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1、隧道照明控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) Design of lighting control system for tunnel 畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書題目隧道照明控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)一、主要內(nèi)容隧道照明控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)二、基本要求 1.能對(duì)周圍光線的強(qiáng)弱做出反應(yīng),即當(dāng)周圍光強(qiáng)較弱時(shí),能自動(dòng)打開照明裝置并根據(jù)周圍光線強(qiáng)度自動(dòng)分級(jí)調(diào)節(jié)照明亮度; 2.可行性方案論證及設(shè)計(jì)方案論述;3.畫出完整的硬件電路圖(包括電源部分)。三、主要技術(shù)指標(biāo)(或研究方法) 1.確定整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案; 2.選擇元器件,完成系統(tǒng)硬件電路圖; 3.完成各功能模塊的軟件編寫; 4.制作出相應(yīng)實(shí)物,并實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的調(diào)光控制功能。5.編寫設(shè)計(jì)、使用說(shuō)明書。四、應(yīng)收集

2、的資料及參考文獻(xiàn) 1杜偉略,周志德,80C51單片機(jī)及接口技術(shù).化學(xué)工業(yè)出版社 2杜偉略,劉雨棣,單片機(jī)接口技術(shù).西安電子科技大學(xué)出版社 3繆曉中,電子CAD-Protel 99se.化學(xué)工業(yè)出版社 4胡宴如,高頻電子線路(第4版).高等教育出版社五、進(jìn)度計(jì)劃第1 -2周: 調(diào)研、收集材料、完成開題報(bào)告;第3 -4周: 分析、確定方案;第5 -7周: 設(shè)計(jì)、計(jì)算、繪圖;第 8 周: 中期檢查;第 9 -11 周: 撰寫論文;第12 -14周: 論文審核定稿;第15 -16周: 答辯。 2016年 1月8日 畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報(bào)告題 目隧道照明控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)一、課題的研究背景 隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展,現(xiàn)

3、有的交通遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足城市交通的發(fā)展需求,我國(guó)的各重要城市常常出現(xiàn)交通擁擠的現(xiàn)象,同時(shí)過(guò)長(zhǎng)的的通行時(shí)間嚴(yán)重阻礙各經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)之間的交流和經(jīng)濟(jì)發(fā)展,因此發(fā)展高等級(jí)公路網(wǎng)是一個(gè)解決交通問(wèn)題的重要手段,而公路隧道在其中發(fā)揮了突出作用,它不但可以承受具大的交通量,還可以縮短各城市的距離大大提高運(yùn)行效率,為用戶提供了安全、方便、快捷、經(jīng)濟(jì)的交通運(yùn)輸條件,全面促進(jìn)城市的經(jīng)濟(jì)繁榮。我國(guó)提出了大力發(fā)展西部地區(qū)經(jīng)濟(jì)的戰(zhàn)略規(guī)劃,所謂要致富先修路,解決路的問(wèn)題就解決了經(jīng)濟(jì)發(fā)展的大部分問(wèn)題。而我國(guó)的西部基本上是山區(qū),在修鐵路和高速公路的時(shí)候必須穿越許多的山地,因此必須修建大量的隧道。在這種形勢(shì)下,對(duì)隧道工程的需求將會(huì)越

4、來(lái)越大,隧道工程的數(shù)量將大幅度增加,隧道的長(zhǎng)度也將明顯增長(zhǎng)。所以隧道照明具有很大的研究意義以及應(yīng)用前景。二、國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 國(guó)外公路隧道的照明技術(shù)研究開始早,經(jīng)過(guò)多年的研究和實(shí)踐,技術(shù)相對(duì)成熟。例如,早在20世紀(jì)60年代,意、法兩國(guó)之間的MontBlanc隧道就已經(jīng)按照交通量的變化進(jìn)行照明調(diào)光 1 。 80年代后,世界各國(guó)相繼出臺(tái)了隧道照明規(guī)范,以規(guī)范隧道照明的設(shè)計(jì)和施工,減少交通事故。其中,當(dāng)時(shí)被廣泛接受的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)CIE(國(guó)際照明委員會(huì))1982年制定的(CIE NO.30.2,1998)。隨后,這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)分別在1990年、1995年進(jìn)行修訂。在此同時(shí),各國(guó)也相繼實(shí)施了各自的標(biāo)準(zhǔn),這些發(fā)達(dá)國(guó)家由

5、于照明理論和技術(shù)相對(duì)比較完善,因此已經(jīng)形成規(guī)范性的標(biāo)準(zhǔn)。 在歷史發(fā)展的今天,大部分國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家的隧道照明系統(tǒng)已經(jīng)漸漸由高科技智能化轉(zhuǎn)為可持續(xù)人性化。在東歐各國(guó),已普遍實(shí)現(xiàn)“逆光照明”與“二次配光技術(shù)”,不僅可節(jié)約能源和燈具,而且使光源得到了充分利用;歐美發(fā)達(dá)國(guó)家已淘汰了高壓鈉燈,使用新型的電磁感應(yīng)無(wú)極燈、光纖維隧道燈、歐司朗的 Kz 系列光源和飛利浦的 Cosmo 照明系統(tǒng)。 經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展,我國(guó)在公路隧道照明領(lǐng)域取得了矚目成果和創(chuàng)新,但是仍存在很多問(wèn)題,主要表現(xiàn)在: 隧道照明理論的研究要較為薄弱,尚未有中國(guó)的隧道照明理論流派在國(guó)際隧道照明學(xué)界能有一席之地,對(duì)于隧道照明理論的原始創(chuàng)新還需要有

6、更大的突破,對(duì)于中間視覺(jué)理論、洞外亮度參數(shù)、入口段亮度折減系數(shù)等問(wèn)題均需進(jìn)一步深入研究。 對(duì)隧道照明專業(yè)人才的培養(yǎng)不夠重視,致使隧道照明專業(yè)人才相當(dāng)短缺,制約著隧道照明設(shè)計(jì)技術(shù)的提高和技術(shù)理論的創(chuàng)新。 我國(guó)隧道照明的現(xiàn)代化和自動(dòng)化水平還有待進(jìn)一步提高,洞外亮度檢測(cè)儀,等國(guó)產(chǎn)設(shè)備的可靠性和準(zhǔn)確性與國(guó)外產(chǎn)品還有一定的差距。 雖然目前我國(guó)公路隧道正處于迅猛發(fā)展時(shí)期,但與國(guó)外成熟的技術(shù)相比,國(guó)內(nèi)公路隧道的照明技術(shù)研究起步較晚,技術(shù)也相對(duì)基礎(chǔ),實(shí)施經(jīng)驗(yàn)和基礎(chǔ)性的工作仍然存在很大不足。 2000 年 1 月,我國(guó)在現(xiàn)有經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,借鑒國(guó)外公路隧道的成功經(jīng)驗(yàn)和先進(jìn)技術(shù),頒布了公路隧道通風(fēng)照明設(shè)計(jì)規(guī)范(JT

