【正文】 燈控制系統(tǒng)相結(jié)合是該控制裝置的主要特點(diǎn)， 利用微處理器的數(shù)字輸出來對模擬電路進(jìn)行控制 ，通過調(diào)節(jié)脈沖信號的占空比， 從而達(dá)到改變 LED 路燈亮度的效果，以實(shí)現(xiàn)路燈的自適應(yīng)功能。 本文對自適應(yīng) LED 路燈控制系統(tǒng)的研制進(jìn)行了深入分析和 研究。并為產(chǎn)品化設(shè)計(jì)提供依據(jù)。 PWM。因此，對作為城市建設(shè)中不可缺少的城市道路照明和管理也就提出了更高的要求。城市公共照明 (主要是道路照明和景觀照明 )在我國照明耗電中占大約 30%的比例，所以 城市道路照明的節(jié)電潛力很大，為此建設(shè)部和國家發(fā)改委專門就城市照明節(jié)電問題發(fā)出通知，明確提出城市照明要向“高效、節(jié)能、環(huán)保、健康”的“綠色照明”方向發(fā)展。 另 — 方面，在后半夜因行人稀少，而應(yīng)該降低路燈的照度，以避免光源污染，影響居民的晚間休息。較高的電壓不僅不能讓負(fù)載設(shè)備更有效地工作，而且會引 起發(fā)熱及過早損壞，還會產(chǎn)生不必要的電費(fèi)開支。特別是 LED 能實(shí)現(xiàn)較完美的調(diào)光功能，這使得城市路燈照明系統(tǒng)的節(jié)能改造成為可能。 課題研究的意義 本課題的研究意義可以歸結(jié)為以下幾個方面 : 1. 為城市公共照明提供 — 種科學(xué)有效的節(jié)電方案。 路燈是我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展和國家建設(shè)中必需的用電設(shè)備，它在我國的整體用電量中所占比例巨大，如果通過節(jié)能裝置對其進(jìn)行有效控制，就能夠降低電力損耗，達(dá)到節(jié)約能源，降低生產(chǎn)安裝成本，有助于我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展。它還能快速、平穩(wěn)的為蓄電池充電，其內(nèi)置溫度補(bǔ)償裝置，充電過程完全符合 IU 曲線， SLX 系列充電控制器最大的優(yōu)點(diǎn)在于它能自動識別季節(jié)和時(shí)間，可以夜晚開燈、早晨關(guān)燈，光控與時(shí)控相結(jié)合，可以分別控制兩個時(shí)段，使太陽能路燈系統(tǒng)更加智能化。 1． 大力推動綠色照明，在光源的材料，使用規(guī)范上加以有效管理，出臺了— 系列的標(biāo)準(zhǔn)和管理要求，將照明節(jié)能推廣到全民范圍 。 [6] 國內(nèi)大功率 LED控制技術(shù)的發(fā)展 在北京奧運(yùn)會上， LED 照明技術(shù)在奧運(yùn)歷史上首次大規(guī)模使用并獲得成功。 國內(nèi)不少城市已經(jīng)開始紛紛采用各種技術(shù)對城市公共照明系統(tǒng)進(jìn)行了集中管理改造，基本實(shí)現(xiàn)了對全市路燈的遙控、遙測、遙信。18”海峽項(xiàng)目成果交易會的系列活動之 — ，將搭建光伏產(chǎn)業(yè)成果轉(zhuǎn)化、項(xiàng)目對接和投資洽談的平臺 [7]。近日，海南三亞市路燈節(jié)能樣板、文明路 LED 路燈節(jié)能亮化工程也順利收尾。 目前主城區(qū)路燈及燈飾工程耗電量很大，僅以高新區(qū)為例，每年電費(fèi)就要200 萬元。 xx 大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 4 北京市路燈原來在每臺變壓器都裝了 — 個編好程序的控制儀，按照日出和日落的時(shí)間控制路燈的亮滅 [8]。 大功率 LED的路燈的發(fā)展趨勢 道路 照明 與人們生產(chǎn)生活密切相關(guān)，隨著我國城市化進(jìn)程的加快，綠色、高效、長壽命的 LED 路燈 逐漸進(jìn)入應(yīng)用領(lǐng)域。中國是目前全球城市化進(jìn)程最快的國家之一，可以預(yù)料在未來的數(shù)十年內(nèi)，全國各地對于 大功率 、高亮度、節(jié)能的 LED 路燈 產(chǎn)品的市場需求是極其龐大的。 