第一篇：路燈控制器設計報告

路燈控制器的設計

一.設計任務和要求

設計要求：

1、自制電路供電的穩壓電源；

2、LED采用恒流供電。

3、該控制器具有環境亮度檢測和控制功能，當處于暗（亮）環境下能夠自動開（關）燈，為了演示方便，在現場演示時，當調光臺燈（模擬自然光）較暗（較亮）時相當于暗環境（亮環境），此時另一個白光LED（模擬路燈）將被點亮（熄滅），以此實現光控功能。

二.方案說明

安裝在公共場所或道路兩旁的路燈，通常是隨環境的亮和暗而自動的關斷和開啟或者自身亮度，同時可以對消耗的電功率進行測量。實驗時用1W白光LED（3.3V@300mA）代替路燈，用調光臺燈替代環境光線變化。

三.原理電路設計

1.單元電路設計.本光控路燈包括

(1)光敏采樣部分,當光敏三極管處于不同光照強度下,它的阻值變化很大.將光敏三極管串聯一個適當的電阻,接入電路中,輸出量作為開關值.無光照強度或光照強度很小時,采樣值接近VCC.當光照強度增加到一定程度時,采樣值為一個較小值,并且隨著光照繼續增強,采樣值也隨著減小.(2)電位器調節電壓部分.當光照達到一定強度時,通過調節電位器改變它的電壓,使之與光敏采樣部分的采樣值相等即可.(3)集成運放器部分.需要用到集成運放器的開環性能和閉環性能.當集成運放處于開環狀態時.它是一個電壓比較器,對同相輸入端和反相輸入端的電壓進行比較.若同相輸入端的電壓高于反相輸入端的電壓,則輸出高電平;若同相輸入端的電壓低于反相輸入端的電壓,則輸出零(單電源)或低電平(雙電源).(4)三極管放大部分.使用三極管對集成運放器的微弱輸出電流進行放大,從而使led燈能正常發光.2.元件選擇

(1).光敏器件選擇

光敏三極管和普通三極管相似，也有電流放大作用，只是它的集電極電流不只是受基極電路和電流控制，同時也受光輻射的控制。通常基極不引出，但一些光敏三極管的基極有引出，用于溫度補償和附加控制等作用。光敏三極管又稱光電三極管，它是一種光電轉換器件，其基本原理是光照到P-N結上時，吸收光能并轉變為電能。當光敏三極管加上反向電壓時，管子中的反向電流隨著光照強度的改變而改變，光照強度越大，反向電流越大，大多數都工作在這種狀態。當具有光敏特性的PN 結受到光輻射時，形成光電流，由此產生的光生電流由基極進入發射極，從而在集電極回路中得到一個放大了相當于β倍的信號電流。不同材料制成的光敏三極管具有不同的光譜特性，與光敏二極管相比，具有很大的光電流放大作用，即很高的靈敏度。

本次設計選擇的是3DU33型號光敏三極管.在1000lx，V=10v條件下，電流典型值為10 mA.故可推測在1000lx,V=5A條件下，電路大約為5mA。且在有光條件下，電流最小值為2 mA.電路圖如下

(2)電位器選擇

本次設計電位器選擇通用型3296系列103A電位器，阻值為10k.圖如下

（3）集成運算放大器選擇。本次選擇LM358運算放大器。

LM358里面包括有兩個高增益、獨立的、內部頻率補償的雙運放，適用于電壓范圍很寬的單電源，而且也適用于雙電源工作方式，它的應用范圍包括傳感放大器、直流增益模塊和其他所有可用單電源供電的使用運放的地方使用 電路如下

（4）三極管選擇。

本次選用S8050 NPN型三極管。三極管8050是非常常見的NPN型晶體三極管，在各種放大電路中經常看到它，應用范圍很廣，主要用于功率放大、開關。參數： 耗散功率0.625W（貼片：0.3W）

集電極電流0.5A 集電極--基極電壓40V 集電極--發射極擊穿電壓25V 集電極-發射極飽和電壓 0.6V 特征頻率fT 最小150MHZ 典型值產家的目錄沒給出 引腳排列為EBC或ECB 838電子

按三極管后綴號分為 B C D檔 貼片為 L H檔

放大倍數B85-160 C120-200 D160-300 L100-200 H200-350

3.整體電路

實驗原理

光敏采樣值輸出到前1/2 LM358同相輸入端，電位器調節部分電壓輸出到前1/2 LM358反相輸入端。當同相輸入端電壓值高于反相輸入端電壓值時，U1A輸出高電平，反之輸出零。U1B是引入負反饋閉環的運算放大器，可以由理想集成運算放大器虛短，虛端方法來分析電路。當U1A輸出為零時，反相輸入端電平也為零，U1B輸出為0，led燈滅。當U1A輸出高電平時，由虛短可判斷反相輸入端電壓也為等值高電平。三極管工作在放大區，放大電流，led燈亮。

四.性能測試與分析

理論數據分析：在有一定光照條件下，光敏三極管的電流為2-5 mA.經計算考量，選取與光敏三極管串聯的電阻為800歐。為使調節范圍足夠大，滿足設計要求，選取R3=R6=1k,電位器R4=10k.在同相輸入端大于反相輸入端的電壓值時，集成運算放大器最大輸出幾mA的電流，理論流過led燈最大電流為300mA。在光照足夠強時，同相輸入端電壓值小于反相輸入端，電壓比較器輸出零，此時三極管be間電壓小于開啟電壓，三極管處于截止狀態，流過led燈的電流為零。

仿真數據：無光照條件下，U1A同相輸入端輸入值即光敏部分采樣值為4.993V，反相輸入端電壓值為2.363V，U1A輸出4.023V，輸出電流幾乎為零。三極管基極電流為0.036A，流過led燈的電流值為0.400A（protues仿真沒有S8050三極管和光敏三極管，故分別用TIP41和光敏電阻代替，與理論數據分析有差距）實測數據: 無光時,U1A同相輸入端電壓為4.91V,反相輸入端電壓為3.74V,U1A輸出端電壓為4.01V,電流幾乎為零.此時測得led燈兩端電壓約為3.20V.逐漸增大光照強度,發現某一時刻led燈開始明顯變暗,并且隨著光強緩慢增加,led燈繼續變暗,直至只有微弱燈光.此時測得led燈兩端電壓為2.43V.整個過程中,U1A同相輸入端電壓始終小于反相輸入端電壓值,U1A輸出電壓為零.U2A同相及反相輸入端電壓都為零,輸出端有0.64V電壓.誤差分析: 處于臨界光照時,運算放大器同相及反相輸入端電壓差值很小,容易波動.運算放大器均是采用直接耦合的方式，直接耦合式放大電路的各級的Q點是相互影響的，由于各級的放大作用，第一級的微弱變化，會使輸出級產生很大的變化。當輸入短路時（由于一些原因使輸入級的Q點發生微弱變化 象：溫度），輸出將隨時間緩慢變化，這樣就形成了零點漂移。產生零漂的原因是：晶體三極管的參數受溫度的影響。解決零漂最有效的措施是：采用差動電路

