小區(qū)智能照明設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）word格式.doc

40本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文題 目小區(qū)智能照明設(shè)計(jì)專業(yè)名稱學(xué)生姓名指導(dǎo)教師畢業(yè)時(shí)間摘要智能路燈節(jié)能控制器是針對(duì)在社區(qū)照明上所存在的的能源消耗而設(shè)計(jì)出的新型節(jié)能控制器。將是集穩(wěn)壓控制、軟起動(dòng)功能、自動(dòng)起停、智能調(diào)壓控制于一體的路燈控制裝置。晶閘管功率變換單元和智能控制系統(tǒng)相結(jié)合是該控制裝置的主要特點(diǎn)，利用可變電抗器隔離高壓和低壓，將電抗器的一次繞組(高壓)與路燈相串聯(lián)，在電抗器中增加二次繞組(低壓)，將二次繞組與晶閘管和具有模糊控制算法的控制系統(tǒng)相聯(lián)，通過改變其低壓繞組上的電壓來控制高壓繞組上電壓的變化，從而達(dá)到改變路燈端電壓的效果，以實(shí)現(xiàn)路燈的軟起動(dòng)和調(diào)壓節(jié)能。本設(shè)計(jì)側(cè)重于對(duì)控制器的設(shè)計(jì)，在照明系統(tǒng)中智能路燈節(jié)能控制器是核心，它對(duì)整個(gè)系統(tǒng)起著決定性的作用。討論了智能路燈節(jié)能控制系統(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，詳細(xì)分析了以AT89S52單片機(jī)和專用鎮(zhèn)流芯片IR21592為主控單元的硬件電路和CAN總線的通信模塊設(shè)計(jì)，針對(duì)路燈端電壓的控制進(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。本設(shè)計(jì)的中心就是利用智能照明系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)能源在照明上的優(yōu)化利用。這也是本設(shè)計(jì)的主題思想。關(guān)鍵詞：智能照明，節(jié)能控制，可變電抗器，照明控制策略AbstractIntelligent energy-saving lamp lighting controller is targeted at the communities that existed on the energy consumption of the design of the new energy-saving controller. Will be the set of regulator control, soft-start function, automatic start-stop, intelligent voltage control in one street control device. Thyristor power conversion unit and intelligent control system is a combination of the main features of the control device used to isolate high-voltage transformer and low-pressure reactor, the reactor in a winding (high pressure) and the street lamps in series, in the reactor to increase 2 sub-winding (low voltage), and the secondary winding with the SCR control algorithm with fuzzy control systems are linked, by changing the voltage on its low-voltage winding to control the high voltage winding on the voltage changes, so as to achieve the effect of changing the lamp voltage in order to achieve street lamp energy saving soft start and voltage regulator.The design focused on controller design, intelligent lighting systems, energy-saving lamp controller is the core, it plays a decisive role in the entire system. Discussion of energy-saving control system for intelligent street light concept, design, introduced the devices system design, working principle, a detailed analysis in order to AT89S52 microcontroller and a dedicated chip, IR21592 ballast for the main control unit of the hardware circuits and CAN bus communication module design for street-side voltage control of the software design, using time control, environmental control and manual control parameters of a combination of control strategies.The center of this design is the use of intelligent lighting systems to achieve energy on the optimal use of lighting. This is also the theme of this design idea.Keywords：Intelligent lighting, energy-saving control, substation reactor, lighting control strategy目錄摘要第一章 緒論1.1 課題概述1.1.1 課題研究背景1.1.2課題研究的目的及意義1.2 路燈節(jié)能方法1.2.1 傳統(tǒng)路燈節(jié)能方法1.2.2智能路燈節(jié)能方法第二章 住宅小區(qū)路燈設(shè)計(jì)的方案和方法2.1總體方案的確定2.2燈位的布置2.3燈具及光源的選擇2.4 供配電及照明控制第3章路燈節(jié)能控制系統(tǒng)的總體方案設(shè)計(jì)3.1系統(tǒng)的總體方案設(shè)計(jì)3.2系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)模型及功能分析3.3系統(tǒng)控制器的總體設(shè)計(jì)3.3.1智能控制器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第4章系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)3.1系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)4.2 控制器設(shè)計(jì)以及其外部電路4.2.1 控制器最小控制系統(tǒng)4.2.2串行通信接口設(shè)計(jì)4.2.3 A/D和D/A轉(zhuǎn)換電路4.2.4開關(guān)量輸入/輸出電路第五章 軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第六章 結(jié)論致謝參考文獻(xiàn)第一章 緒論1.1 課題概述1.1.1 課題研究的背景隨著我國(guó)城市的發(fā)展、經(jīng)濟(jì)的繁榮、社會(huì)的進(jìn)步和人們提高生活水平及環(huán)境質(zhì)量的要求，小區(qū)道路照明和夜景照明已經(jīng)成為小區(qū)規(guī)劃、建設(shè)和管理中的一項(xiàng)重要工作?