED 故障檢測(cè)電路，只要有城市路燈的一個(gè) LED 燈壞掉，那時(shí)電路可以在一百五十毫秒內(nèi)檢測(cè)出這個(gè)故障，并且將電路的輸出電流降到 LED 路燈安全允許程度，以保證其它 LED 燈工作在安全電流范圍之內(nèi)，保證 LED 路燈正常運(yùn)行。我國(guó)的現(xiàn)狀是，人口密集，資源使用率低，人均能源不足，所以從長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展來(lái)看，我們國(guó)家必須發(fā)展 LED 路燈照明。 一般意義上的電源開(kāi)關(guān)電路在輸入交流電壓經(jīng)整流之后要經(jīng)過(guò)電解電容濾波，之后提供給有智能控制功能的單片機(jī)。 個(gè) LED 亮度檢測(cè)電路和溫度檢測(cè)電路，當(dāng)單片機(jī)溫度很高時(shí)可以將電流降到安全允許范圍，同時(shí)可以同步檢測(cè) LED 的周圍環(huán)境的亮度并且依據(jù)環(huán)境亮度智能調(diào)節(jié) LED 路燈的發(fā)光亮度，這樣即可以節(jié)省了我國(guó)的能源，解決資源匱乏問(wèn)題，又可以延長(zhǎng)路燈的使用壽命，節(jié)省人力物力的費(fèi)用。 如果要做 LED 路燈，那就要實(shí)事求是。第四個(gè)就是 LED 的成本還比較高，目前還不能大范圍的推廣。 LED 路燈并不是一件很容易的事情。展望未來(lái)，我們對(duì)于 LED 路燈的發(fā)展前景還是挺有信心的。 第二， 高性能的驅(qū)動(dòng)電源對(duì) LED 路燈發(fā)光環(huán)境有一定的幫助，給 LED 燈提 供一個(gè)很好的熱環(huán)境，不僅能提高驅(qū)動(dòng)電源的使用壽命，而且也能降低 LED 路燈的光衰，從而很大程度上提高 LED 路燈的壽命，以至于達(dá)到各方面性能的要求。 LED 路燈不想普通家用的白熾燈可以直接接到家用 220V 的電源上， LED 是低電壓驅(qū)動(dòng)的，必須要設(shè)計(jì)復(fù)雜的電壓變換器不同功能的： LED 燈，我們需要配備不同電源適配器，就像手機(jī)的充電器一樣，不同的手機(jī)就需要 不同的適配器。但是在如今市場(chǎng)非常發(fā)達(dá)的情況下， LED 產(chǎn)品非常的多，質(zhì)量也沒(méi)有一個(gè)保證。 LED燈沒(méi)有采用 硅材料，它們采用的是非常特殊的材料。 第二就是工作效率不高。所以我們要加強(qiáng)這方面的保護(hù)是非常必要的。它與電腦中的微型處理器相比，它更加強(qiáng)調(diào)簡(jiǎn)潔和節(jié)約成本。 STC 具有如下主要性能： 低功耗：它有掉電模式和空閑模式，這可以大大節(jié)省能耗 。 工作溫度的范圍： 070 度 /40 度 — +85 度 。 R S T1P 30 / R xD2P 31 / T xD3X24X15P 32 / I N T 06P 33 / I N T 17P 34 / T 08P 35 / P W M 1/ T 19G N D10P 37 / P W M 011P 10 / A D C 012P 11 / A D C 113P 12 / A D C 214P 13 / A D C 315P 14 / A D C 416P 15 / A D C 517P 16 / A D C 618P 17 / A D C 719V C C20U4 S T C 12 C 54 10 A D 圖 STC12C5410AD 9 第 2 章 LED 驅(qū)動(dòng)電源原理 電源控制技術(shù)的發(fā)展方向 在過(guò)去的老時(shí)代現(xiàn)行電源還占據(jù)這半壁江山。它可以達(dá)到很高的穩(wěn)定度，波文也很小，并且沒(méi)有開(kāi)關(guān)電源那樣的噪音與干擾。它是用的現(xiàn)代電力電子技術(shù)去控制開(kāi)關(guān)的開(kāi)通可關(guān)閉的時(shí)間比例，保持穩(wěn)定電壓輸出的一種電源。因?yàn)殡娫葱⌒?、輕量化的關(guān)鍵就是高頻化，所以目前大家都在致力于開(kāi)發(fā)新型元件，改善二次整流管的損耗，以至于保證它的小型輕量化 第二就是高性能。模塊化可以提高性能的可靠性，可以做成插入式，從而在出現(xiàn)故障時(shí)能夠快速更換模塊，提高了效率。 第五就是抗電磁干擾。 