六.實驗心得

本次課程實驗設計是我們三人組齊心協力,默契的團隊配合.從初期方案的確定,到實驗室共同焊板子,還有后來共同解決遇到的電路問題,每個人都很積極地去解決困難.通過此次設計，能夠一步了解了光敏三極管的原理和特性，把我們所學到的知識應用到了實踐，結合模擬電路和數字電路知識，經一步鞏固和掌握前面所學的知識，收獲很大。

七.參考文獻

[1] 華成英，童詩白.模擬電子技術基礎[M].北京：高等教育出版社，2006：74-116.[2] 謝自美 電子線路設計[M];華中科技大學出版社;[3] 百度文庫,道客巴巴資料以及電子愛好者論壇等

第二篇：光伏路燈控制器（范文模版）

本科生畢業論文（設計）

2014 年 5 月 21日 曲阜師范大學教務處制

題

目

光伏路燈控制器

姓

名

王俊鵬

學號

2010416015

院

系

電氣信息與自動化學院

專

業

電氣工程及其自動化

指導教師

黃金明

職稱

副教授

目 錄

摘要.....................................................................1 關鍵詞...................................................................1 Abstract.................................................................1 Key words................................................................1 1 緒論..................................................................1 1.1 光伏路燈控制器的研究背景與意義..................................1 1.2 光伏路燈控制器系統的研究現狀....................................2 1.3 本文研究的主要內容和結構........................................2 2 光伏發電系統理論基礎..................................................2 2.1 光伏發電系統....................................................2 2.1.1 太陽能電池的物理基礎......................................2 2.1.2 光伏電池的基本特性........................................3 2.2 貯能裝置........................................................3 2.2.1 鉛酸蓄電池的工作原理......................................3 3 光伏發電系統的控制方法................................................4 3.1 蓄電池充電控制方法..............................................4 4 控制系統設計..........................................................4 4.1 光伏發電系統主電路設計..........................................4 4.2 光伏發電LED路燈控制器硬件設計..................................5 4.2.1 STC12C5A60S2最小系統......................................6 4.2.2 信號采集電路設計..........................................6 4.2.3 PWM信號放大電路設計.......................................7 4.2.4 控制部分輔助電源設計......................................8 4.3 LED驅動設計.....................................................8 4.4 系統軟件設計....................................................9 4.4.1 主程序設計................................................9 4.4.2 充放電程序設計...........................................10 4.4.3 光伏發電接入口軟件設計...................................10 4.4.4 LED照明管理程序設計......................................11 5 總結與展望...........................................................12 致謝....................................................................12 參考文獻................................................................12 附錄一..................................................................12

光伏路燈控制器

電氣工程及其自動化專業學生 王俊鵬

指導老師 黃金明

摘要：本文設計了一種以STC12C5A60S2單片機為主控芯片的光伏路燈控制器。設計中使用了單片機自帶的A/D轉換器進行電壓、電流數據的采集；使用了兩路PWM來控制MOSFET的導通，實現了太陽能電池板輸出和蓄電池充電的控制；采用對I/O引腳高低電平的控制，來控制光耦器，從而控制蓄電池放電；采用了恒流來驅動LED照明；利用的分段式充電策略，優化了蓄電池充電，延長了蓄電池使用壽命；同時，利用太陽能電池板自身作為光控元件，提高了靈敏度。關鍵詞：單片機

LED路燈 控制器

Solar street lamps controller Student majoring in Electrical Engineering and Automation

Wang Junpeng

Tutor

Huang Jinming Abstract : This passage designs a solar LED street light controller based on STC12C5A60S2.In the design , A/D converters of MCU are used to collect voltage and current;two PWM waves are used to control the conduction of MOSFET , achieving the output of solar panels control and battery charging control;optical coupler is controlled by controlling high and low level of I/O pin so as to control the battery discharge;constant current is used to drive LED lighting;the method of segmented charge is used to control battery charging , optimizing the battery charging , prolonging the service life of the battery;meanwhile , the solar panels are used for light-dependent control element to improve the sensitivity.Key words : MCU;LED street lamp;Controller 1 緒論

1.1 光伏路燈控制器的研究背景與意義

21世紀能源研究的熱點問題是新能源技術。太陽能作為一種巨大的可再生能源，每天有著相當于數萬億桶石油燃燒的輻射能量到達地球表面[1]。豐富、廣闊的太陽能資源被開發和利用，將會減少對不可再生能源的使用，減少對煤炭、石油等化石能源使用帶來的污染，保護了生態環境，有利于生態環境走可持續發展的道路。可以說未來的能源結構基礎離不開太陽能。太陽能將會成為主要的能源之一，它的應用前景也必將非常廣泛。因此，對太陽能的開發和利用是利國利民的大事，有著重大意義。

路燈是日常生活中必不可少的公共設施，隨著經濟的發展，居民生活水平和質量的提高，路燈能耗增長的問題也隨之而來。研究路燈低能耗問題也將成為一個重要的課題。LED照明技術的日漸成熟推動了照明行業的發展，LED作為照明設備的光源也被越來越多的選用。相比于日光燈，白熾燈等光源，LED具有工作電壓低，能耗非常低，光效高，使用壽命長等優點[2]。因此，LED照明也會被廣泛得推廣和應用。

本文在研究光伏發電技術和LED照明技術的基礎上[3]，設計一種光伏路燈控制器。

其中，太陽能發電系統為路燈供電，LED作為照明光源，將二者結合既節約了能源，又降低了能耗。這一設計用于校園、小區生活路燈中，很有現實意義。1.2 光伏路燈控制器系統的研究現狀

目前，光伏充電控制器可分為以下幾種類型：并聯型光伏控制器、串聯型光伏控制器、脈寬調制型光伏控制器、智能型光伏控制器、最大功率跟蹤控制器[4]。其中，最大功率跟蹤控制器，能判斷系統在運行時的輸出功率是否達到最大值，而且，還能隨時調整太陽能電池始終運行在最大功率點處，控制性能高。控制器控制負載采用的方式有光控、光控加時控、PWM調節負載、實時時鐘四季變換等。控制器的芯片有DSP、ARM、單片機等。相比而言，單片機芯片成本低，學校和小區路燈環境對光伏系統要求相對低，從經濟簡單的角度，選用單片機控制，采用光控比較實用。

獲取最大功率的控制方法主要有恒定電壓法、短路電流比例系數、擾動控制法、電導增量法等。雖然擾動控制法和電導增量法精度相對高，但是，考慮到在小型光伏系統中功率不是太大，恒定電壓法簡單、易于實現。1.3 本文研究的主要內容和結構

