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1、毕业论文（设计）相关表格资料（1）开题报告审批表（2）周进展情况记录（3）答辩记录（4）成绩评定表（5）论文撰写过程的其他资料论文（设计）题目：智能照明路灯设计学院：专业（方向）：年级、班级：学生学号：学生姓名：指导老师：2015年 5 月30日三亚学院毕业论文（设计）开题报告审批表学生姓名专业班级毕业论文（设计）题目智能照明路灯设计题目类型工程设计（项目类论文类口作品设计（作品）类其它口、选题简介、意义与背景随着我国城市化水平的不断提高，城市的路灯照明系统的不断扩大，节约电能、提高路灯系 统管理水平，已经是急需解决的课题。目前各大城市的路灯能源利用率普遍不高，路灯电费和管 理费用是政府的一项
2、巨大的财政支出。传统的路灯节能系统存在着智能化程度低、通讯稳定程度 差、路面照度分布不均等问题，而且能源短缺问题越来越严重。基于以上种种情况，从路灯节能 控制系统的成本、可靠性、信息化、应用前景等方面考虑，设计智能路灯的设计与研究具有深远的 意义，它能很好的解决无人时亮灯的问题，能很好的满足需求，可广泛用于城市的道路照明系统， 既节能又安全可靠，是未来社会发展的趋势。LED路灯是发光二极管作为光源，是半导体照明灯，是一种固态冷光源，具有环保无污染、 光效高、耗电少，寿命长等优势特点。由于路灯是城市高速发展中的重要成分，以往的路灯光源 通常采用高压钠灯，它的材质决定了它光效低的特点，因此造成了能
3、源的巨大浪费。然而LED路 灯优势在于大功率的LED路灯光源采用的是低压直流供电、由基功率型兰光LED与黄光荧光粉合 成高效的白光二极管，实现了高效、安全、环保、使用寿命长、响应速度快、显色指数高的优良 特点，可广泛用于城市的道路照明系统，既节能又安全可靠。因此LED光源作为一种新型的绿色 无公害光源，凭着比以往老式光源更环保安全的优良特点，是未来社会发展的趋势，也是城市智 能节能照明控制的转折点。LED智能节能照明路灯控制系统采用是的内部芯片的智能控制，可采用智能传感器（光电传 感器和噪声传感器）和无线远程控制技术作为控制系统的完善和升华。该智能节能控制系统能够 通过对时间段的监控或者人流量
4、的多少来自动调节LED路灯的亮度，大大的节约了能源，当然好 的光源材料，也需要单片机的智能控制，基于成本问题，结合89C52单片机微处理器和LED，可 研发出各种节能环保产品，为可持续性发展和创造更多的社会价值奠定基础。、文献综述一、引言如今，照明电路的数量越来越多，使得城市街道、小区内的路灯的用电量占城市用电量的比 重越来越大，在用电高峰期时，电网超负荷运行，电网电压都低于额定值，在用电低谷期供电电 压又高于额定值，当电压高时不但影响照明设备的使用寿命，而且耗电量也大幅增加，当低谷时， 照明设备有不能正常工作。所以，对城市的路灯的设计已经成为了当务之急，特别是午夜之后车 流量急剧减少时，应该
5、适当的关闭路灯，节约用电。但是我国的既节能又能延长路灯寿命的技术 相比国外却是落后了，因此智能节能路灯控制系统的设计对于城市的发展至关重要。本论文旨在 设计一套LED智能节能照明路灯控制系统，该智能节能控制系统能够通过对时间段的监控或者人 流量的多少来自动调节LED路灯的亮度，大大的节约了能源。二、本课题的研究现状和发展趋势由于政策大力扶持，加之市场广阔、利润相对较高等因素，市政领域LED照明成为各大LED 应用厂商竞相逐鹿的阵地。为避免同质化竞争，提升产品附加值和影响力，研究和发展智能路灯 控制系统就成为他们的首选之一。经过几年的发展，全国已经有数十家专门研发路灯控制系统的 公司，国内外各大