非隔離型又可以分為三種：電壓反轉(zhuǎn)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，升壓拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和降壓拓?fù)浣Y(jié) 10 構(gòu)。 調(diào)頻式和調(diào)寬式是開(kāi)關(guān)電源的控制方式，在應(yīng)用中，大多數(shù)是調(diào)寬式。 再通過(guò)高頻信號(hào)去控制開(kāi)關(guān)管，把那個(gè)直流電源加到開(kāi)關(guān)變壓器的開(kāi)關(guān)上。圖 是單管反激式變換器，圖 單管反激式變換器是初次級(jí)電流波形。在連續(xù) 模式與斷續(xù)模式分界時(shí)候的模式，即當(dāng)電流輸出為零，開(kāi)關(guān)管就又會(huì)導(dǎo)通，中間沒(méi)有延時(shí)情況，這就是過(guò)度模式。但是因?yàn)樗碾娏鞣逯蹈撸运皇菓?yīng)用在小功率場(chǎng)合。 含有低啟動(dòng)電流，而且含有截止功能。下圖是 L6562 的引腳圖。 CS：這個(gè)引腳是芯片內(nèi)部的 PWM 比較器的反相輸入端口，可以通過(guò)電阻來(lái) 測(cè)試 MOS 管的電流 。GD：是 MOS 管的驅(qū)動(dòng)信引腳，為了避免驅(qū)動(dòng)信號(hào)的震蕩，因此在 MOS 管極和 GD 引腳之間接一個(gè)電阻，而電阻的大小有實(shí)際工作的電路去決定。理論上來(lái)看，我們用反相放大器就行了，但是在我們實(shí)際應(yīng)用的過(guò)程中，負(fù)載會(huì)發(fā)生變化 ，電壓也會(huì)浮動(dòng)，這些就要求放大器對(duì)這些情況能夠快速響應(yīng)，但是因?yàn)殡娫垂β什糠值捻憫?yīng)是很慢的，這就把這個(gè)問(wèn)題變的復(fù)雜了，因此反饋設(shè)計(jì)是一個(gè)難題。 下圖 是L6562 芯片單管反激式電路的等效控制環(huán)的方框圖。這個(gè)技術(shù)的主要思路就是把直流和交流變換器和源 PFC 變換器合二為一，它們用同一個(gè)開(kāi)關(guān)，并且用同一個(gè)控制電路，因?yàn)楣β实膶?shí)現(xiàn)是一次性變換，因此能夠得到比較高的可靠性和效率。 STC 12 C 5410 AD 單片機(jī)溫度傳感器模塊光傳感器模塊時(shí)間傳感器模塊LED 故障檢測(cè)輸出電流控制器PFC 單管反激開(kāi)關(guān)電源LED 燈EMI保護(hù)浪涌保護(hù)器AC 220 v 圖 系統(tǒng)框圖 該控制系統(tǒng)主要有兩個(gè)部分組成。 EMI 抑制電路和浪涌保護(hù)的設(shè)計(jì) 由于 LED 燈工作在惡劣的環(huán)境之中，有時(shí)候會(huì)遇到雷電天氣，而雷電易引起浪涌電壓，綜合各方面的考慮，我們選擇壓敏電阻。若果從傳播途徑上去分的話，電磁干擾又可分為輻射干擾 和傳導(dǎo)干擾。屏蔽技術(shù)主要用于輻射干擾的抑制，對(duì)于整個(gè) LED路燈系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，因?yàn)樗墓ぷ黝l率不高，所以輻射并不強(qiáng)烈，主要考慮傳導(dǎo)干擾的抑制。濾波電路如圖 示。地線與火線及地線與中線之間的電容可以共模高壓提供一條通道，以此來(lái)減少通道。由于兩端的電壓是微弱信號(hào)，故需要把信號(hào)放大，傳感器加運(yùn)算放大器加處理器是典型的應(yīng)用電路，由于電路需要抗干擾能力強(qiáng)且輸入的主抗較小， 我們可以使用方向放大器。在晚上，光敏電阻的數(shù)值大小很高，當(dāng)有光照到光敏電阻時(shí)，電阻的數(shù)值會(huì)快速降低。同樣由于信號(hào)過(guò)于微弱，需要一個(gè)運(yùn)算放大器進(jìn)行放大。所以我們用一顆鋰電池就能保證萬(wàn)年歷工作很長(zhǎng)的時(shí)間。該芯片內(nèi)部還有一個(gè)時(shí)間的調(diào)整電路，以保證時(shí)間的準(zhǔn)確。 LED 路燈的陽(yáng)極電壓如果為 3V左右則工作正常。輸入電壓經(jīng)過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換口轉(zhuǎn)化之后，從轉(zhuǎn)化的值就可以知道這些燈是否還在正常運(yùn)行。