；▓@小區(qū)道路照明和夜景照明是方便城市居民必備的生活條件，而花園小區(qū)的夜景照明是再塑和美化小區(qū)形象、鼓舞民心、振奮精神的一項(xiàng)非常有意義的工作。近幾年來，全國(guó)許多大小城市的小區(qū)在設(shè)計(jì)和開發(fā)亮點(diǎn)方面，均把居住環(huán)境作為重點(diǎn)之一。在推進(jìn)城市亮化工程的同時(shí)，充分的利用和節(jié)約能耗也越來越得到各級(jí)政府的廣泛重視。采用先進(jìn)技術(shù)和科技手段，分時(shí)間段對(duì)道路照明系統(tǒng)電壓的調(diào)整、控制，用智能化的控制方式達(dá)到節(jié)約道路照明綜合費(fèi)用的目的（電費(fèi)和維修費(fèi)用），還可將節(jié)約的大筆資金再投入其他的美化工程項(xiàng)目中去。早在90年代初，發(fā)達(dá)國(guó)家就已經(jīng)廣泛的使用了智能照明調(diào)控系統(tǒng)，來降低城市照明的費(fèi)用支出。國(guó)家發(fā)改委、建設(shè)部、國(guó)家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局已在2000年下發(fā)了223號(hào)文件關(guān)于進(jìn)一步推進(jìn)中國(guó)綠色照明工程的意見的通知，提出推廣節(jié)能、高效的照明燈具和智能照明調(diào)控系統(tǒng)，深入開展綠色照明節(jié)能工作。目前國(guó)內(nèi)大部分城市的道路照明管理系統(tǒng)直至現(xiàn)在仍在沿用簡(jiǎn)單的光控、時(shí)控等傳統(tǒng)控制方式。這些系統(tǒng)普遍存在著難以反饋路燈運(yùn)行狀態(tài)信息、難以進(jìn)行遠(yuǎn)程控制等局限，基本沒有節(jié)電效果。并且采用傳統(tǒng)的人工巡檢，不僅使路燈管理部門的任務(wù)繁重，也增加了運(yùn)行維護(hù)的費(fèi)用。據(jù)調(diào)查，各小區(qū)照明的平均時(shí)間為11小時(shí)，而晚22點(diǎn)后，小區(qū)內(nèi)車少人稀，此時(shí)仍將道路上保持原照明的亮度，不能按需調(diào)控，顯然是白白的耗資金。我國(guó)大部分小區(qū)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):一方面，后半夜行人稀少，采用“全夜燈”的方式浪費(fèi)太大，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;有的地方在后半夜采取“亮一隔一”或“亮一隔二”的節(jié)電措施，此種方式雖然節(jié)約了電費(fèi)支出，卻帶來了社會(huì)治安和交通安全問題，不利于城市形象。另一方面，在后半夜因行人稀少，而應(yīng)該降低路燈的照度，以避免光源污染，影響居民的晚間休息。但是，由于后半夜是用電低谷期，電力系統(tǒng)電壓升高，路燈反而比白天更亮了。這不僅造成能源浪費(fèi)，還大大影響了設(shè)備和燈具的使用壽命。目前，路燈照明廣泛使用高壓鈉燈，其設(shè)計(jì)壽命在12000小時(shí)以上，在正常情況下至少可用3年，但是由于超壓使用，現(xiàn)在路燈燈泡的實(shí)際壽命只有1年左右，有的甚至只有幾個(gè)月，造成維護(hù)和材料的浪費(fèi)極大。較高的電壓不僅不能讓負(fù)載設(shè)備更有效地工作，而且會(huì)引起發(fā)熱及過早損壞，還會(huì)產(chǎn)生不必要的電費(fèi)開支?；谝陨显颍苡斜匾m當(dāng)降低用電設(shè)備的電壓。1.1.2課題研究的目的及意義本課題的研究意義可以歸結(jié)為以下幾個(gè)方面:(l)為小區(qū)公共照明提供一種科學(xué)有效的節(jié)電方案。(2)提高小區(qū)路燈管理水平，在改善小區(qū)道路照明質(zhì)量的同時(shí)，又可以節(jié)省人力物力。(3)從國(guó)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)字化小區(qū)的一個(gè)重要組成部分，可以為小區(qū)的數(shù)字化建設(shè)做一個(gè)良好的基礎(chǔ)和參考。(4)提高了小區(qū)基礎(chǔ)設(shè)施管理水平，有利于提高城市形象。路燈是我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和國(guó)家建設(shè)中必需的用電設(shè)備，它在我國(guó)的整體用電量中所占比例巨大，如果通過節(jié)能裝置對(duì)其進(jìn)行有效控制，就能夠降低電力損耗，達(dá)到節(jié)約能源，降低生產(chǎn)安裝成本，有助于我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展。本文研究的智能照明系統(tǒng)是在路燈的啟停和運(yùn)行過程中，通過不同的照明控制策略來調(diào)節(jié)路燈的端電壓，控制路燈的照明亮度，從而改變了路燈在不同時(shí)段的耗電量，改善了功率因素，達(dá)到了節(jié)約電能的目的。1.2 路燈節(jié)能方法1.2.1 傳統(tǒng)路燈節(jié)能方法對(duì)現(xiàn)有照明系統(tǒng)的節(jié)能改造，一般采用加裝節(jié)能設(shè)備，較為經(jīng)濟(jì)和實(shí)用，目前國(guó)內(nèi)銷售的照明節(jié)能設(shè)備很多，其中照明控制調(diào)控裝置所占比例最大。傳統(tǒng)的路燈節(jié)能方法可以分為以下幾種:(1).晶閘管斬波型照明節(jié)能裝置原理:采用可控硅斬波原理，通過控制晶閘管(可控硅)的導(dǎo)通角，將電網(wǎng)輸入的正弦波電壓斬掉一部分，從而降低了輸出電壓的平均值，達(dá)到控壓節(jié)電的目的。這類節(jié)能調(diào)控設(shè)備對(duì)照明系統(tǒng)的電壓調(diào)節(jié)速度快，精度高，可分時(shí)段實(shí)時(shí)調(diào)整，有穩(wěn)壓作用，因?yàn)橹饕请娮釉鄬?duì)來說體積小、設(shè)備輕、成本低。但該調(diào)壓方式存在致命缺陷，由于斬波，使電壓無法實(shí)現(xiàn)正弦波輸出，還會(huì)出現(xiàn)大量諧波，形成對(duì)電網(wǎng)系統(tǒng)諧波污染，危害極大，不能用在有電容補(bǔ)償電路中。(現(xiàn)代照明設(shè)計(jì)要求規(guī)定，照明系統(tǒng)中功率因數(shù)必須達(dá)到0.9以上，而氣體放電燈的功率因數(shù)在一般在0.5以下，所以都設(shè)計(jì)用電容補(bǔ)償功率因數(shù))在國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家，已有明文規(guī)定對(duì)電氣設(shè)備諧波含量的限制，在國(guó)內(nèi)，北京、上海、廣州等大城市，已對(duì)諧波含量超標(biāo)的設(shè)備限制并入電網(wǎng)使用.大功率可控硅斬波型節(jié)電設(shè)備，因其自身存在諧波污染的缺陷，如果加裝濾波設(shè)備，成本太高，是不經(jīng)濟(jì)的，所以此類設(shè)備是不宜用于照明電路中。諧波的危害a.縮短電力電容器的使用壽命，嚴(yán)重情況下，會(huì)使電容器鼓肚、擊穿或爆炸。b.變壓器的銅耗、鐵耗增大，減少變壓器的實(shí)際使用容量，浪費(fèi)電能。c.增加電氣設(shè)備附加損耗，減少出力，浪費(fèi)電能，嚴(yán)重時(shí)使電氣設(shè)備過熱，燒損。d.造成開關(guān)、接觸器等電氣設(shè)備的誤動(dòng)作，自動(dòng)化儀表不能正常工作。e.