7、J0261999),規(guī)范中對(duì)照明系統(tǒng)構(gòu)成、隧道各照明段的亮度和長(zhǎng)度、洞外亮度和減光措施、照明縱向和總均勻度、光源分級(jí)、調(diào)光分級(jí)、照度與亮度計(jì)算推薦方法、燈具及布置等都做了詳細(xì)的規(guī)范說(shuō)明。另外,由于近年來(lái)的電能浪費(fèi)尤為嚴(yán)重,受到有關(guān)部門的廣泛重視,目前主要的研究方向已不再是討論如何設(shè)計(jì)照明系統(tǒng),而是轉(zhuǎn)向如何能夠在滿足規(guī)范要求的前提下行之有效的對(duì)照明系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化控制,才能實(shí)現(xiàn)照明系統(tǒng)的智能化與節(jié)能降耗3。 近年來(lái),在半導(dǎo)體電子產(chǎn)品迅猛發(fā)展的推動(dòng)作用下,許多可調(diào)光、智能化的隧道照明控制方法應(yīng)運(yùn)而生,我國(guó)高速公路隧道照明節(jié)能技術(shù)研究因此取得了一定的成果。2010 年重慶交通科研院的韓直研究員編著了公路

8、隧道節(jié)能一書,從隧道照明光源、照明方式及控制方式等不同角度分析了公路隧道照明節(jié)能技術(shù)的研究方向7;長(zhǎng)安大學(xué)的郭蘭英通過(guò)縮小手動(dòng)、分段時(shí)序以及自動(dòng)控制中每級(jí)的亮度變化,在視覺(jué)上實(shí)現(xiàn)隧道照明系統(tǒng)的連續(xù)調(diào)光,既提高了系統(tǒng)的安全性,又節(jié)約了電能。三、研究方案單片機(jī)最小系統(tǒng) 通過(guò)對(duì)隧道照明控制系統(tǒng)的需求分析和架構(gòu)研究,可知系統(tǒng)需要采集光強(qiáng)度信號(hào),并進(jìn)行硬件電路處理后,發(fā)送給單片機(jī)最小系統(tǒng),經(jīng)單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理后,控制隧道照明驅(qū)動(dòng)電路,因此可知系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。光強(qiáng)度采集電路隧道照明驅(qū)動(dòng)電路圖1 隧道照明控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 由隧道照明控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖可知,系統(tǒng)配套的軟件程序有:主程序、A/D轉(zhuǎn)

9、換子程序、光強(qiáng)度采集子程序、隧道照明驅(qū)動(dòng)子程序等組成。根據(jù)以上研究方案,最終完成隧道照明控制的硬件電路和軟件的設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)。該系統(tǒng)能夠檢測(cè)每天每時(shí)每刻的天氣情況,根據(jù)不同的天氣情況,自動(dòng)調(diào)節(jié)隧道內(nèi)燈光的照明亮度。四、預(yù)期達(dá)到的目標(biāo) 本設(shè)計(jì)最終設(shè)計(jì)并制作出隧道照明控制系統(tǒng)的硬件電路,主要有光強(qiáng)度采集電路、單片機(jī)最小系統(tǒng)、隧道照明驅(qū)動(dòng)電路,并編寫出相應(yīng)的軟件程序,具體有主程序、A/D轉(zhuǎn)換子程序、光強(qiáng)度采集子程序、隧道照明驅(qū)動(dòng)子程序等。保證在隧道內(nèi)各段采用不同強(qiáng)度的照明來(lái)改善隧道內(nèi)的光照及其分布,創(chuàng)造洞內(nèi)良好的工作視覺(jué)環(huán)境,確保在白天和夜間行駛的車輛以設(shè)計(jì)速度能夠安全地接近、穿越和通過(guò)隧道,預(yù)防隧道內(nèi)

10、交通事故的發(fā)生,保證隧道的正常運(yùn)營(yíng),就是隧道照明控制系統(tǒng)要解決的問(wèn)題。同時(shí)隧道照明也是隧道運(yùn)營(yíng)費(fèi)用中最大的日常開支項(xiàng)目之一,安全、舒適又經(jīng)濟(jì)節(jié)能的照明技術(shù)也是研究的目標(biāo)。 2016年 3 月 18 日摘要隨著我國(guó)山區(qū)高速公路的快速建設(shè)和發(fā)展,隧道工程在公路工程建設(shè)中所占的比例越來(lái)越大,與此同時(shí),隧道照明系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和維護(hù)也變得越來(lái)越重要。隧道照明與普通道路照明不同,最大體現(xiàn)在白天也要照明,白天的照明強(qiáng)度比夜間的反而更強(qiáng),加上隧道照明不同于一般的道路照明,有其明顯的特殊性,白天照明比夜間照明更加復(fù)雜,包含人對(duì)明暗的適應(yīng)能力、明暗過(guò)渡的視覺(jué)問(wèn)題。本文主要對(duì)隧道照明控制系統(tǒng)的分析,給出控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方

11、案,設(shè)計(jì)出系統(tǒng)以AT89C51單片機(jī)為核心的硬件電路,并完成數(shù)模轉(zhuǎn)換、光強(qiáng)度采集、隧道照明驅(qū)動(dòng)控制程序的軟件程序編寫,最后進(jìn)行實(shí)物制作,實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的隧道照明控制功能。本設(shè)計(jì)提升了照明效率和電能使用率,其工作方式是通過(guò)安裝在照明控制系統(tǒng)配電回路中照明供電調(diào)節(jié)控制系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)對(duì)電壓、電流和頻率的智能調(diào)控。其次,利用安裝在照明控制系統(tǒng)中配電的回路通斷實(shí)現(xiàn)有規(guī)律的智能調(diào)控,達(dá)到降低事故的發(fā)生率,也相應(yīng)的減少了維修量、節(jié)約了資金,使用效果良好。關(guān)鍵詞:?jiǎn)纹瑱C(jī) ;燈光控制 ;采集光照Highway tunnel lighting controller design Design General Informa

12、tion With the rapid development of Chinas construction and mountainous highways , tunnels and highway construction projects in the proportion is growing, at the same time , tunnel lighting system design and maintenance are becoming increasingly important. Road tunnel lighting and general lighting is

13、 different, the largest lighting also reflected in the day , the day than at night the lighting intensity but stronger, plus tunnel lighting from a general road lighting, has its obvious particularity lighting during the day than at night lighting more complex , including people s ability to adapt t

14、o light and dark, light and dark transition visual problems.The design is based on light-sensitive sensor to collect light signals given STC89C52 can identify digital signal by the AD converter , in order to control the lamp light off eight cases . And with eight lamp light off situation to simulate

15、 how light or dark highway tunnel lighting when collecting light signal strength when eight lights all lit ; When the light intensity reached , the interval four lamps lit ; when the light intensity is weak, the middle two lamps lit. In this way to avoid the black hole effect and white hole effect a

16、rising out of the tunnel .Keywords: SCM ,lighting control ,Collecting light目 錄第1章 緒論11.1課題研究背景及意義11.2隧道照明控制技術(shù)國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀11.2.1國(guó)外研究現(xiàn)狀11.2.2國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀21.3本文研究的主要內(nèi)容2第2章 隧道照明控制分析和總體設(shè)計(jì)方案42.1隧道照明視覺(jué)問(wèn)題分析42.2隧道照明控制模式介紹42.2.1分級(jí)調(diào)光控制模式42.2.2無(wú)級(jí)調(diào)光控制模式42.3 公路隧道照明控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案52.3.1方案一52.3.2方案二5 2.3.3總體方案設(shè)計(jì)6第3章 隧道照明控制系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)73