6、LED照明厂商也纷纷大力开展照明控制系统的研发，并在全国各地建成许多示 范基地。1. 系统功能需求挖掘：作为控制领域的新生产物，路灯控制系统的功能需求还在不断挖掘中， 目前主要以节能、便捷管理为主，已形成普遍共识的功能需求有：路灯控制：采用全体、分组或 单灯的方式进行路灯的远程开、关和调光控制； 情景控制：可以设定路灯工作情景、控制 策略，实现无人值守工作；数据采集：对每盏路灯工作状态、报警、工作电压、电流、累计电量 等进行采集并上传至服务器； 路灯管理：对路灯反馈数据进行统计分析，产生维护报警和数 据报表，报警内容可以及时通知相关维护人员；地理信息系统(GIS)：利用商用或免费的地理信息 系
7、统，实现路灯等相关设备的实时定位，提高可操作性。另外，与大量客户接触后，部分客户提出的需求如下：配电箱控制：目前部分省市对配电箱 采用了 “三遥”控制，起到了示范作用。有客户要求在路灯控制系统中加入配电箱电源远程控制 及电力参数监测功能，或将已有的配电箱控制系统集成至路灯系统中；电缆失窃及偷电报警：某 些地区电缆盗窃和偷电情况非常严重，客户提出可以加入电缆失窃和偷电报警功能；照度检测及 控制：检测环境光亮度，进行自动调光； 活动检测：分时段通过人体红外传感、图像模式识别 等方式识别是否有人员活动，分区域调节亮度；扩展摄像头功能：用于监控路灯运行状态及有无 人员破坏等。未来可能产生和引导用户使用
8、的功能需求主要来自网络规模和技术融合，如：功能领域扩展： 由于照明控制系统的终端节点数量大、分布广，一旦形成规模后，可以用于城市环境监测、交通 管理、治安等；可见光通讯：利用LED光源的快速响应特性，可以进行可见光通讯，目前已经有 多家研究机构和高等院校对此展开研究，并在一些领域产生一些应用，如果将这一技术应用用在 路灯控制系统和路灯上，无疑将会产生更多的应用；传感器应用：传感器技术的发展，将会给照 明控制系统的功能带来更大的扩展空间。2. 路灯控制系统常用架构路灯控制系统延续了物联网的架构，由应用层、网络层、感知层构成。其中应用层由一系列 软件构成，目前多数公司采用B/S架构，也有公司采用C
9、/S架构和组态软件。一般包括：数据采 集和控制组件：用于连接网络层设备，获取数据或发送控制命令；配置组件：用于进行系统平台 及数据库初始化，设备列表的导入等；管理组件：用户通过该组件可以操作和查看路灯等设备， 执行生成列表、报警等功能。网络层在路灯控制系统中称为集中器，一般采用ARM内核和Linux 或VxWorks等操作系统，实现路由和一些简单的控制、数据采集功能。感知层主要由大量照明控 制器构成，用于执行灯具的调光/开关操作和采集灯具数据等功能。如若需要，也可以扩展其它传 感器或执行器件，如照度仪、人体红外传感器、震动器等*,-、A 、一二、方案论证方案一：采用数字电路实现。数字电路优缺点
10、：1）同时具有算术运算和逻辑运算功能数字电 路是以二进制逻辑代数为数学基础，使用二进制数字信号，既能进行算术运算又能方便地进行逻 辑运算（与、或、非、判断、比较、处理等），因此极其适合于运算、比较、存储、传输、控制、 决策等应用。2）实现简单，系统可靠以二进制作为基础的数字逻辑电路，可靠性较强。电源电压的小的波动对 其没有影响，温度和工艺偏差对其工作的可靠性影响也比模拟电路小得多。3）集成度高，功能实 现容易集成度高，体积小，功耗低是数字电路突出的优点之一。电路的设计、维修、维护灵活方 便，随着集成电路技术的高速发展，数字逻辑电路的集成度越来越高，集成电路块的功能随着小 规模集成电路（SSI）
11、、中规模集成电路（MSI）、大规模集成电路（LSI）、超大规模集成电路（VLSI） 的发展也从元件级、器件级、部件级、板卡级上升到系统级。电路的设计组成只需采用一些标准 的集成电路块单元连接而成。对于非标准的特殊电路还可以使用可编程序逻辑阵列电路，通过编 程的方法实现任意的逻辑功能。但处理能力有限，题目要求支路控制器需实现的功能很多，数字 电路不易实现。故不适合本设计。方案二：应用ARM, ARM处理器是Acorn计算机有限公司面向低预算市场设计的第一款RISC 微处理器。更早称作Acorn RISC Machine。ARM处理器本身是32位设计，但也配备16位指令集， 一般来讲比等价32位代
