风光互补供电led路灯系统设计(附件)
课题“风光互补供电LED路灯系统设计”以单片机为控制核心，控制横向转动步进电机、纵向转动步进电机的正反转，采用霍尔传感器测流技术，检测光伏太阳能电池板的发电电流，在单片机内部通过比较控制实现光伏太阳能电池板对太阳光的点光源追踪。论文围绕风光互补供电LED路灯系统展开了对系统的理论研究以及针对系统进行了软件设计，并将实物初步建立，具体研究步骤如下论文根据课题设计要求简述了课题的研究背景和研究课题意义，同时有针对性的对风光互补供电LED路灯系统的研究现状进行了分析，并给出了论文的工作安排。在阐述系统的设计思路和步骤的基础上，设计了风光互补供电LED路灯系统方案，并详细分析了将系统的框架结构和工作原理；对系统各个硬件功能模块进行了器件和装置选型，并介绍了各个功能模块的原理，给出了购买的各模块实物图；对系统控制软件程序进行设计，给出了相关软件流程图，编写了相关程序代码。初步对系统实验样机进行了搭建，对系统部分模块进行了软硬件联合调试，在调试过程中还存在一些问题尚在进一步的优化和调试中。关键词LED路灯，光伏板太阳能板，风力发电机，风光互补控制器，点光源跟踪
目 录
1 绪论 1
1.1 课题研究背景和意义 1
1.2 风光互补供电LED路灯系统研究现状 2
1.3 课题研究特色 3
1.4 本课题的主要工作及要求 3
1.5 论文主要内容和工作安排 4
2 风光互补供电LED路灯系统设计方案 4
2.1 系统设计方案 4
2.2 系统控制框图和原理设计 5
2.3 系统实现功能和技术手段 6
2.4 风光互补供电LED路灯系统各部分介绍 6
3 风光互补供电LED路灯系统之点光源跟踪系统 19
3.1 点光源跟踪系统原理 19
3.2 霍尔电流检测模块设计 20
3.2 步进电机控制模块 20
4 风光互补控制器的设计 23
4.1 风光控制器功能 23
4.2 风光互补控制器电气连接 23
4.2.1 连接蓄电池 23
4.3 负载输出模式 25
5 系统软件设计 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
25
5.1 系统主流程图 25
5.2 白天处理程序 27
5.3 夜晚处理程序 29
6 系统调试 30
结 论 32
致 谢 33
参考文献 34
附录 36
1 绪论
1.1 课题研究背景和意义
随着城市化进程的高速推进，近年来全国各地大兴土木，越来越多的城市道路纵横交错；越来越多的小区住宅、办公楼林立于城市版图之上，小区住宅与住宅之间、办公楼与办公楼之间的道路也是一条又一条；这些道路在晚上都需要在道路两侧安装一定数量的路灯来进行夜间照明。然而传统的路灯在安装、照明、使用及通断电过程中存在方方面面的问题和不足。而随着科技的飞速发展日新月异，光伏太阳能供电已从之前的高端产品逐步进入人们的普通生活当中；照明电灯也从早期的钨丝灯，经过白炽灯、氖光灯阶段和节能灯阶段逐步向LED节能等发展，LED灯已逐步进入千家万户。
本课题正是针对普通路灯的各种弊端和不足，融合光伏太阳能发电、风力发电和LED节能灯的广泛应用而提出的一种创新性设计，课题团队提出一种风光互补型LED路灯的设计与实现。
本课题前期已经对目前一些道路两侧路灯的使用情况进行了调研，对基于单片机控制的点光源追踪光伏太阳能与风电互补供电LED路灯相关知识和技术应用进行了学习和研究，收集并整理了大量关于单片机、LED节能灯、光伏太阳能、风力发电系统等方面的资料，熟悉并掌握了光伏太阳能发电与供电储电技术、风力发电与供电储电技术、LED节能灯驱动控制、 C语言程序编写等方面的知识和技能。