17、.1單片機(jī)最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)73.1.1單片機(jī)的選型7 3.1.2單片機(jī)最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)93.2光強(qiáng)度采集電路設(shè)計(jì)10 3.2.1光強(qiáng)度采集傳感器選型103.2.2光強(qiáng)度采集電路設(shè)計(jì)10 3.3數(shù)模轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)10 3.3.1數(shù)目轉(zhuǎn)換電路元件選型10 3.3.2數(shù)模轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)12 3.4隧道照明驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)123.5電源電路設(shè)計(jì)13第4章 隧道照明控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)164.1主程序設(shè)計(jì) 164.2數(shù)模轉(zhuǎn)換子程序設(shè)計(jì)174.3光強(qiáng)度采集子程序設(shè)計(jì)184.4隧道照明系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)子程序設(shè)計(jì)19第5章 實(shí)物制作與系統(tǒng)調(diào)試205.1 實(shí)物制作205.2 系統(tǒng)調(diào)試20第6章 結(jié)論22致 謝23參考文獻(xiàn)24附錄A 外文資

18、料25附錄B 電路原理圖32附錄C 源程序32第1章 緒論1.1課題研究背景及意義 隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展,現(xiàn)有的交通遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足城市交通的發(fā)展需求,我國(guó)的各重要城市常常出現(xiàn)交通擁擠的現(xiàn)象,同時(shí)過(guò)長(zhǎng)的的通行時(shí)間嚴(yán)重阻礙各經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)之間的交流和經(jīng)濟(jì)發(fā)展,因此發(fā)展高等級(jí)公路網(wǎng)是一個(gè)解決交通問(wèn)題的重要手段,而公路隧道在其中發(fā)揮了突出作用,它不但可以承受具大的交通量,還可以縮短各城市的距離大大提高運(yùn)行效率,為用戶提供了安全、方便、快捷、經(jīng)濟(jì)的交通運(yùn)輸條件,全面促進(jìn)城市的經(jīng)濟(jì)繁榮。我國(guó)提出了大力發(fā)展西部地區(qū)經(jīng)濟(jì)的戰(zhàn)略規(guī)劃,所謂要致富先修路,解決路的問(wèn)題就解決了經(jīng)濟(jì)發(fā)展的大部分問(wèn)題。而我國(guó)的西部基本上是

19、山區(qū),在修鐵路和高速公路的時(shí)候必須穿越許多的山地,因此必須修建大量的隧道。在這種形勢(shì)下,對(duì)隧道工程的需求將會(huì)越來(lái)越大,隧道工程的數(shù)量將大幅度增加,隧道的長(zhǎng)度也將明顯增長(zhǎng)。所以隧道照明具有很大的研究意義以及應(yīng)用前景。(不能完全跟開題一樣,應(yīng)該內(nèi)容更多一些)1.2隧道照明控制技術(shù)國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.2.1國(guó)外研究現(xiàn)狀 早在20世紀(jì)50年代,國(guó)外就開展了公路隧道照明技術(shù)的研究,至今已有六十余年。諸多國(guó)家經(jīng)過(guò)不斷的探索與創(chuàng)新,其高速公路隧道照明技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟。當(dāng)時(shí)間發(fā)展至現(xiàn)代,國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家隧道照明系統(tǒng)漸漸從高科技智能向可持續(xù)人性化方面發(fā)展。僅東歐各國(guó),高速公路隧道已經(jīng)普遍開始使用“二次配光”和“逆光照

20、明”技術(shù)。在充分利用光源的同時(shí),節(jié)約了電力能源與照明工具等資源。在照明工具選擇上,歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家摒棄了高壓鈉燈,轉(zhuǎn)而使用光纖維隧道燈、電子感應(yīng)無(wú)極燈等新型設(shè)備。 國(guó)外公路隧道的照明技術(shù)研究開始早,經(jīng)過(guò)多年的研究和實(shí)踐,技術(shù)相對(duì)成熟。例如,早在20世紀(jì)60年代,意、法兩國(guó)之間的MontBlanc隧道就已經(jīng)按照交通量的變化進(jìn)行照明調(diào)光 1 。 80年代后,世界各國(guó)相繼出臺(tái)了隧道照明規(guī)范,以規(guī)范隧道照明的設(shè)計(jì)和施工,減少交通事故。其中,當(dāng)時(shí)被廣泛接受的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)CIE(國(guó)際照明委員會(huì))1982年制定的(CIE NO.30.2,1998)。隨后,這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)分別在1990年、1995年進(jìn)行修訂。在此同時(shí),各國(guó)

21、也相繼實(shí)施了各自的標(biāo)準(zhǔn),這些發(fā)達(dá)國(guó)家由于照明理論和技術(shù)相對(duì)比較完善,因此已經(jīng)形成規(guī)范性的標(biāo)準(zhǔn)。 在歷史發(fā)展的今天,大部分國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家的隧道照明系統(tǒng)已經(jīng)漸漸由高科技智能化轉(zhuǎn)為可持續(xù)人性化。在東歐各國(guó),已普遍實(shí)現(xiàn)“逆光照明”與“二次配光技術(shù)”,不僅可節(jié)約能源和燈具,而且使光源得到了充分利用;歐美發(fā)達(dá)國(guó)家已淘汰了高壓鈉燈,使用新型的電磁感應(yīng)無(wú)極燈、光纖維隧道燈、歐司朗的 Kz 系列光源和飛利浦的 Cosmo 照明系統(tǒng)。1.2.2國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀 國(guó)內(nèi)隧道照明系統(tǒng)發(fā)展起步較晚,雖然當(dāng)前時(shí)代下,我國(guó)公路隧道發(fā)展勢(shì)頭十分迅猛,但依舊比不上國(guó)外成熟的技術(shù)與理念。差距不僅表現(xiàn)在技術(shù)與經(jīng)驗(yàn)上,基礎(chǔ)性的工程建設(shè)也存在

22、一定的不足。我國(guó)于2000年1月頒布了公路隧道通風(fēng)照明設(shè)計(jì)規(guī)范,詳細(xì)規(guī)定了隧道調(diào)光分級(jí)、光源分級(jí)、總均勻度以及燈具布置等。但是由于最近幾年電能資源浪費(fèi)極為嚴(yán)重,有關(guān)部門已經(jīng)開始廣泛關(guān)注隧道照明系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)問(wèn)題。我國(guó)在深入研究理論的同時(shí),在高速公路隧道建設(shè)中也運(yùn)用了相應(yīng)的節(jié)能設(shè)計(jì),例如廣東龍頭山隧道、河北司馬臺(tái)隧道、安徽前家山隧道等已先后將LED燈與無(wú)極調(diào)光技術(shù)應(yīng)用于公路隧道照明中。 經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展,我國(guó)在公路隧道照明領(lǐng)域取得了矚目成果和創(chuàng)新,但是仍存在很多問(wèn)題,主要表現(xiàn)在: 隧道照明理論的研究要較為薄弱,尚未有中國(guó)的隧道照明理論流派在國(guó)際隧道照明學(xué)界能有一席之地,對(duì)于隧道照明理論的原始創(chuàng)新還

