【正文】 根據(jù)需要進(jìn)行自行編程調(diào)節(jié)所要達(dá)到的路燈亮度。作為外部環(huán)境對(duì)系統(tǒng)的影響，可以等效地用許多擾動(dòng)來表示。在這個(gè)意義下，控制系統(tǒng)具有一定的適應(yīng)能力。半導(dǎo)體晶片由三部分組成，一部分是 P 型半導(dǎo)體，在它里面空穴占主導(dǎo)地位，另一端是 N 型半導(dǎo)體，在這邊主要是電子，中間通常是 1 至 5 個(gè)周期的量子阱。 LED 耗電非常低，一般來說 LED 的工作電壓是 。 LED 是由無毒的材料作成， 不像 熒光燈 含水銀會(huì)造成污染，同時(shí)LED 也可以回收再利用。如小電流時(shí)為紅色的LED，隨著電流的增加，可以依次變?yōu)槌壬S色，最后為綠色 8. 價(jià)格： LED的價(jià)格比較昂貴，較之于白熾燈，幾只 LED的價(jià)格就可以與一只白熾燈的價(jià)格相當(dāng)，而通常每組信號(hào)燈需由上 300～ 500只二極管構(gòu)成 LED 分類 按發(fā)光管發(fā)光顏色分 按發(fā)光管發(fā)光顏色分，可分成紅色、橙色、綠色（又細(xì)分黃綠、標(biāo)準(zhǔn)綠和純綠）、藍(lán)光等。 按發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)分 按發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)分有全環(huán)氧包封、金屬底座環(huán)氧封裝、陶瓷底座環(huán)氧封裝及玻璃封裝等結(jié)構(gòu)。 發(fā)光二極管 (Light Emitting Diode,簡(jiǎn)寫為 LED)是基于半導(dǎo)體 PN結(jié)形成的用微弱的電能就能發(fā)光的高效固態(tài)光源，在一定的正向偏置電壓和注入電流下，注入 P區(qū)的空穴和注入 N區(qū)的電子在擴(kuò)散至有源區(qū)后經(jīng)輻射復(fù)合而發(fā)出光子，將電能直接轉(zhuǎn)化為光能。 2． 片內(nèi)有 128 字節(jié) RAM。 10． 中斷結(jié)構(gòu)具有 5 個(gè)中斷源和 2 個(gè)優(yōu)先級(jí) 。 振 蕩 器 和時(shí) 序 O S C程 序 存 儲(chǔ) 器4 K B R O M數(shù) 據(jù) 存 儲(chǔ) 器2 5 6 B R A M / S F R2 * 1 6 位定 時(shí) / 計(jì) 數(shù) 器8 0 C 5 1C P U6 4 K B 總 線擴(kuò) 展 控 制 器可 編 程 I / O 口可 編 程 全 雙工 串 行 口串 行 通 信控 制并 行 口外 中 斷內(nèi) 中 斷外 時(shí) 鐘 源外 部 事 件 計(jì) 數(shù) 圖 23 單片機(jī) 80C51 的基本結(jié)構(gòu)圖 xx 大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 13 A/D 轉(zhuǎn) 換器 ADC0809 本設(shè)計(jì)中采用的 A/D 轉(zhuǎn)換器是 ADC0809[16]。 ADC0809 引腳圖如圖 25 所示。 6． EOC：轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)輸出端。其中包括自適應(yīng)控制的概念及在該路燈控制器設(shè)計(jì)中的應(yīng)用； LED、大功率 LED 的國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r，并根據(jù)市場(chǎng)需要及國家的各項(xiàng)推進(jìn)政策對(duì) LED 路燈未來的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了預(yù)估；簡(jiǎn)單介紹了單片機(jī)AT80C51 和 A/D 轉(zhuǎn)換器 ADC0809 的主要特性、內(nèi)部結(jié)構(gòu)等，為系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供依據(jù)。 路燈控制器的方案選擇 自適應(yīng)路燈控制器是路燈控制系統(tǒng)的核心。同時(shí) PLC 價(jià)格高昂，對(duì)于低端產(chǎn)品降低成本造成了較大困難。 光信號(hào)通過光電傳感器，轉(zhuǎn)變成電信號(hào)，電信號(hào)經(jīng)過放大后，送給開頭電路，作為路燈的的開關(guān)。 聲光信號(hào)采集 聲音信號(hào)采集 本系統(tǒng)選用傳聲器作為路面聲音信號(hào)的采集裝置。膜片的另一面與金屬極板之間用薄的絕緣襯圈隔離開。 光電傳感器一般由光源、光電轉(zhuǎn)換電路和光電元件 3 部分組成。圖 36 中電容器 C C2 的作用是穩(wěn) xx 大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 20 定頻率和快速起振，電容值為 5～ 30pF，典型值為 30pF。由于 ADC0809 片內(nèi)無時(shí)鐘，故利用 80C51 提供的地址鎖存允許信號(hào) ALE 經(jīng) D 觸發(fā)器二分頻后獲得。在讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果時(shí)，用單片機(jī)的讀信號(hào) RD 和 引腳經(jīng)或非門后產(chǎn)生的正脈沖 作為 OE 信號(hào)，用以打開三態(tài)輸出鎖存器。單片機(jī)的 作為片選信號(hào)，與 WR 進(jìn)行或非操作得到一個(gè)正脈沖加到 ADC0809 的 ALE 和 START 引腳上。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 200Ω。這里選用的是內(nèi)部時(shí)鐘方式。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(dòng)狀態(tài)的改變，從而導(dǎo)致電學(xué)特性改變的現(xiàn)象。