產(chǎn)生嚴(yán)重的、看不見的電磁波干擾，使有線和無線信號(hào)無法接收和傳輸，影響手機(jī)、電視、廣播、電腦等設(shè)備的正常使用，損害人體正常生理機(jī)能。(2).自禍降壓式調(diào)控裝置現(xiàn)在市場(chǎng)上最多照明節(jié)電產(chǎn)品就是此類產(chǎn)品。它的原理是，通過一個(gè)自禍變壓器機(jī)芯，根據(jù)輸入電壓高低情況，接連不同的固定變壓器抽頭，將電網(wǎng)電壓降低5、10、15、20V等幾個(gè)檔，從而達(dá)到降壓節(jié)電的目的。這類產(chǎn)品最大的優(yōu)點(diǎn)是克服了可控硅斬波型產(chǎn)品產(chǎn)生諧波的缺陷，實(shí)現(xiàn)了電壓的正弦波輸出，結(jié)構(gòu)和功能都很簡(jiǎn)單，當(dāng)然可靠性也比較高。存在的技術(shù)缺陷:l)固定多檔降壓器由于其核心部件是一個(gè)多抽頭的變壓器，變壓比是固定的，一般副邊有三到五個(gè)降壓抽頭，分別降5V、10V、15V、20V，一旦接線端固定，降低電壓就是固定值，當(dāng)電網(wǎng)電壓波動(dòng)時(shí)，調(diào)控裝置的輸出電壓也會(huì)上下波動(dòng)，這樣照明的工作電壓處在不穩(wěn)定波動(dòng)狀態(tài)，無法起到對(duì)電光源的保護(hù)作用。如圖所示，當(dāng)電網(wǎng)電壓高時(shí)，節(jié)電率不是最佳狀態(tài);而電網(wǎng)電壓低時(shí)，可能出現(xiàn)欠壓現(xiàn)象，造成燈具無法正常點(diǎn)亮，反而降低燈具壽命，這是這類調(diào)控裝置存在的最大安全缺陷。當(dāng)用電高峰時(shí)，電壓過低，電氣設(shè)備也無法正常運(yùn)行。2)接觸器型降壓器這類調(diào)控裝置為了能做到額定電壓正常啟動(dòng)，并在過電壓和欠電壓時(shí)跳到旁路(設(shè)備的安全保護(hù))，一般都用的都是交流接觸器來進(jìn)行切換，這是最簡(jiǎn)單和常用的辦法。但是，如果用接觸器作為節(jié)電產(chǎn)品的電壓調(diào)整裝置的話，其安全性、可靠性和無故障工作壽命都不能保障，存在安全隱患，原因如下:a.交流接觸器的工作原理是用電磁線圈吸合、斷開，來控制觸頭常開或是常閉，屬機(jī)械移動(dòng)部件，只適用于不經(jīng)常動(dòng)作的開關(guān)場(chǎng)合，如燈具、電器的開起和關(guān)斷，切換次數(shù)是有限的，不適用于頻繁切換的場(chǎng)合。b.交流接觸器在切換動(dòng)作時(shí)，是機(jī)械的吸合和斷開，所以會(huì)有短暫的1020ms的斷電，我們稱之為“閃斷”，這樣的斷電會(huì)導(dǎo)致HID燈(高壓氣體放電燈，如高壓鈉燈、金鹵燈、高壓汞燈等)熄滅。這種燈的特性決定，在熄滅以后，必須等到燈管冷卻，蒸氣壓下降后才能再點(diǎn)亮，一般需要510min左右，在使用中，這將是個(gè)嚴(yán)重故障。根據(jù)以上原因，交流接觸器是不能用來控制照明調(diào)控裝置進(jìn)行頻繁切換的。所以，生產(chǎn)和銷售此類節(jié)電產(chǎn)品的廠家，一般做不到實(shí)時(shí)穩(wěn)定電壓、多時(shí)段調(diào)控等功能，這也就是這類節(jié)電產(chǎn)品的缺點(diǎn)所在。從這兩類節(jié)電產(chǎn)品來看，它們各有優(yōu)缺點(diǎn)，之所以不能得到大量使用，是因?yàn)槠浔旧矶即嬖诩夹g(shù)缺陷，可控硅(相控)型優(yōu)點(diǎn)是，可實(shí)時(shí)精確控制輸出電壓，滿足照明用電的最佳值，缺陷是電壓無法實(shí)現(xiàn)正弦波輸出，有諧波污染。而自禍降壓型的優(yōu)點(diǎn)正好是能做到電壓正弦波輸出，卻不能實(shí)現(xiàn)電壓的自動(dòng)精確控制，只能固定降電壓，不能升壓和穩(wěn)壓，如果能將兩者優(yōu)勢(shì)結(jié)合互補(bǔ)，去除缺陷，就是相對(duì)比較理想的照明節(jié)能產(chǎn)品了。1.2.2智能路燈節(jié)能方法智能照明調(diào)控裝置工作原理，采用微電腦控制系統(tǒng)，實(shí)時(shí)采集輸出、輸入電壓信號(hào)與最佳照明電壓比較，通過計(jì)算進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)，從而保證輸出最佳的照明系統(tǒng)工作電壓。智能照明調(diào)控裝置在結(jié)合前兩類節(jié)能產(chǎn)品的優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上，克服了其中存在的缺陷，具體優(yōu)點(diǎn)體現(xiàn)在以下四個(gè)方面:(1)優(yōu)化電力質(zhì)量，節(jié)約照明用電針對(duì)電網(wǎng)電壓偏高和波動(dòng)等現(xiàn)象，調(diào)控裝置可根據(jù)用戶現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際需求，實(shí)時(shí)在線調(diào)控輸出最佳照明工作電壓，并能將其穩(wěn)定在2%以內(nèi)，有效提高電力質(zhì)量，從而達(dá)到節(jié)電10%40%的效果。并且可以根據(jù)用戶實(shí)際的照明需求，調(diào)控裝置還可通過程序進(jìn)行多時(shí)段節(jié)能電壓設(shè)置，從而滿足用戶不同光源、不同時(shí)間的需求，實(shí)現(xiàn)最佳照明狀態(tài)和最大節(jié)電率。(2)有效保護(hù)電光源，延長(zhǎng)其使用壽命軟啟動(dòng)、慢斜坡影響電光源壽命的一個(gè)重要因素是，啟動(dòng)和運(yùn)行時(shí)電流和電壓對(duì)光源的沖擊。為了有效的降低電流沖擊和提高燈的壽命，在國(guó)外高檔燈具產(chǎn)品中，要求燈具有軟啟動(dòng)功能。智能調(diào)控裝置能夠?qū)崿F(xiàn)燈具的軟啟動(dòng)和慢斜坡控制過程。燈具在啟動(dòng)時(shí)，采用低壓軟啟動(dòng)，充分預(yù)熱。該過程可減少40%的啟動(dòng)電流沖擊，有效提高光源壽命。在調(diào)壓、穩(wěn)壓的過程中，智能調(diào)控裝置采用慢斜坡方式，讓電壓在設(shè)定時(shí)間內(nèi)緩慢過渡，保證光源不受電壓、電流波動(dòng)的沖擊，從而降低電光源損壞，延長(zhǎng)使用壽命。實(shí)時(shí)穩(wěn)壓、控壓在電壓波動(dòng)很大的地方，如電氣設(shè)備比較多的廠區(qū)，一分鐘內(nèi)的電壓波動(dòng)達(dá)到15%；路燈后半夜的供電電壓也會(huì)達(dá)到250V。智能調(diào)控裝置高穩(wěn)定的最佳照明電壓，能夠延長(zhǎng)電光源壽命24倍，減少照明運(yùn)行、維護(hù)成本30%50%。(3)智能照明調(diào)控為了滿足不同用戶對(duì)照明燈具控制的需要，智能調(diào)控裝置有三種運(yùn)行模式可供選用:端子控制節(jié)能運(yùn)行模式時(shí)間控制節(jié)能運(yùn)行模式通訊控制節(jié)能運(yùn)行模式可按現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，通過天文鐘、智能探頭或內(nèi)部編程、遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)遙控，實(shí)現(xiàn)時(shí)控、光控、程控等多種智能化控制。并可根據(jù)不同時(shí)段、不同燈具、不同亮度要求，每相獨(dú)立調(diào)節(jié)，允許100%不平衡。(4)適用性、可靠性調(diào)控裝置每相可獨(dú)立調(diào)節(jié)，可操作性強(qiáng)，可以承受三相100%的不平衡負(fù)載，且保證單相的故障絕不影響其它兩相的正常運(yùn)行。同一個(gè)裝置可以帶不同類型光源負(fù)載，還可以獨(dú)立調(diào)節(jié)每相的輸出電壓。這種節(jié)能方式的提出，與傳統(tǒng)的路燈節(jié)能方法相比較具有本質(zhì)上的突破，其綜合性能如表1一1所示。