【正文】 s finite response time to a PWM dimming signal creates design issues. There are three main types of del。最后，對(duì)評(píng)審論文的各位專家、學(xué)者表示衷心的感謝! 參考文獻(xiàn)1 ，2006,（9）: 72～732 余慶鋒，2005,（16）：105～1073 鄒常茂，節(jié)能與環(huán)保，2007,(12):52～534 ,(2):116～1205 :北京航空航天大學(xué),20076 王亞蘭,智能路燈節(jié)能控制器研究,武漢理工大學(xué),2008：49～527 8 :機(jī)械工業(yè)出版社，2005:321～3269 黃輝，姜學(xué)東， ，2005，(4):10～12，1510 大功率LED路燈的發(fā)展趨勢(shì),2009 11 LED 12 大功率LED路燈 13 李全利，仲偉峰，：清華大學(xué)出版社，2006: 14～1914 王健，2005，22(4):43～4515 (第2版).北京:北京航空航天大學(xué)出版社，200216朱虹,劉廷章,王建,基于太陽(yáng)能發(fā)電的LED照明控制技術(shù),工業(yè)儀表與自動(dòng)化裝置，2008，(1):23～2717 饒運(yùn)濤，鄒繼軍，:北京航空航天大學(xué)出版社，2002.18 黃卜夫，吳明光，2007:7～919 陳濤，照明控制與自動(dòng)化系統(tǒng)的完美結(jié)合——，(9):26～3220 張東旭，2004，(12):18～2121 Kebschull，Werner Eeonomic Street ，1996，38(3):218～22022 ，2003，(8):31～3323 Hoeline， Eeonomic Applieation of Incandescent Street Traffie Signal ，1987，39(l):38～41附錄AA matter of light：PWM dimming By Sameh Sarhan and Chris Richardson, National Semiconductor Whether you drive LEDs with a buck, boost, buckboost or linear regulator, the mon thread is drive circuitry to control the light output. A few applications are as simple as ON and OFF, but the greater number of applications call for dimming the output between zero and 100 percent, often with fine resolution. The designer has two main choices: adjust the LED current linearly (analog dimming), or use switching circuitry that works at a frequency high enough for the eye to average the light output (digital dimming). Using pulsewidth modulation (PWM) to set the period and duty cycle (Fig. 1) is perhaps the easiest way to acplish digital dimming, and a buck regulator topology will often provide the best peRFormance. Figure 1: LED driver using PWM dimming, with waveforms.PWM dimming preferred Analog dimming is often simpler to implement. We vary the output of the LED driver in proportion to a control voltage. Analog dimming introduces no new frequencies as potential sources of EMC/EMI. However, PWM dimming is used in most designs, owing to a fundamental property of LEDs: the character of the light emitted shifts in proportion to the average drive current. For monochromatic LEDs, the dominant wavELength changes. For white LEDs, the correlated color temperature (CCT) changes. It39。