【正文】 LED 分類 ............................................................................................ 9 大功率 LED 路燈 ............................................................................ 10 單片機(jī) AT80C51 .................................................................................... 11 80C51 的基本特性 ........................................................................... 11 80C51 的基本結(jié)構(gòu) ........................................................................... 12 A/D 轉(zhuǎn)換器 ADC0809............................................................................. 13 本章小結(jié) ................................................................................................. 14 第 3章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) ...................................................................................... 15 系統(tǒng)的總體方案設(shè)計(jì) ............................................................................. 15 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)模型及功能分析 .......................................................... 15 路燈控制器的方案選擇 .................................................................. 16 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) .................................................................................. 16 聲光信號(hào)采集 ......................................................................................... 17 聲音信號(hào)采集 .................................................................................. 17 光照信號(hào)采集 .................................................................................. 18 控制器的設(shè)計(jì)以及基本外圍電 路 ......................................................... 19 單片機(jī)控制器的設(shè)計(jì) ...................................................................... 19 A/D 轉(zhuǎn)換電路 ................................................................................... 20 開關(guān)量輸入 /輸出電路 ..................................................................... 22 xx 大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 IV 人機(jī)交互模塊設(shè)計(jì) .......................................................................... 23 電源電路設(shè)計(jì) .................................................................................. 24 本章小結(jié) ................................................................................................. 25 第 4章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) ...................................................................................... 26 軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ......................................................................................... 26 主程序設(shè)計(jì) ............................................................................................. 26 自適應(yīng)照明控制綜合策略 ..................................................................... 28 時(shí)間控制策略 .................................................................................. 28 組群控制策略 .................................................................................. 30 環(huán)境參數(shù)與輔助控制策略 .............................................................. 30 本章小結(jié) ................................................................................................. 31 結(jié)論 .................................................................................................................... 32 致謝 .................................................................................................................... 33 參考文獻(xiàn) ............................................................................................................ 34 附錄 A ................................................................................................................ 