表1一1幾種路燈節(jié)能方式比較路燈節(jié)能方法法常用控制節(jié)能方法光源節(jié)能方法智能路燈節(jié)能控制方法法啟動(dòng)方法一般啟動(dòng)一般啟動(dòng)軟啟動(dòng)光源選擇常用光源節(jié)能光源常用光源控制方式簡(jiǎn)單控制簡(jiǎn)單控制智能控制能量損耗較小較小最小可靠性低較低最低使用壽命短較短長(zhǎng)啟動(dòng)電流大大較小環(huán)境要求無污染有一定污染無污染光源更換周期較短短較長(zhǎng)成本低適中適中電網(wǎng)諧波大大小負(fù)載容量適中適中較大節(jié)能效果較好好好由上表可知，智能路燈節(jié)能控制系統(tǒng)與目前市場(chǎng)上常用的控制節(jié)能方法、光源節(jié)能方法相比較，具有明顯的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，從產(chǎn)品的成本和其消耗使用效率上來看也具有較強(qiáng)的價(jià)格優(yōu)勢(shì)。所以，綜合來講，智能路燈節(jié)能控制系統(tǒng)在路燈照明節(jié)能領(lǐng)域應(yīng)該很有前途的產(chǎn)品。第二章 住宅小區(qū)路燈設(shè)計(jì)的方案和方法2.1總體方案的確定現(xiàn)代住宅小區(qū)的照明設(shè)計(jì)已不單是小區(qū)道路的照明設(shè)計(jì)，往往還包括一些泛光照明設(shè)計(jì)。照明設(shè)計(jì)分為兩大類：道路照明和環(huán)境照明。其中為主體的的道路照明一般要求工作面上有充分的亮度、均勻、無眩光、照明器布置與周圍協(xié)調(diào)、光源顯色性好等等；環(huán)境照明則不同，主要涉及照明心理學(xué)，一般要根據(jù)景觀專業(yè)的需要設(shè)計(jì)被照射物的明暗，明暗對(duì)比是營(yíng)造氣氛的一種有效手段。亮度要有差異，不可均一，可以利用小面積眩光來創(chuàng)造魅力感，也可以利用特殊色彩進(jìn)行色彩照明。講通俗一點(diǎn)，一般道路照明要求亮度均勻，而環(huán)境照明則要求亮暗區(qū)分明顯，一般一個(gè)小區(qū)都有一、二處亮點(diǎn)，當(dāng)亮點(diǎn)的亮度為普通區(qū)域亮度的三倍左右時(shí)可以創(chuàng)造最佳的效果。但是在處理住宅小區(qū)環(huán)境照明時(shí)應(yīng)牢牢記住住宅小區(qū)道路照明的終極目標(biāo)時(shí)讓業(yè)主覺得本小區(qū)幽靜、舒適。住宅小區(qū)的照明只宜在主入口或公共區(qū)域設(shè)置，防止光污染的產(chǎn)生。2.2燈位的布置大型小區(qū)道路的特點(diǎn)時(shí)分叉多、路型復(fù)雜，因此要求道路照明要有較好的視覺指導(dǎo)作用。在比較窄的道路上采用單側(cè)布燈的方式，該種布燈的優(yōu)點(diǎn)是誘導(dǎo)性好，造價(jià)較低，缺點(diǎn)是不設(shè)燈的一側(cè)路面亮度低于設(shè)燈的一側(cè)，明暗過于明顯。在比較寬的道路上可以采用之字型交替排列的布燈方式，該種布燈的優(yōu)點(diǎn)時(shí)亮度均勻，特別是惡劣天氣時(shí)所提供的照明條件比單側(cè)布燈好得多，缺點(diǎn)是誘導(dǎo)性差。為了避免小區(qū)道路照明給居民內(nèi)環(huán)境引起不良的影響，要合理地選擇燈位。2.3燈具及光源的選擇燈具及光源的選擇是室外照明的關(guān)鍵。庭院燈外觀好而且形式多樣，能很好地與小區(qū)建筑風(fēng)格統(tǒng)一，所以道路照明燈具一般采用庭院燈，燈高控制在2.54m之間。庭院燈不但夜晚能很好地保證照明效果，白天也能為小區(qū)營(yíng)造優(yōu)雅的環(huán)境氣氛。其材料可選用鋼管、鑄鋁、不銹鋼等。為了防止飛蟲等小生物進(jìn)入燈具，燈具的防護(hù)等級(jí)不低于IP55。由于小區(qū)（主干道、主入口、公共生活區(qū)除外）要求環(huán)境幽靜而冷色光源更易給人靜的感覺，所以住宅小區(qū)中室外照明中普遍采用高壓鈉燈及金屬鹵化物燈。此類光源的優(yōu)點(diǎn)是顯色性好、光效高、使用壽命長(zhǎng)，且滿足了節(jié)能要求。2.4 供配電及照明控制大型住宅小區(qū)內(nèi)庭院燈數(shù)較多，從一個(gè)供配點(diǎn)供電往往饋出管線過多，并且供電半徑過大，引起末端電壓過大，如果僅靠增加線徑來解決電壓損失過大這個(gè)問題會(huì)大大的增加投資，給甲方帶來不必要的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。因此可以考慮分區(qū)供電的方式，既能解決電壓損失過大的問題，又能減少饋出的管線根數(shù)，使配電系統(tǒng)更加簡(jiǎn)單，有利于今后管線的維護(hù)，各配電點(diǎn)經(jīng)控制電纜直接聯(lián)接到小區(qū)路燈控制室，有條件的可以配備照明控制系統(tǒng)。小區(qū)主干道照明、支路照明、綠化景觀照明可采用單獨(dú)回路供電，這樣就可以根據(jù)不同的需要，對(duì)主干道上和部分路燈及綠化景觀內(nèi)的路燈實(shí)行單獨(dú)控制，既節(jié)約電能，又滿足不同節(jié)目亮燈的需求。綜上所述，在現(xiàn)在住宅小區(qū)的照明系統(tǒng)中，對(duì)路燈的控制使我們智能照明系統(tǒng)的核心，掌握了路燈節(jié)能控制系統(tǒng)，就基本解決了智能照明系統(tǒng)，因此在下面本文著重介紹只能路燈控制器。第3章路燈節(jié)能控制系統(tǒng)的總體方案設(shè)計(jì)3.1系統(tǒng)的總體方案設(shè)計(jì)目前，常用調(diào)光方法有:(1)可變電阻調(diào)光法;(2)調(diào)壓器調(diào)光法;(3)脈沖占空比調(diào)光法;(4)脈沖調(diào)頻調(diào)光法;(5)調(diào)節(jié)高頻逆變器供電電壓調(diào)節(jié)法等。調(diào)光按照使用的控制方法可以分為模擬調(diào)光(模擬110V調(diào)光)與數(shù)字調(diào)光(數(shù)控調(diào)光)兩大類?？刂品秶笮〉膶?shí)現(xiàn)方法又可以分為現(xiàn)場(chǎng)總線控制和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)調(diào)光控制兩大類。照明控制系統(tǒng)可以分為以下幾類:l點(diǎn)燈控制型2.區(qū)域控制型3.網(wǎng)絡(luò)控制型.4.節(jié)能控制型.目前，路燈系統(tǒng)一般采用鈉燈、水銀燈、金鹵燈等燈具。模擬調(diào)光和數(shù)字調(diào)光的鎮(zhèn)流器工作原理圖如圖31和32所示:31模擬調(diào)光電子鎮(zhèn)流器工作原理圖早期的燈光控制使用0-10V的模擬量來代表亮度0%100%，而每一回路以一條信號(hào)線(共用公共線)來處理。.而回路越多代表連線數(shù)越多，傳送距離越遠(yuǎn)信號(hào)壓降問題也就越嚴(yán)重。圖22數(shù)控調(diào)光電子鎮(zhèn)流器工作原理圖數(shù)控調(diào)光電子鎮(zhèn)流器由IR21592可調(diào)光控制集成電路和微處理集成電路等組成，可以接收人工指令，遙控指令以及由程序設(shè)定的定時(shí)，開關(guān)燈等控制指令。3.2系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)模型及功能分析圖33是本文提出的道路照明管理系統(tǒng)的組成示意圖。該系統(tǒng)由照明管理中心平臺(tái)、照明區(qū)域控制器和智能節(jié)點(diǎn)組成。照明管理中心平臺(tái)負(fù)責(zé)整個(gè)系統(tǒng)的集中管理，包括進(jìn)行遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)控制、系統(tǒng)運(yùn)行信息采集和監(jiān)測(cè)。