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1、第 2 页 共 页 编号： 毕业设计说明书题 目： LED路灯单元控制器设计 学 院： 机电工程学院 专 业： 电气工程及其自动化 学生姓名： 题目类型：理论研究 实验研究 工程设计 工程技术研究 软件开发2016年 6 月 3 日摘 要LED光源具有环保无污染、光效高、显色性好、寿命长、节能效果明显等优点，有着巨大的发展潜力，是普通照明和路灯照明的理想光源。随着LED路灯技术的不断发展和响应国家节能减排的号召，LED光源成为一股新的力量在照明领域中迅速发展。本文以LED作为路灯照明光源，设计一款LED路灯单元控制器，结合实际设计相应的远程控制策略，实现路灯系统检测电流电压及照度、调节亮度的功
2、能。本文先介绍了LED路灯单元控制器的课题研究背景、LED路灯的优点及其发展现状趋势，阐述了LED路灯单元控制器的设计要求和设计重点。控制功能的重点是对LED路灯的时控、季控和照度条件控制；测量的重点是对系统电流、电压、电能及开关信号进行检测。通过查阅和对比各种实现方法，并结合应用的实际情况，对系统的设计方案进行选择和论证，设计了系统的工作原理。选择RS-485通信方式实现控制核心与驱动电路之间数据的传输和命令发送，利用控制器控制路灯在设定的时间自动开灯或关灯，并能够随着环境照度的变化改变自身发光亮度，从而实现路灯系统的智能化，方便工作人员对路灯的监控，在节能的同时也节省了工作量。本文对LED
3、路灯单元控制器硬件制作和软件编程过程作了详细描述，具体包括元器件选择、相关参数计算 、硬件电路原理设计、控制程序的编辑等。最后制作了演示装置，能够实现路灯的时控功能，检测系统的电流、电压，并分析了调试的具体过程及出现问题的解决方法。关键词：控制器；LED光源；时控；RS-485AbstractLED lamp has the advantages of Environmental protection without pollution, high light efficiency, good color rendering, long service life, Energy saving
4、effect is obvious and so on. LED lamp technology has great potential for development, It is the ideal light source for general lighting and street lighting. With the continuous development of LED lamp technology, as well as to respond to the call of the national energy, LED light source has become a
5、 new force in the rapid development of the field of lighting. In this paper, we design a LED street lamp unit controller based on LED lamp, which can realize the detection of current voltage and light illumination, and also able to adjust the brightness of the lights. This paper first introduces the
6、 research background, advantages and development trend of the LED street lamp unit controller. It describes the LED lights unit controller design requirements and design focus. The focus of the control function is to control the time, the season and the illumination condition of the LED street lamp.
7、 The focus is on measuring the system current, voltage, power and signal detection switch. Through consulting and comparing various implementation methods, and combined with the actual situation of the application, the design of the system to choose and demonstrate, also design the works of system.
