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单片机课程设计报告-路灯节能控制器的设计及应用.doc
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单片机课程设计报告-路灯节能控制器的设计及应用
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单片机课程设计报告
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摘要
路 灯 是 城 市 照 明 工 程 的 主 要 组 成 部 分 , 在 夜 晚 , 路 灯 的 照 明 起 到
非 常 重 要 的 作 用 。但 是 路 灯 在 起 着 重 要 作 用 的 同 时 ,也 在 消 耗 着 大 量
的 能 源 。目 前 一 般 的 传 统 路 灯 ,主 要 是 高 压 钠 灯 ,一 盏 路 灯 的 功 率 约
为 100W- 400W, 一 些 大 型 路 灯 功 率 可 以 达 到 1000W 以 上 。 我 们
以 一 盏 路 灯 200W 来 计 算 , 一 个 晚 上 照 明 12 个 小 时 (从 晚 上 7 点 到
第 二 天 早 上 7 点 ) , 那 么 一 盏 路 灯 就 要 消 耗 200×12/1000 = 2.4
度 电 能 。 假 设 路 灯 之 间 的 间 距 是 20 米 , 一 条 长 2 公 里 的 街 道 就 有
2×2000/20 = 200 盏 路 灯 ( 道 路 两 边 各 有 一 盏 路 灯 , 所 以 要 乘
2) , 那 么 这 条 街 道 一 晚 上 消 耗 的 电 能 就 有 200×2.4 = 480 度 , 1
年 消 耗 的 电 能 是 480×365= 17.52 万 度 。
在 一 个 城 市 中 , 除 了 主 干 道 外 , 还 有 很 多 次 干 道 和 小 的 路 段 , 这
些 街 道 在 夜 晚 的 人 流 量 和 车 流 量 都 比 较 小 。特 别 是 一 些 郊 区 和 比 较 偏
僻 的 路 段 , 在 半 夜 1 点 钟 以 后 , 人 流 量 和 车 流 量 一 般 非 常 少 。 但 是
即 使 没 有 人 或 车 经 过 ,这 些 路 灯 也 是 长 期 点 亮 的 ,这 时 电 能 就 被 白 白
浪 费 掉 了 。 很 多 路 段 真 正 有 效 的 照 明 时 间 只 占 到 整 个 照 明 时 间 的
20%- 30%, 也 就 是 说 大 部 分 电 能 被 浪 费 掉 了 。
如 果 有 效 照 明 时 间 是 30%, 那 么 一 条 街 道 浪 费 的 电 能 就 有
17.52×0.7= 12 万 度 。 一 个 中 等 规 模 的 城 市 这 样 的 街 道 可 能 就 有
100 个 以 上 ,一 个 大 城 市 往 往 有 数 百 个 这 样 的 街 道 ,那 么 就 是 说 一 个
城 市 每 年 在 路 灯 上 浪 费 的 电 能 就 有 数 百 到 数 千 万 度 以 上 。考 虑 到 全 国
有 数 百 个 大 型 城 市 ,中 小 规 模 的 城 市 更 多 ,总 的 浪 费 电 能 是 非 常 巨 大
的 。 据 统 计 , 杭 州 市 一 年 用 于 城 市 照 明 的 费 用 就 高 达 3 亿 元 以 上 。
如 果 我 们 采 取 一 定 的 节 能 措 施 ,比 如 说 在 没 有 人 和 车 经 过 时 自 动 关 闭
路 灯 ,就 可 以 收 到 明 显 的 节 能 效 果 。在 能 源 日 益 紧 张 的 今 天 ,特 别 是
很 多 城 市 存 在 电 力 不 足 的 矛 盾 , 这 无 疑 是 非 常 有 意 义 的 。
目录
1 绪论 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 1
1.1 课题概述。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。1
1.1.1 课题的题目。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。1
1.1.2 课题研究的背景。。。。。。。。。。。。。。。。。。。1
1.1.3 课题研究的目的及意义。。。。。。。。。。。。。。。。1
1.2 课题的国内外研究现状。。。。。。。。。。。。。。。。。1
1.2.1 国外研究现状。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。1
1.2.2国内研究现状。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。2
1.3 论文的主要研究内容。。。。。。。。。。。。。。。。。。2
2 系统方案设计。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。 3