照明區(qū)域控制器負(fù)責(zé)所轄路段的智能化照明控制、解析執(zhí)行管理中心指令和采集上報(bào)運(yùn)行數(shù)據(jù)。智能節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)單個(gè)路燈的控制和狀態(tài)檢測(cè)。照明區(qū)域控制器和照明管理中心之間采用GS樹GPRS進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，智能節(jié)點(diǎn)和照明區(qū)域控制器之間采用電力線載波通信方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖34所示虛框內(nèi)的智能控制系統(tǒng)是本論文研究的重點(diǎn)。圖34路燈節(jié)能系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖該節(jié)能方法是通過智能控制器對(duì)功率單元進(jìn)行控制，進(jìn)而操控可變電抗變換器來改變路燈的輸出電壓，通過改變路燈的光照來實(shí)現(xiàn)節(jié)能。此方法利用了人眼在夜晚行進(jìn)時(shí)對(duì)光照要求不敏感的特點(diǎn)改變了路燈的端電壓，在不同的時(shí)段根據(jù)實(shí)際要求獲得相應(yīng)的照度，實(shí)現(xiàn)路燈亮度的智能化調(diào)節(jié)。其功率單元原理圖如下圖35所示:圖35功率單元原理圖其基本思想是:將可變電抗變換器的一次繞組直接與路燈負(fù)載相接，在變換器中增加二次線圈，將二次線圈與功率變換器以及智能控制器連接。通過智能控制器與電力電子功率變換單元來控制可變電抗器的二次繞組，達(dá)到改變可變電抗變換器一次阻抗的目的，進(jìn)而改變路燈的輸入電壓，使路燈既可實(shí)現(xiàn)軟起動(dòng)又可以對(duì)其進(jìn)行調(diào)節(jié)。其智能控制器控制流程圖如圖36所示。圖36智能控制器流程圖其工作過程為:首先，通過對(duì)光照信號(hào)的采集，由智能控制器判斷路燈照明系統(tǒng)是否需要開啟，如需要運(yùn)行則由功率單元來完成路燈的軟啟動(dòng)(一般情況下是由數(shù)十、甚至上百盞路燈組成一條街道的照明系統(tǒng))。路燈打開后，根據(jù)路面安裝的聲學(xué)傳感器采集到的路面車流量與行人流量所發(fā)出的聲信號(hào)由智能控制器來發(fā)出控制信息，通過功率變換單元來控制可變電抗變換器來決定路燈輸出電壓的大小，如果實(shí)時(shí)車輛與行人的流量較大，即需要路燈的照度較高，系統(tǒng)根據(jù)需求自動(dòng)調(diào)高路燈的輸出電壓;如果實(shí)時(shí)車輛與行人的流量較小，即路燈的照度不需要很高，系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)降低路燈的輸出電壓。智能控制器作為整套系統(tǒng)的核心部分其控制方式選取的為模糊控制算法，采集的外部信號(hào)通過放大、轉(zhuǎn)換后輸入到控制器的微處理器中，這里我們采集的信號(hào)為光信號(hào)與聲音信號(hào)兩種，其中光信號(hào)用來控制整套系統(tǒng)的啟停，而聲音信號(hào)則用來實(shí)時(shí)反映外部環(huán)境的要求，通過模糊控制的方式將采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理比對(duì)，選取最優(yōu)化的控制信號(hào)加以輸出。3.3系統(tǒng)控制器的總體設(shè)計(jì)3.3.1智能控制器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)智能路燈節(jié)能控制器的總體設(shè)計(jì)如下圖2一7所示:圖37智能路燈節(jié)能控制器的總體設(shè)計(jì)本課題的研究重點(diǎn)是智能控制器。智能控制器在路燈中的控制作用是根據(jù)外界路面變化的聲音和光線的信號(hào)經(jīng)過轉(zhuǎn)換變成我們可以測(cè)量的電流電壓信號(hào)，進(jìn)行智能控制算法運(yùn)算，通過功率變換單元控制可變電抗器的電抗，從而調(diào)節(jié)路燈的明亮程度以達(dá)到節(jié)能的目的。所以，智能控制器要包括如下幾個(gè)基本功能：起動(dòng)電量信號(hào)的檢測(cè)、智能控制算法運(yùn)算、功率變換單元控制、開關(guān)器件控制。并且微處理器在數(shù)控照明調(diào)光控制中，要使用專用的電子鎮(zhèn)流器來對(duì)路燈進(jìn)行控制，另外，作為一個(gè)完備的電氣控制系統(tǒng)，還應(yīng)具有友好的人機(jī)交互界面、現(xiàn)場(chǎng)總線通信等功能。微處理器系統(tǒng)負(fù)責(zé)控制各模塊工作，進(jìn)行智能控制算法運(yùn)算，數(shù)據(jù)采集，觸發(fā)板控制信號(hào)輸出，開關(guān)量輸入輸出，接入現(xiàn)場(chǎng)總線與工控機(jī)等設(shè)備通信等。路燈軟啟動(dòng)信號(hào)，包括電壓、電流信號(hào)通過信號(hào)檢測(cè)調(diào)理轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，輸入微處理器系統(tǒng)轉(zhuǎn)換為數(shù)字量并進(jìn)行運(yùn)算。微處理器的運(yùn)算結(jié)果轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)后送至功率變換單元作為給定信號(hào)，功率變換單元按照給定信號(hào)改變晶閘管的導(dǎo)通情況，晶閘管導(dǎo)通情況不同直接決定了可變電抗器二次線圈的電壓或電流變化，從而使電抗器一次側(cè)電抗值發(fā)生變化(即可變電抗起電抗變化)，進(jìn)而改變路燈兩端的輸入電壓。第4章系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)3.1系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)硬件主要是由聲音傳感器、光敏傳感器、運(yùn)算放大器、V/F轉(zhuǎn)換器、單片機(jī)、觸發(fā)電路等組成。光信號(hào)通過光電傳感器，轉(zhuǎn)變成電信號(hào)，電信號(hào)經(jīng)過放大后，送給開頭電路，作為路燈的的開關(guān)。聲音信號(hào)通過聲音傳感器變成電壓信號(hào)，電壓信號(hào)再經(jīng)過放大器送給A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器，A/D轉(zhuǎn)換器就可以把前面送來的電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成，頻率脈沖信號(hào)，根據(jù)聲音大小的不同，就可以得到不同的頻率脈沖數(shù)據(jù)，從而也就可以判別聲音的大小。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)通過一系列的計(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D/A數(shù)模轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)變成摸擬信號(hào)，送給觸發(fā)器，最后由觸發(fā)器驅(qū)動(dòng)功率單元，也就是被控對(duì)象。使被控對(duì)象的兩端電壓可以分時(shí)段得到相應(yīng)的電壓，其系統(tǒng)硬件電路的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖如下圖3一1所示：圖41系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖智能控制系統(tǒng)硬件主要由聲學(xué)傳感器、光學(xué)傳感器、信號(hào)變送器、微處理器、A/D和D/A轉(zhuǎn)換器等組成。