23、需要有更大的突破,對(duì)于中間視覺(jué)理論、洞外亮度參數(shù)、入口段亮度折減系數(shù)等問(wèn)題均需進(jìn)一步深入研究。對(duì)隧道照明專業(yè)人才的培養(yǎng)不夠重視,致使隧道照明專業(yè)人才相當(dāng)短缺,制約著隧道照明設(shè)計(jì)技術(shù)的提高和技術(shù)理論的創(chuàng)新。(3)我國(guó)隧道照明的現(xiàn)代化和自動(dòng)化水平還有待進(jìn)一步提高,洞外亮度檢測(cè)儀,等國(guó)產(chǎn)設(shè)備的可靠性和準(zhǔn)確性與國(guó)外產(chǎn)品還有一定的差距。 雖然目前我國(guó)公路隧道正處于迅猛發(fā)展時(shí)期,但與國(guó)外成熟的技術(shù)相比,國(guó)內(nèi)公路隧道的照明技術(shù)研究起步較晚,技術(shù)也相對(duì)基礎(chǔ),實(shí)施經(jīng)驗(yàn)和基礎(chǔ)性的工作仍然存在很大不足。 2000 年 1 月,我國(guó)在現(xiàn)有經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,借鑒國(guó)外公路隧道的成功經(jīng)驗(yàn)和先進(jìn)技術(shù),頒布了公路隧道通風(fēng)照明設(shè)計(jì)規(guī)

24、范(JTJ0261999),規(guī)范中對(duì)照明系統(tǒng)構(gòu)成、隧道各照明段的亮度和長(zhǎng)度、洞外亮度和減光措施、照明縱向和總均勻度、光源分級(jí)、調(diào)光分級(jí)、照度與亮度計(jì)算推薦方法、燈具及布置等都做了詳細(xì)的規(guī)范說(shuō)明。另外,由于近年來(lái)的電能浪費(fèi)尤為嚴(yán)重,受到有關(guān)部門的廣泛重視,目前主要的研究方向已不再是討論如何設(shè)計(jì)照明系統(tǒng),而是轉(zhuǎn)向如何能夠在滿足規(guī)范要求的前提下行之有效的對(duì)照明系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化控制,才能實(shí)現(xiàn)照明系統(tǒng)的智能化與節(jié)能降耗3。 近年來(lái),在半導(dǎo)體電子產(chǎn)品迅猛發(fā)展的推動(dòng)作用下,許多可調(diào)光、智能化的隧道照明控制方法應(yīng)運(yùn)而生,我國(guó)高速公路隧道照明節(jié)能技術(shù)研究因此取得了一定的成果。2010 年重慶交通科研院的韓直研究員編

25、著了公路隧道節(jié)能一書,從隧道照明光源、照明方式及控制方式等不同角度分析了公路隧道照明節(jié)能技術(shù)的研究方向7;長(zhǎng)安大學(xué)的郭蘭英通過(guò)縮小手動(dòng)、分段時(shí)序以及自動(dòng)控制中每級(jí)的亮度變化,在視覺(jué)上實(shí)現(xiàn)隧道照明系統(tǒng)的連續(xù)調(diào)光,既提高了系統(tǒng)的安全性,又節(jié)約了電能。 高速公路隧道照明質(zhì)量影響著行車安全,多年以來(lái),高速公路隧道建設(shè)者們一直將照明質(zhì)量作為工程設(shè)計(jì)的核心內(nèi)容與研究重點(diǎn),卻忽視了能源浪費(fèi)問(wèn)題。因此,我國(guó)現(xiàn)階段高速公路隧道照明系統(tǒng)在保證行車安全的前提下,進(jìn)行節(jié)能降耗設(shè)計(jì)是公路隧道照明系統(tǒng)發(fā)展的必然要求,人性化、經(jīng)濟(jì)化、科學(xué)化是照明技術(shù)發(fā)展以及社會(huì)發(fā)展的必然趨勢(shì)。1.3本文研究的主要內(nèi)容 設(shè)計(jì)一個(gè)公路隧道照明

26、控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)能對(duì)周圍光線的強(qiáng)弱做出反應(yīng),即當(dāng)周圍光強(qiáng)較弱時(shí),能自動(dòng)打開照明裝置并根據(jù)周圍光線強(qiáng)度自動(dòng)分級(jí)調(diào)節(jié)照明亮度,自動(dòng)調(diào)節(jié)隧道內(nèi)燈光的照明亮度。本文研究的主要內(nèi)容有:1.確定整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案; 2.完成各功能電路設(shè)計(jì),并選擇元器件,最后完成系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì);3.完成各功能模塊的軟件編寫;4.進(jìn)行實(shí)物制作,并完成系統(tǒng)功能調(diào)試。 本次設(shè)計(jì)以單片機(jī)為核心,利用光敏傳感器采集光照強(qiáng)度,并通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換電路后傳送給單片機(jī),并以此來(lái)控制燈的亮滅情況,模擬公路隧道燈光照明的控制。第2章 隧道照明控制分析2.1隧道照明視覺(jué)問(wèn)題分析 公路隧道作為公路的一個(gè)特殊路段,其管狀結(jié)構(gòu)決定了洞內(nèi)外亮度相差懸殊,

27、降低了道路的通行能力,威脅到車輛的行車安全。為了提高這一瓶頸路段的通行能力,確保行車安全,需要科學(xué)設(shè)置燈光照明系統(tǒng)。 隧道照明與普通道路照明不同,最大體現(xiàn)在白天也要照明,白天的照明強(qiáng)度比夜間的反而更強(qiáng),加上隧道照明不同于一般的道路照明,有其明顯的特殊性,白天照明比夜間照明更加復(fù)雜,包含人對(duì)明暗的適應(yīng)能力。 如汽車駕駛員在白天從明亮的環(huán)境接近、進(jìn)入和通過(guò)隧道的過(guò)程中,將發(fā)生種種特殊的視覺(jué)問(wèn)題:進(jìn)入隧道前由于隧道內(nèi)外亮度差別極大,從隧道外部去看照明很不充分的隧道,入口處會(huì)看到一個(gè)“黑洞”;汽車由明亮的外部進(jìn)入隧道后,由于亮度的急劇變化,會(huì)出現(xiàn)視覺(jué)“適應(yīng)的滯后現(xiàn)象”;在隧道出口處,出現(xiàn)極強(qiáng)的眩光,產(chǎn)

28、生一個(gè)很亮的洞口,這樣才能提高行車安全,避免發(fā)生安全事故4。2.2隧道照明控制模式介紹2.2.1分級(jí)調(diào)光控制模式 分級(jí)調(diào)光控制是指隧道照明系統(tǒng)分為晴天、陰天、夜間三級(jí)照明控制模式,每級(jí)照明模式對(duì)應(yīng)相應(yīng)的照明回路控制,系統(tǒng)根據(jù)不同的天氣情況對(duì)隧道照明燈具進(jìn)行開關(guān)量調(diào)節(jié)。在公路隧道照明控制系統(tǒng)中,主要使用分級(jí)調(diào)光控制模式,通過(guò)控制照明回路的開關(guān),調(diào)節(jié)隧道照明亮度。但是這種控制模式對(duì)隧道燈具的布設(shè)要求較高,調(diào)整范圍較大,控制效果過(guò)于粗放,容易在隧道內(nèi)形成“斑馬線”,使得行車舒適性差,給行車安全造成隱患,同時(shí)還存在過(guò)度照明,隧道照明系統(tǒng)內(nèi)有70%左右的能耗被過(guò)度照明消耗9。2.2.2無(wú)級(jí)調(diào)光控制模式