基于光伏發電理論和LED照明技術，本文設計一種光伏路燈控制器系統。硬件方面，[5-7]以單片機STC12C5A60S2作為主控芯片，硬件電路設計包括電壓、電流的信號采集電路，PWM信號的放大電路，控制系統的控制電源設計電路，LED恒流驅動電路。在控制方法方面，對太陽能電池采用恒定電壓法的最大功率追蹤；對蓄電池采用分段式充電的方法；對負載采用太陽能電池輸出電壓作為控制信號的光控方式；對蓄電池過放電采用I/O引腳控制光耦合器實現繼電器動作，切除負載。

論文的結構: 第一章介紹設計研究的背景和意義，對光伏路燈控制器的研究現狀作了敘述，對論文的組織結構作介紹。

第二章介紹光伏發電的理論基礎，對太陽能光伏發電的工作原理以及鉛酸蓄電池的工作的基本原理分別進行了介紹。

第三章介紹研究設計中蓄電池充電的控制方法。第四章是設計的核心，對光伏路燈控制的硬件和軟件進行設計，硬件電路包括電壓、電流信號的采集，PWM信號放大，控制芯片電源等部分。

第五章對本文設計進行總結和展望。光伏發電系統理論基礎

2.1 光伏發電系統

光伏發電系統是用來將吸收的太陽光光能轉換成電能。它主要由太陽能電池方陣、充放電控制器、蓄電池、負載等設備組成。光伏發電系統的結構框圖用圖2-1來描述。

太陽能電池方陣控制器蓄電池LED照明

圖2-1 光伏發電系統結構框圖

其中，太陽能電池方陣選用156多晶100W一塊（開路電壓為21V左右），蓄電池選用12V60Ah的鉛酸蓄電池兩組，LED照明燈具選用12V30W的一盞。2.1.1 太陽能電池的物理基礎

光伏電池的物理基礎是光伏效應[4]。光伏效應是指光照在不均勻半導體或半導體和

金屬結合的不同部位之間產生電位差的現象。它首先是由光子（光波）轉換為電子、光能量轉換為電能量的過程；其次，是形成電壓的過程。有了電壓就像筑高了大壩，如果兩者之間連通，就會形成電流回路。其原理圖可以用圖2-2來描述。

圖 2-2 光伏效應原理圖

2.1.2 光伏電池的基本特性

太陽能電池其實就是一個大面積的平面二極管[4]，其工作的等效電路可以用圖2-3中的模型來描述。圖中把光照下的PN結看做一個理想二極管和恒流源并聯，恒流源的電流即為光生電流IL，RL為外負載，通過PN結電流ID用二極管表示。

圖2-3 太陽能電池等效原理圖

太陽能電池組件的性能參數主要有：短路電流、開路電壓、峰值電流、峰值電壓、峰值功率、填充因子和轉換效率。其中，光電轉換效率是衡量電池質量和技術水平的重要參數[4]。2.2 貯能裝置

由于太陽能光伏發電系統的輸入能量極不穩定，所以，一般需要配置儲能裝置（蓄電池系統）才能工作。而光伏發電產生的電能最適合的貯能方式是將電能轉換為化學能，需要時將化學能轉換為電能。

目前，主要的貯能裝置有如下幾種:鉛一酸（Pb-acid）、鎳一隔（Ni-Cd)、鎳一金屬氫化物(Ni-MH)、鋰一離子（Li-ion）、鋰一聚合物（Li-poly）和鋅一空氣、超級電容器、高能鎳碳超級電容[4]。

當前由于鉛酸蓄電池具有技術成熟，價格低廉，性價比較高等優點，因此得到了廣泛的應用。本文在設計光伏路燈控制系統時，采用的儲能裝置就是鉛酸蓄電池。設計中采用12V60Ah的鉛酸蓄電池兩組并聯，在保證充足的容量的同時，雙路便于某一蓄電池出現故障時線路的正常運行。2.2.1 鉛酸蓄電池的工作原理

在蓄電池充、放電時，正極、負極活性物質和電解液同時參與化學反應。鉛酸蓄電池充放電化學反應的原理方程式如下：

正極：（2.1）PbO2?HSO4?3H??2e?PbSO4?2H2O

?負極：Pb?HSO4??2e?PbSO

（2.2）4?H?3

總反應：PbO2?2HSO4?Pb?2PbSO4?2H2O（2.3）

以上反應是可逆的，這種可逆反應使蓄電池實現了貯存電能和釋放電能的功能。光伏發電系統的控制方法

3.1 蓄電池充電控制方法

恒壓、恒流、分段是蓄電池常見的充電控制方式[4]。恒壓，即對電池采用恒定的電壓充電，它的特點是：在充電剛開始的時候有很大的電流，一段時間之后，電流開始慢慢下降，當電池電壓升高后充電電流變得很小，在初始階段，大電流很可能會損壞蓄電池；恒流，即在充電時一直控制充電電流大小不變；分段，即對整個充電過程采取分段式控制。當蓄電池電壓較低時，蓄電池接收電流的能力較強，可以采用較大電流進行充電，電池電壓升高時，其接收電流的能力下降，此時應該降低充電電流。

本文在設計時采用光伏發電系統給蓄電池進行分段式充電。充電環節包括:限電流充電、恒電壓充電、涓流三部分。

限電流充電：由于產生的光能的不穩定性，實現恒流的控制較難，因此在設計的時設定一個最大充電電流Imax。

恒電壓充電：當充電充到一定程度，蓄電池對電流的接收能力逐漸減弱，此時需控制蓄電池充電電壓保持在一個恒定值即可。

涓流:經過恒電壓充電后，蓄電池已基本充滿，可設定最大過沖電壓，進行涓流充電，保持電壓較恒定。控制系統設計

4.1 光伏發電系統主電路設計

T1F1光伏接口G1C1D2T2C2D3L1G2D4C3C4D5F2D112VR1繼電器D6蓄電池R4光耦合R55VI/OR6光耦合+–繼電器5VI/OR2R312V

圖4-1 光伏發電系統主電路設計

太陽能電池板轉化的電能先通過MOSFET管T1，然后通過防反肖特基二極管D2，接著經過DC/DC直流變換電路給蓄電池充電。T1管控制光伏接口，使其輸出功率接近最大；為防止蓄電池對太陽能電池板反沖采用了防反肖特基二極管D2，DC/DC電路的核心是buck電路[7]，系統的重點是對buck電路的控制。

蓄電池放電主要是用于控制部分和LED照明部分的供電。為防止蓄電池過度放電而損壞蓄電池，控制LED路燈放電回路上的繼電器的通斷，設計時使用STC12C5A60S2的一個I/O引腳來控制光耦合器的通斷。

