【正文】 電流 LED 的工作電流在 2mA 以下（亮度與普通發(fā)光管相同）。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(dòng)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(dòng)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(gè)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(gè)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(dòng)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。 4． 可尋址片外 64K 字節(jié)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 RAM。 12． MCS51 指令集含 111 條指令 。 其主要性能為：分辨率為 8 位； ADC0809 精度小于 177。 2． D7～ D0： 8 位數(shù)字量輸出端。 7． OE：輸出允許控制端，控制鎖存器的三態(tài)門。 PWM 信號(hào)調(diào)節(jié) LED 亮度時(shí)，信號(hào)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。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?？紤]到如果要使用大規(guī)模的在路燈上使用，成本會(huì)迅速增加。將轉(zhuǎn)變成頻率信號(hào)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(hào)，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。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)。 駐極體傳聲器 BM 接收到聲波信號(hào)時(shí)，傳聲器內(nèi)的電容膜片就會(huì)隨聲波而振動(dòng)，膜片兩端的靜電場也隨著變動(dòng)，這就把聲音轉(zhuǎn)換成了電信號(hào)。 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(hào)轉(zhuǎn)換電信號(hào)再送入單片機(jī)處理 ,由一個(gè)光敏二極管、一個(gè) NPN 三極管和兩個(gè)電阻構(gòu)成。 當(dāng)在 80C51 的單片機(jī)的 RST 引腳引入高電平并保持兩個(gè)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)） 。再經(jīng)二分頻后為 1MHz， ADC0809 能夠可 靠工作。 ADC0809 的 EOC 端經(jīng)反相器連接到單片機(jī)的 （ INT1） 引腳，作為查詢或中斷信號(hào)。單片機(jī)的低 8 位地址信號(hào)在 ALE 作用下鎖存在 74LS373 中。該電路采用的是上電與按鍵均有效的復(fù)位，復(fù)位電路的原理為：上電瞬間 RST 引腳獲得高電平，隨著電容 C3 的充電， RST 引腳的高電平將逐漸下降。 控制器的設(shè)計(jì)以及基本外圍電路 自適應(yīng)路燈控制器采用單片機(jī)為核心控制器件，以單片機(jī)為控制核心，結(jié)合外圍電路設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)形成完整的控制系統(tǒng)。 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:U 13T L P 52 1R 35R 40+ 24 VV C CD0I N 1BMRR RV C Cou t 圖 34 聲音傳感器器 光照信號(hào)采集 光照信號(hào)采集其實(shí)就是利用了一個(gè)光電式傳感器。 聲電轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵 元件 是駐極體 的 振動(dòng)膜。硬件系統(tǒng)的工作原理為 :光信號(hào)通過光電傳感器轉(zhuǎn)變成模擬信號(hào)，經(jīng)放大器放大后輸入至 A/D 轉(zhuǎn)換器，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的開啟和關(guān)閉。 綜合以上比較，方案 — 和方案二在數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)控制和大規(guī)模的數(shù)據(jù)處理方面有很大的優(yōu)勢，但是設(shè)計(jì)復(fù)雜，成本 比較高等缺點(diǎn)。 方案二 :選用 TI 公司 DSP 控制器或者使用 ARM 嵌入式系統(tǒng)作為控制系統(tǒng)。其自適應(yīng)控制器控制框圖如圖 31 所示。當(dāng) OE 為低電平時(shí)， D7～ D0 引腳對外呈高阻狀態(tài)。通常向此引腳輸入一個(gè)正脈沖時(shí)，可將三位地址選擇信號(hào) A、 B、 C 鎖存于地址寄存器內(nèi)并進(jìn)行譯碼，選通相應(yīng)的模擬輸入通道。典型值為時(shí)鐘頻率 640KHz 時(shí)，轉(zhuǎn)換時(shí)間約為 100μS。 80C51 的存儲(chǔ)器配置方式與其他常用的微機(jī)系統(tǒng)不同，它采用哈佛結(jié)構(gòu)，把程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器分開，各有自己的尋址系統(tǒng)、控制信號(hào)和功能。 6． 片內(nèi) 21 個(gè)特殊功能寄存器（ SFR） 。 單片機(jī) AT80C51 80C51 是 — 種低功耗、高性能的含有 4K 字節(jié)掩膜只讀存儲(chǔ)器 (ROMRead Only Memory)的 8 位 CHMOS 微控制器，使用高密度、非易失存儲(chǔ)技術(shù)制造，并且與 80C51 指令系統(tǒng)和引腳完全兼容。 大功率 LED路燈 大功率 LED 廣義上說就是單顆 LED 光源功率大于 (含 )的。 按發(fā)光管出光面特征分 按發(fā)光管 出光面特征分圓燈、方燈、矩形、面發(fā)光管、側(cè)向管、表面安裝用微型管等。 7． 可控性強(qiáng)。在恰當(dāng)?shù)碾娏骱碗妷合拢?LED 的使用壽命可達(dá) 10 萬小時(shí)。 圖 21 LED 內(nèi)部結(jié)構(gòu) LED 特點(diǎn)： LED 的內(nèi)在特征決定了它是最理想的光源去 代替?zhèn)鹘y(tǒng)的光源，它有著廣泛的用途。所以對那些對象特性或擾動(dòng)特性變化范圍很大，同時(shí)又要求經(jīng)常保持高性能指 xx 大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 8 標(biāo)的一類系統(tǒng)，采取自適應(yīng)控制是合適的。 