畢設基于gprs的太陽能led路燈控制器論文(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 and Future Works .................................... 69 英文翻譯 .......................................................... 70 摘要 ................................................................ 70 ............................................................ 71 .................................................... 71 ...................................................... 72 .............................................. 73 ......................................... 74 .................................................. 75 ........................................... 76 ......................................... 77 ...................................................... 78 結 論 與 展 望 ...................................................... 80 致謝 ................................................................... V 81 蘭州理工大學畢業設計 (論文 ) 第 1章 緒論 21 世紀以來，隨著世界能源危機的加劇，太陽能作為地球上最普遍最清潔的能源，以其取之不盡、用之不竭、無污染等優點，受到人類的重視。在人類生活中 ，太陽能光伏的應用非常的廣泛，尤其在城市建設中對城市照明也大力的推廣了太陽能光伏的應用。目前，國選題背景及意義 選題背景 進入 21 世紀的人類面臨的三大主要問題是能源、環境和經濟。能源和經濟問題日益成為制約社會經濟發展的瓶頸，人類當前所使用的礦物能源日趨耗盡，環境污染日益嚴重，在嚴峻的能源替代形勢和人類生態環境逐漸惡化的雙重壓力下，開發新能源成為世界各國關注的焦點。開發可再生而且不污染環境的清 2250年 2200年 2150年 2100年 2050年 2020年 太陽能石油天燃氣煤鈾 圖 11 能源對比圖 潔能源的任務已經迫在眉睫。眾所周知，太陽能是取之不盡，用之不竭的 1 蘭州理工大學畢業設計 (論文 ) 可再生能源。從而太陽能光伏發電越來越受到人類青睞。如圖 11所示。 太陽能是太陽內部連續不斷的核聚變反應過程產生的能量，太陽能資源從根本上講就是太陽的輻射能。在人類對未知世界的不斷求索的過程中，我們開始發現太陽輻射能不僅具有含量巨大的特點，其總量相當于現在人類所利用的能源的一萬多倍，太陽能到達地面的能量高達 80 萬 KW/s，假如把地球表面 %的太陽能轉為電能，轉變率 5%，每年發電量可達 (1 012)KWh，相當于目前世界上能耗的 40 倍；而且，太陽能發電具有充分的清潔性、絕對的安全性、資源的相對廣泛性、充足性和長壽命以及免維護性等其它常規能源所不具備的優點，可謂是人類的生活寶庫，是我們取之不盡的能量的源泉，因此光伏能源被認為是二十一世紀最重要的新能源。 LED 是 Light Emitting Diode（發光二極管）的縮寫，半導體發光二極管（ LED）是新型的發光體， LED 光源具有低電壓驅動、節能、長壽命、安全、響應快、體積小 、高亮度、低熱量、色彩豐富、可視距離遠、耐振動、符合環保要求等系列獨特優點， LED 光源比白熾燈節電 87%、比熒光燈節電 50%，而壽命比白熾燈長 2030 倍、比熒光燈長 10 倍。其已經被廣泛應用于指示燈、信號燈、儀表顯示、車載光源等場合。 LED 的光譜幾乎全部集中于可見光頻段，所以發光效率高，一般人都認為，節能燈可節能 4/5 是偉大的創舉，但 LED 比節能燈還要節能 1/4， LED 在照明工程中的運用也已非常普遍，過去 10 年來， LED 在顏色種類、亮度和功率都發生了極大的變化。 LED 以其令人驚嘆的應用在城 市室內外照明中發揮著傳統光源無可比擬的作用。 LED 壽命長達約 10 萬小時，意味著每天工作十小時，可以有 27 年免維護的理論保障，低壓運行，幾乎可達到 100％的光輸出，調光時低到零輸出，可以組合出成千上萬種光色，而發光面積可以很小，能制作成１平方毫米。經過二次光學設計，照明燈具達到理想的光強分布。快速發展的 LED技術將為照明設計與應用帶來嶄新的可能性，這是固體光源偉大的改革，被認為是節電降能耗的最佳實現途徑，是下一代理想的照明器件。 城市的大型化和現代化，迫切需要利用先進的調控管理手段來對路燈照明系統進行 調控。移動通訊 GPRS技術的發展為之提供了可能。由于電力通訊需要借助于高效，可靠的通信通道，將控制中心的控制命令準確地傳送到為數眾多的遠方終端，并且將反映遠方設備運行情況的數據信息收集到控制中心，從而實現對配電設備運行參數的實時監視與控制。目前最先進的通用分組無線業務 (GPRS)無線通訊技術，集計算機、通信、機電、自動控制等多種先進技術于一體，可以實現對城市路燈照明設施大范圍、多區域、全大候的實時監控和管理。通常無線網絡的建網費用在無線監控系統的建設費用中占很大的比重。采用中國移動 GPRS網絡這一公共無線網 絡作為其數據傳輸網絡，極大地節省了系統的 2 蘭州理工大學畢業設計 (論文 ) 建設費用和運維費用。 GPRS業務采用按流量計費的方法，大大的降低了數據的傳輸費用，系統的運營費用十分經濟。通過移動通信無線網絡 GPRS技術對城市路燈設施進行統一管理，既實現了實時和集中監控，又提高了整個路燈照明系統的運行效率，降低了維護成本。 基于這些背景，提出了基于 GPRS 技術的太陽能 LED 路燈控制系統的設計，它通過單片機輸出 PWM斬波控制太陽能電池板對蓄電池的充電，延長了蓄電池的壽命。用 GPRS這個無線通信技術來實現單片 機與 PC機的通信，遠程控制路燈開關，從而使系統運行的更加快捷，最終實現節約能源。該系統安全可靠，可以廣泛的運用于路燈照明系統。 選 題 意 義 路燈是城市照明的重要組成部分，傳統的路燈常采用高壓鈉燈，高壓鈉燈整體上光效低的缺點造成了能源的巨大浪費，因此，開發新型高效、節能、壽命長、顯色指數高、環保的路燈對城市照明節能具有十分重要的意義。 太陽能 LED路燈照明系統就是通過太陽能硅光電池板將太陽能轉換為電能存儲到蓄電池中，由蓄電池為整個系統提供電能。太陽能 LED 路燈由太陽能電池、蓄電池、控制器 、 LED 燈及其恒流驅動電路等部分組成，與常規高壓鈉燈路燈不同的是，太陽能 LED 路燈的光源采用低壓直流供電、由 GaN 基功率型藍光 LED與黃色熒光粉合成的高效白光二極管，具有高效、安全、節能、環保、壽命長、響應速度快、顯色指數高、不需要常規能源，適應了能源開發和環境保護的需求，不用連接公共電網，在安裝時不必挖掘路面或草地，無須開溝埋設電纜，需要時可以移動位置，重新安裝到另外的地點，靈活方便等獨特優點，可廣泛應用于城市道路照明。 主要研究內容 本設計主要實現控制太陽能電池板對蓄電池進行充放電管理，充電 時，單片機主要完成對電池充電過程中狀態的檢測，根據蓄電池的狀態選擇充電方式，以及防止蓄電池過充。放電時，單片機處理蓄電池放電過程中的狀態檢測，當檢測到蓄電池電量過低時，立即停止對負載供電，起到保護蓄電池的作用。同時控制 LED 路燈定時、低照度模式照明。 GPRS 數據模塊通過串口與單片機相連，單片機與 PC機的通信，實時采樣當前電池電壓、放電電流，并顯示電壓值、電流值，當電