整個主電路由單片機芯片STC12C5A60S2來進行控制，系統的工作流程如下: 當蓄電池電壓處于正常工作范圍內，蓄電池正常對控制器部分和LED路燈供電。當蓄電池的電壓處于欠壓狀態時，用于控制的單片機I/O端口由高電平變為低電平，光耦合器導通，繼電器動作切斷LED照明部分，當蓄電池電壓恢復正常值，繼電器再次動作負載回路接通。當蓄電池電壓過高處于過壓狀態時，控制開關管T2斷開，光伏電池板停止對蓄電池充電。

下面對buck電路進行詳細分析，如圖4-2所示：

T1D2T2C2C1D3L1D4C3C4D1G1G2

圖4-

2buck電路

上圖的buck電路分為兩部分。第一部分是用恒電壓法實現最大功率的追蹤。單片機輸出的PWM信號經過放大后，控制著MOSFET管T1的通斷，使太陽能電池板的輸出電壓可調；第二部分是用于蓄電池充電控制。當MOSFET管T2導通時，二極管D4截止，蓄電池開始充電，同時電感儲能；當MOXFET管T2斷開時，二極管D4導通，此時電感釋放儲能，給蓄電池充電，此時的電壓已變得比較平直，電壓的紋波在經過濾波電容C3、C4濾波之后，也將再一次減小，最后的輸出的電壓就很穩定了。其中，第一部分和第二部分類似，也是通過改變PWM的占空比來調節的。4.2 光伏發電LED路燈控制器硬件設計

本設計的核心部分是光伏路燈控制器，主控芯片選用型號為STC12C5A60S2的單片機。整個控制器主要包括了：單片機的最小系統，電壓、電流信號采集電路，PWM信號放大電路，控制部分的電源等。其中，電壓、電流信號采集電路分別采集光伏電池電壓、蓄電池電壓、蓄電池充電的電流。控制部分的電源主要是將蓄電池的電能轉換成相應等級的電壓，以給控制器內芯片的電提供電壓。控制器結構框圖如圖4-3所示：

太陽能發電G1DC/DC電路G2PWM信號放大電路輔助電源系統STC12C5A60S2LED照明蓄電池充電電流監測蓄電池光伏電池電壓監測光伏電池電流監測蓄電池電壓監測

圖4-3 控制器框圖

4.2.1 STC12C5A60S2最小系統

STC12C5A60S2/AD/PWM系列單片機是宏晶科技生產的單時鐘/機器周期(1T)的單片機，是高速/低功耗/超強抗干擾的新一代8051單片機，指令代碼完全兼容傳統8051,但速度快8-12倍。內部集成MAX810專用復位電路2路PWM,8路高速10位A/D轉換(250K/S),針對電機控制，強干擾場合，是一款高性價比的單片機。

STC12C5A60S2最小系統由電源、復位、振蕩電路和外圍擴展組成。最小系統結構圖4-4如下：

5VVCCC1C2C3C4GND27μFC5C627μF復位開關R1C711.0592MHZXTAL1XTAL2RSTSTC12C5A60S2

圖4-4 STC12C5A60S2最小系統結構圖

最小系統中最重要的是電源的設計，在本設計芯片采用5V供電，為確保電源穩定，需要加入一個5V穩壓芯片，在4.2.4控制部分輔助電源設計章節會詳細介紹。4.2.2 信號采集電路設計

信號采集時采用STC單片機自帶的高速10位A/D轉換器。采樣設計電路分為兩部分：電壓采集和電流采集。1)電壓信號采集原理:

5VD1R1輸入電壓雙二極管-+電壓跟隨器R2R3D2ADCINx

圖4-5 電壓采集信號原理圖

首先，輸入電壓信號經過電壓跟隨器進行緩沖，然后，輸出電壓通過電阻R2、R3進行分壓。由于A/D端口可承受的電壓范圍為0-5V，本文采用了雙二極管來保護A/D端口。如果輸入電壓高于5V，二極管D1就會導通，輸入到A/D端口的電壓強制為5V；如果輸入的電壓低于OV，二極管D2就會導通，輸入到A/D端口電壓強制為0V。經過保護后的信號，最后送給單片機處理。

2)電流信號采集原理：

被測電流 IR1-+電壓跟隨器5VD1雙二極管R2R3D2ADCINxRm霍爾電流傳感器

圖4-6 電流信號采集原理圖

由于單片機內部讀取的采集信號都是電壓信號，我們采集的電流也要首先轉換成電壓信號。因此，圖4-6霍爾電流傳感器轉換的輸出電需要流過取樣電阻Rm轉換成為電壓信號。轉換成電壓信號后，電流采集電路與電壓采集電路類似。4.2.3 PWM信號放大電路設計

主電路中用到四個MOSFET管，它們分別控制著光伏電的接入、主電路中的一個DC/DC變換器、兩個光耦器的通斷。前兩個用STC12C5A60S2提供的兩路PWM信號，后兩個用I/O引腳控制。

由于STC單片機的I/O直接輸出的PWM信號只有5V,而驅動MOSFET管的電壓需要12V。因此，輸出的PWM信號需要經過放大電路，才能實現驅動MOSFET。信號放大電路圖4-7如下:

12V5VNCAnodeCathodeNCTLP250VccVoVoGNDR2R1D1

圖4-7 PWM信號放大電路圖

單片機的PWM引腳發出的高電平的電壓信號，去驅動光耦合器TLP250，輸出最終電壓為12V的PWM信號。TLP250的內部結構圖4-8所示。

VccAnodeCathodeTr1Tr2VoVoGND

圖4-8 TLP250內部結構圖

當陽極為高電平時，Tr1導通Tr2截止，TLP250輸出高電平12V；當陽極為低電平時，Tr1截止Tr2導通，TLP250輸出低電平0V。從而實現了將STC單片機電壓信號轉換成為能驅動MOSFET的信號。4.2.4 控制部分輔助電源設計

控制部分的輔助電源是用來為整個控制系統提供電源的。蓄電池提供的電壓在12V左右。控制系統中用到的STC單片機需要5V供電，MOSFET通斷電壓為12V。所以，選擇一個可以穩定提供5V和12V電源的裝置是關鍵。

LM7805能夠實現5V要求，圖4-9是電路設計圖。

12V0.33μ1LM7805325V0.33μ

圖4-9 LM7805電路設計圖

12V電源可由以MC34063芯片為核心的升壓模塊提供，可以將供給單片機的5V電源升高到12V。圖4-10是電路設計圖。

R15VVCCCOMPGNDMC34063TCAPIPKIDCISWCISWEC1R2L1D112VR4R3C2C3

圖4-10 MC34063升壓電路設計圖

4.3 LED驅動設計

LED照明通常采用恒流驅動的方式，因為這樣可以減少電壓波動對驅動電流的影響。本文在設計時，采用了恒流驅動[8-10]芯片PAM2842。該芯片具有較寬的輸入電壓值可以從5.5V到40V，電壓最大輸出值可達到40V，功率最大輸出可以達到30W;具有三種工作方式，降壓方式(Buck)、升壓方式(Boost)、升降壓方式(Buck/Boost--Sepic)。