如果 PWM 信號(hào)的占空比是 1 的高電平時(shí)，那么運(yùn)算放大器的輸入端口的電壓為 ，同時(shí)電流輸出約為 2A。如下圖 是電流控制電路。每次循環(huán)都必須將看門狗定時(shí)器進(jìn)行復(fù)位，因?yàn)橹挥羞@樣當(dāng)程序出現(xiàn)錯(cuò)誤時(shí)，能夠進(jìn)行自動(dòng)恢復(fù)，使系統(tǒng)還能夠進(jìn)行。亮度的控制是通過(guò)控制 PWM 信號(hào)的占空比來(lái)完成的。每一次的循環(huán)都必須將看門狗定時(shí)器進(jìn)復(fù)位。亮度的控制是同過(guò)改變 PWM 波的占空比完成的。下圖 是亮度智能控制軟件流程圖。如果溫度大于 90 度，則燈光的亮度減半；如果溫度在 80 到 90度之間，則亮度減少 1/3；如果溫度在 70 到 80 度之間；則燈光的亮度減少 1/4。 /*PWM 周期長(zhǎng)度 */ int count = 0。 j。 /*狀態(tài)標(biāo)志 */ TOMD =0x01； /*時(shí)間基準(zhǔn)為 1ms*/ TH0=(65536 — 100) / 256。 if （ wendu 70amp。wendu90) /*如果溫度大于 80 小于 90*/ Pwm = Pwm— 1； / *亮度減為 4/10*/ else If (wendu 90) /*如果溫度大于 90*/ Pwm = Pwm— 1； /*亮度減為 1/2*/ else Pwm =10； /*亮度不變 */ 故障檢測(cè)軟件設(shè)計(jì) 該部分通過(guò) AD 輸入口讀出的電壓的數(shù)值去判斷有沒(méi)有等燒壞。由于每一路路燈都需要一個(gè)單片機(jī)的接口，所以當(dāng)路燈的路數(shù)有很多的情況下，我們就要進(jìn)行接口的擴(kuò)展了。 25 故障檢測(cè)更新六路故障五路故障四路故障三路故障一路故障一路故障關(guān)燈亮度減為 1 / 6亮度減為 1 / 3亮度減為 1 / 2亮度減為 2 / 3亮度減為 5 / 6無(wú)故障亮度不變 圖 故障檢測(cè)軟件流程圖 部分程序 如下 ： void main ( ) { TOMD =0x01； /*時(shí)間基準(zhǔn)為 1ms*/ TH0=(65536 — 100) / 256。 。 本設(shè)計(jì)還只是完成了 LED 路燈的智能控制，如果要進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)智能化就需要實(shí)現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)控制。雖然 ZigBee 技術(shù)的無(wú)線智能照明系統(tǒng)主要是那些財(cái)力比較豐厚人，和一些大型的機(jī)構(gòu)。在這篇論文的最后我想要感謝那些幫助過(guò)我的人。正是應(yīng)為他們的幫助讓我去克服一道道難關(guān)，可以說(shuō)沒(méi)有他們我根本做不出這個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)。同時(shí)我也要感謝這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的機(jī)會(huì)，這個(gè)機(jī)會(huì)讓我學(xué)會(huì)了如何思考，讓我知道了怎樣才能做出讓自己滿意的事情，讓我知道了怎樣才能讓別人刮目相看。 擬 達(dá) 到 的 要 求 或 技 術(shù) 指 標(biāo) 技術(shù)要求： （ 1）控制電流： 0～ 1A； （ 2）溫度檢測(cè)：溫度大于 90 度時(shí)，亮度減半；溫度在 80～ 90 度時(shí)，亮度減少 1/3；溫度在 70～ 80 度時(shí)，亮度減少 1/4； （ 3）亮度檢測(cè)：白天，關(guān)燈；晨昏，不變；黑夜，開(kāi)燈； （ 4）時(shí)間檢測(cè)； （ 5）故障檢測(cè)。 2021 年上半年，在國(guó)家 “十城萬(wàn)盞 ”、 加強(qiáng)基礎(chǔ)建設(shè) 、 節(jié)能減排等政策的帶動(dòng)下， LED 路燈的市場(chǎng)應(yīng)該達(dá)到 150 萬(wàn)盞，并逐年增加 [1]。 