29、無(wú)級(jí)調(diào)光控制是指根據(jù)照明參數(shù)的變化而連續(xù)調(diào)節(jié)照明燈具的使用功率,從而實(shí)現(xiàn)不同亮度等級(jí)的轉(zhuǎn)變,實(shí)現(xiàn)隧道照明較為平滑的調(diào)控。無(wú)級(jí)調(diào)光控制模式較分級(jí)調(diào)光模式更為準(zhǔn)確,可以按照要求調(diào)節(jié)隧道照明燈具的功率,不需要燈具滿負(fù)荷的工作,改變了傳統(tǒng)公路隧道照明系統(tǒng)亮度需求和燈具能耗的不可控制性,有效地避免了過(guò)度照明,不但能使隧道內(nèi)照度更加均勻變化,而且節(jié)約電能10。2.3 公路隧道照明控制系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案2.3.1方案一本方案的設(shè)計(jì)主要由光控電路,開關(guān)控制電路構(gòu)成。工作時(shí),利用光敏電阻對(duì)光敏感的特性和開關(guān)管的開關(guān)特性來(lái)實(shí)現(xiàn),而電路電源由電源經(jīng)過(guò)橋式整流以后,再經(jīng)過(guò)降壓電路降壓以后來(lái)提供,電路中其他需要供電的電路

30、由降壓以后再進(jìn)行穩(wěn)壓來(lái)供電,負(fù)載的供電直接由交流電源來(lái)提供。總體結(jié)構(gòu)框圖如下圖2-1所示,工作流程如箭頭所示:交流電源電路 照明電路 光控電路直流電源電路 圖2-1電路總體框圖 利用光照強(qiáng)度為傳感器,目前最為常用且性價(jià)比較高的就是光敏電阻,利用光敏電阻對(duì)光敏感的特性和開關(guān)管的開關(guān)特性實(shí)現(xiàn),即在白天或光線較亮的時(shí)候,燈不亮,而在晚上或光線較暗時(shí)燈亮,再利用電橋,可將光線信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。這類設(shè)計(jì)只要能將光信號(hào)取出,整個(gè)設(shè)計(jì)也便完成了大半,至于控制部分,可采用繼電器或晶閘管控制輸出。2.3.2方案二本方案的設(shè)計(jì)主要以單片機(jī)為核心構(gòu)成,組成一個(gè)智能的光控電路。本系統(tǒng)通過(guò)對(duì)隧道照明控制系統(tǒng)的需求分析和

31、架構(gòu)研究,可知系統(tǒng)需要采集光強(qiáng)度信號(hào),并進(jìn)行硬件電路處理后,發(fā)送給單片機(jī)最小系統(tǒng),經(jīng)單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理后,控制隧道照明驅(qū)動(dòng)電路,通過(guò)采用相關(guān)的光電檢測(cè)設(shè)備來(lái)設(shè)計(jì)智能光控路燈控制器,實(shí)現(xiàn)了能根據(jù)實(shí)際光線條件通單片機(jī)實(shí)現(xiàn)控制路燈開關(guān)的功能。本設(shè)計(jì)方案的結(jié)構(gòu)框圖如圖2-2所示。由隧道照明控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖可知,系統(tǒng)配套的軟件程序有:主程序、A/D轉(zhuǎn)換子程序、光強(qiáng)度采集子程序、隧道照明驅(qū)動(dòng)子程序等組成。根據(jù)以上研究方案,最終完成隧道照明控制的硬件電路和軟件的設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)。該系統(tǒng)能夠檢測(cè)每天每時(shí)每刻的天氣情況,根據(jù)不同的天氣情況,自動(dòng)調(diào)節(jié)隧道內(nèi)燈光的照明亮度。單片機(jī)最小系統(tǒng)光強(qiáng)度采集電路隧道照明驅(qū)動(dòng)電路圖

32、2-2 隧道照明控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖2.3.3隧道照明控制系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案基于兩種方案的分析研究,可知方案一采用純硬件電路設(shè)計(jì)完成,實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單,但是控制效果不佳,不能根據(jù)實(shí)際視覺(jué)效果智能調(diào)節(jié)光照強(qiáng)度;而方案二智能性較強(qiáng),能夠達(dá)到自動(dòng)控制的目的,使路燈控制更方便實(shí)用性強(qiáng),擴(kuò)展功能強(qiáng)。因此本設(shè)計(jì)采用方案二的設(shè)計(jì)方案。第3章 隧道照明控制系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)引言3. 1單片機(jī)最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)引言3. 1. 1單片機(jī)的選型本設(shè)計(jì)要實(shí)現(xiàn)隧道照明控制系統(tǒng),在處理器上可以選擇PC機(jī),單片機(jī)等處理設(shè)備,PC機(jī)目前常見(jiàn)的芯片已經(jīng)達(dá)到64位具有很高的處理速度,能同時(shí)處理64位數(shù)據(jù)在功能上十分強(qiáng)大,價(jià)格十分昂貴,對(duì)散熱有較高的要

33、求。單片機(jī)有8位,16位等不同型號(hào)可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況選取不同的單片機(jī),在應(yīng)用上有廣大的前景,可以適應(yīng)不同場(chǎng)合,價(jià)格低廉。本設(shè)計(jì)需要檢測(cè)的數(shù)據(jù)量較小,對(duì)速度沒(méi)有較高要求所以采用單片機(jī)作為處理器。在選取單片機(jī)時(shí)要參考多種因素,如引腳個(gè)數(shù),引腳功能,工作電壓的情況等。本設(shè)計(jì)在功能上需要進(jìn)行顯示,通信,報(bào)警,A/D轉(zhuǎn)換等。在選型時(shí)應(yīng)按使用環(huán)境與實(shí)現(xiàn)功能綜合考慮。單片機(jī)引腳接口如圖3-1所示。圖3-1單片機(jī)引腳接口圖STC89C52是低功耗而且性能非常高的CMOS八位微型控制器,其內(nèi)部擁有8K系統(tǒng)能編程的FLASH存儲(chǔ)器,跟80C51單片機(jī)實(shí)用的指令相同并且和所用引腳兼容。3.1.2單片機(jī)最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)ST

34、C12C5204AD單片機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單功率低引腳功能強(qiáng)大的特點(diǎn)。是在8052單片機(jī)的基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái),與8052相比性能有很大的提高。P1管腳具有AD轉(zhuǎn)換的功能,在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上可以直接使用單片機(jī)管腳進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換,單片機(jī)引腳電壓可以達(dá)到5V,在數(shù)據(jù)傳輸時(shí)不需要接上拉電阻來(lái)提高管腳電壓,單片機(jī)具有內(nèi)部晶振,外部晶振可以不接。在功能上比較強(qiáng)大,結(jié)構(gòu)上比較簡(jiǎn)單。綜合以上原因本設(shè)計(jì)采用STC12C5204AD單片機(jī)作為系統(tǒng)控制器。STC12C5204AD單片機(jī)的晶振電路的內(nèi)部振蕩器主要由一個(gè)反相放大器為核心而組成的,XTAL1,XTAL2是反相放大器的輸入端和輸出端,振蕩器是由外接晶振或者陶瓷諧振器還有電

