基于电力载波的太阳能路灯控制系统的研究

论文摘要

随着科学技术的不断发展,低碳环保的绿色能源被越来越多地应用到社会生活的各个方面。传统的城市路灯因其耗能高、寿命短、控制系统简单而逐渐被太阳能路灯取代。目前的太阳能路灯系统虽然解决了路灯的高能耗问题,但在系统的智能化和系统利用率方面存在缺陷。针对现状本文设计了一种基于电力载波通信的太阳能路灯控制系统,该系统结合了电力载波通信特有的优势和太阳能路灯的特点,利用电力载波通信来对整个太阳能路灯控制系统进行监控,使得控制中心能及时监测路灯的运行情况,为整个太阳能路灯的及时高效运行提供了新的解决方案。该系统能够监控路灯的工作状态,及时与控制中心保持信息联系,为工作人员提供了详细的实时的信息库。论文首先分析了太阳能路灯与电力载波技术发展的现状和优势,在此基础上完成了电力载波的太阳能路灯系统电路总体方案设计,根据太阳能路灯系统设计原则设计了整个系统结构框图,然后根据设计要求研究并详细分析了系统各个关键模块的功能和工作原理,选择以单片机AT89C2051为核心控制器,控制整个系统工作,设计了包括系统的电源电路、载波通信模块电路、蓄电池的充放电电路、路灯的驱动电路、温度采集电路等系统的硬件电路。重点介绍了蓄电池充放电电路的设计,分析蓄电池不同的充电方式,选择PWM脉冲调制充电方式,保证蓄电池的使用寿命。通过分析研究电力载波的特性,选择适合于本系统的载波芯片。在软件方面,研究分析太阳能路灯系统设计说明,根据系统的设计要求设计系统的软件部分,该软件实现对太阳能路灯的控制,在保证路灯正常工作同时充分发挥太阳能路灯的优势。同时根据系统功能设计要求,设计了白天与黑夜两种情况下路灯系统工作状态的流程图,在研究了蓄电池充电方式的基础上,设计了系统的充放电程序,延长蓄电池使用寿命。最后对论文工作进行总结,并为系统的进一步开发和优化提出了建议。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究的背景和意义
• 1.2 课题在国内外的研究现状
• 1.2.1 太阳能路灯国内外研究现状
• 1.2.2 电力载波研究的现状和存在的问题
• 1.3 本文的主要内容和结构安排
• 第2章 低压电力载波通信技术
• 2.1 低压电力线通信技术以及特点
• 2.2 低压电力线载波通信信道特征分析
• 2.3 低压电力线载波调制方式
• 2.3.1 窄带通信方式
• 2.3.2 扩频通信方式
• 2.3.3 正交频分复用（OFDM）
• 2.3.4 电力线载波通信方式的比较
• 2.4 扩频通信技术
• 2.4.1 扩频通信理论基础
• 2.4.2 扩频通信的性能特点
• 2.4.3 扩频通信的分类
• 2.5 电力载波芯片的介绍
• 2.6 本章小结
• 第3章 基于电力载波太阳能路灯系统总体设计
• 3.1 系统总体设计方案
• 3.1.1 系统设计原则
• 3.1.2 系统功能设计要求
• 3.2 基于电力载波太阳能路灯系统结构框图
• 3.3 系统工作原理
• 3.3.1 控制器作用
• 3.3.2 太阳能电池组
• 3.3.3 LED驱动线路
• 3.3.4 蓄电池组
• 3.3.5 蓄电池组的充放电控制
• 3.4 本章小结
• 第4章 太阳能路灯系统硬件设计
• 4.1 系统硬件总体设计
• 4.2 微处理器的选择
• 4.3 电源模块
• 4.4 外围测控模块设计
• 4.4.1 温度采集模块
• 4.4.2 蓄电池电压检测电路
• 4.4.3 太阳能板电压检测电路
• 4.4.4 蓄电池充电电路
• 4.4.5 放电控制模块的设计
• 4.4.6 LED路灯驱动与亮度调节电路
• 4.4.7 市电切换电路
• 4.5 电力载波通信模块
• 4.5.1 载波芯片与单片机的接口
• 4.5.2 载波通信系统组成
• 4.6 载波芯片参数设置
• 4.6.1 单片机对SC1128读写设置
• 4.6.2 单片机对SRAM读写设置
• 4.6.3 单片机对工作状态寄存器读/写
• 4.6.4 单片机对内置电子表的读写
• 4.7 载波芯片数据接收与发送
• 4.8 本章小结
• 第5章 太阳能路灯系统软件设计
• 5.1 系统软件设计说明
• 5.2 总体软件流程图
• 5.2.1 设计思路
• 5.2.2 总体流程图
• 5.2.3 白天处理程序
• 5.2.4 蓄电池充电程序
• 5.2.5 黑夜处理程序
• 5.3 系统通信和实现
• 5.3.1 载波芯片与控制器之间的通信协议
• 5.3.2 单片机串行接口和波特率的设置
• 5.3.3 接收发送程序
• 5.4 本章小结
• 第6章 总结与展望
• 6.1 全文总结
• 6.2 下一步工作及展望
• 参考文献
• 致谢