表 11 傳統(tǒng)路燈與 LED 路燈對比 桿高 7米 9米 光源 高壓鈉燈 LED 高壓鈉燈 LED 功率（ W） 250 60 400 90 價(jià)格（元） 1500 4500 20xx 6000 年用電（元） 219 1460 年電費(fèi)（元） 219 1460 年維護(hù)費(fèi)（元） 200 0 250 0 年節(jié)約運(yùn)行費(fèi)用（元） xx 大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 5 表 12 傳統(tǒng)路燈與 LED路燈五年總體費(fèi)用比較表 公里數(shù) 3公里（ 202盞） 5公里（ 333盞） 10公里（ 666盞） 傳統(tǒng)路燈 LED路燈 傳統(tǒng)路燈 LED路燈 傳統(tǒng)路燈 LED路燈 光源費(fèi)用 303000 909000 499500 1498500 999000 2997000 電纜設(shè)備費(fèi)用 360000 36000 900000 125000 3600000 600000 五年的電費(fèi) 921625 221190 1519315 364635 3038625 729270 變壓器的費(fèi)用 無 無 無 五年維護(hù)費(fèi)用 幾乎為零 幾乎為零 幾乎為零 合計(jì) 1584625 1166190 2918815 1988135 7637625 4326270 節(jié)省費(fèi)用 418435 930680 3311355 LED 路燈 與現(xiàn)有高壓鈉燈路燈相比， 大功率 LED 路燈具有以下特點(diǎn)： 1． 擴(kuò)大了 照明 范圍； 2． 提高了 照明 均勻度； 3． 截光性好，無眩光（提高了道路照明安全性）； 4． 更好的顯色性（接近自然光）； 5． 低能耗（相同照度下能耗僅為高壓鈉燈的 20%，節(jié)能 80%以上）； 6． 長壽命（有效使用壽命長達(dá) 50000 小時(shí)，光衰小于 15%）； 7． 智能 控制，免維護(hù)，環(huán)保無污染等。針對 目前 LED 路燈 標(biāo)準(zhǔn)不能快速出臺的局面，聯(lián)盟正在籌建技術(shù)規(guī)范工作組，準(zhǔn)備選擇 LED 路燈 為切入點(diǎn)，研究并制定相應(yīng)測試方法技術(shù)規(guī)范等。如果用于 6m 以下 xx 大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 6 LED 路燈 、步道燈、庭院燈等，與普通鋪電線市電路燈造價(jià)相差不大，特殊地形或地段還會便宜，在城鄉(xiāng)一體化建設(shè)中大有可為。 PWM（ 脈沖寬度調(diào)制信號 ）調(diào)光和智能路燈控制系統(tǒng)相結(jié)合是該控制裝置的主要特點(diǎn)， 利用微處理器的數(shù)字輸出來對模擬電路進(jìn)行控制 ，通過調(diào)節(jié)脈沖信號的占空比， 從而達(dá)到改變 LED 路燈亮度的效果，以實(shí)現(xiàn)路燈的自適應(yīng)功能。 所謂自適應(yīng)，是指這種適應(yīng)性不需人工參與，具有自動的適應(yīng)能力，自動感知系統(tǒng)應(yīng)用環(huán)境和設(shè)備工作狀態(tài)的變化，使系統(tǒng)適應(yīng)環(huán)境，并保持在最好的狀態(tài)。 任何一個實(shí)際系統(tǒng)都具有不同程度的不確定性，這些不確定性有時(shí)表現(xiàn)在系統(tǒng)內(nèi)部，有時(shí)表現(xiàn)在系統(tǒng)的外部。此外 ，還有一些測量時(shí)產(chǎn)生的不確定因素進(jìn)入系統(tǒng)。隨著生產(chǎn)過程的不斷進(jìn)行，通過在線辯 識，模型會變得越來越準(zhǔn)確，越來越接近于實(shí)際。再比如某些控制對象，其特性可能在運(yùn)行過程中要發(fā)生較大的變化，但通過在線辯識和改變控制器參數(shù)，系統(tǒng)也能逐漸適應(yīng)。 