多链路结构城市路灯节能微型终极无线控制器的研究

论文摘要

论文首先对当前我国能源现状进行分析,指出我国能源形势的紧迫性,从国家倡导建设节约型社会出发,强调节能的重要性和必要性。通过分析国内外路灯照明现状,提出路灯节能的重要性,并研究当前路灯节能的主要措施,分析了当前路灯节能措施中单独使用节能灯具和有线实施半夜灯的优劣,针对众多中小城市无法对已有路灯设施进行大规模改造的现状,从无线通信和中继多链路入手,研究一种可以不用大规模重新铺设路灯线路就可以实现的一种分时段控制路灯开关的一种微型无线控制器。本控制器采用低成本的无线通信芯片和微处理器芯片,利用通信控制软件构成多链路扩散传播的通信机制,可方便合理控制广场、道路乃至整个城市的照明。照明系统的改造无须挖掘电缆沟重新敷设电缆,仅需在路灯灯杆上安装一个微型控制器即可。论文对微型无线控制器的工作原理进行了阐述,研究用信号加载的手段有效避免了开放频段内的干扰,增加了无线通信的安全性能;用多链路的重复发射和接收来保证通讯的可靠性;本研究采用扩散传播通信方式,可以减少无线电发射功率以降低元器件成本,最大限度的减轻对频率资源的污染。论文对无线控制器的硬件选择、通信方案等进行了严密细致的论证,设计了微型无线控制器的硬件电路,用接收模块接收数据传递给单片机,经单片机处理后再由发射模块将数据发射出去,通过单片机的串行I/O口来完成数据的串行通信。设计出微型终极无线控制器与其它微型终极无线控制器之间进行通讯时所需要的通讯程序流程图和用汇编语言编写的控制源程序,并利用QTH仿真器对控制器进行仿真调试,将调试后的程序写入单片机,对微型终极无线控制器进行调试、性能分析。本文还指出微型终极无线控制器研究中的注意事项及有待进一步改善的几个问题。文中设计的电路和控制方法适用于一般的单片机系统设计,硬件和软件也有一定的实用性和通用性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 前言
• 第一章 绪论
• 1.1 选题的能源战略背景
• 1.1.1 我国能源需求现状
• 1.1.2 我国2005年前能源形势
• 1.1.3 节能的紧迫性和必要性
• 1.1.4 节能的对策分析
• 1.1.5 2005年，国家提升节约能源资源的战略高度
• 1.2 课题立项的路灯节能背景
• 1.2.1 路灯照明现状
• 1.2.2 路灯节能措施现状
• 1.2.3 当前路灯节能技术分析
• 1.3 本课题的来源、主要研究内容和创新之处
• 1.3.1 课题的来源及主要研究内容
• 1.3.2 本课题研究的必要性
• 1.3.3 本课题研究的创新之处
• 1.4 小结
• 第二章 基于多链路结构微功率无线通讯技术的城市照明节能研究
• 2.1 研究内容
• 2.2 系统组成及通信原理
• 2.3 系统功能
• 2.4 本人承担研究内容
• 2.5 小结
• 第三章 多链路结构城市路灯节能微型终极无线控制器的研究
• 3.1 微型终极无线控制器的功能要求
• 3.2 微型无线控制器系统方案论证和比较
• 3.2.1 无线通信部分
• 3.2.2 数据处理部分：单片机
• 3.2.3 数据发射部分：发射电路
• 3.2.4 数据接收部分：接收模块
• 3.2.5 通信协议格式
• 3.3 系统硬件电路的设计
• 3.3.1 主控制器电路
• 3.3.2 数据接收电路
• 3.3.3 发射电路
• 3.4 系统软件设计
• 3.4.1 编程语言选择
• 3.4.2 应用软件设计原则
• 3.4.3 系统软件设计
• 3.4.3.1 初始化程序
• 3.4.3.2 主程序
• 3.4.3.3 串口中断程序
• 3.4.3.4 数据接收程序
• 3.4.3.5 数据发送程序
• 3.4.3.6 信号处理程序
• 3.4.3.7 数据重发流程图
• 3.5 软硬件调试及通信测试
• 3.5.1 硬件调试
• 3.5.2 软件调试
• 3.6 小结
• 第四章 技术难点及解决方案
• 4.1 系统抗干扰措施
• 4.2 小结
• 第五章 项目前景与展望
• 5.1 项目的应用前景
• 5.2 项目的展望
• 结束语
• 科技查新报告
• 参考文献
• 致谢
• 学位论文评阅及答辩情况表