LED 路燈的大量普及，使怎樣高效智能控制路燈成為了一個(gè)很重要問(wèn)題。 LED 路燈是一種將電能轉(zhuǎn)換為光能的半導(dǎo)體發(fā)光 元 件 ,與傳統(tǒng)的白熾燈鈉燈相比重量輕體積小的特點(diǎn) ,在相同的發(fā)光亮度下 ,電量損耗低 ,而且方向性比較好 ,所以已逐步在城市政路燈照明得以廣泛應(yīng)用 [3]。 路燈照明控制系統(tǒng)歷經(jīng)了最初的手動(dòng)控制慢慢發(fā)展到路燈控制器控制和時(shí)鐘控制，最后到現(xiàn)在的計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程控制等多個(gè)階段發(fā)展 [4]。但是我國(guó)路燈的控制器的發(fā)展還處于初級(jí)發(fā)展的階段，在許多的地方路燈的控制還處于比較傳統(tǒng)的階段，有的采用的是時(shí)鐘控制 [5]，還有的還在采用人工控制的方式，不僅操作性差，而且還浪費(fèi)了大量 、 人力，在這個(gè)資源比較匱 乏的時(shí)代，這些比較低級(jí)的控制方式肯定適應(yīng)不了社會(huì)發(fā)展的潮流。 隨著十二五 )節(jié)能減排計(jì)劃的推進(jìn)及全球能源消 耗 與日俱增并引起了能源匱乏已經(jīng)深深影響到了我們的生活，因而節(jié)能是我們當(dāng)今社會(huì)面臨的迫切問(wèn)題，也是建設(shè)美麗中國(guó)的一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)。傳統(tǒng) LED 不會(huì)出現(xiàn) 較 大波動(dòng)的情況下，簡(jiǎn)單的 LED 驅(qū)動(dòng)電路 一般 比較安全?，F(xiàn)在，隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，布局會(huì)越來(lái)越復(fù)雜，簡(jiǎn)單的照明系統(tǒng)已經(jīng)不能滿足用戶的需求了，我們必須要設(shè)計(jì)符合用戶需求的設(shè)備。 隨著 LED 路燈價(jià)格的連續(xù)下降，其競(jìng)爭(zhēng)的優(yōu)勢(shì)會(huì)越來(lái)越明顯。 湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）過(guò)程管理資料 2 進(jìn) 度 安 排 起止日期 工作內(nèi)容 ~ 熟悉設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)，撰寫開(kāi)題報(bào)告 ~ 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì) ~ 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì) ~ 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) ~ 系統(tǒng)調(diào)試、完善設(shè)計(jì) ~ 撰寫論文 ~ 論文修改，畢業(yè)答辯 主 要 參 考 資 料 [1] 鞠劍平等．單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)教程 [M]．湖北：華中科技大學(xué)出版社， 2021. [2] 周航慈 ． 單片機(jī)應(yīng)用程序設(shè)計(jì)技術(shù) [M]．北京：北京航空航天大學(xué)出版社， 2021. [3] 郭繼強(qiáng)．一種高效智能型 LED 路燈驅(qū)動(dòng)電源的研究與設(shè)計(jì) [D]．上海：復(fù)旦大學(xué)， 2021. [4] 李環(huán)平． LED 驅(qū)動(dòng)電源的研究與設(shè)計(jì) [D]．廣州：華南理工大學(xué)，2021. [5] 李思政． LED 驅(qū)動(dòng)器的設(shè)計(jì) [J]．科技資訊， 2021（ 10）： 1516. [6] 陳浩．大功率 LED 驅(qū)動(dòng)及智能控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) [D]．湖北：華中科技大學(xué)： 2021. [7] 居大鵬．大功率 LED 驅(qū)動(dòng)器的研究與設(shè)計(jì) [J]．江蘇：蘇州