硬件系統(tǒng)的工作原理為：光信號(hào)通過光電感應(yīng)器轉(zhuǎn)變成模擬信號(hào)，通過模糊控制運(yùn)算實(shí)時(shí)處理人車流量信息，動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)燈光的強(qiáng)弱，實(shí)現(xiàn)節(jié)能控制?，F(xiàn)場(chǎng)控制設(shè)備功能的實(shí)現(xiàn)是軟硬件的結(jié)合。為了實(shí)現(xiàn)上述功能，照明區(qū)域控制器在硬件上應(yīng)該具備以下模塊，主要包括電源模塊、微處理器及其外圍電路、外存儲(chǔ)器、RS232接口、電力控制模塊（接觸器驅(qū)動(dòng)控制和狀態(tài)檢測(cè)）、電能計(jì)量模塊、人機(jī)交互接口和指示電路還有專用鎮(zhèn)流芯片部分。照明區(qū)域控制的硬件結(jié)構(gòu)如圖42所示。圖42 照明區(qū)域控制器硬件結(jié)構(gòu)電力控制模塊主要完成路燈線路的送/斷電控制和線路狀態(tài)檢測(cè)功能，同時(shí)為了保證在遠(yuǎn)程控制失效的特殊情況下，可以切換到手動(dòng)控制方式進(jìn)行人工控制，還增設(shè)了手動(dòng)控制/自動(dòng)控制切換按鈕。電力控制模塊是傳統(tǒng)照明控制器的核心部分，其控制信號(hào)由微處理器給定，反饋控制結(jié)果返回給主處理器。電能計(jì)算模塊是遠(yuǎn)程抄表子系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集設(shè)備，其采集內(nèi)容包括：線路的電壓、電流、用電量、累計(jì)用電量、功率因數(shù)，以及欠電壓和過電壓檢測(cè)結(jié)果。其中電流和功率信息還被用作電纜監(jiān)測(cè)的輔助信息。4.2 控制器設(shè)計(jì)以及其外部電路4.2.1 控制器最小控制系統(tǒng)圖43微處理器最小系統(tǒng)原理圖微處理器最小系統(tǒng)包括電壓監(jiān)控和復(fù)位電路、晶振電路、單片機(jī)和其它外圍器件。原理圖如上圖43所示。AT89S52是一種低功耗、高性能的含有SK字節(jié)快閃可編徹擦除只讀存儲(chǔ)器 (FPERoM)的8位CMOS微控制器，使用高密度、非易失存儲(chǔ)技術(shù)制造，并且與AT89S52指令系統(tǒng)和引腳完全兼容。芯片上的FPEROM允許在線或采用通用的非易失存儲(chǔ)編程器對(duì)程序存儲(chǔ)器重復(fù)編程。AT89S52的主要性能包括：(l)與MCS-52微控制器產(chǎn)品系列兼容；(2)片內(nèi)有8K字節(jié)的可在線重復(fù)編程快閃擦寫存儲(chǔ)器；(3)編程所需的所有時(shí)序和電壓，均不需外部電路供給；(4)存儲(chǔ)器可循環(huán)寫入/擦除1000次；(5)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)保存時(shí)間為1年；(6)寬工作電壓范圍，Vcc可由2.7V到6v；(7)全靜態(tài)工作，可由0Hz到16MHz；(8)程序存儲(chǔ)器具有3級(jí)鎖存保護(hù)；(9)1288位內(nèi)部RAM；(10)32條可編程拍線；(11)三個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器；(12)中斷結(jié)構(gòu)具有5個(gè)中斷源和2個(gè)優(yōu)先級(jí)；(13)可編程全雙工串行通道；(14)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。AT89S52內(nèi)部有256個(gè)字節(jié)的RAM，地址范圍是00HFFH，但實(shí)際提供給用戶使用的只有128個(gè)字節(jié)(00H-7FH)，另128個(gè)字節(jié)(80H-FFH)是特殊寄存器區(qū)。除ROM和RAM外，芯片內(nèi)部還有三個(gè)16位的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器。在本系統(tǒng)中定時(shí)器TO用來計(jì)時(shí)，定時(shí)器Tl用來做波特率發(fā)生器。時(shí)鐘電路采用 12M晶振。AT89S52單片機(jī)及其外圍電路設(shè)計(jì)圖如下圖44所示：圖44AT89s52單片機(jī)最小系統(tǒng)AT89S52單片機(jī)在高溫環(huán)境中穩(wěn)定性好，支持在線編程IsP，無需專用的編程器，方便調(diào)試。AT89S52單片機(jī)對(duì)很多嵌入式控制應(yīng)用提供了一個(gè)高靈活有效的解決方案。它的作用使形成用于產(chǎn)生超聲波的4OKHZ信號(hào)、形成必要的時(shí)序、控制LCD字符的顯示、控制繼電器通斷以及對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算。AT89S52單片機(jī)的硬件連接方式為:P0.0-PO.7為與CAN總線的硬件連接，其功能是進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，P2口與專用鎮(zhèn)流芯片IR21592相連接，PI.0口一PI.2口與刀D轉(zhuǎn)換電路相連接， PI.3口，PI.5，PI.7與D/A轉(zhuǎn)換電路相連接，PI.4口為聲音傳感器的接口，PI.6口為光線傳感器的接口，P3.6(寫信號(hào))與P3.7(讀信號(hào))與需要使用的液晶顯示模塊KS0107B相連接。4.2.2串行通信接口設(shè)計(jì)串行通信是數(shù)據(jù)通信的主要方式之一。由于其連線少、成本低，再加上有調(diào)制解調(diào)功能因而特別適合于距離較遠(yuǎn)而且通信點(diǎn)較多的場(chǎng)合。AT89552中的串行口是一個(gè)全雙工的異步串行通信接口，可以同時(shí)進(jìn)行接收和發(fā)送數(shù)據(jù)。在微型計(jì)算機(jī)中一般都有1-2個(gè)標(biāo)準(zhǔn)RS-232C串行通信口，利用這些串行口實(shí)現(xiàn)PC機(jī)與單片機(jī)串行數(shù)據(jù)通信，具體的接線如圖3一18所示，MAX2332通過一個(gè)DB-9型連接器與計(jì)算機(jī)的COM口連接，通過插座Jl與單片機(jī)相連。其串行通信短路原理圖如下圖4-5所示：圖3一5串口通信電路原理圖根據(jù)時(shí)鐘控制數(shù)據(jù)發(fā)送和接收的方式，串行通信分為同步通信和異步通信兩種。同步通信與異步通信比較，具有傳輸數(shù)據(jù)速度快的優(yōu)點(diǎn)，但使用較多的連接線，如果有錯(cuò)則成批的數(shù)據(jù)將報(bào)廢。而異步通信傳輸數(shù)據(jù)速度較慢，但使用較少的連接線，若一次串行數(shù)據(jù)的過程中，出現(xiàn)錯(cuò)誤，僅僅影響一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)。在微機(jī)測(cè)控系統(tǒng)中，串行數(shù)據(jù)的傳輸常采用異步通信方式。因此本控制器也采用異步通信方式。串行口狀態(tài)控制寄存器SCON是一個(gè)按照位定義的8位寄存器，由它控制串行通信的方式選擇、數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送，指示串行口的狀態(tài)。寄存器SCON既可以字節(jié)尋址也可以位尋址，其格式如表4-1所示：表3一1狀態(tài)控制寄存器的位地址和位功能位地址9FH9EH9DH9CH9BH9AH99H98H位功能SM0SM1SM2RENTB8RB8TIRI各位的功能如下:SMO、SMI是串行口工作方式選擇位，共有03共四種工作方式。此處選擇工作方式l。SMZ多機(jī)通信控制位，主要用于方式2和方式3。REN允許接收控制位，只有REN=1時(shí)才允許接收數(shù)據(jù)，相當(dāng)于串行接收的開關(guān)。