衷心感謝父母多年來的撫養(yǎng)和教誨，正是他們的資助、鼓勵(lì)和支持，我才能得以完成本科的學(xué)業(yè)和本學(xué)士論文。在論文撰寫期間，我要感謝許多讓我分享他們寶貴經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)的同學(xué)們。研究中，要嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真、腳踏實(shí)地、勤于動(dòng)腦、勤于動(dòng)手。在為人方面，我懂得了做人要積極樂觀，正直，樂于助人。由于水平有限及時(shí)間倉(cāng)促，還有許多工作沒有完成，硬件部分可以在進(jìn)一步的拓展，自適應(yīng)LED路燈節(jié)能控制系統(tǒng)的智能化程度還可以進(jìn)一步提高，可以朝實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控方向努力；對(duì)路燈的群控和時(shí)控要進(jìn)一步的研究。用—套裝置可以同時(shí)控制路燈的起動(dòng)和停止，且重復(fù)性好。3． 路燈控制系統(tǒng)使用方便，制造成本合理，維護(hù)較容易。它的控制單元以插件形式安裝，為維護(hù)和迅速更換元件提供了方便。本文通過系統(tǒng)構(gòu)建與方案設(shè)計(jì)、系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)以及控制策略，證明所設(shè)計(jì)的路燈控制系統(tǒng)是可行的。自適應(yīng)控制系統(tǒng)是專為大中規(guī)模的照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)的智能控制裝置[23]。 46 結(jié)論自適應(yīng)LED路燈控制系統(tǒng)的研制是目前國(guó)內(nèi)外所關(guān)注的熱點(diǎn)課題之—。千萬不要?jiǎng)h除行尾的分節(jié)符，此行不會(huì)被打印。在軟件設(shè)計(jì)中，包括系統(tǒng)初始化，定時(shí)信號(hào)采樣，對(duì)采樣結(jié)果分析和輸出控制信號(hào)。在進(jìn)行流量參數(shù)采集時(shí)，為了保證流量采集的準(zhǔn)確性，應(yīng)該合理設(shè)置采集周期。交通流量輔助控制在智能化的照明控制系統(tǒng)中要實(shí)現(xiàn)人性化的照明控制，還必須考慮同—照明季節(jié)內(nèi)交通流量變化規(guī)律的異常情況，尤其是在—些比較重要的節(jié)假日，人們的作息習(xí)慣會(huì)和平時(shí)出現(xiàn)差異，因此道路交通流量曲線與平時(shí)相比會(huì)出現(xiàn)較大波動(dòng)，這時(shí)就不能再按照正常的時(shí)間段劃分進(jìn)行控制，而必須借助于交通流量輔助控制。依據(jù)環(huán)境照度進(jìn)行輔助開燈控制只是在控制時(shí)段5內(nèi)且距離正常開燈時(shí)間1小時(shí)內(nèi)的時(shí)間段內(nèi)有效。需要注意的是，為了保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性，在進(jìn)行環(huán)境照度采集時(shí)必須采取延時(shí)或者軟件濾波等措施消除環(huán)境照度尖峰干擾(如閃電)。照度輔助控制考慮到天氣異常變化的影響，比如在陰雨天氣，實(shí)際的天黑時(shí)間將比正常情況提前，天亮?xí)r間將會(huì)推遲，這樣就必須提前開燈或者推遲關(guān)燈。作用范圍根據(jù)單燈智能控制器地址編號(hào)的數(shù)學(xué)特征可以分為奇數(shù)有效、偶數(shù)有效等多種情況，因此可以實(shí)現(xiàn)多樣化的組群控制組合。組群控制數(shù)據(jù)幀格式如表43所示。再就是對(duì)于—桿多燈的情況，需要考慮在交通流量減小時(shí)部分關(guān)閉以節(jié)約電能和減少光污染，這些都屬于組群控制。同—路段的不同路燈，由于其所處位置的不同，對(duì)其照明控制的要求可能也不相同。這種時(shí)序控制路燈兩端電壓照明方法，比較適用于要求不是很精確，能夠完成最基本的照明功能的地方，把夜間分成五個(gè)照明區(qū)域，按時(shí)間把全年分成五個(gè)照明季節(jié)，通過手動(dòng)和自動(dòng)控制方法來切換檔位，可以實(shí)現(xiàn)路燈節(jié)能，通過這種方法，全年可以節(jié)約電能在30%左右。