35、容組成,晶振值f0為11.0592MHz。晶振的頻率決定了系統(tǒng)的時(shí)鐘頻率。電容的主要作用是,一是讓振蕩器起振,二是可以進(jìn)行微調(diào)振蕩器頻率f,電容C3和電容C4如果都變大的話那么頻率就會(huì)變小,微調(diào)電容的大小按公式(3-1),(3-2),(3-3)計(jì)算。(3-1)(3-2)(3-3)式中,fs-振蕩器的串聯(lián)諧振頻率; C0-振蕩器的靜電電容; L-振蕩器的等效電感; C-振蕩器的等效電容。經(jīng)計(jì)算微調(diào)電容的大小應(yīng)為33pF。單片機(jī)晶振電路如圖3-2所示。圖3-2單片機(jī)晶振電路復(fù)位電路的功能是死機(jī)或上電時(shí),能對(duì)單片機(jī)進(jìn)行初始化操作的電路。復(fù)位引腳有高電平時(shí)進(jìn)行復(fù)位。高電平持續(xù)應(yīng)大于兩個(gè)機(jī)器周期即2us

36、5。當(dāng)單片機(jī)上電,電源向電容充電,電容向RST引腳提供一個(gè)短暫的高電平,復(fù)位電路進(jìn)入工作狀態(tài),單片機(jī)內(nèi)部的各寄存器回到初始化狀態(tài),電容充電時(shí)間長(zhǎng)短決定高電平持續(xù)時(shí)間,電容越大充電時(shí)間越長(zhǎng)。復(fù)位時(shí)間應(yīng)滿足公式(3-4)所示。(3-4)因此復(fù)位電阻選取1k,復(fù)位電容選取22uF。單片機(jī)復(fù)位電路如圖3-3所示。圖3-3單片機(jī)復(fù)位電路單片機(jī)最小系統(tǒng)包括單片機(jī),復(fù)位電路,晶振電路三部分。3.2光強(qiáng)度采集電路設(shè)計(jì)(引言)3.2.1光強(qiáng)度采集傳感器選型傳感器位于測(cè)控系統(tǒng)的輸入端,一般由敏感元件、轉(zhuǎn)換元件和信號(hào)調(diào)理電路等部分組成。光強(qiáng)度采集傳感器我選擇光敏電阻,原理是在光敏電阻兩端的金屬電極之間加上電壓,其中

37、便有電流通過(guò),收到適當(dāng)波長(zhǎng)的光線照射時(shí),電流就會(huì)隨光強(qiáng)的增加而變大,從而實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換。3.2.2光強(qiáng)度采集電路設(shè)計(jì) 采樣電路由光敏電阻和放大電路兩個(gè)模塊構(gòu)成。利用光敏電阻對(duì)光敏感的特性,其特性是它的內(nèi)阻隨光照的強(qiáng)弱變化而變化,當(dāng)外部光線改變時(shí),光敏電阻阻值將變化,一般是光線強(qiáng)時(shí)電阻減小,光線弱時(shí)電阻增大,當(dāng)電阻變化時(shí)電阻兩端的電壓也會(huì)隨之變化,此電壓經(jīng)過(guò)LM358放大后送入采樣單元。采樣電路如圖所示: 圖3.2.2采樣電路3.3數(shù)模轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)3.3.1數(shù)模轉(zhuǎn)換元件選型根據(jù)ADC0809的功能和特性,故選用ADC0809用作數(shù)模轉(zhuǎn)換元件。 ADC0809是美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的CMOS工藝8

38、通道,8位逐次逼近式A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器。其內(nèi)部有一個(gè)8通道多路開關(guān),它可以根據(jù)地址碼鎖存譯碼后的信號(hào),只選通8路模擬輸入信號(hào)中的一個(gè)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。是目前國(guó)內(nèi)應(yīng)用最廣泛的8位通用A/D芯片1 主要特性1)8路輸入通道,8位A/D轉(zhuǎn)換器,即分辨率為8位。 2)具有轉(zhuǎn)換起??刂贫?。 3)轉(zhuǎn)換時(shí)間為100s(時(shí)鐘為640kHz時(shí)),130s(時(shí)鐘為500kHz時(shí)) 4)單個(gè)+5V電源供電 5)模擬輸入電壓范圍0+5V,不需零點(diǎn)和滿刻度校準(zhǔn)。 6)工作溫度范圍為-40+85攝氏度 7)低功耗,約15mW。 2 內(nèi)部結(jié)構(gòu)ADC0809是CMOS單片型逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器,內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖所示,它由8路模擬開

39、關(guān)、地址鎖存與譯碼器、比較器、8位開關(guān)樹型A/D轉(zhuǎn)換器、逐次逼近寄存器、邏輯控制和定時(shí)電路組成。 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文代做平臺(tái) 580畢業(yè)設(shè)計(jì)網(wǎng) 是專業(yè)代做團(tuán)隊(duì) 也有大量畢業(yè)設(shè)計(jì)成品提供參考 QQ3 外部特性ADC0809芯片有28條引腳,采用雙列直插式封裝。ADC0809的工作過(guò)程首先輸入3位地址,并使ALE=1,將地址存入地址鎖存器中。此地址經(jīng)譯碼選通8路模擬輸入之一到比較器。START上升沿將逐次逼近寄存器復(fù)位。下降沿啟動(dòng) A/D轉(zhuǎn)換,之后EOC輸出信號(hào)變低,指示轉(zhuǎn)換正在進(jìn)行。直到A/D轉(zhuǎn)換完成,EOC變?yōu)楦唠娖?,指示A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束,結(jié)果數(shù)據(jù)已存入鎖存器,這個(gè)信號(hào)

40、可用作中斷申請(qǐng)。當(dāng)OE輸入高電平時(shí),輸出三態(tài)門打開,轉(zhuǎn)換結(jié)果的數(shù)字量輸出到數(shù)據(jù)總線上。 轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的傳送 A/D轉(zhuǎn)換后得到的數(shù)據(jù)應(yīng)及時(shí)傳送給單片機(jī)進(jìn)行處理。數(shù)據(jù)傳送的關(guān)鍵問(wèn)題是如何確認(rèn)A/D轉(zhuǎn)換的完成,因?yàn)橹挥写_認(rèn)完成后,才能進(jìn)行傳送。為此可采用下述三種方式。 (1)定時(shí)傳送方式 對(duì)于一種A/D轉(zhuǎn)換器來(lái)說(shuō),轉(zhuǎn)換時(shí)間作為一項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)是已知的和固定的。例如ADC0809轉(zhuǎn)換時(shí)間為128s,相當(dāng)于6MHz的MCS-51單片機(jī)共64個(gè)機(jī)器周期??蓳?jù)此設(shè)計(jì)一個(gè)延時(shí)子程序,A/D轉(zhuǎn)換啟動(dòng)后即調(diào)用此子程序,延遲時(shí)間一到,轉(zhuǎn)換肯定已經(jīng)完成了,接著就可進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。 (2)查詢方式 A/D轉(zhuǎn)換芯片由表明轉(zhuǎn)換完成的