設計過程如圖4-11，將電阻R1接入RT引腳來設置PAM2842的工作頻率，計算方1012式為:Fsw?（4.1）

24?(RRT?12K)由于設計中接入的R1阻值為130K，所以芯片的工作頻率為300KHz。

圖4-11 LED驅動電路設計圖

通過STC單片機的I/O端口控制EN引腳的電壓來控制芯片的工作狀態。PAM2842能夠輸出穩定的電流，輸入端電壓變化基本不會影響到輸出電流，使LED工作的狀態相對穩定，達到恒流驅動的目的。4.4 系統軟件設計

軟件系統的功能:檢測太陽能電池板電壓、蓄電池電壓、蓄電池充電電流，控制PWM的輸出，控制I/O引腳的高低電平。設計中的編程語言采用C語言，軟件編譯環境為KEIL V7.07，程序燒寫軟件STC-ISP.EXE，同時采用protel軟件進行仿真調試。4.4.1 主程序設計

首先介紹系統的主程序，然后對主程序的模塊進行介紹。光伏路燈控制器系統的主程序主要包括系統的初始化、最大功率跟蹤管理、充放電管理以及LED照明自動控制。詳細流程如圖4-12：

開始系統初始化模塊最大功率跟蹤管理充放電管理LED照明控制

圖4-12 主程序框圖

初始化模塊，主要對系統I/O引腳功能設置，對后面將要用到的PWM輸出、A/D采集端口也需要進行初始化；最大功率跟蹤模塊，是對光伏輸入電壓的控制；充放電管理模塊，是控制光伏發電系統對蓄電池的充電；LED照明管理系統通過采集的太陽能電池板的電壓來控制。

4.4.2 充放電程序設計

充放電程序管理檢測蓄電池電壓N狀態判斷V蓄V欠壓切斷負載限流充電限流充電蓄電池恒壓充電V恒流

圖4-13 充放電程序框圖

如圖4-13所示，當蓄電池處于欠壓狀況時應切斷LED照明回路，采用限電流充電的工作方式；當蓄電池電壓介于欠壓值和恒流充電電壓值之間時，直接采用限電流方式充電；當蓄電池電壓介于恒流電壓值和恒壓電壓值之間時，采用恒定電壓充電的方式；當蓄電池電壓介于恒壓值和過壓值之間時，采用涓流的充電方式；一旦高于過壓值則退出充電。

部分程序代碼：

if(Uget

{guangou=0;pwmU(0X65);};//繼電器動作，負載切除 if(Uget>Uqy && UgetUhl && UgetUhy && Uget

if(Uget>Ugy){pwmU(0XFF);};//退出充電

if(Uget>Uqy)guangou=1;//負載重新接通

4.4.3 光伏發電接入口軟件設計

光伏電接口采用PWM控制是為了采用恒電壓控制法實現最大功率輸出，當環境溫度比較穩定時，最大功率時的電壓變化不大，檢測環境溫度，調整PWM輸出。程序框圖如圖4-14。

光伏發電接口管理程序檢測當前溫度與設定值進行比較輸出對應占空比

圖4-14 光伏發電接口程序框圖

部分程序代碼：

if(temp<15&& temp>10)pwmU(0X33);if(temp<20 && temp>15)pwmU(0X55);if(temp<25 && temp>20)pwmU(0X65);4.4.4 LED照明管理程序設計

傳統的光控多采用光敏電阻和集成電路的結合進行控制，由于太陽能電池板本身就具有良好的感光性能，且優于光敏電阻本身，所以，本文采用太陽能電池自身的輸出信號作為控制信號來實現光控。程序框圖如下4-15：

LED照明程序管理檢測接口電壓檢測接口狀態大于給定基準值N接入負載Y切斷負載輸出

圖4-15 LED照明管理程序

部分程序代碼：

if(U3

本課題設計了一種基于STC12C5A60S2的光伏路燈控制器。該控制器的功能是實現最大功率的追蹤，實現蓄電池分段充電以及LED路燈運行的自動控制。設計中主要解決了以下五方面問題：

一、設計硬件電壓、電流采集電路，采集信號送入STC單片機A/D端口；

二、設計信號發大電路，利用單片機自身輸出的PWM信號去驅動MOSFET管實現對DC/DC變換器的控制，達到實現最大功率追蹤和蓄電池充電控制的目的；

三、以LM7805和MC34063芯片為核心，設計了光伏路燈控制器控制部分的輔助電源；

四、以PAM2842芯片設計LED驅動電路；

五、根據系統功能要求設計了控制器的軟件部分。

本設計還處于理論研究層面，對于實踐的應用還存在不足。下一步我會在實際應用中，進行一下幾方面研究：

一、在光伏發電的最大功率追蹤方面尋找更經濟實用的方法；

二、除了研究太陽能作為能源，也可以將其和風能結合，形成風光互補的路燈控制器。

三、在光控的基礎上加上時鐘控制，使控制更加精準。致謝

值此畢業論文設計完成之際，首先要向我的指導老師黃金明副教授表示感謝，感謝黃老師在整個畢業設計的過程中給予的耐心、細致的指導。從一開始論文題目的選定，老師就從整體思路上給予指導，在查閱文獻和搜集資料上提供了不少建議，使我對論文設計的思路有了明確的方向，在論文設計中遇到的問題老師給予耐心的解答，在后期論文修改中老師也提了不少可行的建議。同時，感謝實習單位的宋工，謝謝他在硬件設計上給予的指導。最后，感謝其他在論文設計過程幫助我的人。參考文獻：

[1]郭連貴.太陽能光伏學[M]北京:化學工業出版社,2010:15-105.[2]王晏,甘貴林.太陽能路燈在城市中的應用探討[J].青海科技,2008(04):10-12.[3]段現星,鄭安平.光伏太陽能LED路燈照明系統設計[J].機電一體化,2011,17(7):77-79.[4]黃漢云.太陽能光伏發電應用原理[M].2版.北京:化學工業出版社,2012(13):25-200.[5]蔡振江.單片機原理及應用[M].電子工業出版社,2011:89-105.[6]郭天祥.51單片機C語言教程[M].電子工業出版社,2009:78-96.[7]王兆安,劉進軍.電力電子技術[M].5版.北京:機械工業出版社,2009(13):43-46.[8]王俏俏.新型照明燈具及其驅動電路研究[D].濟南:山東大學,2009.8-10.[9]楊恒.LED照明驅動電路設計與實例精選[M].北京:中國電力出版社,2008.68-75.[10]王存旭,遲新利,王剛.白光LED在太陽能照明中的應用田[J].沈陽工程學院學報(自然科學版),2008,4(4): 343-345.

