【正文】 電壓和 LED 陣列不匹配，因此需要一個模塊來驅(qū)動 LED 陣列。蓄電池的充電方式以及根據(jù)蓄電池的荷電量來決定放電深度等問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很重要的方面。在充放電過程中控制系統(tǒng)實現(xiàn)過充保護，過放保護，完成充電各階段自動轉(zhuǎn)換，夜晚放電方式的自動轉(zhuǎn)換等功能。 太 陽能 LED 路燈控制器綜述 太陽能 LED 路燈系統(tǒng)由太陽能電池板、鉛酸蓄電池、 LED 燈、驅(qū)動電路和控制器等部分組成 [2]。 近年來，隨著我國城市建設(shè)水平的不斷提高和環(huán)保低碳意識逐漸增強，城市路燈總量在逐年攀升，隨著光伏電源照明的不斷發(fā)展和優(yōu)勢的顯現(xiàn)，鄉(xiāng)村以及適合安裝太陽能路燈的一些地區(qū)也會慢慢普及。在這種背景下，太陽能路燈應(yīng)運而生，而且會不斷的發(fā)展，成為照明行 業(yè)的趨勢。不消耗常規(guī)能源，循環(huán)使用，不產(chǎn)生發(fā)電和運輸過程中的污染，非常清潔。太陽能電池輸出的是直流電，路燈系統(tǒng)中 LED 的驅(qū)動也是用直流電源，這樣可以不用太陽能光伏系統(tǒng)中使用其他照明設(shè)備所需要的太陽能 LED 路燈照明節(jié)能控制系統(tǒng)控制器設(shè)計 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。由此可見大功率 LED 路燈顯色性明顯好與高壓鈉燈。陽光的顯色系數(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。 LED燈可以實現(xiàn)完美調(diào)光功能，因此在本系統(tǒng)中將通過調(diào)節(jié)脈沖的占空比來有效的調(diào)節(jié)其發(fā)光強度。 3) 可以自動控制其功率。一般情況下 LED 光源的使用壽命可以達到十萬小時，在惡劣的自然條件下工作，壽命也至少可達到五萬小 時。而 LED 中不含此種物質(zhì)所以它是一種“清潔 的光源。按照 LED技術(shù)的發(fā)展趨勢， LED的光效在未來五年里有達到 150～20xxm/W 的可能，大大超過了現(xiàn)在所有光源的光效。在未來幾年里，若其價格繼續(xù)下降，則白光 LED 必將取代舊有燈具成為 21 世紀照明的新光源。因為兩者結(jié)合不需要將太陽能電池輸出的直流電轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣麟?，因此整個照明系統(tǒng)的照明效率會大大提高。太陽能電池將光能轉(zhuǎn)化為直流電能，這點恰好與 LED 相匹配。 課題相關(guān)技術(shù)概述 太陽能 LED 路燈的優(yōu)勢 太陽能 LED 路燈系統(tǒng)用太陽能電池供電，閥控式密封鉛酸蓄電池儲存電能，用高效節(jié)能的 LED 燈照明，用控制器控制智能充放電，配合 LED 燈驅(qū)動電源，具有穩(wěn)定性高、發(fā)光 性能好、能量利用率高、安裝方便、采用直流供電、經(jīng)濟、環(huán)保、實用等 優(yōu)勢，是未來戶外照明的發(fā)展趨勢。驅(qū)動器和 LED 陣列能夠很好的匹配，使 LED 陣列發(fā)光質(zhì)量高且實現(xiàn)較高的能量利用率。本系統(tǒng)的驅(qū)動器是在 LED路燈先串后并的組合 形式以及具體的正向?qū)妷汉皖~定功率的基礎(chǔ)上設(shè)計的。 另一核心部件 LED 燈驅(qū)動電源，一般沒有根據(jù)路燈的組合形式具體分析設(shè)計。市場上的太陽能控制器大多屬于簡易型，僅有基本的充放電控制功能，沒有考慮到如何使太陽能電池的能量轉(zhuǎn)換率最大，提高蓄電池的能量轉(zhuǎn)換效率和延長使用壽命等問題。