41、狀態(tài)信號(hào),例如ADC0809的EOC端。因此可以用查詢方式,測(cè)試EOC的狀態(tài),即可確認(rèn)轉(zhuǎn)換是否完成,并接著進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。 (3)中斷方式 把表明轉(zhuǎn)換完成的狀態(tài)信號(hào)(EOC)作為中斷請(qǐng)求信號(hào),以中斷方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。不管使用上述哪種方式,只要一旦確定轉(zhuǎn)換完成,即可通過(guò)指令進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。首先送出口地址并以信號(hào)有效時(shí),OE信號(hào)即有效,把轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)送上數(shù)據(jù)總線,供單片機(jī)接受。3.3.2數(shù)模轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì) 轉(zhuǎn)換電路利用集成芯片ADC0809實(shí)現(xiàn)電路的設(shè)計(jì),ADC0809是采用頻率為8位的,以逐次逼近原理進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)化的器件。轉(zhuǎn)換電路如圖所示: 圖3.3.2轉(zhuǎn)換電路3.4隧道照明控制電路設(shè)計(jì)控制電路由開關(guān)管、光

42、耦等元件組成。單片機(jī)將采樣到的數(shù)據(jù)與設(shè)定的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比后控制P1口連接的4個(gè)開關(guān)管。當(dāng)外部環(huán)境光線變暗時(shí)單片機(jī)驅(qū)動(dòng)其中的一個(gè)開關(guān)管導(dǎo)通,照明燈發(fā)光;當(dāng)外部光線亮度繼續(xù)變暗時(shí),剩余的開關(guān)管將相繼導(dǎo)通,流過(guò)照明燈中的電流變大,照明燈的亮度也逐漸提高,實(shí)現(xiàn)了對(duì)光線的分級(jí)調(diào)節(jié)??刂齐娐啡鐖D所示: 圖3.4控制電路3.5電源電路設(shè)計(jì)為了使電路穩(wěn)定工作,必須有可靠的電源。采用單片機(jī)控制模塊提供電源(整流濾波電路)整流、濾波電路設(shè)計(jì)。 采用220V的交流市電經(jīng)過(guò)半波整流、電容電阻降壓、濾波、穩(wěn)壓管穩(wěn)壓后輸出穩(wěn)定的支流電壓。首先確定整流電路結(jié)構(gòu)為橋式電路;濾波選用電容濾波。優(yōu)點(diǎn):系統(tǒng)簡(jiǎn)明扼要,節(jié)約成本。缺點(diǎn):

43、輸出功率不高。電路圖如下所示: 圖3.1.2a整流濾波電路整流過(guò)程:四個(gè)二極管兩兩輪流導(dǎo)通,正半周時(shí)電流由D1-RL-D3回到U2的負(fù)端,正半周時(shí),電流由D2-RL-D4回到U2的正端;無(wú)論是正半周還是負(fù)半周流過(guò)RL的電流的方向是一致的,所以它的電壓:ul=0.9U2; 電流IL=0.9*(U2/RL)電路的輸出電壓UI應(yīng)滿足下式:UUomax+(UI-UO)min+UI 式中,Uomax為穩(wěn)壓電源輸出最大值;(UI-UO)min為集成穩(wěn)壓器輸入輸出最小電壓差;URIP為濾波器輸出電壓的紋波電壓值(一般取UO、(UI-UO)min之和的確良10%);UI為電網(wǎng)波動(dòng)引起的輸入電壓的變化(一般取U

44、O、(UI-UO)min、URIP之和的10%)。 對(duì)于集成三端穩(wěn)壓器,當(dāng)(UI-UO)min=210V時(shí),具有較好的穩(wěn)壓特性。故濾波器輸出電壓值:UI15+3+1.8+1.9822(V),取UI=22V.根據(jù)UI可確定變壓器次級(jí)電壓 U2。 U2=UI/ 1.11.2(20V) 在橋式整流電路中,變壓器,變壓器次級(jí)電流與濾波器輸出電流的關(guān)系為: I2=(1.52)I1(1.52)IO=1.50.5=0.75(A). 取變壓器的效率0.8,則變壓器的容量為 P=U2I2/=200.75/0.8=18.75(W) 選擇容量為20W的變壓器。因?yàn)榱鬟^(guò)橋式電路中每只整流三極管的電流為 :ID=12I

45、max=1/2IOmax=1/20.5=0.25(A) 選用三極管IN4001,其參數(shù)為:ID=1A,URM=100V??梢?jiàn)能滿足要求。 一般濾波電容的設(shè)計(jì)原則是,取其放電時(shí)間常數(shù)RLC是其充電周期的確25倍。對(duì)于橋式整流電路,濾波電容C的充電周期等于交流周期的一半,即 RLC(25)T/2=25/2f, 由于2f,故RLC(25),取RLC3則 C=3/RL 其中RL=UI/II,所以濾波電容容量為 :C3II/2fUI(30.5)/ 250220.681103(F) 取C=1000F。電容耐壓值應(yīng)考慮電網(wǎng)電壓最高、負(fù)載電流最小時(shí)的情況。 UCmax=1.12U2max=1.122031.1

46、(V)220V交流電經(jīng)過(guò)整流濾波后再由集成三端穩(wěn)壓電路LM7809穩(wěn)壓,以得到恒定的輸出。 本電路整體設(shè)計(jì)框圖單片機(jī) 轉(zhuǎn) 換 電 路 采 樣 電 路 控 制 電 路 電 源 電 路 圖3.1.2b電路整體設(shè)計(jì)框圖全波整流電路。將交流220V 電壓變成約12V 的直流電壓,為后面的控制電路供電。例如橋式整流電路等。半波整流:變壓器的次級(jí)繞組與負(fù)載相接,中間串聯(lián)一個(gè)整流二極管,就是半波整流。利用二極管的單向?qū)щ娦?,只有半個(gè)周期內(nèi)有電流流過(guò)負(fù)載,另半個(gè)周期被二管所阻,沒(méi)有電流。這種電路,變壓器中有直流分量流過(guò),降低了變壓器的效率;整流電流的脈動(dòng)成分太大,對(duì)濾波電路的要求高。只適用于小電流整流電路。

47、全波整流可以用:一是變壓器與半流整流電路相同,但用四個(gè)二極管組成橋式電路,將次級(jí)線圈的正、負(fù)半周都用起來(lái);二是變壓器的次級(jí)繞組圈數(shù)加倍,中間抽頭,實(shí)際上由兩個(gè)次級(jí)線圈構(gòu)成。中間抽頭接負(fù)載一端,另兩個(gè)端子各串聯(lián)一個(gè)二極管后接負(fù)載的另一端。穩(wěn)壓原理:變壓整流濾波穩(wěn)壓。第4章 隧道照明軟件設(shè)計(jì)4.1主程序設(shè)計(jì) 控制與設(shè)定數(shù)據(jù)比較符合?開始 設(shè)置定時(shí)器 啟動(dòng)ADC0809采樣采樣三次結(jié)束? 圖4.1 系統(tǒng)主程序流程圖 4.2 模數(shù)轉(zhuǎn)換子程序設(shè)計(jì)LCALL D_BCDRETLCALL Compara_SetLCALL DISPLAYMOV 52H,38H MOV 53H,39H JB 04H開始MOV

48、R0,#40HMOV R1,#41HLCALL COMCHINC R1LCALL COMCH INC R0LCALL COMCHMOV A,41H MOV B,#50 MUL AB MOV R2,#0 MOV R3,#0 MOV R4,BMOV R5,A MOV R6,#1 MOV R7,#0HLCALL NDIV1MOV A,R5 MOV 3BH,A MOV R0,#38H 圖4.2模數(shù)轉(zhuǎn)換子程序流程圖 MOV A,R0XCHA,R1MOV R0,ARET開始CLR CMOV A,R0 SUBB A,R1JNCRCON4.3光強(qiáng)度采集子程序流程圖 圖4.3光強(qiáng)度采集子程序流程圖4.4隧道照明