在老师的指导下，研究分析、讨论确定了本课题的实施方案，已进行了课题实施可行性分析，并对课题组成和结构、控制核心单片机、光伏太阳能发电与供电储电技术、风力发电与供电储电技术、LED节能灯驱动控制等进行了原理分析和型号性能参数等的学习了解，制定了明确的课题实施计划和完成目标。
传统的路灯在安装、照明、使用及通断电过程中存在方方面面的问题和不足，总结起来可以归结为以下几点：
安装路灯时需要在道路两侧挖掘沟道以铺设供电线路的铺设保护管道，这需要大量的人力物力，且费时费力；
一般的道路或是小区、办公楼之间的路灯为了节约电能，功率都不是太大，这就使得夜间照明的亮度和效果偏暗偏差；
道路两旁的路灯一般都是一长段路进行统一的通断电集中控制，难以
根据照明需求进行有选择性的通断电控制；
课题设计路灯采用LED节能灯照明，节约电能的同时大大增强路灯照明的亮度；采用点光源追踪光伏太阳能作为LED节能灯的主供电方式，配以在大风、雨天等恶劣天气情况下的风力发电补充供电方式。
课题的设计和实施可以达到以下目的：
（1）可以解决安装路灯时需要在道路两侧挖掘沟道以铺设供电线路的铺设保护管道时需要大量人力物力且费时费力的弊端；
（2）可以更稳定的确保路面照明亮度，同时可以根据需求调整路面所需亮度；
（3）可以根据实际需求分时段让LED路灯工作，课题的开发与产业化有助于提高城镇居民的夜间在道路上行驶、行走的安全度，有助于推进城镇化进程。
（4）通过本课题的研究实现风光互补供电LED路灯系统，来弥补现如今大多数普通路灯的不足，不断提高清洁能源的使用率，同时节约国家用电量，间接能够为国家的环保事业献出一份力。
1.2 风光互补供电LED路灯系统研究现状
针对目前的市场来说，风光互补供电LED路灯系统的使用率较低，但由于此系统对于现如今市面上的大部分照明路灯相比具有一定的优越性，此系统不仅能够节省常规用电，更能为不便铺设地网的偏远地区提供照明措施。随着时代的发展，目前我国已经有很多家公司针对风光互补供电LED路灯系统的研究进行了投资。如今针对风光互补供电LED路灯系统这一块的市场仍然很广阔，不像单一的光伏市场或者单一的风力发电市场一样目前有较多公司投入其中。随着时代发展的越发快速，在风光互补一块发展的也很快，但是目前对于我国市场来说还属于探索阶段。[1~3]
目 录
1 绪论 1
1.1 课题研究背景和意义 1
1.2 风光互补供电LED路灯系统研究现状 2
1.3 课题研究特色 3
1.4 本课题的主要工作及要求 3
1.5 论文主要内容和工作安排 4
2 风光互补供电LED路灯系统设计方案 4
2.1 系统设计方案 4
2.2 系统控制框图和原理设计 5
2.3 系统实现功能和技术手段 6
2.4 风光互补供电LED路灯系统各部分介绍 6
3 风光互补供电LED路灯系统之点光源跟踪系统 19
3.1 点光源跟踪系统原理 19
3.2 霍尔电流检测模块设计 20
3.2 步进电机控制模块 20
4 风光互补控制器的设计 23
4.1 风光控制器功能 23
4.2 风光互补控制器电气连接 23
4.2.1 连接蓄电池 23
4.3 负载输出模式 25
5 系统软件设计 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
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5.1 系统主流程图 25
5.2 白天处理程序 27
5.3 夜晚处理程序 29
6 系统调试 30
结 论 32
致 谢 33
参考文献 34
附录 36
1 绪论
1.1 课题研究背景和意义