第三篇：路燈節能控制器報告

單片機系統分析與調試

課程設計報告

課程名稱：路燈節能控制

作者姓名：周果、王開基、申磊、劉湘

班級學好：機電1031班06、07、31

指導老師：黃有全

時間：2011年12月31日

路燈節能控制設計

一、設計題目極其分析：

設計要求：

1、天黑后自動開啟路燈

2、到設定時間后自動熄滅

3、自動熄滅后且天黑，如果有人路過，燈自動開啟，且5分鐘后自動熄滅

設計應用背景：能源問題己經成為全球最為關注的問題之一，能源危機已經成為全人類所面臨的主要危機，特別是我國的電力能源近年來顯得十分吃緊，電力緊張阻礙著我們的日常生產、生活，甚至嚴重影響到我國經濟的發展與社會文明的進步。在城市亮化、美化大潮的趨勢下，城市景觀照明耗電也吞噬著我們的電力資源。而發電企業投資和建設需要一個較長的周期，快速的經濟發展需要更多更充足的電力供應和消耗，電力的供求之間矛盾重重。電力供應缺口很難在短期內得以緩解，發展與節約并重，已經成為經濟建設的必然選擇。此時，燈光照明行業節電也成為了我們的必然選擇

設計應用意義：路 燈 是 城 市 照 明 工 程 的 主 要 組 成 部 分，在 夜 晚，路 燈 的 照 明 起 到非 常 重 要 的 作 用。但 是 路 燈 在 起 著 重 要 作 用 的 同 時，也 在 消 耗 著 大 量的 能 源。目 前 一 般 的 傳 統 路 燈，主 要 是 高 壓 鈉 燈，一 盞 路 燈 的 功 率 約為 100W－ 400W，一 些 大 型 路 燈 功 率 可 以 達 到 1000W 以 上。我 們以 一 盞 路 燈 200W 來 計 算，一 個 晚 上 照 明 12 個 小 時 從 晚 上 7 點 到第 二 天 早 上 7 點），那 么 一 盞 路 燈 就 要 消 耗 200×12/1000 ＝ 2.4度 電 能。假 設 路 燈 之 間 的 間 距 是 20 米，一 條 長 2 公 里 的 街 道 就 有（所2×2000/20 ＝ 200 盞 路 燈 道 路 兩 邊 各 有 一 盞 路 燈，以 要 乘 2），那 么 這 條 街 道 一 晚 上 消 耗 的 電 能 就 有 200×2.4 ＝ 480 度，1 年 消耗 的 電 能 是 480×365＝ 17.52 萬 度。在一個城市中，除了主干道外，還有很多次干道和小的路段，這 特些街道在夜晚的人流量和車流量都比較小。別是一些郊區和比較偏僻 的 路 段，在 半 夜 1 點 鐘 以 后，人 流 量 和 車 流 量 一 般 非 常 少。但 是 即使 沒 有 人 或 車 經 過，這 些 路 燈 也 是 長 期 點 亮 的，這 時 電 能 就 被 白 白 浪費 掉 了。很 多 路 段 真 正 有 效 的 照 明 時 間 只 占 到 整 個 照 明 時 間 的 20－ 30，也 就 是 說 大 部 分 電 能 被 浪 費 掉 了。如 果 有 效 照 明 時 間 是 30，那 么 一 條 街 道 浪 費 的 電 能 就 有17.52×0.7＝ 12 萬 度。一 個 中 等 規 模 的 城 市 這 樣 的 街 道 可 能 就 有100 個 以 上，一 個 大 城 市 往 往 有 數 百 個 這 樣 的 街 道，那 么 就 是 說 一 個 考城市每年在路燈上浪費的電能就有數百到數千萬度以上。慮到全國有 數 百 個 大 型 城 市，中 小 規 模 的 城 市 更 多，總 的 浪 費 電 能 是 非 常 巨 大的。據 統 計，杭 州 市 一 年 用 于 城 市 照 明 的 費 用 就 高 達 3 億 元 以 上。如 比果我們采取一定的節能措施，如說在沒有人和車經過時自動關閉路燈，就 可 以 收 到 明 顯 的 節 能 效 果。在 能 源 日 益 緊 張 的 今 天，特 別 是 很多城市存在電力不足的矛盾，這無疑是非常有意義的。

二、系統設計

設計基理：路燈節能控制器是通過運用

MCS—51單片機設計的，通過配套的功率變換組件，可在路燈的啟停和運行中，有效的調節路燈的端電壓，控制路燈的照明亮度，從而改變了路燈在不同時段的耗電量，改善了功率因素，到了節約電能的目的。

設計思路：設計采用PWM 脈寬調制技術和恒流源電路對路燈的驅動和亮度調節。通過單片機和傳感器及其檢測電路完成路燈工作狀態的控制。顯示部分利用液晶顯示模塊，菜單式操作，顯示時間、故障路燈地址、支路開關燈時間、每只燈的開關時間等功能。

設計原理：將整個電路分成三個部分，環境控制電路、時鐘電路、交通狀況傳感器檢查電路

環境控制電路：利用光敏電阻的阻值與光照度呈反比例關系，采樣其兩端的電壓信號，利用采樣的電壓信號通過施密特觸發器輸出的TTL 電平來控制LED 燈的開關。電路可靠，有效地避免由于短時間光照劇烈變化引起的誤動作，操作者可以通過電位器方便的進行調試

時鐘控制電路： 使用時鐘專用芯片DS1302 進行時鐘控制，通過外加很少的電路就可以實現高精度的時鐘信號。外圍電路簡單可靠，時間精度高，采用串口通信可以節省I /O 口的資源，通過外接鋰電池后可以實現時間信息儲存。交通狀況傳感器：采用聲控傳感器來判斷是否有人路過該位置，并送入單片機判斷執行相應的程序。

設計結構圖：

路燈節能控制系統實現的功能：支路控制器有時鐘功能，能設定、顯示開關燈時間，控制整條支路按時開燈和關燈;能根據環境明暗變化，自動開燈和關燈，能根據交通情況自動調節亮燈狀態;并能分別獨立控制單只路燈的開燈和關燈時間;當圖1 模擬路燈節能控制系統結構圖路燈出現故障時（燈不亮），支路控制器發出聲光報警信號，并顯示有故障路燈的地址編號。單元控制器具有調光功能，路燈驅動電源輸出功率能在規定時間按設定要求自動減小，該功率應能在20% ～100% 范圍內設定并調節，調節誤差≤2%

三、單元設計 1環境光控電路： 環境控制電路是對環境光亮度的檢測，將檢測信號送單片機P15，從而實現自動開燈關燈。下圖為環境控制電路圖。明暗檢測采用光敏電阻RG1 和R12（RP2）分壓，提取電壓信號，送到由555 定時器組成的施密特觸發器。當環境暗到一定程度（通過RP2 可以方便的調節），RG1 阻值上升，施密特觸發器翻轉，將電平信號送單片機處理。C8 為抗干擾設計，如天暗時，閃電的干擾，C8 使555 的2 腳電壓不會突變，防止誤動作。D2 為指示燈，方便調試。時鐘電路

