基于ARM的LED路灯集中控制器研究与开发

摘要

城市路灯照明是城市公共事业的重要组成部分，一套数字化、智能化、网络化的全新路灯管理系统将为路灯照明带来革命性的飞跃。而传统的路灯系统存在开关灯方式落后，调控能力不足等现象，不能满足人们对路灯越来越高的要求。本文融合电力线载波通信技术和GPRS通信技术给出了一种LED路灯智能照明系统，响应了国家“节能减排”政策，具有很大的研究意义和实用价值。
　　 通过对国内外市场的调研，并结合现行系统应用的相关技术，本系统采用了“3+2”结构。其中，3层结构为单灯控制器、集中控制器和管理中心，2级通信网为电力线载波通信网和GPRS通信网。
　　 论文完成了集中控制器的硬件设计和软件设计。集中控制器是“3+2”结构中的承上启下的重要组成部分，与管理中心和单灯控制器通信，调节LED路灯的开关及亮度，查询路灯工作状态及参数，完成策略照明任务等。集中控制器的主控芯片选用S3C2440，电力线载波通信采用PL2101模块。软件设计中采用了改进的蚁群算法，实现了动态路由，改善了通信可靠性，扩大了系统控制距离。设计中预留了再开发空间。
　　 最后，在实验室环境下对整个系统进行了联调和测试，实验结果表明该系统工作稳定，智能化程度高，通信质量良好，达到了设计的目的。

目录

文摘

英文文摘

学位论文的主要创新点

第一章 绪论

1.1 LED路灯控制系统的研究背景

1.2 LED路灯控制系统的研究意义及国内外发展现状

1.2.1 LED路灯控制系统的研究意义

1.2.2 LED路灯控制系统的国内外发展现状

1.3 传输介质的选择及其背景

1.3.1 传输介质的选择

1.3.2 电力线载波通信的研究背景

1.3.3 GPRS无线网络的研究背景

1.4 本文的主要工作

1.5 本章小结

第二章 LED路灯控制系统设计

2.1 路灯控制系统的构成

2.2 系统三层结构的设计

2.2.1 单灯控制器的设计

2.2.2 集中控制器的设计

2.2.3 管理中心的设计

2.3 系统二级通信网络的简介

2.3.1 电力线通信的简介

2.3.2 GPRS通信技术的简介

2.4 集中控制器在系统的作用

2.5 本章小结

第三章 集中控制器的硬件设计

3.1 集中控制器硬件的总体设计

3.1.1 集中控制器的需求分析

3.1.2 集中控制器的硬件总体设计方案

3.1.3 微处理器的选择

3.2 微处理器的最小系统

3.2.1 微处理器的简介

3.2.2 微处理器的最小系统设计

3.3 功能模块设计

3.3.1 网络接口

3.3.2 LCD接口

3.4 通信模块的硬件设计

3.4.1 电力载波通信模块

3.4.2 GPRS通信模块

3.5 本章小结

第四章 集中控制器的软件设计

4.1 总述

4.2 通信协议的设计

4.2.1 电力载波通信协议设计

4.2.2 GPRS通信协议设计

4.3 动态自适应路由的设计

4.3.1 动态路由的引用

4.3.2 蚁群算法

4.3.3 蚁群算法的应用

4.4 DM9000与ARM的网卡接口的软件设计

4.4.1 协议移植的实现

4.4.2 发送数据

4.4.3 接收数据

4.5 LCD显示

4.5.1 图形显示原理

4.5.2 字符显示

4.6 自动控制灯的策略照明

4.7 本章小结

第五章 测试与调试

5.1 硬件调试

5.2 通信功能测试

5.2.1 电力载波的通信测试

5.2.2 GPRS通信板

5.3 系统联调实验

5.4 本章小结

第六章 总结与展望

参考文献

发表论文和参加科研情况

致谢