大功率 LED路燈 LED LED（ Light Emitting Diode） ， 發(fā)光二極管 ，是一種固態(tài)的 半導(dǎo)體 器件，它可以直接把電轉(zhuǎn)化為光。而光的波長也就是光的顏色，是由形成 PN 結(jié)的材料決定的。 LED 基本上是一塊很小的晶片被封裝在 環(huán)氧樹脂 里面，所以它非常的小，非常的輕。這就是說：它消耗的電不超過 。比 HID 或白熾燈更少的熱輻射。 LED 是被完全的封裝在環(huán)氧樹脂里面，它比燈泡和熒光燈管都堅(jiān)固。 [11] LED 光源的特點(diǎn) 1． 電壓： LED使用低壓電源，供電電壓在 624v之間，根據(jù)產(chǎn)品不同而異，所以它是一個比使用高壓電源更安全的電源，特 別適用于公共場所。 根據(jù)發(fā)光二極管出光處摻或不摻散射劑、有色還是無色，上述各種顏色的發(fā)光二極管還可分成有色透明、無色透明、有色散射和無色散射四種類型。國外通常把 φ3mm 的發(fā)光二極管記作 T1；把 φ5mm 的記作 T1（ 3/4） ；把 T1（ 1/4） 。一般 LED 的工作電流在十幾mA 至幾十 mA，而低電流 LED 的工作電流在 2mA 以下（亮度與普通發(fā)光管相同）。 大功率 LED路燈，顧名思義是單顆功率大于 1W以上，采用新型 LED半導(dǎo)體光源的路燈。而高壓鈉燈的發(fā)光效率是隨功率增加才有所增加，因此，總體光效 LED路燈比高壓鈉燈強(qiáng)； 4． LED路燈的光顯色性比高壓鈉燈高許多，高壓鈉燈顯色指數(shù)只有 23左右，而 LED路燈顯色指數(shù)達(dá)到 75以上，從視覺心理 角度考慮，達(dá)到同等亮度，LED路燈的光照度平均可以比高壓鈉燈降低 20%以上，（參照英國 道理照明標(biāo)準(zhǔn)）； 5． LED路燈的光衰小，一年的光衰不到 3%，使用 10年仍達(dá)到道路使用照度要求，而高壓鈉燈光衰大，一年左右已經(jīng)下降 30%以上，因此， LED路燈在使用功率的設(shè)計(jì)上可以比高壓鈉燈低； 6． LED路燈有自動控制節(jié)能裝置 ,能實(shí)現(xiàn)在滿足不同時(shí)段照明要求情況下最大可能的降低功率，節(jié)省電能； 7． LED是低壓器件，驅(qū)動單顆 LED的電壓為安全電壓，系列產(chǎn)品單顆 LED功率都為 1瓦，所以它是一個比使用高壓電源更安全的電源，特別適用于公共場所（例如：路燈照明、廠礦照明、汽車照明、民用照明等）； 8． 每個單元 LED小片只有很小體 積，所以可以制備成各種形狀的器件，并且適合于易變的環(huán)境； 9． 壽命長：能使用 5萬小時(shí)以上，提供三年的質(zhì)量保證； 10． 光效高：采用 ≥100LM以上的芯片，相對于傳統(tǒng)高壓鈉燈能節(jié)能 75%以 xx 大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 11 上； 11． 安裝簡便：無需加埋電纜無需整流器等，直接將路燈燈頭安裝于燈桿接上或者將光源嵌套原有燈殼； 12． 散熱控制出色：夏天溫度控制在 45度左右，并采用被動散熱方式； 13． 質(zhì)量可靠：電路電源全部采用高質(zhì)量元器件，每顆 LED都有單獨(dú)過流保護(hù)，無需擔(dān)心損壞； 14． 光色均勻：不加透鏡，不以提高亮度而犧牲均勻光色，從而保證無光圈光色均勻。這里選用的是總線型 DIP40 封裝，其 引腳如圖 22 所示。 4． 可尋址片外 64K 字節(jié)數(shù)據(jù)存儲器 RAM。 8． 可編程全雙工串行通道（ ,） 。 12． MCS51 指令集含 111 條指令 。 80C51的基本結(jié)構(gòu) 80C51 單片機(jī)由微處理器（含運(yùn)算器和控制器）、存儲器、 I/O 口以及特殊功能寄存器 SFR 等構(gòu)成。 其主要性能為：分辨率為 8 位； ADC0809 精度小于 177。 8 路模 擬開 關(guān)地 址 鎖存 與譯 碼8 位A / D轉(zhuǎn) 換器三態(tài)輸出鎖存器I N 7I N 0S T A R T C L KE O CO ECBAA L EV R ( + ) V R ( )3 圖 24 ADC0809 ADC0809 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖 24 所示。 