然后再經(jīng)過高壓電場(chǎng)駐極后，兩面分別駐有異性電荷?，F(xiàn)場(chǎng)控制設(shè)備功能的實(shí)現(xiàn)是軟硬件的結(jié)合。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。 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(jiǎn)單，通用性強(qiáng)，適用于需要大量開關(guān)控制的場(chǎng)合。 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(hào)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(dòng)對(duì) 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(huì)自動(dòng)調(diào)寬脈沖信號(hào)的寬度，降低路燈的亮度。 9． VR(+)、 VR()：分別為基準(zhǔn)電壓的正負(fù)輸入端。一般向此引腳輸入一個(gè)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。 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。 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(chǔ)器、 I/O 口以及特殊功能寄存器 SFR 等構(gòu)成。 8． 可編程全雙工串行通道（ ,） 。這里選用的是總線型 DIP40 封裝，其 引腳如圖 22 所示。 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。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） 。 [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(gè)比使用高壓電源更安全的電源，特 別適用于公共場(chǎng)所。比 HID 或白熾燈更少的熱輻射。 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。 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。隨著生產(chǎn)過程的不斷進(jìn)行，通過在線辯 識(shí)，模型會(huì)變得越來越準(zhǔn)確，越來越接近于實(shí)際。 任何一個(gè)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。 PWM（ 脈沖寬度調(diào)制信號(hào) ）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(duì)模擬電路進(jìn)行控制 ，通過調(diào)節(jié)脈沖信號(hào)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。針對(duì) 目前 LED 路燈 標(biāo)準(zhǔn)不能快速出臺(tái)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(cè)試方法技術(shù)規(guī)范等。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(duì)于 大功率 、高亮度、節(jié)能的 LED 路燈 產(chǎn)品的市場(chǎng)需求是極其龐大的。 xx 大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 4 北京市路燈原來在每臺(tái)變壓器都裝了 — 個(gè)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]。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。 國內(nèi)不少城市已經(jīng)開始紛紛采用各種技術(shù)對(duì)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(duì)全市路燈的遙控、遙測(cè)、遙信。 1． 大力推動(dòng)綠色照明，在光源的材料，使用規(guī)范上加以有效管理，出臺(tái)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 。 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(duì)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。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。 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。因此，對(duì)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。并為產(chǎn)品化設(shè)計(jì)提供依據(jù)。PWM（ 脈沖寬度調(diào)制信號(hào) ）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(duì)模擬電路進(jìn)行控制 ，通過調(diào)節(jié)脈沖信號(hào)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。street lamp control。另外城市電力供應(yīng)的日趨緊張，對(duì)城市公共照明節(jié)電尤其是道路照明節(jié)電提出了要求。目前，路燈照明廣泛使用高壓鈉燈，其設(shè)計(jì)壽命在 120xx 小時(shí)以上，在正常情況下至少可用 3 年，但是由于超壓使用，現(xiàn)在路燈燈泡的實(shí)際壽命只有 1 年左右，有的甚至只有幾個(gè)月，造成維護(hù)和材料的浪費(fèi)極大。 