TBS和RBS只有在方式2和方式3中使用。TI發(fā)送中斷標(biāo)志，TI置位意味著向CPU提供“發(fā)送緩沖器己空的”的信息，CPU可以準(zhǔn)備發(fā)送下一幀數(shù)據(jù)。串行口發(fā)送中斷后，TI不會(huì)自動(dòng)清0，必須由軟件清0。RI為接收中斷標(biāo)志，在接收到一幀有效數(shù)據(jù)后由硬件置位。RI二1表示一幀數(shù)據(jù)接收結(jié)束，并己裝入接收SBUF中，要求CPU響應(yīng)中斷，取走數(shù)據(jù)。RI也必須由軟件清0，解除中斷申請(qǐng)，并準(zhǔn)備接收下一幀數(shù)據(jù)。在電氣性能方面， RS一232C標(biāo)準(zhǔn)采用負(fù)邏輯，邏輯1電平在-5-15V范圍內(nèi)，邏輯0電平在+5+l5V范圍內(nèi)。RS-232C能夠識(shí)別低至+3V的信號(hào)作為邏輯0，能夠識(shí)別高至-3V的信號(hào)作為邏輯1。而對(duì)于TTL器件，一個(gè)邏輯低輸出必須不高于0.4V，一個(gè)邏輯低輸入必須不高于0.8V:一個(gè)邏輯高輸出必須至少為2.4V，一個(gè)邏輯高輸入必須至少為2V。由于電氣特性上的不同，如果計(jì)算機(jī)與單片機(jī)要互連，必須進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換。這種電平的轉(zhuǎn)換有多種方式，可以采用標(biāo)準(zhǔn)的RS-232C電平轉(zhuǎn)換器MC1488和MC1489，但是MC1488和MC1489是兩個(gè)獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)器和發(fā)送器芯片，而且MC1488驅(qū)動(dòng)器需要外接正負(fù)12V電源。因此選用MAXIM公司的MAX232電平轉(zhuǎn)換芯片，MAX232內(nèi)部有電壓倍增電路和轉(zhuǎn)換電路，僅需+5V電源便可工作，使用十分方便。4.2.3 A/D和D/A轉(zhuǎn)換電路TLC2543是CMOS、12位開關(guān)電容逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器。它有三個(gè)輸入端和一個(gè)三態(tài)輸出端:片選(CS)、輸入瑜出時(shí)鐘 (I/O CLK)、地址輸入(ADDREss)和數(shù)據(jù)輸出。這樣通過一個(gè)直接的四線接口與主處理器通信。片內(nèi)含有14通道多路選擇器可以選擇n個(gè)輸入中的任何一個(gè)或三個(gè)內(nèi)部自測(cè)試電壓中的一個(gè)。片內(nèi)設(shè)有自動(dòng)采樣保持電路。系統(tǒng)時(shí)鐘由片內(nèi)產(chǎn)生并與 FOCLK同步。片內(nèi)轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)使器件具有高速 (10us轉(zhuǎn)換時(shí)間)、高精度(12位分辨率、最大1LSB線性誤差)和低噪聲的特點(diǎn)。在本系統(tǒng)中，為了防止工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的干擾，采用了光電隔離電路切斷了處理器與模擬量輸入通道(包括傳感器、信號(hào)調(diào)理電路和A/D轉(zhuǎn)換電路)之間的電氣聯(lián)系。如圖46所示，設(shè)計(jì)中使用光電棍合器6N137對(duì)TLC2543和單片機(jī)之間的線路進(jìn)行光電隔離，從而大大提高了系統(tǒng)的可靠性和抗干擾能力。圖46A/D轉(zhuǎn)換電路TLC2543所需參考電壓由REF+和REF一接入，一般地，REF+接TLC2543的5V電壓端，REF-接地。為了減小電源的擾動(dòng)對(duì)參考電壓的影響，提高AD轉(zhuǎn)換的精確度，設(shè)計(jì)中采用了以可調(diào)分流基準(zhǔn)芯片TL431為核心的精密5V穩(wěn)壓電路，為TLC2543提供準(zhǔn)確的參考電壓。德州儀器公司(Tl)生產(chǎn)的TL431是一是一個(gè)有良好的熱穩(wěn)定性能的三端可調(diào)分流基準(zhǔn)源。它的輸出電壓用兩個(gè)電阻就可以任意地設(shè)置到從Vref(2.SV)到36V范圍內(nèi)的任何值。該器件的典型動(dòng)態(tài)阻抗為0.2。，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。TL431的3個(gè)引腳分別為:陰極(CATHODE)、陽(yáng)極(ANODE)和參考端(REF)SV精密電壓基準(zhǔn)電路原理圖如圖3一7所示。T以31的內(nèi)部含有一個(gè)2.5V的基準(zhǔn)電壓，所以當(dāng)在REF端引入輸出反饋時(shí)，器件可以通過從陰極到陽(yáng)極很寬范圍的分流，控制輸出電壓。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，TLA31的分流也就增加，從而又導(dǎo)致Vo下降。顯見，這個(gè)深度的負(fù)反饋電路必然在Vl等于基準(zhǔn)電壓處穩(wěn)定，此時(shí)Vo=(l+R1/R2)Vref。當(dāng)R25=R26時(shí)，Vo=SV，即可為TLC2543提供精確的電壓基準(zhǔn)。圖3-7 5V精密電壓基準(zhǔn)電路本設(shè)計(jì)中，需要由微處理器系統(tǒng)提供控制信號(hào)給功率變換單元，該信號(hào)為010V直流電壓信號(hào)。為了把控制信號(hào)由數(shù)字量轉(zhuǎn)換成符合觸發(fā)控制模塊需要的模擬電壓信號(hào)，設(shè)計(jì)了D/A轉(zhuǎn)換電路，如圖4-8所示。圖4-8 D/A轉(zhuǎn)換電路原理圖電路中使用D/A轉(zhuǎn)換器TLc5615進(jìn)行D/A轉(zhuǎn)換，TLc5615是一個(gè)串行10為DAC芯片，性能優(yōu)于早期電流性輸出的DAC。只需要通過3跟串行總線就可以完成10位數(shù)據(jù)的串行輸入，易于和工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的微處理器或微控制器接口。其主要特點(diǎn)如下：n 單5V電源工作；n 3線串行接口；n DAC輸出的最大電壓為2倍基準(zhǔn)輸入電壓；n 轉(zhuǎn)換速率快，更新率為1.21MHzTLC56巧轉(zhuǎn)換輸出為0SV直流電壓，為把該輸出電壓轉(zhuǎn)化為010V直流電壓，使用運(yùn)算放大器LM324組成同相比例放大電路，經(jīng)比例放大后，由Uo端輸出0-10V直流信號(hào)，輸出給功率變換單元作為該模塊的給定信號(hào)。4.2.4開關(guān)量輸入/輸出電路(l)開關(guān)量輸入電路開關(guān)量輸入電路主要用于接受各設(shè)備狀態(tài)信號(hào)和工作人員的操作命令，包括：起動(dòng)、原理圖如圖警報(bào)接觸、故障報(bào)警、開關(guān)和斷路器的反饋信號(hào)等。開關(guān)量輸入電路3一9所示。圖4-9 開關(guān)量輸入電路原理圖開關(guān)量輸入電源由+24V直流電源提供。輸入的開關(guān)量INI通過光禍TLP521隔離后由Dl端輸送到微處理器，微處理器根據(jù)輸入開關(guān)量進(jìn)行相應(yīng)的操作。圖中R35為限流電阻，取值為2K。(2)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。開關(guān)量輸出電路原理圖如圖410所示。圖4-10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。還需要解決在負(fù)載動(dòng)作時(shí)，對(duì)電源的干擾以及斷開電流時(shí)線圈電感在線圈兩端產(chǎn)生的極高的感應(yīng)電壓等問題。