太陽能燈具的照明需求逐漸往干道路燈發(fā)展，這樣對燈具照明功率、控制器及驅(qū)動器的要求會有所提高。我們 要利用先天的優(yōu)勢，充分利用起太陽能，解決好人民生活生產(chǎn)所需的能源問題，發(fā)展好我國的太陽能相關(guān)產(chǎn)業(yè)。在我國廣闊富饒的土地上，太陽能資源十分豐富。 課題的意義 我國土地遼闊，資源富饒，總面積有 960 萬平方公里。據(jù)保守估計，十城萬盞計劃的總數(shù)將會超過 200萬盞。 由于 LED 光源有巨大市場潛力，科技部提出了 LED 路燈的“十城萬盞 計劃。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)統(tǒng)計中國在 20xx 年已經(jīng)安裝的路燈大約有 2 億盞。中國的政府現(xiàn)在并沒有投入大量的財力來為太陽能發(fā)電產(chǎn)業(yè)買單。由此看出我國的太陽能光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展遠遠落后與國外。 我國提出了可再生能源的中長期計劃，預(yù)期到 2020年裝機總量達到 20xx萬千瓦。即使有經(jīng)濟危機的壓力，各國仍然投入大量的人力物力研究新能源技術(shù)。太陽光線照射地球 40 分鐘產(chǎn)生的能量夠全球一年的總能源消耗。 太陽能是可再生資源和新能源的重要組成部分。 上海市于 20xx 年在崇明島建成風光互補道路照明工程。為此，建設(shè)部和發(fā)改委明確提出城市道路照明要向“高效、節(jié)能、環(huán)保、健康”的“綠色照明”方向發(fā) 展。 近年來，隨著我國城市建設(shè)的不斷擴大和建設(shè)水平的不斷提高，我國城市的路燈總數(shù)以每年約 20%的平均速度遞增，全國數(shù)千萬盞路燈的節(jié)點問題已引起政府部門的關(guān)注。 在國家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的推動下，太陽能產(chǎn)業(yè)從無到有、從小到大發(fā)展起來?？缛?21 世紀后，人類面臨著實現(xiàn)經(jīng)濟和社會可持續(xù)發(fā)展的重大挑戰(zhàn)，如何能在能源有限和環(huán)境保護的雙重制約下發(fā)展經(jīng)濟已成為全球的熱點問題。 36 附錄二 硬件電路圖 35 附錄一 程序源碼 29 5 結(jié)論與展望 28 亮度自適應(yīng)節(jié) 能控制算法 23 鍵盤電路設(shè)計 17 亮度檢測電路 14 LED 恒流驅(qū)動電路 13 MSP430 單片機外圍電路設(shè)計 12 單片機時鐘電路設(shè)計 12 復(fù)位電路 9 單片機外圍電路 8 MSP430F149 單片機特點 8 MSP430F149 單片機簡介 7 3 硬件電路設(shè)計 4 本課題研究內(nèi)容和論文組織結(jié)構(gòu) 4 太陽能 LED 路燈驅(qū)動器概述 4 太陽能 LED 路燈控制器綜述 3 太陽能 LED 路燈的發(fā)展現(xiàn)狀和前景 3 太陽能 LED 路燈的優(yōu)勢 PWM control。 MSP430 microcontroller。 關(guān)鍵詞 ： LED 恒流驅(qū)動； MSP430 單片機； LED 照明； PWM 控制；亮度自適應(yīng)節(jié)能控制。 整個控制器包括硬件電路的設(shè)計和軟件電路的設(shè)計，硬件部分給出了 控制器硬件電路原理圖 ，設(shè)計了 單片機外圍電路、 LED 恒流驅(qū)動電路、傳感檢測電路 、實時時鐘電路、 鍵盤顯示電路 和電源電路 。 