基于单片机的路灯节能装置的研究

摘要

随着我国城市的快速发展,城市道路路灯中的电能消耗也随之增大,使城市的供电压力增大,运行费用增加。同时,路灯分布的不均匀会导致某些道路、街道亮度分布的不均匀,容易造成交通事故,路灯过亮或者过暗也影响灯具的正常运行和使用寿命。因此,深入研究路灯节电系统对城市道路照明的合理设计、安全运行等都具有非常重要的意义。本文在路灯节电装置中完成了以下几方面的研究工作： 首先,对国内外现有的照明节电方法进行对比分析,本文提出了基于单片机控制的变压器降压节电方法。该节电器采用单片机控制变压器抽头来降低负载电压,从而实现节电、延长灯具寿命的目的。 其次,详述了节电原理,硬件设计及其结构原理,包括电气组成、控制原理、单片机及其外围电路、电流与电压采样电路和驱动电路等硬件结构。设计了节电装置的软件结构和经纬度定时程序。 然后,对路灯调压变压器进行电磁计算和软件设计。根据设计任务书上给出的已知参数,确定磁通密度、电流密度,从而选取铁心直径、导线规格、主要结构尺寸,然后根据这些参数计算性能数据。此外,用C++Builder6.0编制调压变压器的计算设计软件。 最后,构建了路灯节电装置及其调压变压器仿真数学模型,对调压变压器投入运行时的磁通、电压和电流等参数进行暂态分析和稳态分析。采用Matlab/Simulink7.0仿真软件对路灯节电装置进行了建模仿真,构建仿真电路,并对系统仿真进行了分析研究。 本文开发的以AT89S52单片机为核心的路灯节电器,在电网电压波动范围较大的情况下,该节电器能自动调整输出电压的大小,使路灯始终能够稳定运行,并延长灯具的寿命,达到较好的节电效果。实验证明该节电器的平均节电效率达到25％左右,具有较好的可靠性和较高的性价比,具有很好的市场前景。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章 绪论

1.1课题研究的背景

1.2课题研究的目的及意义

1.3国内外路灯节电概况

1.3.1国内外路灯节电技术现状

1.3.2路灯节电技术的特点

1.3.3路灯常用降压节电方法

1.3.4本装置采用的节电方案

1.4本课题研究的内容

第2章 路灯节电系统及硬件设计

2.1节电控制器工作原理与设计要求

2.1.1节电控制器工作原理

2.1.2节电控制器设计要求

2.2路灯节电控制电路硬件设计

2.2.1电气组成

2.2.2双CPU设计

2.2.3单片机及其外围电路

2.2.4电流电压采样电路和驱动电路

2.2.5开关量输入通道的设计

2.2.6 CAN总线

2.2.7 AT89S52单片机

2.2.8双口RAM IDT7132

2.2.9 DS12887与ADC0809

2.3固态继电器与过零触发电路设计

2.3.1固态继电器的原理与结构

2.3.2过零触发电路原理

2.4液晶显示模块

2.4.1模块构成

2.4.2液晶显示器原理

2.4.3显示程序设计

2.5交流电压电流信号的有效值测量工作原理

2.5.1 AC/DC真有效值转换原理

2.5.2真有效值测量集成电路AD736

2.5.3真有效值单元的电路设计

2.6本章小结

第3章 路灯节电系统控制软件设计

3.1路灯节电系统控制软件设计

3.1.1控制软件流程

3.1.2控制主程序设计

3.2经纬度定时算法

3.3本章小结

第4章 路灯节电系统调压变压器的设计

4.1调压变压器设计的主要计算内容

4.2调压变压器电磁计算

4.2.1电磁计算设计过程

4.2.2计算中的理论依据

4.3路灯调压变压器的软件设计

4.3.1软件特点

4.3.2软件设计

4.4本章小结

第5章 路灯节电系统仿真与调试

5.1路灯节电系统的仿真

5.1.1仿真电路

5.1.2仿真数学模型

5.1.3仿真结果

5.2路灯节电系统调试

5.2.1系统调试方案

5.2.2硬件调试

5.2.3软件调试

5.2.4现场调试

5.3本章小结

全文总结与展望

参考文献

致 谢

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