12、码节省达35%,却能保留32位系统的所有优势。ARM处理器的特点是：耗 电少功能强、16位/32位双指令集和合作伙伴众多。1）体积小、低功耗、低成本、高性能；2） 支持Thumb（16位）/ARM（32位）双指令集，能很好的兼容8位/16位器件；3）大量使用寄存器， 指令执行速度更快；4）大多数数据操作都在寄存器中完成；5）寻址方式灵活简单，执行效率高； 6）指令长度固定。但ARM编程较复杂，我们本科学生很难掌握，且开发板价格较高。故不适合本 设计。方案三：采用STC89C52作为主控制单片机。STC89C52是一种带8K字节闪烁可编程可檫除只 读存储器（FPEROM-Flash Progra
13、mable and Erasable Read Only Memory ）的低电压，高性能 COMOS8的微处理器，俗称单片机。该器件采用ATMEL搞密度非易失存储器制造技术制造，与工业 标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。该芯片功能强大，具有足够快的速度；有各种同步串行 接口、足够的内部ROM和RAM，以减小控制系统的物理尺寸，具有看门狗功能和稳定的电源。本 系统图形显示程序要求较高，因此我们采用了 52系列的STC89C52它的程序存储器达到32KB）， 可以很方便的实现我们所需功能，利用其强大的功能不仅可以简化硬件电路而且还可以大幅度提 高系统运行速度。用STC89C52自己动手制
14、作的最小系统板，结构紧凑，工作稳定，性价比很高。根据设计要求 并综合各方面因素，系统首先通过单片机STC89C52对时钟芯片DS1302进行程序编写，再把写入 的数据读出来，最后在LCD上显示。在设置时钟芯片的时候加入外部中断来编写闹铃程序，可实 现到设定的时间进行闹铃动作，可做附加功能使用，也可作为开灯时间到的标识。对于智能节能 控制LED路灯模块，基于STC89C52的定时中断功能来产生相应的PWM模块，通过单片机微处理器 来扫描时钟芯片数据，当扫描到设定的开灯时间和节能开灯时间时，输出相应的PWM信号来控制 LED路灯的动作。综合题目要求和性价比我们选择方案三为本系统的最终方案。四、设计
15、方案智能节能控制系统的总框图如图1所示，设计的控制原理为：图1智能节能控制系统的方框图系统首先通过单片机STC89C52对时钟芯片DS1302进行程序编写，再把写入的数据读出来， 最后在LCD 上显示。在设置时钟芯片的时候加入外部中断来编写定时程序，作为开灯时间到的标 识。对于智能节能控制LED路灯模块，基于STC89C52的定时中断功能来产生相应的PWM模块，通 过单片机微处理器来扫描时钟芯片数据，当扫描到设定的开灯时间和节能开灯时间时，输出相应 的PWM信号来控制LED路灯的动作。【参考文献】1孙宗智，王涛一种智能照明控制系统方案的研究，信息技术与信息化,2010.1,53-55 .2涂冰峰绿色光源LED光源的发展前景，内江科技，2010.6,46-186.3贾正松基于单片机实现智能照明控制系统的设计，现代电子技术，2009, 32 (17), 104-107.4赵庆勇.工业厂房的照明设计电工电气,2010(5),58-59.5石东海.单片机数据通信技术从入门到精通.西安:西安电子科技大学出版社,20026黄勤.单片机原理及应用清华大学出版社，20107查兵，崔浩单片机原理J中国高新技术,2011年1期8李健，蒋全胜，任灵芝智能路灯控制系统设计J工业控制计算机,2010年6期9金仁贵单片机应用系统的开发方法J电脑知识