8、Selecting RS-485 communication mode to realize the data transmission and command transmission between the control core and the drive circuit, using the controller control the lights automatically turn on the lights on or off at a set time, and it can change with the change of ambient light intensity
9、, so as to realize the intelligent street lamp system, facilitating staff to monitor lights, energy-saving, while also saving the workload. In this paper, LED lights unit controller hardware and software make the programming process is described in detail, including component selection, calculation
10、parameters, hardware circuit design, control program editing. Finally produced a demonstration device, the time value can be set to control the running status lights, detecting the current and voltage of the system, and analyzes the specific process of debugging solutions and problems.Key words: con
11、troller; LED light source; timed; RS-485桂林电子科技大学毕业设计（论文）报告用纸 目 录桂林电子科技大学毕业设计（论文）报告用纸 第 37 页 共 40 页 1 绪论1.1 课题背景、研究目的及意义1.1.1 课题背景传统照明的光源类型主要有3大类：白炽灯、荧光灯、气体放电灯等。长久以来，路灯照明中起着主导作用的是高压钠灯、金属卤化物灯等传统光源，它们的整体光效较低、色性较差、启动时间较长、容易大量发热，发光的范围达到360，不需要照明的区域一样发光，浪费能源。随着我国节能减排国策的深入实施，对路灯系统的控制和管理的智能化和远程化的要求越来越高。对比传统
12、光源，LED发光效率极高，很轻松就能把光亮照射到需要照明的区域。LED的白色光模拟日光照射颜色，显色比高压钠灯要自然得多，人们可以更容易看清和判别事物。除此之外，还可以采用脉冲宽度调节的方式对LED光源调光，提高光照效率，节约能源。LED灯在显色、节能、寿命以及数字化可控程度上都有着突出的优势，让我们看到其巨大的发展潜力，是普通照明和路灯照明的理想光源。随着LED路灯技术的不断发展，使它的费用正在慢慢的降低，为 LED路灯的广泛使用提供了更可行的条件，也因为其明显的节能效果，各地政府广泛推广LED路灯产品。1.1.2 研究目的及意义目前，道路照明的耗电占照明用电量的25%30%，道路照明在节能
13、上还有很大的潜力和空间5。如今能源局势紧张，我们需要一个具有节能、环保、亮度可调、寿命长、耗能少等优势的理想光源，而LED路灯的优势则让我们看到了道路照明新的发展趋势。在LED照明领域，随着设备成本下降、企业招工困难、人员工资普遍上涨，员工管理成本、企业用地成本、产品质量要求的不断提高等各方面因素影响，LED照明生产企业对生产设备自动化、智能化的需求日益强烈。LED照明是未来照明发展的必然趋势。1.2 LED照明的发展趋势随着LED行业技术的不断发展，LED照明产品的质量明显提升，价格越来越便宜，以及政府政策推广和企业宣传作用下，人们对LED照明产品的认识慢慢得到了提高。因此，LED照明产品在
14、近几年市场的需求中得到持续快速增长，中国LED照明行业飞速的发展起来。根据中国产业调研网中国LED路灯行业现状调研及发展趋势分析报告的数据可知，LED户外功能性照明的市场规模在中国大陆逐年增长，2012年达到72亿元，同比增长61%；2013年达到99.36亿元，增长38%；2014年达到124.2亿元，同比增长25%；2015年135亿元，LED路灯渗透率24%。目前我国LED路灯行业逐渐由成长性产业发展为成熟性产业，除了满足国内市场，部分产品能够出口国外市场，市场竞争将会越来越激烈。1.3 设计内容及要求路灯配电系统的特点是供电单元功率不大但线路延伸距离较长，会损失较大的电压，能耗大，随着
15、我国颁布节能减排的政策同时不断推广，路灯系统在控制和管理上被要求应有更高的智能化和远程化。课题设计要求针对采用LED光源的路灯设计一种照明单元控制器，设计方案围绕太阳能发电与电网联合供电、路灯的集中控制策略和通信手段的选择展开。 课题设计控制器的总体方案，包括测量参数的种类、通信方式的种类、电源种类、基本控制功能等。设计的重点在设计时控、季控、照度条件控制和远程指令控制等；测量功能的重点是设计照度（01000Lx）、电压（0220V）、电流（030A），电能测量，开关量信号（8路）检测。完成设计后，选择典型功能制作演示装置。2 系统方案设计及论证2.1 路灯控制系统方案设计2.1.1 系统总体结构设计课题设计的LED路灯控制系统如图2-1所示。图2-1 LED路灯控制系统图LED路灯控制系统分为三个部分：远程端、RS-485通信总线、单元控制器。远程端为整个系统的总控制部分，分别监控每个单元控制器的运行状态，每个单元控制器控制着一盏LED路灯。（1）远程端系统结构远程端系统相当于整个系统的总站，在远程端中可以清楚监控到每一个单元控制器的运行状况，如电流、电压、电能和照度等。当单元控