DS1302 是一款高精度時鐘集成電路，它可以進行年、月、日、星期、時、分、秒計時，功能強大。電路圖如下

3顯示控制模塊

顯示控制模塊如圖7 所示。控制見軟件設計。

四、程序框圖軟件設置 1路燈控制流程圖：

五、測試數據及性能分析

1時鐘測試：設定當前時間內開關燈，觀測得到顯示正常。始終模塊成功。2環境明暗變化測試：將光控模塊移動作品至暗處，觀察燈光是否自動亮起。

3聲控測試：將整個作品移到黑暗處，發出聲音，觀察燈光是否亮起。

六、總結心得

通過制作路燈節能控制器，我們小組對單片機MCS—51有了更多的了解，學到了很多課本上學不到的東西，書本看上去容易做的東西，在實踐做卻遇到了很多的難題，我們組里成員相互合作補長取短，通力合作共同攻破難題，讓我感覺到了團隊合作的力量。我們一起去買元器件，一起研究電路圖，分析問題，檢查故障，書寫程序，享受著其中的樂趣，為自己感到驕傲……

七、謝辭

感謝老師在制作中的幫忙，同學們在制作中為我們分析問題。

第四篇：路燈設計報告（本站推薦）

xxxx鎮十六戶村路燈改造工程 設計報告 各位領導、專家：

xxxx鎮十六戶村現狀路燈多為節能燈，安裝于十幾年以前，多數路燈破損殘缺，有大多數已經不能正常工作，給村民夜間出行帶來了很大的不便，存在一定的社會安全隱患，經與十六戶村領導協商后確定對整個村莊一江兩岸和東西三橫的村道路路燈進行改造設計。

一、工程概況：

1.工程名稱：xxxx鎮十六戶村路燈改造工程 2.工程地點:余姚市xxxx鎮十六戶村 3.設計單位：余姚市yyyy建筑設計有限公司

二、工程內容：

1.本工程為余姚市xxxx鎮十六戶村路燈改造工程,主要包括兩縱三橫主要村干道，即躍進江東西兩側道路、十六戶村中心路、四塘江路、五塘江路，兩縱三橫路燈改造范圍總長約10500米，兩縱三橫現狀已有水泥立桿上更換的路燈燈頭安裝高度9米，間距約為30～50米，光源采用60W LED燈,共計171套。在躍進江北段西側道路現狀沒有電力線架空桿的新裝高

桿路燈，距約為35米，光源采用60W LED燈,共計63套。在躍進江西側村安置小區南面路段650米范圍內，在靠江一側加裝高桿路燈，距約為45米,共計17套，總計新裝高桿路燈80套。

三、工程設計思想：

1.本工程為十六戶村路燈改造工程，因工程屬農村村道、現場限制條件較多、工程預算有限等原因，無法完全達到城市支路的道路照明標準，僅作參考。

2.在本工程余姚市xxxx鎮十六戶村路燈改造工程用電，根據總圖分布情況及周邊現狀已有電力公共用電變壓器分布情況，經與業主協商后確定，考慮到現狀所有路燈電源線全部剛更換不久,本次路燈改造的原則為基本全部保留利用現狀已有路燈電源供電系統。對現狀已有路燈電源供電系統，由施工方會同業主檢測其可靠性若檢測其可靠性達不到使用要求則，更換新的電源線，長度按實計.新加裝路燈采用埋地電纜就近接入現狀已有路燈供電線路內。

3.在路燈安裝時注意避開現狀已有管線，若遇安裝有困難時，則路燈位置、現有水泥桿上路燈安裝高度可以在適當的范圍內作調整，若實在無法避開時，請及時與設計人員、業主聯系，共同協商解決。

第五篇：智能路燈節能控制器的設計與實現

智能路燈節能控制器的設計與實現

時間：2009-07-03 09:58:37 來源：現代電子技術 作者：胡開明 李躍忠 盧偉華

0 引 言

隨著我國經濟高速發展，人民生活水平日益提高，能源和資源變得日益緊張，電力短缺已成為制約國民經濟發展的突出矛盾。目前我國照明消耗的電能約占電力生產總量的10％～20％，而城市公共照明則在照明耗電中占30％，并且近幾年隨著讓城市亮起來的口號的提出，全國路燈的數量仍在迅猛地增長。公共路燈節能的口號便由此而提出。通常的節能途徑有兩個：一個是采用節能光源；二是采用合理的控制線路。本文在使用節能光源的情況下采用合理的控制線路來實現路燈節能。在供電系統中，為避免送電過程中的線路損耗和用電高峰時造成末端電壓過低，供電部門均采用較高電壓進行傳輸。因此路燈承受電壓多高于燈具的額定電壓。然而據調查我國小型城市晚上21：00后，大中城市00：00以后道路上幾乎空無一人。從而造成了“人少車稀燈更亮”的不合理情況。為了避免這種情況，大多數城市和地區均采用了發達國家早已淘汰了的隔盞關燈的原始路燈控制方法。這種方法不僅導致路面照度分布不均，而且會減少路燈使用壽命。本文采用“全年分三季，一季分時段”的分時控制思想實現節能的目的。在不同的時段投入不同的供電電壓運行，在保證路燈正常照明的前提下，兼顧到了用電低谷期節能的效果。同時利用電力載波技術實現對路燈運行狀況的實時監控。系統硬件電路的設計 1．1 智能路燈控制系統

該智能路燈節能系統主要由電量檢測電路、實時時鐘、自耦變壓器電路、顯示電路及載波通信等電路組成。將一年大致分為三個季節段來對路燈進行控制，使其在不同的季節有不同的開關燈時間。而從開燈到關燈根據當地交通又可大致分為三個階段(高峰、正常、低谷)來對路燈進行控制。從實時時鐘芯片中將當前的路燈工作狀況進行相應的歸類，由單片機輸出控制接觸器的線圈的斷合，而其觸點的輸出分別控制自耦變壓器的三個觸頭，對應著四個檔位，每個檔位對應著相應的路燈電壓。由于電力傳輸中有諧波干擾造成電力不穩，要時刻檢測路燈的電量，以電量芯片ATT7028檢測出電流或者電壓過高或者過低，將得到的信息傳給AT89C51單片機，單片機同時與鐵電存儲器的信息相比較，如果發現電流或者電壓過高或者過低，單片機馬上做出調整，適當地降低或者升高電壓，以實現對路燈過載、過壓等各種功能進行控制，用電力載波通信技術將現場情況傳送至監控室。原理框圖如圖1所示。

