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太阳能LED路灯控制器的研究与设计

作　者: 王文海
导　师: 彭可
学　校: 湖南师范大学
专　业: 电路与系统
关键词: 太阳能LED路灯 PWM控制 专家控制算法 无线射频通信 DS18B20测温
分类号: TM923.34
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


路灯是日常生活必不可少的照明设备,太阳能是一种新型环保能源,LED技术具有低功耗节能特点；将三者结合实现太阳能LED路灯照明系统是目前的发展趋势。而太阳能LED路灯控制器是该照明系统的核心部分。本论文在这方面开展了一定设计和研发工作。首先,论文在分析主要控制对象(太阳能板、蓄电池、LED照明灯)和关键技术(MPPT控制、PWM控制、无线通信技术)的基础上,确定了一种太阳能LED路灯控制器的总体设计方案。该方案通过检测太阳能板的电压、蓄电池电压与温度、LED路灯电流,经高速MCU处理器运算输出PWM信号,控制太阳能板对蓄电池的充电,协调蓄电池对LED路灯的供电；同时,通过无线射频技术传送路灯的工作状态。该系统使太阳能得到高效采集、蓄电池得以充分保护,LED灯做到合理驱动,路灯系统做到高效监管。其次,论文具体完成了控制器充电控制电路、LED路灯驱动电路等关键功能模块的硬件设计。第三,利用专家控制算法等编制了软件程序,并实现了蓄电池过充、过放保护、过载保护、温度补偿等功能。最后,将实际研发的控制器应用于太阳能LED路灯,调试了该太阳能LED路灯控制器的主要功能与指标。经过现场调试和实验,本文研发的太阳能LED路灯控制器已达到了预期效果。

全文目录


摘要  3-4
ABSTRACT  4-6
目录  6-9
第1章 绪论  9-14
  1.1 课题背景与研究意义  9-12
    1.1.1 课题的背景  9-11
    1.1.2 课题的技术现状  11
    1.1.3 课题的研究意义  11-12
  1.2 主要内容及工作  12-13
    1.2.1 本文的主要内容  12
    1.2.2 本文的主要工作  12-13
  1.3 本文的章节安排  13-14
第2章 太阳能LED路灯控制器的总体方案设计  14-32
  2.1 太阳能LED路灯控制器的设计要求与指标  14-16
    2.1.1 太阳能LED路灯系统的组成与技术现状分析  14-15
    2.1.2 太阳能LED路灯控制器的设计要求与指标  15-16
  2.2 太阳能LED路灯系统控制器的技术方案确定  16-29
    2.2.1 提高太阳能电池效率的分析  16-22
    2.2.2 蓄电池充电控制策略  22-24
    2.2.3 LED路灯控制策略  24-25
    2.2.4 通信技术对比与选择  25-27
    2.2.5 PWM控制技术  27-28
    2.2.6 微控制器的选择  28-29
  2.3 总体方案设计  29-31
  2.4 本章小结  31-32
第3章 太阳能LED路灯控制器的关键模块研发  32-55
  3.1 太阳能LED路灯控制器主体部分概述  32
  3.2 电源电路的设计  32-33
  3.3 主电路的设计  33-34
  3.4 电压检测、温度检测、充电控制电路硬件设计  34-39
  3.5 LED路灯驱动电路硬件设计  39-40
  3.6 太阳能LED路灯控制器的关键软件模块设计  40-54
    3.6.1 太阳能LED路灯控制器软件设计思路  40-42
    3.6.2 温度检测、电压检测的软件模块设计  42-46
    3.6.3 充电控制的软件模块设计  46-51
    3.6.4 LED灯驱动的软件模块设计  51-54
  3.7 本章小结  54-55
第4章 手持测试及无线射频通信模块的设计  55-66
  4.1 手持测试仪设计  55-59
    4.1.1 引言  55
    4.1.2 键盘设计  55-57
    4.1.3 液晶显示设计  57-59
  4.2 无线通信模块的设计  59-65
    4.2.1 NRF905简介  59-60
    4.2.2 NRF905与ATMEGA16的接口  60-62
    4.2.3 数据传送协议  62-63
    4.2.4 通信程序设计  63-65
  4.3 本章小结  65-66
第5章 测试结果及分析  66-70
  5.1 测试环境与样机  66-67
  5.2 系统测试  67-68
    5.2.1 充电控制测试  67
    5.2.2 LED驱动测试  67-68
    5.2.3 无线通信测试  68
  5.3 温度补偿测试  68-69
  5.4 测试结论  69
  5.5 本章小结  69-70
第6章 总结  70-71
参考文献  71-74
附录  74-76
  附录1 攻读硕士学位期间发表论文及编写教材情况  74-75
  附录2 照明系统和控制器的原型样机系统图  75-76
致谢  76-77

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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 电气化、电能应用 > 电气照明 > 灯泡、灯管 > 半导体发光灯
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