這兩個(gè)性能指標(biāo)的提高與任務(wù)的規(guī)劃和設(shè)計(jì)密切相關(guān)。照明區(qū)域控制器的軟件功能由多個(gè)協(xié)調(diào)工作的任務(wù)實(shí)現(xiàn)。圖43 時(shí)段控制圖在前半夜，由于路上行人很多，所以這個(gè)時(shí)候路燈要維持在最亮的水準(zhǔn)，路燈的額定電壓220V，而到了晚上11點(diǎn)鐘，路上行人漸漸減少，這個(gè)時(shí)候就可以降低路燈兩端電壓到200V，這個(gè)是為了保證照明但是又可以節(jié)電。表41 某時(shí)段照明季節(jié)劃分季節(jié)一季節(jié)二季節(jié)三季節(jié)四季節(jié)五季節(jié)六劃分日期1月11號(hào)3月12號(hào)5月12號(hào)7月13號(hào)9月12號(hào)11月8號(hào)表42 某路段照明季節(jié)夜間控制時(shí)段劃分時(shí)段二時(shí)段三時(shí)段四劃分區(qū)間21：3023：3002：00控制場(chǎng)景場(chǎng)景二場(chǎng)景三場(chǎng)景四場(chǎng)景的具體內(nèi)容可以是調(diào)光、部分開關(guān)燈或者全部開關(guān)燈，用戶可以根據(jù)每個(gè)路級(jí)智能監(jiān)控終端所轄路段的實(shí)際情況設(shè)定合理的場(chǎng)景模式。表42給出的是某路段在照明季節(jié)三內(nèi)的夜間控制時(shí)段劃分情況。在每個(gè)照明季節(jié)內(nèi)每天都按照同樣的時(shí)段劃分進(jìn)行自動(dòng)的照明控制。表41給出的是某路段—年內(nèi)的照明季節(jié)劃分情況。所以為了實(shí)現(xiàn)精確的開關(guān)燈控制，更為合理方法應(yīng)該是根據(jù)城市所處的經(jīng)緯度計(jì)算出當(dāng)?shù)孛刻斓拈_關(guān)燈時(shí)間[22]。模擬日照曲線確定開關(guān)燈時(shí)間盡管對(duì)于某—城市來說，完全可以根據(jù)當(dāng)?shù)氐娜照涨€確定出每個(gè)月份大致的開關(guān)燈時(shí)間，但是由于地球上每—點(diǎn)的地理位置不同，其對(duì)應(yīng)的日出日落時(shí)間也不相同。 時(shí)間控制策略時(shí)間控制主要包括每天的開關(guān)燈控制和夜間按照道路交通流量分時(shí)段進(jìn)行的調(diào)光控制。如果處于時(shí)控有效期外，則根據(jù)環(huán)境狀況進(jìn)行控制。三種控制方式的優(yōu)先級(jí)遵循以下原則：，手動(dòng)控制時(shí)，時(shí)控和環(huán)境參數(shù)輔助控制被屏蔽。本設(shè)計(jì)中采用了時(shí)間控制(時(shí)控)、環(huán)境參數(shù)輔助控制和手動(dòng)控制相結(jié)合的照明控制策略。由定時(shí)中斷程序負(fù)責(zé)對(duì)聲光數(shù)據(jù)的采集開關(guān)，由數(shù)據(jù)采集子程序采集后送到數(shù)據(jù)處理子程序，數(shù)據(jù)處理子程序?qū)λ蛠淼臄?shù)據(jù)采集后進(jìn)行處理然后輸出，并在延遲后告知主程序，主程序再次啟動(dòng)定時(shí)程序，再由定時(shí)中斷程序負(fù)責(zé)對(duì)聲音數(shù)據(jù)的采集，然后如此循環(huán)下去。圖41軟件結(jié)構(gòu)圖由圖中我們可以很清楚的看到數(shù)據(jù)的流向以及主要的—些程序，主程序和定時(shí)中斷程序，主程序又包括數(shù)據(jù)采集程序、數(shù)據(jù)處理子程序還有延遲程序。使用者在使用此自適應(yīng)路燈控制器時(shí)可根據(jù)需要自行編寫各個(gè)子程序和PWM調(diào)光程序。第4章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)該控制軟件所要完成的任務(wù)就是系統(tǒng)初始化，定時(shí)對(duì)信號(hào)采樣，對(duì)采樣結(jié)果分析和輸出控制信號(hào)。 本章小結(jié)本章詳細(xì)介紹了系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)的各個(gè)部分原理圖，先從主控制器最小系統(tǒng)，使用的是AT80C51單片機(jī)以及最小控制系統(tǒng)，A/D轉(zhuǎn)換電路采用的是ADC0809芯片，開關(guān)量輸入/輸出電路，等各個(gè)部分的電路原理圖，這些部分搭建起了自適應(yīng)路燈控制器的硬件部分。