摘要 隨著太陽能照明技術(shù)的發(fā)展，近幾年太陽能路燈行業(yè)發(fā)展迅速，規(guī)模不斷擴大 ，并且隨著新型節(jié)能 LED 燈具的出現(xiàn)，太陽能 LED 路燈以其節(jié)能性好的優(yōu)勢得到了廣泛的推廣。 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)計了一種基于 MSP430F149 單片機的太陽能 LED 路燈照明節(jié)能控制系統(tǒng)的控制器。軟件部分給出了 亮度自適應(yīng)節(jié)能控制算法 流程圖 和 C 語言源程序 ，該算法可根據(jù)時段、環(huán)境亮度和人員活動情況改變 PWM 信號的占空比，自動調(diào)節(jié) LED 的亮度，充分利用 LED 的可控性，實現(xiàn)最佳照度控制，達到節(jié)能目的。 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。 LED lighting。 adaptive energysaving control brightness. 1 目錄 1 緒論 1 課題的研究背景及意義 1 課題的背景 1 課題的意義 2 課題相關(guān)技術(shù)概述 5 研究內(nèi)容 5 論文的組織結(jié)構(gòu) 5 2 系統(tǒng)總體方案設(shè)計 6 總體方案設(shè)計 6 PWM 調(diào)光技術(shù) 8 MSP430F149 單片機引腳簡介 12 A/D 轉(zhuǎn)換器外部基準電壓電路 15 HV9910B 功能特性及引腳簡介 15 驅(qū)動電路參數(shù)計算 16 傳感檢測電路 17 熱釋電紅外探測電路 20 實時時鐘電路 21 2 鍵盤及顯示電路設(shè)計 23 顯示電路設(shè)計 24 電源電路 25 系統(tǒng)整體原理圖 26 4 軟件設(shè)計 27 IAR Embedded Workbench 開發(fā)環(huán)境 27 系統(tǒng)軟件設(shè)計 27 總體軟件設(shè)計 27 各部分程序功能介紹 32 課題結(jié)論 32 課題的前景展望 32 致謝 47 太陽能 LED 路燈照明節(jié)能控制系統(tǒng)控制器設(shè)計 1 1 緒論 課題的研究背景及意義 課 題的背 景 隨著太陽電池轉(zhuǎn)換效率和生產(chǎn)技術(shù)的不斷提高，太陽能光伏發(fā)電的應(yīng)用越來越廣泛，在照明領(lǐng)域，太陽能路燈作為光伏發(fā)電系統(tǒng)在國內(nèi)的主要應(yīng)用模式，被越來越多的人認識并接受。而能源問題更為突出，不僅表現(xiàn)在常規(guī)能源的匱乏，更嚴重的是化石能源的開發(fā)利用更加劇了環(huán)境的惡化。國內(nèi)各大研究單位都對太陽能路燈作了詳盡的研究，特別是近幾年 來，已經(jīng)初步形成在“產(chǎn)業(yè)上規(guī)模、技術(shù)上水平、產(chǎn)品上檔次和市場要規(guī)范”的產(chǎn)業(yè)發(fā)展思路引導下，太陽能產(chǎn)業(yè)得到了快速發(fā)展，如太陽能熱水器、太陽能光伏電池技術(shù)日趨成熟，產(chǎn)品質(zhì)量不斷提高。在能源日趨緊張、電力供應(yīng)持續(xù)緊張的今天，抵消、高耗的傳統(tǒng)城市照明已成為節(jié)能降耗的重要領(lǐng)域。隨著太陽能發(fā)電技術(shù)的不斷發(fā)展，太陽能路燈以環(huán)保、節(jié)能等優(yōu)勢成為城市道路照明行業(yè)的新寵，市場潛力巨大，我國太陽能路燈首先在沿海發(fā)達地區(qū)使用。在我國西部，非主干道太陽能路燈、太陽能庭院燈建成規(guī)模，太陽能資源相對豐富的青海省自 20xx 年以來已在西寧等地安裝太陽能路燈超過 200 套；在北京奧運會主要場館及其相關(guān)場所，太陽