自適應(yīng)控制的道路照明系統(tǒng)為我們帶來了全新的照明控制概念 [5]。德國生產(chǎn)的 STECA 太陽能路燈控制器，有 12V 和 24V 兩種，可以自動(dòng)識(shí)別，可滿足絕大多數(shù)太陽能照明系統(tǒng)使用，它采用脈沖調(diào)制技術(shù)，不僅能有效的保護(hù)蓄電池，防止過充電現(xiàn)象的發(fā)生。 3． 積極 推廣節(jié)能獎(jiǎng)勵(lì)政策，鼓勵(lì)民眾節(jié)能，節(jié)電，建立了完善有效的獎(jiǎng)勵(lì)機(jī)制。此次活動(dòng)將作為“ 6目前多家科技公司正在我市推行智能型照明節(jié)電控制器器試點(diǎn)工作，通過改變電壓控制燈光明暗，為主城道路公共照明設(shè)施節(jié)能。 大連市采用大連現(xiàn)代高技術(shù)發(fā)展公司研制的城市路燈監(jiān)控管理系統(tǒng)，其基本功能是通過光控和時(shí)控技術(shù)對(duì)接觸器進(jìn)行控制，可檢測(cè)到每條路段的亮燈率[9]，可有效控制全夜或半夜燈，可對(duì)供電變壓器 (電流或電壓 )線路短或開路等事件及時(shí)報(bào)警。表 12 是傳統(tǒng)路燈與 LED 路燈五年總體費(fèi)用的比較。 但是由于 LED 是半導(dǎo)體器件，采用直流電、低電壓、低電流，不用逆變器和調(diào)壓變壓系統(tǒng)，是節(jié)能、低損耗、科學(xué)合理的 照明 系統(tǒng)。 xx 大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 7 第 2章 路燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)基礎(chǔ) 自適應(yīng)控制 所謂適應(yīng)性，是指系統(tǒng)能夠靈活的配置，根據(jù)環(huán)境和用戶的要求改變系統(tǒng)的大小，適應(yīng)不同的需要，而且這種變化不需要重新開發(fā)或修改軟件程序。這些擾動(dòng)通常是不可預(yù)測(cè)的。比如說，當(dāng)系統(tǒng)在設(shè)計(jì)階段，由于對(duì)象特性的初始信息比較缺乏，系統(tǒng)在剛開始投入運(yùn)行時(shí)可能性能不理想，但是只要經(jīng)過一段時(shí)間的運(yùn)行，通過在線辯識(shí)和控制以后，控制系統(tǒng)逐漸適應(yīng)，最終將自身調(diào)整到一個(gè)滿意的工作狀態(tài)。當(dāng)電流通過導(dǎo)線作用于這個(gè)晶片的時(shí)候，電子和空穴就會(huì)被推向量子阱，在量子阱內(nèi)電子跟空穴復(fù)合，然后就會(huì)以光子的形式發(fā)出能量，這就是LED 發(fā)光的原理。工作電流是 。紅光 LED 含有大量的 As（砷），劇毒 6． 堅(jiān)固耐用。另外，有的發(fā)光二極管中包含二種或三種顏色的芯片。 按發(fā)光強(qiáng)度和工作電流分 按發(fā)光強(qiáng)度和工作電流分有普通亮度的 LED（發(fā)光強(qiáng)度 100mcd）；把發(fā)光 xx 大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 10 強(qiáng)度在 10～ 100mcd 間的叫高亮度發(fā)光二極管。與傳統(tǒng)路燈照明相比， LED路燈具有以下優(yōu)點(diǎn)： 1． LED路燈本身的特性 ——光的單向性， 沒有光的漫射，保證光照效率； 2． LED路燈有獨(dú)特的二次光學(xué)設(shè)計(jì)，將 LED路燈的光照射到所需照明的區(qū)域，進(jìn)一步提高了光照效率，以達(dá)到節(jié)能目的； 3． LED的光源效率目前已達(dá) 100lm/W，而且還有很大的發(fā)展空間，理論值達(dá) 250lm/W。 xx 大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 12 3． 片內(nèi)有 4K 字節(jié)程序存儲(chǔ)器 ROM。 11． 內(nèi)置 1 個(gè)布爾處理器和 1 個(gè)布爾累加器（ cy） 。 ADC0809 是 CMOS、 8 位逐次逼近式 A/D 轉(zhuǎn)換器。 如圖 25 為 ADC0809 引腳，其功能如下： 1． IN0～ IN7： 8 路模擬量輸入端。 A/D 轉(zhuǎn)換期間 EOC 為低電平， A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)束后 EOC 為高電平。 xx 大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 15 第 3章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)的總體方案設(shè)計(jì) 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)模型及功能分 析 該系統(tǒng)的節(jié)能方法是通過控制器對(duì)輸出脈沖寬度進(jìn)行控制， 其中的 “寬度 ”，就是脈沖的高電平的時(shí)間。當(dāng)前軟起動(dòng)控制系統(tǒng)中，通常采用 PLC 進(jìn)行控制，隨著嵌入式技術(shù)的發(fā)展，采用微處理器設(shè)計(jì)的軟起動(dòng)控制器也大量出現(xiàn)。 采用 DSP 控制器或者 ARM 嵌入式系統(tǒng)作為控制系統(tǒng)的最大優(yōu)勢(shì)是功能強(qiáng)大，能耗小，響應(yīng)時(shí)間快，但外接硬件電路較多，體積將會(huì)增加，在系統(tǒng)安裝上有些不便，相比之下成本要有所增加，其價(jià)格是單片機(jī)的五倍。聲音信號(hào)通過聲音傳感器變成電壓信號(hào)，電壓信號(hào)再經(jīng)過放大器送給 A/D 模數(shù)轉(zhuǎn)換器， A/D 轉(zhuǎn)換器就可以把前面送來的電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成頻率脈沖信號(hào)，根據(jù)聲音大小的不同，就可以得到不同的頻