LM25755的+5V輸出電路原理圖如圖313所示。發(fā)熱量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于線性穩(wěn)壓器件。相對(duì)于78xx系列線性穩(wěn)壓器件，LM2575具有很多優(yōu)點(diǎn)。圖312 7805三端穩(wěn)壓電源+12V提供給微處理器。 +5V電壓也是利用三端穩(wěn)壓集成電路得到的，是7805芯片[20]。信號(hào)調(diào)理電路中的運(yùn)算放大器需要+5V直流供電，A/D轉(zhuǎn)換芯片TLC2543需要+5V直流供電。圖311為8279鍵盤和顯示接口電路。鍵盤采用矩陣式，按鍵設(shè)置在其矩陣行列的交點(diǎn)上。SL3～SL0為掃描輸出線，用于對(duì)鍵盤和顯示器進(jìn)行掃描（位切換），可以編碼輸出，也可以譯碼輸出。OUTB3～OUTB0、OUTA3～OUTA0為顯示寄存器數(shù)據(jù)輸出線，可分別作為兩個(gè)4位輸出口，也可作為8位數(shù)據(jù)輸出口，OUTB0為最低位，OUTA3為最高位。單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)采用8279管理鍵盤和顯示器，軟件編程極為簡(jiǎn)單，顯示穩(wěn)定，且減少了主機(jī)負(fù)擔(dān)。8279芯片在擴(kuò)展顯示器和鍵盤時(shí)功能強(qiáng)、實(shí)用方便。在繼電器的觸點(diǎn)加入阻容消弧電路，用以消除繼電器觸點(diǎn)斷開使產(chǎn)生的電弧。所以，設(shè)計(jì)使用了光電偶合器TLP521進(jìn)行了光電隔離，輸出信號(hào)通過控制三級(jí)管的開關(guān)來控制繼電器的狀態(tài)[18]。圖310 開關(guān)量輸出電路原理圖電路中的I/O并不足以直接驅(qū)動(dòng)繼電器，因此需要經(jīng)過驅(qū)動(dòng)電路進(jìn)行轉(zhuǎn)換，使輸出的驅(qū)動(dòng)電壓、電流能夠適應(yīng)繼電器的要求。開關(guān)量輸出電路開關(guān)量輸出信號(hào)主要用于控制微型繼電器，微型繼電器用于控制指示燈、蜂鳴器和中間繼電器的狀態(tài)，以完成對(duì)應(yīng)開關(guān)設(shè)備的動(dòng)作。輸入的開關(guān)量IN1通過光偶TLP521隔離后由DI端輸送到微處理器，信號(hào)經(jīng)隔離后提高了抗干擾能力，微處理器根據(jù)輸入開關(guān)量進(jìn)行相應(yīng)的操作。開關(guān)量輸入電路原理圖如圖39所示。一個(gè)光耦合器可以完成一路開關(guān)量的隔離，如果將光耦合器8個(gè)或16個(gè)一起使用，就能實(shí)現(xiàn)8位數(shù)據(jù)或16位數(shù)據(jù)的隔離。光耦合器是以光為媒介傳輸信號(hào)的器件，它把一個(gè)發(fā)光二極管和一個(gè)光敏三極管封裝在一個(gè)管殼內(nèi)，發(fā)光二極管加上正向輸入電壓信號(hào)（）就會(huì)發(fā)光，光信號(hào)作用在光敏三極管基極產(chǎn)生基極光電流使三極管導(dǎo)通。在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，為防止現(xiàn)場(chǎng)強(qiáng)電磁 的干擾或工頻電壓通過輸出通道反串到測(cè)控系統(tǒng)，一般采用通道隔離技術(shù)。當(dāng)R25=R26時(shí)，Vo=5V，即可為ADC0809提供精確的電壓基準(zhǔn)。當(dāng)圖中所示兩個(gè)精密電阻R25和R26的阻值確定時(shí)，兩者對(duì)Vo的分壓引入反饋，若Vo增大，反饋量增大，TL431的分流也就增加，從而又導(dǎo)致Vo下降。圖38 5V精密電壓基準(zhǔn)電路5V精密電壓基準(zhǔn)電路原理圖如圖38所示。在很多應(yīng)用中可以用它代替齊納二極管，例如，數(shù)字電壓表，運(yùn)放電路、可調(diào)壓電源，開關(guān)電源等等。德州儀器公司(Tl)生產(chǎn)的TL431[17]是—個(gè)有良好的熱穩(wěn)定性能的三端可調(diào)分流基準(zhǔn)源。ADC0809所需參考電壓由REF+和REF接入，—般地，REF+接ADC0809的5V電壓端，REF接地。上述操作時(shí)。由于ALE和START連接在一起，因此，ADC0809在鎖存信道地址的同時(shí)也啟動(dòng)轉(zhuǎn)換。74LS373輸出的低3位信號(hào)分別加到ADC0809的通道選擇端A、B、C，作為通道編碼。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