自適應(yīng)控制和常規(guī)的反饋控制和最優(yōu)控制一樣，也是一種基于數(shù)學(xué)模型的控制方法，所不同的只是自適應(yīng)控制所依據(jù)的關(guān)于模型和擾動(dòng)的先驗(yàn)知識(shí)比較少，需要在系統(tǒng)的運(yùn)行過程中去不斷提取有關(guān)模型的信息，使模型逐步完善。因此，直觀 地說，自適應(yīng)控制器應(yīng)當(dāng)是這樣一種控制器，它能修正自己的特性以適應(yīng)對象和擾動(dòng)的動(dòng)態(tài)特性的變化。 論文研究內(nèi)容 本文主要是要對自適應(yīng) LED 路燈的控制系統(tǒng) 進(jìn)行深入分析和研究。 20xx 年聯(lián)盟向北京奧運(yùn)場館業(yè)主單位 推薦了太陽能 LED 路燈 ， 100 余盞太陽能 LED 路燈 在奧運(yùn)村現(xiàn)場展示。表 11 是傳統(tǒng)路燈與 LED 路燈對比。比如深夜的時(shí)候，燈光會(huì)暗 — 些，而晚上八九點(diǎn)時(shí)則亮 —些，也達(dá)到節(jié)能的目的。這 — 產(chǎn)品技術(shù)上使用了具有企業(yè)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的無線控制系統(tǒng)，可對燈具實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制，既可對燈具進(jìn)行遠(yuǎn)程開、關(guān)和調(diào)光，又能遠(yuǎn)程采集燈具工作時(shí)的電量、溫度等數(shù)據(jù)，還能節(jié)省大量人工維護(hù)成本。 LED 照明除了比用常規(guī)照明至少節(jié)能 60%以外，還擁有長壽命、易集成、快響應(yīng)、利環(huán)保、光分布易于控制、色彩豐富等優(yōu)勢。所實(shí)現(xiàn)的路燈功能為自動(dòng)識(shí)別季節(jié)和時(shí)間、光控開＋時(shí)控關(guān)、時(shí)控開＋光控關(guān) 。 3. 從國家的城市公共事業(yè)建設(shè)策略上來說，網(wǎng)絡(luò)化的公共照明系統(tǒng)也是數(shù)字化城市的 — 個(gè)重要組成部分，可以為 城市的數(shù)字化建設(shè)做 — 個(gè)良好的基礎(chǔ)和參考。但是由于道路、路燈眾多，傳統(tǒng)的人工管理模式已經(jīng)和快速、現(xiàn)代化的城市建設(shè)不相適應(yīng)。 我國大部分城市路燈都采用“全夜燈”的方式進(jìn)行照明，普遍存在的問題有兩點(diǎn) :— 方面，后半夜行人稀少，采用“全夜燈”的方式浪費(fèi)太大 [3][4]，因此，有的地方采取前半夜全亮，后半夜全滅的“半夜燈”照明方式 。眾所周知，城市公用路燈對美化城市、改善投資環(huán)境、推動(dòng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和保障人民生活安全及道路交通安全等方面起著不容忽視的重要作用。 MCS51 系列單片機(jī)無 PWM 輸出功能，所以采用定時(shí)器配合軟件的方法共同實(shí)現(xiàn)。討論了自適應(yīng)路燈控制系統(tǒng)的構(gòu)思、設(shè)計(jì)方案，介紹了該裝置的系統(tǒng)設(shè)計(jì)、工作原理，對大功率 LED、單片機(jī) AT80C51 及路燈控制器進(jìn)行了詳細(xì)的介紹，分析了以AT80C51 單片機(jī)為主控單元的硬件電路，對電路的主程序進(jìn)行了軟件設(shè)計(jì)，采用了時(shí)間控制，環(huán)境參數(shù)控制以及手動(dòng)控制相結(jié)合的控制策略。 xx 大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 III 目錄 摘要 ....................................................................................................................... I Abstract ...............................................................................................................II 第 1章 緒論 ........................................................................................................ 1 課題背景 ................................................................................................... 1 課題研究的背景 ................................................................................ 1 課題研究的意義 ................................................................................ 2 國內(nèi)外 大功率 LED 控制技術(shù)的發(fā)展 ..................................................... 2 國外大功率 LED 控制技術(shù)的發(fā)展 .................................................. 2 國內(nèi)大功率 LED 控制技術(shù)的發(fā)展 .................................................. 3 大功率 LED 的路燈的發(fā)展趨勢 ............................................................. 4 論文研究內(nèi)容 ........................................................................................... 6 第 2章 路燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)基礎(chǔ) ................................................................ 7 自適應(yīng)控制 ............................................................................................... 7 大功率 LED 路燈 ..................................................................................... 8 LED ..................................................................................................... 8 LED 光源的特點(diǎn) ................................................................................ 9