2． D7～ D0： 8 位數(shù)字量輸出端。一般向此引腳輸入一個正脈 xx 大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 14 沖，上升沿復(fù)位內(nèi)部逐次逼近寄存器，下降沿后開始 A/D 轉(zhuǎn)換。 7． OE：輸出允許控制端，控制鎖存器的三態(tài)門。 9． VR(+)、 VR()：分別為基準(zhǔn)電壓的正負(fù)輸入端。 PWM 信號調(diào)節(jié) LED 亮度時(shí)，信號頻率是不變的，改變的是脈沖的高電平的時(shí)間，即 LED 的導(dǎo)通時(shí)間， 進(jìn)而操控 脈沖的高電平的時(shí)間， 通過改變路燈的光照來實(shí)現(xiàn)節(jié)能。 LED 路燈打開后，根據(jù)路面安裝的聲學(xué)傳感器采集到的路面車流量與行人流量所發(fā)出的聲信號由路燈控制器來發(fā)出控制信息，如果實(shí)時(shí)車輛與行人的流量較大，即需要路燈的照度較高，系統(tǒng)根據(jù)需求自動對 LED 路燈進(jìn)行調(diào)光控制；如果實(shí)時(shí)車輛與行人的流量較小，即路燈的照度不需要很高，系統(tǒng)就會自動調(diào)寬脈沖信號的寬度，降低路燈的亮度。路燈控制器方案的選擇，主要是對 PLC 方案和微處理器方案進(jìn)行選擇。 PLC 抗干擾性能好，可靠性高 (平均無故障時(shí)間 35 萬小時(shí) )，編程簡單，通用性強(qiáng)，適用于需要大量開關(guān)控制的場合?？紤]到如果要使用大規(guī)模的在路燈上使用，成本會迅速增加。所以，本論文選擇的是方案三作為本系統(tǒng)的研究設(shè)計(jì)方案。將轉(zhuǎn)變成頻率信號的聲音數(shù)據(jù)送到單片機(jī)，單片機(jī)通過 — 系列的計(jì)算，就可以得到控制信號，然后將數(shù)據(jù)輸出到 LED 顯示以及送到 LED 路燈，即被控對象。現(xiàn)場控制設(shè)備功能的實(shí)現(xiàn)是軟硬件的結(jié)合。傳聲器作為音頻系統(tǒng)的第一環(huán)節(jié)，應(yīng)具備結(jié)構(gòu)堅(jiān)固、性能穩(wěn)定的品質(zhì)。然后再經(jīng)過高壓電場駐極后，兩面分別駐有異性電荷。 駐極體傳聲器 BM 接收到聲波信號時(shí)，傳聲器內(nèi)的電容膜片就會隨聲波而振動，膜片兩端的靜電場也隨著變動，這就把聲音轉(zhuǎn)換成了電信號。它的物理基礎(chǔ)是光電效應(yīng)，而光電效應(yīng)是指物體內(nèi)部的導(dǎo)電電子因吸收輻射而發(fā)生運(yùn)動狀態(tài)的改變，從而導(dǎo)致電學(xué)特性改變的現(xiàn)象。 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t l eN um be r R e vi s i onS iz eBD a t e : 26 J u n 20 0 9 S h e e t of F il e : E : \工程文件 \ P r ot e l 9 9 S E \ M y D e si gn 1 .d d b D r a w n B y:RRG N DV ou t+ 5V 圖 35 光敏 傳感器 如圖 35 為光敏傳感器，主要是用于光信號轉(zhuǎn)換電信號再送入單片機(jī)處理 ,由一個光敏二極管、一個 NPN 三極管和兩個電阻構(gòu)成。這里選用的是內(nèi)部時(shí)鐘方式。 當(dāng)在 80C51 的單片機(jī)的 RST 引腳引入高電平并保持兩個機(jī)器周期時(shí)，單片機(jī)內(nèi)部就執(zhí)行復(fù)位操作（若該引腳持續(xù)保持高電平，單片機(jī)就處于循環(huán)復(fù)位狀態(tài)） 。該 電路的典型參數(shù)為：晶振為 12MHz 時(shí)， C3 為10uF， R1 為 ， R2 為 ； 晶振為 6MHz 時(shí)， C3 為 22uF， R1 為1KΩ， R2 為 20