49、驅(qū)動(dòng)子程序流程圖 SETB P1.1 A=3DSETB P1.2SETB P1.0SETB P1.1 SETB P1.2SETB P1.3 CLR P1.0 A =3CHSETB P1.0 A3D A3CH開始MOVA,3BH 圖4.4隧道照明驅(qū)動(dòng)子程序流程第5章 實(shí)物制作與系統(tǒng)調(diào)試此次設(shè)計(jì)我們所用的軟件是proteus、keil uvision4。5.1 實(shí)物制作 Proteus是英國(guó)Labcenter公司開發(fā)的電路分析與仿真軟件。該軟件的特點(diǎn)是:集原理圖設(shè)計(jì)、仿真和PCB設(shè)計(jì)于一體,真正實(shí)現(xiàn)從概念到產(chǎn)品的完整電子設(shè)計(jì)工具。具有模擬電路、數(shù)字電路、單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)、嵌入式系統(tǒng)(不高于ARM7)

50、設(shè)計(jì)與仿真功能。具有全速、單步、設(shè)置斷點(diǎn)等多種形式的調(diào)試功能。具有各種信號(hào)源和電路分析所需的虛擬儀表。支持KeilC51uVision2、MPLAB等第三方的軟件編譯和調(diào)試環(huán)境。具有強(qiáng)大的原理圖到PCB板設(shè)計(jì)功能,可以輸出多種格式的電路設(shè)計(jì)報(bào)表。擁有PROTEUS電子設(shè)計(jì)工具,就相當(dāng)于擁有了一個(gè)電子設(shè)計(jì)和分析平臺(tái)。5.2 系統(tǒng)調(diào)試 在未做板子之前,我已經(jīng)根據(jù)原理圖做過(guò)模擬仿真,但做的都只是模塊化的仿真,板子做出來(lái)后,根據(jù)整體程序進(jìn)行仿真。 在進(jìn)行仿真前,檢查好電路,看看是否有虛焊或漏焊,電路是否有短路、斷路問(wèn)題出現(xiàn)。當(dāng)一切都正常后,調(diào)入一個(gè)簡(jiǎn)單的測(cè)試程序,檢查電路是否工作,開始時(shí),并不是一試就

51、出來(lái),在經(jīng)過(guò)電路的檢查,檢查電壓值,發(fā)現(xiàn)硬件沒(méi)問(wèn)題,再去修改軟件,改了兩次,最終電路正常顯示了,說(shuō)明電路板是正確的,接著進(jìn)行模塊性的測(cè)試,模塊都出來(lái)后,進(jìn)行整體調(diào)試。 通過(guò)對(duì)proteus仿真軟件的學(xué)習(xí),能夠熟悉地使用該軟件的基本操作命令,最后設(shè)計(jì)出隧道無(wú)線照明控制系統(tǒng)的仿真原理圖。但是最終數(shù)碼管顯示光照強(qiáng)度出現(xiàn)一點(diǎn)問(wèn)題,一開始數(shù)碼管總是處于閃爍狀況,最后竟沒(méi)有了顯示。估計(jì)是軟件程序的編程出了問(wèn)題,如圖5-1。 圖5.1 仿真圖 第六章 結(jié)論 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)主要講述了單片機(jī)的相關(guān)知識(shí)、隧道無(wú)線照明控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的軟硬件系統(tǒng)及相關(guān)程序和總體電路調(diào)試與功能實(shí)現(xiàn)。 在硬件部分設(shè)計(jì)中,主要介紹了幾種本文用

52、到的STC89C52單片機(jī)、PCF8591和74HC373芯片,除此之外,還有四位數(shù)碼管顯示光照強(qiáng)度模塊。本次設(shè)計(jì)主要是通過(guò)光敏傳感器采集光照信號(hào)通過(guò)PCF8591AD模擬轉(zhuǎn)換給STC89C52能識(shí)別的數(shù)字信號(hào),以此控制八盞二極管燈的亮滅狀況,來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)隧道無(wú)線照明控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì),達(dá)到本次設(shè)計(jì)要求說(shuō)的根據(jù)外側(cè)環(huán)境來(lái)控制隧道燈光亮暗程度。最后展示了本次設(shè)計(jì)的原理圖、實(shí)物圖。 在相關(guān)軟件及程序設(shè)計(jì)部分,主要介紹了proteus、keil uvision4的主要功能。最后列出了本次設(shè)計(jì)所要實(shí)現(xiàn)功能的程序。本次公路隧道無(wú)線照明控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)通過(guò)光源采集模塊能夠很好的控制八盞燈的燈光亮滅情況,達(dá)到設(shè)計(jì)要求所

53、說(shuō)的自動(dòng)調(diào)節(jié)隧道內(nèi)的燈光照明亮度。但是由于分級(jí)控制模式等級(jí)少導(dǎo)致過(guò)度照明,造成能源浪費(fèi)。 在實(shí)物焊接的時(shí)候可能是數(shù)碼管那塊出現(xiàn)出現(xiàn)了問(wèn)題導(dǎo)致顯示不出來(lái)光照強(qiáng)度,沒(méi)有達(dá)到設(shè)計(jì)要求所說(shuō)的能夠檢測(cè)每時(shí)每刻的天氣狀況。 通過(guò)這次隧道無(wú)線照明控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì),讓我更熟練了對(duì)單片機(jī)的應(yīng)用以及程序的編程能力,加強(qiáng)了我的動(dòng)手、思考和解決問(wèn)題的能力,同時(shí)也加強(qiáng)了對(duì)板子的調(diào)試能力,懂得如何一步一步去檢查錯(cuò)誤。開始調(diào)試時(shí)不成功,經(jīng)過(guò)認(rèn)真思考和檢測(cè),找到了問(wèn)題所在。致 謝本次畢業(yè)論文已經(jīng)順利完成了,在論文寫作的整個(gè)過(guò)程中,有很多人幫助過(guò)我,在這里我要感謝他們。首先我要感謝的是我的指導(dǎo)老師。在為期幾個(gè)月的畢業(yè)論文過(guò)程中,他一直認(rèn)真的幫助我,幫我分析課題,解決困難。在這段期間,我曾經(jīng)有過(guò)成功的喜悅,也曾經(jīng)有過(guò)失敗的挫折。無(wú)論當(dāng)我遇到什么困難,他總是給我鼓勵(lì),給我支持,鼓勵(lì)我堅(jiān)持下去,鼓勵(lì)我戰(zhàn)勝困難;當(dāng)我有所成績(jī)時(shí),他總是給我繼續(xù)做下去的勇氣和信心。他的幫助和知道給了我極大的鼓舞;他的悉心教導(dǎo)給一個(gè)即將進(jìn)入社會(huì)的大學(xué)生帶來(lái)了太多的勇氣和信心。在此,我致以最誠(chéng)摯的謝意。在這次畢業(yè)論文時(shí)期,我還要感謝院、系各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)對(duì)我們的關(guān)心和支持。沒(méi)有您們的默默關(guān)懷和支持我們也將難以取得預(yù)期的效果。在此,我衷心的表示謝謝

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