所以，設(shè)計(jì)使用了光電禍合器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)。同時(shí)，在繼電器線圈兩端并聯(lián)續(xù)流二極管，使繼電器線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電流由二極管流過，從而使三極管得到保護(hù)。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。第五章 軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)該控制軟件主要所要完成的任務(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)。其中初始化包括對(duì)定時(shí)器，計(jì)數(shù)器的初始化，還有D/A數(shù)模轉(zhuǎn)換器的初始化，而初始化的工作就是確定工作方式，輸入控制字，裝入數(shù)據(jù)等。軟件結(jié)構(gòu)圖如下圖5-1所示:圖5-1 軟件結(jié)構(gòu)圖由圖中我們可以很清楚的看到數(shù)據(jù)的流向以及主要的一些程序，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。聲音信號(hào)通過轉(zhuǎn)換得到計(jì)算機(jī)所需要的數(shù)據(jù)。由定時(shí)中斷程序負(fù)責(zé)對(duì)聲音數(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，并延遲在后告知主程序，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)的采集如此循環(huán)下去。其主程序流程圖如下圖5-2所示：圖5-2 主程序流程圖(1)主程序/main.c#include(reg51.h)#define uint unsigned int #define ulong unsigned longVoid main(void) uint A,A10,i,j,s=0; ulong dtime; TMOD=0 x0501; for(;) TH1=0; TL1=1; TH0=(65536-50000)/256; TL0=(65536-50000)%256; TR0=1; TR1=1; i=0; if(flog=1) TR1=0; A=(TH1*256+TL1)+C*65536; if(i10) Ai=A; i+; flog=0; else for(j=0;j=20) R1=220; elseif(S=15) R1=200; else R1=185; #pragma ASMDAC;MOV P1,#0FCH;SCLK=0,DIN=0,CS=1NOP;CLR P1.2MOV A,R1MOV R3,#08HLCALL CUSOMOV A,ROMOV R3,#04HLCALL CUSOSETB P1.2;CS=1RET;CUSO: LOOP: RLC A MOV P1.1,C NOP SETB P1.0 NOP CLR P1.0 MOV R4,A MOV A,R3 DEC A MOV R3,A MOV A,R4 JNZ LOOP RET #pragma ENDASM For(dtime=1;dtime4000000000;dtime+) S=0; （2）計(jì)算中斷程序void counter(void)interrupt 3 C+;定時(shí)中斷程序void timer(void)interrupt 1 flog=1; 第六章 結(jié)論在人們生活的小區(qū)中，照明系統(tǒng)的好壞直接影響人們的生活，本設(shè)計(jì)突出對(duì)控制系統(tǒng)的研究，每一個(gè)小區(qū)在不同地方，都會(huì)有不同的要求，所以面對(duì)的問題不一，本設(shè)計(jì)在總結(jié)到人們的要求發(fā)現(xiàn)，在面對(duì)不同的小區(qū)是照明系統(tǒng)的控制系統(tǒng)是相同的，由此完成本設(shè)計(jì)。在現(xiàn)在社會(huì)中，注重節(jié)能，這也就是為什么實(shí)行小區(qū)的智能化照明，它可以有效的分配電能，最優(yōu)化的實(shí)現(xiàn)能源的利用，相應(yīng)現(xiàn)在社會(huì)“低碳化”生活的要求。課題采用智能化設(shè)計(jì)，能夠根據(jù)時(shí)間控制以及環(huán)境控制來需要選擇控制方式，采用可變電抗器技術(shù)，使設(shè)備本身可靠性提高；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。智能照明控制系統(tǒng)使用方便，制造成本合理，維護(hù)較容易。從經(jīng)濟(jì)角度與技術(shù)角度綜合來看，具有廣闊的應(yīng)用前景。用一套裝置可以同時(shí)控制照明的起動(dòng)和停止，且重復(fù)性好。由于作者水平有限，有許多方面沒有做到，沒有完成，總結(jié)有以下幾點(diǎn)：1. 在面對(duì)具體社區(qū)環(huán)境是要根據(jù)具體要求具體設(shè)計(jì)，比如娛樂區(qū)和生活區(qū)就會(huì)用到不同的燈具，不同的亮度，會(huì)給人不同的感覺。2. 智能照明系統(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。3. 根據(jù)具體環(huán)境，深入研究考察照明對(duì)影響，加以完善。對(duì)路面進(jìn)行有針對(duì)性的研究，節(jié)能不僅僅是靠改變電壓，還與路燈的設(shè)計(jì)和路面情況有很大的關(guān)系，既要保證人的照明視力，也要節(jié)約電能。4. 由于小區(qū)的照明多在室外，這就要求在電氣安全上下功夫，安全第一，可以深入探討在照明安全，使人們?cè)谙硎苌畋憷?，更有安全感。致謝首先感謝我尊敬的老師，本論文是在他的悉心指導(dǎo)和關(guān)懷下完成的。在這三年的大學(xué)學(xué)習(xí)期間，老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、淵博的專業(yè)知識(shí)以及忘我的工作熱情對(duì)我的一生都有著非常深遠(yuǎn)的影響，激勵(lì)我不斷努力學(xué)習(xí)和工作，向著更高的人生目標(biāo)奮斗!老師在學(xué)術(shù)上給予我很多指導(dǎo)和幫助，為我們創(chuàng)造良好的學(xué)習(xí)氛圍，正是在這種環(huán)境下我才能夠順利完成畢業(yè)論文。此外，讀書期間，使我們受益的不僅僅是老師廣博的知識(shí)，豐富的經(jīng)驗(yàn)，更為重要的是老師在為人，為師，以及科研中的態(tài)度。在為人方面，我懂得了做人要積極樂觀，正直，樂于助人;為師方面，要不遺余力、無私奉獻(xiàn);科研中，要嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真、腳踏實(shí)地、勤于動(dòng)腦、勤于動(dòng)手。這些在我以后的工作和生活中將是我所要努力做到的。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。通過一同的研究和探討，他們?yōu)槲艺撐牡耐瓿商岢隽嗽S多寶貴建議，我從中得到了很多有益的啟發(fā)。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，我才能得以完成大學(xué)的學(xué)業(yè)和本論文。感謝學(xué)院和對(duì)我的培養(yǎng)，在母校度過的這一段青春時(shí)光，必會(huì)讓我終生難忘。最后，對(duì)評(píng)審論文的各位領(lǐng)導(dǎo)、老師表示衷心的感謝!參考文獻(xiàn)1) 余定洋.城市道路照明的節(jié)能方式探討.有色冶金設(shè)計(jì)與研究，2003(9)；72732) 全慶鋒，王萍.城市道路照明節(jié)能系統(tǒng).中國(guó)科技信息工程論壇，2OO5(16)；1051073) 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