【正文】 傳感檢測(cè)電路 8 MSP430F149 單片機(jī)引腳簡(jiǎn)介 6 PWM 調(diào)光技術(shù) 6 總體方案設(shè)計(jì) 5 2 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì) 5 研究?jī)?nèi)容 1 課題的研究背景及意義 adaptive energysaving control brightness. 1 目錄 1 緒論 Abstract With the development of solar lighting technology, in recent years the solar street lamp industry is developing rapidly, continues to expand the scale, and with the new energysaving LED lamp, solar LED street lamps have been widely promoted for its good energy saving advantage. This paper introduces the principle of pulse width modulation technology PWM control the brightness of LED, designed a controller of MSP430F149 solar LED street lighting energysaving control system based on. The controller includes hardware circuit design and software design of the hardware circuit, gives the hardware circuit of the controller schematics, design of the peripheral circuit of MCU, LED constant current drive circuit, sensor detection circuit, realtime clock circuit, keyboard and display circuit and power circuit. The software part of the adaptive brightness control algorithm flow chart and the C language source code, the algorithm according to the time, the brightness of the environment and personnel activities change the duty ratio of PWM signal, automatic adjustment of brightness of LED, make full use of the controllability of the LED, to achieve the best illumination control, to achieve the purpose of energy saving. Keywords: LED constant current drive。 本文介紹了 脈沖寬度調(diào)制 技術(shù) PWM 控制 LED 亮度 的 原理 ，設(shè)計(jì)了一種基于 MSP430F149 單片機(jī)的太陽(yáng)能 LED 路燈照明節(jié)能控制系統(tǒng)的控制器。 整個(gè)控制器包括硬件電路的設(shè)計(jì)和軟件電路的設(shè)計(jì)，硬件部分給出了 控制器硬件電路原理圖 ，設(shè)計(jì)了 單片機(jī)外圍電路、 LED 恒流驅(qū)動(dòng)電路、傳感檢測(cè)電路 、實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路、 鍵盤(pán)顯示電路 和電源電路 。 MSP430 microcontroller。 3 太陽(yáng)能 LED 路燈的優(yōu)勢(shì) 3 太陽(yáng)能 LED 路燈的發(fā)展現(xiàn)狀和前景 4 太陽(yáng)能 LED 路燈控制器綜述 4 太陽(yáng)能 LED 路燈驅(qū)動(dòng)器概述 4 本課題研究?jī)?nèi)容和論文組織結(jié)構(gòu) 8 MSP430F149 單片機(jī)簡(jiǎn)介 13 MSP430 單片機(jī)外圍電路設(shè)計(jì) 17 亮度檢測(cè)電路 29 5 結(jié)論與展望 跨入 21 世紀(jì)后，人類(lèi)面臨著實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的重大挑戰(zhàn)，如何能在能源有限和環(huán)境保護(hù)的雙重制約下發(fā)展經(jīng)濟(jì)已成為全球的熱點(diǎn)問(wèn)題。 