35 附錄 B ................................................................................................................ 41 附錄 C ................................................................................................................ 46 xx 大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 1 第 1章 緒論 課題背景 課題研究的背景 城市路燈的功能日益突出。道路照明的安全和節(jié)能問題已經(jīng)引起了照明科技領(lǐng)域眾多研究機(jī)構(gòu)和企業(yè)的高度重視 [2]。隨著城市市政建設(shè)日新月異，寬闊的街道，各種各樣的路燈給城市帶來了光明的同時(shí)也增添了城市夜間的魅力。 2. 提高城市路燈管理水平，在改善城市道路照明質(zhì)量的同時(shí)，還可以節(jié)省人力物力。德國(guó) STECA 太陽能路燈控制 器具有的獨(dú)特功能 ,主要特點(diǎn)是： PWM 脈寬調(diào)制充電方式、自動(dòng)識(shí)別 12V／ 24V 系統(tǒng)、 PWM 充電電路（智能三階段充電）、 SOC，自動(dòng)學(xué)習(xí)功能 STATEOFCHARGE 算法等特點(diǎn)。據(jù)官方統(tǒng)計(jì)，北京奧運(yùn)會(huì)總共包括 36 個(gè)比賽場(chǎng)館，其照明產(chǎn)品需求就達(dá) 5億元左右，這還不包括奧運(yùn)村、奧運(yùn)花園等其他公共照明設(shè)施市場(chǎng)。 東莞勤上光電股份有限公司作為東莞 LED 行業(yè)的龍頭企業(yè) ，大功率 LED節(jié)能路燈就是勤上光電眾多產(chǎn)品中的“拳頭”產(chǎn)品之 — 。智能型照明節(jié)電器可通過電腦對(duì)控制器進(jìn)行設(shè)定，從而根據(jù)天色的明暗自動(dòng)調(diào)節(jié)燈光。目前， 大功率 LED 照明技術(shù)日趨成熟， 大功率 LED 光源功效已經(jīng)達(dá)到 120 lm/W，城市 LED 路燈 照明 節(jié)能改造成為發(fā)展趨勢(shì)。 近年來，國(guó)家半導(dǎo)體 照明 工程研發(fā)及產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟針對(duì) LED 城市道路 照明 做了大量的調(diào)研工作，了解行業(yè)技術(shù)發(fā)展的新成果和市場(chǎng)發(fā)展新走向。 未來 LED 產(chǎn)業(yè)的良性發(fā)展還須大力進(jìn)行新產(chǎn)品研發(fā)，加強(qiáng)企業(yè)自主創(chuàng)新能力，形成整體競(jìng)爭(zhēng)力，相信在國(guó)家政策的大力推動(dòng)下，我國(guó) LED 生產(chǎn)企業(yè)和LED 路燈 產(chǎn)業(yè)必定會(huì)勢(shì)蓬勃發(fā)展。 在日常生活中，所謂自適應(yīng)是指生物能改變自己的習(xí)性以適應(yīng)新的環(huán)境的一種特征。面對(duì)這些客觀存在的各式各樣的不確定性，如何設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)目刂谱饔?，使得某一指定的性能指?biāo)達(dá)到并保持最優(yōu)或者近似最優(yōu)，這就是自適應(yīng)控制所要研究解決的問題。 常規(guī)的反饋控制系統(tǒng)對(duì)于系統(tǒng)內(nèi)部特性 的變化和外部擾動(dòng)的影響都具有一定的抑制能力，但是由于控制器參數(shù)是固定的，所以當(dāng)系統(tǒng)內(nèi)部特性變化或者外部擾動(dòng)的變化幅度很大時(shí)，系統(tǒng)的性能常常會(huì)大幅度下降，甚至是不穩(wěn)定。 LED 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖 21 所示。 3． 使用壽命長(zhǎng)。燈體內(nèi)也沒有松動(dòng)的部分，這些特點(diǎn)使得 LED 可以說是不易損壞的。散射型發(fā)光二極管和達(dá)于做指示燈用。 除上述分類方法外，還有按芯片材料分類及按功能分類的方法。 綜合上述原理，大功率 LED 路燈的節(jié)能效果顯著，代替高壓鈉燈可節(jié)電60%以上 [12]。 5． 可尋址片外 64K 字節(jié)程序存儲(chǔ)器 ROM。 13． 空閑狀態(tài)維持低功耗和掉電狀態(tài)保護(hù)存儲(chǔ)內(nèi)容。1LSB；單 +5V 供電，模擬輸入電壓范圍為 0V～＋ 5V；具有鎖存控制的 8 路輸入模擬開關(guān)；可鎖存三態(tài)輸出，輸出與 TTL 電平兼容；功耗為 15mW；不必進(jìn)行零點(diǎn)和滿度調(diào)整；轉(zhuǎn)換速度取決于芯片外接的時(shí)鐘頻率，時(shí)鐘頻率范圍為 10KHz～ 1280KHz。 3． ALE：地址鎖存允許信號(hào)輸入端。當(dāng) OE 為高電平時(shí)，轉(zhuǎn)換結(jié)果數(shù)據(jù)出現(xiàn)在 D7～ D0 引腳。此方法利用了人眼夜晚行進(jìn)時(shí)對(duì)光照要求不敏感的特點(diǎn)改變了 LED 路燈的亮、滅時(shí)間，在不同的時(shí)段根據(jù)際要求獲得相應(yīng)的照度，實(shí)現(xiàn)路燈亮度的自適應(yīng)調(diào)節(jié)。 方 案 — :采用上位、下位機(jī) (PCPLC)的控制系統(tǒng)。 AT80C51 是 4K 字節(jié)的掩膜 ROM 高性能微處理器，其外圍接口電路簡(jiǎn)單，具有很高的性價(jià)比，成本低因而是 — 種功能強(qiáng)大的微控制器，它對(duì)很多嵌入式控制應(yīng)用提供了 — 個(gè)高度靈活有效的解決方案 [14]。其系統(tǒng)硬件電路的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如下圖 32 所示： xx 大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 17 聲 音 傳 感 器 信 號(hào) 放 大 器 A / D 轉(zhuǎn) 換光 電 傳 感 信 號(hào) 放 大 器L E D 數(shù) 碼 顯示 單 元單 片 機(jī)控 制 對(duì) 象路 燈聲 音 信 號(hào)光 照 信 號(hào)恒 流 驅(qū) 動(dòng) /電 源 圖 32 系統(tǒng)硬件原理框圖 自適應(yīng)控制系統(tǒng)硬件主要由聲學(xué)傳感器、光學(xué)傳感器、信號(hào)放大器、微處理器、 A/D 轉(zhuǎn)換器等組成。 這里選用的傳聲器為駐極體傳聲器為聲音信號(hào)的采集裝置。 圖 34 為由駐 極體 xx 大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 18 構(gòu)成的聲音傳感器。其工作過程為：有光照 xx 大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 19 在光敏二極管上時(shí)，光敏二極管將光信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，電信號(hào)再經(jīng)三極管放大后，輸出到 A/D 轉(zhuǎn)換器，將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，再輸入 80C51 單片機(jī)，由 80C51 輸出控制信號(hào)決定 LED 路燈是否開啟。 80C51 的復(fù)位操作有兩種基本形式：一種是上電復(fù)位，另一種是上電與按鍵均有效的復(fù)位。 由于 ADC0809 具有輸出三態(tài)鎖存器，故其 8 位數(shù)據(jù)數(shù)出線可直接與單片機(jī)數(shù)據(jù)總線相連。 ADC0809 所需參考電壓由 REF+和 REF接入， — 般地， REF+接 ADC0809的 5V 電壓端