1．2 電量檢測電路的設計

電量采集模塊主要完成路燈電流和電壓的數據采集。將采集到的信號轉換為ADC電路可采集處理的模擬信號，通過電量芯片轉換為數字信號送到單片機中，檢測電壓和電流是否超載，依據此來控制電路負載的電壓。設計中采用三相電能專用計量芯片ATT7028A，適用于三相三線和三相四線應用，能夠測量各相以及合相的有功功率、有功能量，同時還能測量各相電流、電壓有效值、功率因數、相角、頻率等參數，充分滿足三相復功率多功能電能表的需求。同時將電量信號存入到鐵電存儲器AT24C24里，該存儲器數據不易丟失，以便有功電能歷史記錄的查詢。ATT7028A提供一個SPI接口，方便與外部單片機之間進行計量參數以及校表參數的傳遞。設計中應用ATT7028A測量電流和電壓有效值，采用軟件校表，通過SPI接口與外部單片機之間進行計量參數的傳遞，以此來檢測路燈電壓電流的有效值。另外對檢測到的過載、過壓等故障進行報警。1．3 路燈控制電路

路燈控制電路由譯碼電路、開關電路與變壓器控制電路組成。為了使路燈分時控制取得優良的節能效果，除了要根據時間段來開啟不同檔位電壓外，還需要實際考慮到電網電壓在不同時段的電壓波動情況。故將單片機檢測到的電量信號與處理的實時時鐘芯片DS1302信號作為74LS155二-四譯碼器譯碼地址輸入端，譯碼器的四個端輸出經三極管放大后分別驅動四個接觸器的線圈，而其四個觸點分別對應自藕變壓器的三個觸頭，亦即路燈四種檔：全壓(220 V)、高峰期檔(額定電壓的93%)、正常期檔(額定電壓的88%)、低峰期檔(額定電壓的83％)。從而達到既兼顧路燈亮度又達到節能的效果。KM4接在母線上還能關閉路燈，原理如圖2所示。

1．4 電力載波通信

為了實現控制室能夠方便及時了解現場路燈運行情況，采用電力線載波通信技術將現場路燈檢測運行的狀況傳送至控制室。以LM1893集成芯片實現電力載波通信，LM1893是美國國家半導體公司生產的FSK制式的調制解調芯片。能夠實現可靠的串行數據的半雙工電力線通信，具有發送和接收數據兩種工作模式，能夠與51單片機相兼容。LM1893調制解調數據輸入端DATAIN與AT89C51單片機的串行輸出口TXD相連，輸出端DATAOUT與AT89C51的串行輸入口RXD相連。LM1893的TX／RX發送接收控制端由單片機的P1．O端控制，高電平為發送狀態，低電平為接收狀態。路燈控制器接收到外部數據信息后，先要對所收數據的報文頭和地址進行判斷。當報文頭正確，地址為本機地址時，它才執行相應的燈控命令，執行完后進入發送狀態。

軟件設計

軟件主要完成：根據比較所得的結果控制硬件切換檔位以達到路燈定時工作的要求；檢測實時電網電壓以控制是否要改變檔位以達到電網實時監控的目的；最后則是配合主控室完成多機通信。整個智能路燈節能控制系統被分為了分時分段模塊(主要通過時鐘芯片DS1302和鐵電存儲芯片AT24C02配合完成)、電壓監控調檔模塊(由電工參數測量芯片ATT7028加以軟件判斷來實現)、遠程通信模塊(由LM1893完成)以及實時顯示模塊組成。

將一年大致分為三個季節段來對路燈進行控制，每個季節段有著不同的開關燈時間。從開燈到關燈根據當地交通又可大致分為三個階段來對路燈進行控制，分別為交通高峰期、交通正常期和交通低谷期。這三個階段加上避免電網電壓過低的全壓運行檔，就構成了全壓、高峰、正常、低谷四個工作時間段，根據本地區的實際情況進行劃分。系統通過對日歷時鐘芯片DS1302 讀出來的當前與鐵電存儲器芯片AT24C02中存儲的開、關燈時間進行比較，在各檔開啟的時刻就切換至相應檔位，在關閉的時段關閉，其余時段進行監控。在交通高峰時段，保證路燈有足夠的照明度。于是正常情況下，路燈應投入第1檔運行。此時，當電網電壓過低(低于208 V)，則路燈應全壓運行；如果電網電壓過高(高于236 V)，路燈可以跳過第1檔，直接投入第2檔運行。在交通正常階段，要兼顧照度和節電效果，正常情況下，路燈應該投入第2檔運行。在電網電壓低手205 V時，返回第1檔運行；在電網電壓高于242 V時，則投入第3檔運行。在交通低谷階段，重點考慮節電效果。正常情況下投入第3檔運行，只有當電網電壓過低(低于195 V)時，路燈才會返回第2檔運行。但是由于電網的波動或干擾，可能會出現電壓偶爾的不正常，若一旦檢測到電壓超限就切換檔位，很容易造成誤操作，從而導致頻繁的切換。設計中采用了以下方法來避免檔位的頻繁切換：當路燈運行于1～2檔時刻之間，需使電壓維持在208～236 V之間，這里采用COUNT，COUNT_H，COUNT_L三個計數器來監測電壓。COUNT從0開始，每分鐘加1，加到5，即5 min后清零。COUNT_H從0開始，每min比較當前電壓與電壓上限值的大小，若超過上限則將COUNT_H加1，在每次COUNT清零之前，若COUNT H值等于5，則認為連續5 min電壓超出上限運行，相應地將路燈運行檔位切換至低一檔運行；若COUNT_H值小于5，則認為是電網的波動，不進行切換。電壓下限監測同理。每5 min將三個計數器同時清零。

從SPI總線上獲取ATT7028檢測的電工參數的計量結果，再對檢測值進行校表，即可對校表寄存器賦值來進行軟件校表。

顯示模塊主要是在控制室內顯示當前時間及檢測到的路燈的運行情況。

主程序與各個子模塊之間采用定時中斷聯系，每隔1 min中斷一次，在每次中斷時均要完成四大任務，即讀出實時時間發送至主控室，決定是否換檔，根據電網波動實際情況控制決定是否改變檔位，以及將原邊電網電壓根據實際情況發送至監控室。軟件流程圖如圖3所示。節能效果分析

以1 kw路燈為例，設當路燈電壓為205 V時，單位時間耗電量為0．87 kWh；當路燈電壓為193 V時，耗電為O.77 kWh；在滿足行人車輛運行需要的情況下，適當降低路燈的端電壓，可節能20％左右。在深夜行人稀少時，可將路燈的端電壓降至170～180 V，路燈1 h內耗電O.55 kWh左右，除去其他損耗，可節約電能近40 %。結 語

該智能路燈節能裝置采用分時換擋方法，在保證照明的情況下兼顧到了用電低谷期節能效果。實驗表明該智能路燈節能控制系統可明顯地提高路燈的用電效率，延長路燈使用壽命。在節約能源、電力資源合理利用的今天，該裝置有著十分廣闊的社會和商業前景。