近年來(lái)，隨著我國(guó)城市建設(shè)的不斷擴(kuò)大和建設(shè)水平的不斷提高，我國(guó)城市的路燈總數(shù)以每年約 20%的平均速度遞增，全國(guó)數(shù)千萬(wàn)盞路燈的節(jié)點(diǎn)問(wèn)題已引起政府部門(mén)的關(guān)注。 上海市于 20xx 年在崇明島建成風(fēng)光互補(bǔ)道路照明工程。太陽(yáng)光線照射地球 40 分鐘產(chǎn)生的能量夠全球一年的總能源消耗。 我國(guó)提出了可再生能源的中長(zhǎng)期計(jì)劃，預(yù)期到 2020年裝機(jī)總量達(dá)到 20xx萬(wàn)千瓦。中國(guó)的政府現(xiàn)在并沒(méi)有投入大量的財(cái)力來(lái)為太陽(yáng)能發(fā)電產(chǎn)業(yè)買(mǎi)單。而且隨著城市化建設(shè)的加快，路燈的總量每年還在劇增。據(jù)保守估計(jì)，十城萬(wàn)盞計(jì)劃的總數(shù)將會(huì)超過(guò) 200萬(wàn)盞。在我國(guó)廣闊富饒的土地上，太陽(yáng)能資源十分豐富。太陽(yáng)能燈具的照明需求逐漸往干道路燈發(fā)展，這樣對(duì)燈具照明功率、控制器及驅(qū)動(dòng)器的要求會(huì)有所提高。 另一核心部件 LED 燈驅(qū)動(dòng)電源，一般沒(méi)有根據(jù)路燈的組合形式具體分析設(shè)計(jì)。驅(qū)動(dòng)器和 LED 陣列能夠很好的匹配，使 LED 陣列發(fā)光質(zhì)量高且實(shí)現(xiàn)較高的能量利用率。太陽(yáng)能電池將光能轉(zhuǎn)化為直流電能，這點(diǎn)恰好與 LED 相匹配。在未來(lái)幾年里，若其價(jià)格繼續(xù)下降，則白光 LED 必將取代舊有燈具成為 21 世紀(jì)照明的新光源。而 LED 中不含此種物質(zhì)所以它是一種“清潔 的光源。 3) 可以自動(dòng)控制其功率。陽(yáng)光的顯色系數(shù)為 100，一般情況下顯色系數(shù)與 100 相差越小，顯色性越好，反之越差。太陽(yáng)能電池輸出的是直流電，路燈系統(tǒng)中 LED 的驅(qū)動(dòng)也是用直流電源，這樣可以不用太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)中使用其他照明設(shè)備所需要的太陽(yáng)能 LED 路燈照明節(jié)能控制系統(tǒng)控制器設(shè)計(jì) 4 逆變器，既使系統(tǒng)有較高的能源利用率，又降低了成本，還可以改善系統(tǒng)的可靠性。在這種背景下，太陽(yáng)能路燈應(yīng)運(yùn)而生，而且會(huì)不斷的發(fā)展，成為照明行 業(yè)的趨勢(shì)。 太 陽(yáng)能 LED 路燈控制器綜述 太陽(yáng)能 LED 路燈系統(tǒng)由太陽(yáng)能電池板、鉛酸蓄電池、 LED 燈、驅(qū)動(dòng)電路和控制器等部分組成 [2]。蓄電池的充電方式以及根據(jù)蓄電池的荷電量來(lái)決定放電深度等問(wèn)題都可以在很大程度上影響蓄 電池的充電速度和循環(huán)使用的次數(shù)，因此控制器如何控制充放電的時(shí)間和方式便是影響蓄電池的轉(zhuǎn)換效率和使用壽命的一個(gè)很重要的方面。 LED 的使用壽命很大程度上受其發(fā)光穩(wěn)定性影響，在實(shí)際使用過(guò)程中，因驅(qū)動(dòng)電源設(shè)計(jì)及選擇不當(dāng)導(dǎo)致 LED 發(fā)光穩(wěn)定性差，嚴(yán)重縮短了使用壽命。由于這種市場(chǎng)和社會(huì)發(fā)展的需求，目前已經(jīng)有多家公司生產(chǎn)太陽(yáng)能路燈控制器，但是這些控制器一般只具有基本的充放電控制，沒(méi)有充分考慮到如何使太陽(yáng)能電池的能量轉(zhuǎn)換率最大，蓄電池的能量轉(zhuǎn)換效率最大和蓄電池的使用壽命等問(wèn)題。主要闡述本課題的研究背景和意義，以及論文的研究目標(biāo)和論文的組織結(jié)構(gòu)。本章設(shè)計(jì)了太陽(yáng)能 LED 路燈系統(tǒng)控制器的硬件電路，并畫(huà)出原理圖。分析了本次課題中的不足之處和以后的努力方向，展望下一階段的工作。 其基本原理是 ，電壓檢測(cè)電路用于識(shí)別光照強(qiáng)度和獲取蓄電池端電壓，溫度檢測(cè)電路用于蓄電池充電溫度補(bǔ)償，環(huán)境光及紅外檢測(cè)電路用于檢測(cè)環(huán)境亮度及車(chē)輛人員情況。 PWM 調(diào)光技術(shù) 脈沖寬度調(diào)制 (PWM)技術(shù) [7]，是利用微處理器的數(shù)字輸出來(lái)對(duì)模擬電路進(jìn)行控制的一種非常有效的技術(shù)，廣泛應(yīng)用在從測(cè)量、通信到功率控制與變換 及 LED 照明等許多領(lǐng)域中。 