2.1节能方法。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。3
2.1.1传统节能方法。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。3
2.1.2具有智能控制的节能方法。。。。。。。。。。。。。。。 3
2.2智能路灯节能控制系统方案设计。。。。。。。。。。。。。 4
2.3 智能路灯节能控制系统结构设计。。。。。。。。。。。。。 5
2.3.1设计思路。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。 5
2.3.2 总体设计框图。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。6
3 硬件设计。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。7
3.1硬件结构设计。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。 7
3.2光学信号的采集与检测设计。。。。。。。。。。。。。。。。8
3.2.1光源检测原理。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。8
3.2.2检测装置所需器件及选型。。。。。。。。。。。。。。。 8
3.3红外检测信号的采集与单片机的处理。。。。。。。。。。。10
3.3.1红外检测原理。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。10
3.3.2热红外传感器的结构和原理。。。。。。。。。。。。。。10
4 软件设计。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。12
4.1 软件结构设计。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。12
4.2程序设计。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。13
4.2.1 设定时间程序。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。13
5 总结与体会。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。17
参考文献。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。18
1 绪 论
1.1 课题概述
1.1.1 课题的题目
课题的题目:路灯节能控制器的设计及应用
1.1.2 课题研究的背景
随着社会的发展,能源问题己经成为全球最为关注的问题之一,能源危机已经成
为全人类所面临的主要危机,特别是我国的电力能源近年来显得十分吃紧,电力
紧张阻碍着我们的日常生产、生活,甚至严重影响到我国经济的发展与社会文明
的进步。
在城市亮化、美化大潮的趋势下,城市景观照明耗电也吞噬着我们的电力资源。
而发电企业投资和建设需要一个较长的周期,快速的经济发展需要更多更充足的
电力供应和消耗,电力的供求之间矛盾重重。电力供应缺口很难在短期内得以缓
解,发展与节约并重,已经成为经济建设的必然选择。此时,灯光照明行业节电
也成为了我们的必然选择!
1.1.3 课题研究的目的及意义
路灯是我国经济发展和国家建设中必需的用电设备,它在我国的整体用电量中所
占比例巨大,如果通过节能装置对其进行有效控制,就能够降低电力损耗,达到
节约能源,降低生产安装成本,有助于我国经济的快速发展。
本文研究的智能路灯节能控制器是通过运用MCS—51单片机设计的,通过配套的
功率变换组件,可在路灯的启停和运行中,有效的调节路灯的端电压,控制路灯
的照明亮度,从而改变了路灯在不同时段的耗电量,改善了功率因素,到了节约
电能的目的。
1.2 课题的国内外研究现状
1.2.1 国外研究现状
近20年来,美国和日本照明节能集中在使用紧凑型荧光灯(CFL)和荧光灯采用镇
流器两个方面,两个国家中用新技术替换老产品的过程有点不同:2001年美国销
售的镇流器中电子的占53%,而日本只有36%。而两个国家在销售CFL灯占白炽灯
的比例中,美国只占3%,日本占了15%。两个国家的国家、省和地方都在立法,
鼓励和普及活动这三方面做文章,旨在推动节能产品的广泛使用。
国外照明节能技术的发展具有以下特点.
(1)大力推动绿色照明,在光源的材料,使用规范上加以有效管理,出台了一系
列的标准和管理要求,将照明节能推广到全民范围;
(2)不断提高功率器件性能要求,主要体现在镇流装置上技术提高。通过对镇流
器技术改进来提高照明设备的功率因素。
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