太阳能LED路灯控制器的研究与设计

论文摘要

路灯是日常生活必不可少的照明设备,太阳能是一种新型环保能源,LED技术具有低功耗节能特点；将三者结合实现太阳能LED路灯照明系统是目前的发展趋势。而太阳能LED路灯控制器是该照明系统的核心部分。本论文在这方面开展了一定设计和研发工作。首先,论文在分析主要控制对象(太阳能板、蓄电池、LED照明灯)和关键技术(MPPT控制、PWM控制、无线通信技术)的基础上,确定了一种太阳能LED路灯控制器的总体设计方案。该方案通过检测太阳能板的电压、蓄电池电压与温度、LED路灯电流,经高速MCU处理器运算输出PWM信号,控制太阳能板对蓄电池的充电,协调蓄电池对LED路灯的供电；同时,通过无线射频技术传送路灯的工作状态。该系统使太阳能得到高效采集、蓄电池得以充分保护,LED灯做到合理驱动,路灯系统做到高效监管。其次,论文具体完成了控制器充电控制电路、LED路灯驱动电路等关键功能模块的硬件设计。第三,利用专家控制算法等编制了软件程序,并实现了蓄电池过充、过放保护、过载保护、温度补偿等功能。最后,将实际研发的控制器应用于太阳能LED路灯,调试了该太阳能LED路灯控制器的主要功能与指标。经过现场调试和实验,本文研发的太阳能LED路灯控制器已达到了预期效果。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景与研究意义
• 1.1.1 课题的背景
• 1.1.2 课题的技术现状
• 1.1.3 课题的研究意义
• 1.2 主要内容及工作
• 1.2.1 本文的主要内容
• 1.2.2 本文的主要工作
• 1.3 本文的章节安排
• 第2章 太阳能LED路灯控制器的总体方案设计
• 2.1 太阳能LED路灯控制器的设计要求与指标
• 2.1.1 太阳能LED路灯系统的组成与技术现状分析
• 2.1.2 太阳能LED路灯控制器的设计要求与指标
• 2.2 太阳能LED路灯系统控制器的技术方案确定
• 2.2.1 提高太阳能电池效率的分析
• 2.2.2 蓄电池充电控制策略
• 2.2.3 LED路灯控制策略
• 2.2.4 通信技术对比与选择
• 2.2.5 PWM控制技术
• 2.2.6 微控制器的选择
• 2.3 总体方案设计
• 2.4 本章小结
• 第3章 太阳能LED路灯控制器的关键模块研发
• 3.1 太阳能LED路灯控制器主体部分概述
• 3.2 电源电路的设计
• 3.3 主电路的设计
• 3.4 电压检测、温度检测、充电控制电路硬件设计
• 3.5 LED路灯驱动电路硬件设计
• 3.6 太阳能LED路灯控制器的关键软件模块设计
• 3.6.1 太阳能LED路灯控制器软件设计思路
• 3.6.2 温度检测、电压检测的软件模块设计
• 3.6.3 充电控制的软件模块设计
• 3.6.4 LED灯驱动的软件模块设计
• 3.7 本章小结
• 第4章 手持测试及无线射频通信模块的设计
• 4.1 手持测试仪设计
• 4.1.1 引言
• 4.1.2 键盘设计
• 4.1.3 液晶显示设计
• 4.2 无线通信模块的设计
• 4.2.1 NRF905简介
• 4.2.2 NRF905与ATMEGA16的接口
• 4.2.3 数据传送协议
• 4.2.4 通信程序设计
• 4.3 本章小结
• 第5章 测试结果及分析
• 5.1 测试环境与样机
• 5.2 系统测试
• 5.2.1 充电控制测试
• 5.2.2 LED驱动测试
• 5.2.3 无线通信测试
• 5.3 温度补偿测试
• 5.4 测试结论
• 5.5 本章小结
• 第6章 总结
• 参考文献
• 附录
• 附录1 攻读硕士学位期间发表论文及编写教材情况
• 附录2 照明系统和控制器的原型样机系统图
• 致谢