本文關(guān)鍵詞：基于無線通信的太陽能路燈控制器設(shè)計與實現(xiàn)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著科技的突飛猛進和社會高速發(fā)展,資源和環(huán)保的形勢日益嚴峻,專家學(xué)者開始呼吁低碳環(huán)保、發(fā)展生態(tài)城市。由于不僅耗電量大而且管理維護很不方便,傳統(tǒng)的城市路燈照明系統(tǒng)將逐步的被新型綠色環(huán)保的太陽能LED路燈照明系統(tǒng)所取代。太陽能路燈控制器是太陽能路燈照明系統(tǒng)中的重要部件,控制器的性能決定了一個太陽能路燈控制系統(tǒng)運行的優(yōu)劣。因此亟需設(shè)計出一套功能完備、結(jié)構(gòu)簡單的太陽能LED路燈控制器以滿足現(xiàn)實需求。傳統(tǒng)的道路照明系統(tǒng)主要采用分時間段定時照明或人工手動方式操作控制,這樣只能對在處于某一條線路上的路燈進行整體的開關(guān)控制,而且無法對路燈按需求實施靈活控制。無線通信技術(shù)相比傳統(tǒng)的路燈控制技術(shù),應(yīng)用于太陽能LED路燈控制中來,具有穩(wěn)定性較好、成本低、易維護等優(yōu)勢�？紤]到Zigbee等無線通信技術(shù)以犧牲成本和性能為代價來換取兼容性且協(xié)議復(fù)雜等缺點,本文旨在設(shè)計一套低成本、低功耗且運行穩(wěn)定的基于NRF24L01的自主開發(fā)無線通信協(xié)議控制太陽能LED路燈運行狀態(tài)的控制器,它能對路燈實現(xiàn)穩(wěn)壓、調(diào)光和無線通信的功能。本文設(shè)計的太陽能LED路燈控制器采用的關(guān)鍵技術(shù)有兩點。第一,與傳統(tǒng)的單獨充電或放電電路相比,本文設(shè)計了一種雙向DC/DC變換器,實現(xiàn)對蓄電池的充放電功能。正向為Buck電路,太陽能電池板經(jīng)過合適的降壓給蓄電池充電;反向為Boost電路,蓄電池經(jīng)過合適的升壓給LED負載供電。并通過MATLAB/SIMULINK仿真分析驗證了其可行性;第二,在無線通信方面設(shè)計了基于NRF24L01的通信模塊,通過研究著名的工業(yè)控制協(xié)議MODBUS相關(guān)思想并結(jié)合路燈控制的特點,自主開發(fā)了無線通信協(xié)議,實現(xiàn)對LED路燈的開關(guān)和調(diào)光指令,從而對LED路燈運行狀態(tài)實現(xiàn)了無線控制。本文設(shè)計和研制出了路燈節(jié)點通信主板和遙控電路主板,最后通過實驗測試驗證了相應(yīng)的功能,實現(xiàn)了設(shè)計預(yù)期目標(biāo)。
【關(guān)鍵詞】：太陽能LED 控制器 無線通信 NRF24L01
【學(xué)位授予單位】：湖北工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TM923.34;TN92
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-7
• 目錄7-10
• 第1章 緒論10-15
• 1.1 研究背景與意義10-12
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢12-14
• 1.2.1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-13
• 1.2.2 研究發(fā)展趨勢13-14
• 1.3 關(guān)鍵技術(shù)和主要內(nèi)容安排14-15
• 第2章LED路燈控制系統(tǒng)組成及方案選擇15-31
• 2.1 蓄電池15-17
• 2.1.1 常用蓄電池性能比較15-16
• 2.1.2 蓄電池充放電特性16-17
• 2.2 太陽能電池原理及特性17-19
• 2.2.1 太陽能電池的等效電路模型17-18
• 2.2.2 太陽能電池伏安特性曲線18-19
• 2.3 LED工作原理與驅(qū)動方式19-22
• 2.3.1 工作原理19-21
• 2.3.2 LED負載驅(qū)動方式21-22
• 2.4 LED驅(qū)動電源拓撲結(jié)構(gòu)及工作原理22-28
• 2.4.1 Buck變換器主電路及工作原理22-24
• 2.4.2 Boost變換器主電路及工作原理24-25
• 2.4.3 Buck-Boost變換器主電路及工作原理25-28
• 2.5 無線通信控制概述28-30
• 2.5.1 常用近距離無線通信技術(shù)的比較28-29
• 2.5.2 無線通信方案選擇29-30
• 2.6 本章小結(jié)30-31
• 第3章 無線通信的太陽能LED路燈控制器硬件設(shè)計31-47
• 3.1 總體設(shè)計31
• 3.2 STM32 硬件電路設(shè)計31-34
• 3.2.1 STM32 芯片介紹31-32
• 3.2.2 STM32 最小系統(tǒng)電路設(shè)計32-34
• 3.3 充放電電路硬件設(shè)計34-43
• 3.3.1 雙向DC-DC電路設(shè)計34-35
• 3.3.2 MOS管驅(qū)動電路設(shè)計35-36
• 3.3.3 輔助電源電路設(shè)計36-37
• 3.3.4 充放電電路仿真分析37-43
• 3.4 無線通信模塊電路設(shè)計43-45
• 3.4.1 無線通信收發(fā)模塊43
• 3.4.2 遙控板硬件設(shè)計43-45
• 3.4.3 光敏電路的設(shè)計45
• 3.5 實物展示45-46
• 3.6 本章小結(jié)46-47
• 第4章 基于NRF24L01 的路燈無線通信設(shè)計47-65
• 4.1 NRF24L01 無線射頻技術(shù)47-51
• 4.2 設(shè)計思路51-53
• 4.3 無線通信協(xié)議的設(shè)計53-59
• 4.3.1 初始方案54-56
• 4.3.2 幾種路燈排列的無線通信控制方案分析56-59
• 4.4 Dijkstra最短路徑算法與仿真59-64
• 4.4.1 Dijkstra最短路徑算法59-60
• 4.4.2 最短路徑選擇仿真與實現(xiàn)60-64
• 4.5 本章小結(jié)64-65
• 第5章 系統(tǒng)軟件設(shè)計與測試65-71
• 5.1 總體軟件流程設(shè)計65-68
• 5.1.1 設(shè)計思路65
• 5.1.2 主程序流程圖65-66
• 5.1.3 遙控板的主程序流程圖66-67
• 5.1.4 LED調(diào)光程序流程圖67-68
• 5.2 實驗測試68-70
• 5.3 本章小結(jié)70-71
• 第6章 總結(jié)與展望71-73
• 6.1 本文總結(jié)71
• 6.2 工作展望71-73
• 參考文獻73-76
• 致謝76-77
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文77-78
• 附錄1：n RF24L01 引腳功能描述78-79
• 附錄2：STM32 主板控制電路79-80
• 附錄3；遙控電路80

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