随着城市化进程的高速推进，近年来全国各地大兴土木，越来越多的城市道路纵横交错；越来越多的小区住宅、办公楼林立于城市版图之上，小区住宅与住宅之间、办公楼与办公楼之间的道路也是一条又一条；这些道路在晚上都需要在道路两侧安装一定数量的路灯来进行夜间照明。然而传统的路灯在安装、照明、使用及通断电过程中存在方方面面的问题和不足。而随着科技的飞速发展日新月异，光伏太阳能供电已从之前的高端产品逐步进入人们的普通生活当中；照明电灯也从早期的钨丝灯，经过白炽灯、氖光灯阶段和节能灯阶段逐步向LED节能等发展，LED灯已逐步进入千家万户。
本课题正是针对普通路灯的各种弊端和不足，融合光伏太阳能发电、风力发电和LED节能灯的广泛应用而提出的一种创新性设计，课题团队提出一种风光互补型LED路灯的设计与实现。
本课题前期已经对目前一些道路两侧路灯的使用情况进行了调研，对基于单片机控制的点光源追踪光伏太阳能与风电互补供电LED路灯相关知识和技术应用进行了学习和研究，收集并整理了大量关于单片机、LED节能灯、光伏太阳能、风力发电系统等方面的资料，熟悉并掌握了光伏太阳能发电与供电储电技术、风力发电与供电储电技术、LED节能灯驱动控制、 C语言程序编写等方面的知识和技能。
在老师的指导下，研究分析、讨论确定了本课题的实施方案，已进行了课题实施可行性分析，并对课题组成和结构、控制核心单片机、光伏太阳能发电与供电储电技术、风力发电与供电储电技术、LED节能灯驱动控制等进行了原理分析和型号性能参数等的学习了解，制定了明确的课题实施计划和完成目标。
传统的路灯在安装、照明、使用及通断电过程中存在方方面面的问题和不足，总结起来可以归结为以下几点：
安装路灯时需要在道路两侧挖掘沟道以铺设供电线路的铺设保护管道，这需要大量的人力物力，且费时费力；
一般的道路或是小区、办公楼之间的路灯为了节约电能，功率都不是太大，这就使得夜间照明的亮度和效果偏暗偏差；
道路两旁的路灯一般都是一长段路进行统一的通断电集中控制，难以
根据照明需求进行有选择性的通断电控制；
课题设计路灯采用LED节能灯照明，节约电能的同时大大增强路灯照明的亮度；采用点光源追踪光伏太阳能作为LED节能灯的主供电方式，配以在大风、雨天等恶劣天气情况下的风力发电补充供电方式。
课题的设计和实施可以达到以下目的：
（1）可以解决安装路灯时需要在道路两侧挖掘沟道以铺设供电线路的铺设保护管道时需要大量人力物力且费时费力的弊端；
（2）可以更稳定的确保路面照明亮度，同时可以根据需求调整路面所需亮度；
（3）可以根据实际需求分时段让LED路灯工作，课题的开发与产业化有助于提高城镇居民的夜间在道路上行驶、行走的安全度，有助于推进城镇化进程。
（4）通过本课题的研究实现风光互补供电LED路灯系统，来弥补现如今大多数普通路灯的不足，不断提高清洁能源的使用率，同时节约国家用电量，间接能够为国家的环保事业献出一份力。
1.2 风光互补供电LED路灯系统研究现状
针对目前的市场来说，风光互补供电LED路灯系统的使用率较低，但由于此系统对于现如今市面上的大部分照明路灯相比具有一定的优越性，此系统不仅能够节省常规用电，更能为不便铺设地网的偏远地区提供照明措施。随着时代的发展，目前我国已经有很多家公司针对风光互补供电LED路灯系统的研究进行了投资。如今针对风光互补供电LED路灯系统这一块的市场仍然很广阔，不像单一的光伏市场或者单一的风力发电市场一样目前有较多公司投入其中。随着时代发展的越发快速，在风光互补一块发展的也很快，但是目前对于我国市场来说还属于探索阶段。[1~3]
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