PWM 控制 LED 亮度 原理 ： 對(duì)于控制 LED 燈 由 暗到亮或由亮到暗，采用的是脈寬 PWM 法。 隨著波形占空比不斷變化， LED 燈也會(huì) 由 暗到亮再?gòu)牧恋桨挡粩嘧兓?。 由于其超低功耗、強(qiáng)大的處理能力、高性能模擬技術(shù)及豐富的片上外圍模塊、系統(tǒng)工作穩(wěn)定、方便高效的開(kāi)發(fā)環(huán)境得到廣大用戶(hù)的高度評(píng)價(jià)。 2) 超低的功耗。從休眠方式喚醒只需要 6us 的時(shí)間。 A/D 轉(zhuǎn)換器具有采樣保持和自動(dòng)掃描特點(diǎn)。主要有以 下幾種方式： 32kHz 的晶體方式、高頻率晶體方式、諧振器方式和外部時(shí)鐘源方式。 11) 串口通信模塊： USART0、 USART1。在提供的外圍數(shù)據(jù)端口中，有兩個(gè)端口具有中斷功能，這樣能豐富硬件系統(tǒng)的中斷資源，也為實(shí)現(xiàn)多任務(wù)系統(tǒng)提供了方便。 MSP430F149 單片機(jī)引腳簡(jiǎn)介 表 1 MSP430F149 單片機(jī)引腳功能表 引腳號(hào) 符號(hào) 引腳功能 1 DVcc 數(shù)字電源端 2 3 4 5 6 7 VREF+ A/D 轉(zhuǎn)換器內(nèi)部基準(zhǔn)電壓的正輸出端 8 XIN 晶體振蕩器 XT1 的輸入端 太陽(yáng)能 LED 路燈照明節(jié)能控制系統(tǒng)控制器設(shè)計(jì) 10 (續(xù)表 ) 引腳號(hào) 符號(hào) 引腳功能 9 XOUT/TCLK 晶體振蕩器 XT1 的輸出端 /測(cè)試時(shí)鐘輸入端 10 VeREF+ A/D 轉(zhuǎn)換器外部基準(zhǔn)電壓 11 VREF?/VeREF? A/D 轉(zhuǎn)換器內(nèi)部基準(zhǔn)電壓或者外部基準(zhǔn)電壓負(fù)端 12 ， TACLK 時(shí)鐘輸入信號(hào) 13 通用數(shù)字 I/O 管腳 /Timer_A，捕獲： CCI0A 輸入，比較： OUT0 輸出 14 通用數(shù)字 I/O 管腳 /Timer_A，捕獲： CCI1A 輸入，比較： OUT1 輸出 15 通用數(shù)字 I/O 管腳 /Timer_A，捕獲： CCI2A 輸入，比較： OUT2 輸出 16 17 ，比較： OUT0 輸出 18 ，比較： OUT1 輸出 19 ，比較： OUT2 輸出 20 21 ， INCLK 時(shí)鐘信號(hào) 22 通用數(shù)字 I/O 管腳 / Timer_A，捕獲： CCI0B 輸入，比較： OUT0 輸出 23 通用數(shù)字 I/O 管腳 / Timer_A，捕獲： CCI0B 輸入，比較： OUT1 輸出 24 ，比較： OUT2 輸出 25 通用數(shù)字 I/O 管腳 /作為外接電阻管腳，通過(guò)接入一個(gè)電阻來(lái)確定DCO 的工作頻率 26 27 ，比較： OUT0 輸出 28 ： USART0/SPI 模式 29 30 31 通用數(shù)字 I/O 管腳 /外部時(shí)鐘輸入 —— USART0/UART 或 SPI 模式，時(shí)鐘輸出 —— USART0/SPI 模式 32 —— USART0/SPI 模式 33 —— USART0/SPI 模式 太陽(yáng)能 LED 路燈照明節(jié)能控制系統(tǒng)控制器設(shè)計(jì) 11 （續(xù)表） 引腳號(hào) 符號(hào) 引腳功能 34 —— USART1/SPI 模式 35 —— USART1/SPI 模式 36 通用數(shù)字 I/O 管腳 / 定時(shí)器 Timer_B，捕獲： CCI0A 或者 CCI0B 輸入，比較： OUT0 輸出 37 通用數(shù)字 I/O 管腳 / 定時(shí)器 Timer_B，捕獲： CCI1A 或者 CCI1B 輸入，比較： OUT1 輸出 38 通用數(shù)字 I/O 管腳 / 定時(shí)器 Timer_B，捕獲： CCI2A 或者 CCI2B 輸入，比較： OUT2 輸出 39 通用數(shù)字 I/O 管腳 / 定時(shí)器 Timer_B，捕獲： CCI3A 或者 CCI3B 輸入，比較： OUT3 輸出 40 通用數(shù)字 I/O 管腳 / 定時(shí)器 Timer_B，捕獲： CCI4A 或者 CCI4B 輸入，比較： OUT4 輸出 41 通用數(shù)字 I/O 管腳 / 定時(shí)器 Timer_B，捕獲： CCI5A 或者 CCI5B 輸入，比較： OUT5 輸出 42 通用數(shù)字 I/O 管腳 / 定時(shí)器 Timer_B，捕獲： CCI6A 或者 CCI6B 輸入，比較： OUT6 輸出 43 44 ： USART1/SPI 模式 45 46 47 通用數(shù)字 I/O 管腳 /外部時(shí)鐘輸入 —— USART1/UART 或 SPI 模式，時(shí)鐘輸出 —— USART1/SPI