毕业设计（论文）开题报告-太阳能路灯照明装置设计

河北联合大学轻工学院本科毕业论文开题报告题 目：太阳能路灯照明装置设计学 部：信息科学与技术不专 业：测控技术与仪器班 级：09测控一班姓 名：孙国庆学 号：200915380117指导教师：崔传金2013年 3 月 15 日1 文献综述1.1本课题的意义当今，无论如何强调发展新能源和可再生能源的意义都不过分。我们的世界正面临着由于以化石燃料为基础而支撑的能源系统带来的一系列威胁：资源枯竭、环境污染、生态恶化、气候变化、贫富不均，直至由于能源问题而引发的国与国之间、地区之间的冲突、纠纷不断，直至战争。新能源和可再生能源具有资源可持续、清洁、分布均衡等特点，必将成为未来可持续能源系统的支柱1。中国可再生能源法的颁布和实施，为太阳能利用产业的发展提供了政策的保障；京都议定书的签定，环保政策的出台和对国际的承诺，给太阳能利用产业带来机遇；西部的大开发，为太阳能利用产业提供巨大的国内市场；原油价格的上涨，中国能源战略的调整，使得政府加大对可再生能源发展的支持的力度，所有的这些都为中国太阳能利用产业的发展带来极大的机会2。 太阳能路灯是一种利用太阳能作为能源的路灯，因其具有不受供电影响，不用开沟埋线，不消耗常规电能，只要阳光充足就可以就地安装等特点，因此受到人们的广泛关注，又因其不污染环境，而被称为绿色环保产品。太阳能路灯即可用于城镇公园、道路、草坪的照明，又可用于人口分布密度较小，交通不便经济不发达、缺乏常规燃料，难以用常规能源发电，但太阳能资源丰富的地区，以解决这些地区人们的家用照明问题3。路灯系统是道路交通不可缺少的照明设施，设计一种智能化路灯控制系统，对提高道路的诱导性，提高夜间行车的安全感和舒适感，有效防止犯罪活动，美化环境，节省电力资源，具有一定的现实意义和可开发价值4。1.2. 国内外发展状况 近年来，随着太阳能发电产业的迅速发展，光伏应用的领域正在逐渐扩大，各种光伏新产品不断涌现。在照明路灯中，作为技术和艺术相结合的太阳能照明系统-太阳能路灯，已开始在美国、法国、日本等发达国家很多地区得到广泛应用，在我国则处于起步阶段。目前国内太阳能路灯普遍存在的问题是功率小（光照度相当于100W以下的白炽灯），在遇到连续阴雨时，只能工作5天左右，且在大面积使用时，其启动的时差高达十多分钟，从而严重影响了阳光电灯的推广和应用5。在国家可持续发展战略的推动下，太阳能产业从无到有、从小到大发展起来。国内各大研究单位都对太阳能路灯作了详尽的研究，特别是近几年来，已经初步形成在“产业上规模、技术上水平、产品上档次和市场要规范”的产业发展思路引导下，太阳能产业得到了快速发展，如太阳能热水器、太阳能光伏电池技术日趋成熟，产品质量不断提高6。欧洲各国都在开辟通向持久能源的通道，影响他们决策的主要因素是环境保护、创造就业机会和能源供应的安全可靠，可再生能源技术在这些方面有着较大优势。它对环境的影响最小、可替代部分常规能源、增加能源供应的安全性和可靠性。它要求较大的设备投资、创造了更多的就业机会、有助于经济增长7。在欧洲大部分地区，环保的思路推动着替代能源技术的开发，太阳能被公认为是一种极好的替代能源。它的利用有助于降低CO2的排放，因而达到保护环境，很多国家，如丹麦、芬兰、德国和瑞士，都认为气候变暖是推动太阳能研究开发、发展和销售活动的主要因素。尽管受到常规能源的低价影响，在欧洲很多国家中，太阳能装置市场仍然持续增长。虽然太阳能公司的数量在减少，但保留下来的公司都趋向于更具规模、更能抵御市场的波动。在某些国家实行的电力公司私有化，可能提高他们将太阳能装置推向市场的兴趣。在奥地利等国，自己动手建造集热器的活动，促进了太阳能装置的主动发展。挪威已安装70000多套小型光伏装置，每年安装约5000套，大多数装置是为偏远小镇、山区和沿海地带度假旅社供电。芬兰人每年也购买几千套小型(40100W)光伏装置，用于消夏小屋。国家石油公司Neste对进一步开发太阳能发电有着强烈的兴趣，重点为建筑物薄膜光伏组件、蓄电池和成套装置。此外，有些国家在高性能太阳能发电窗、太阳能热水器、储能装置、透明隔热材料、日光照明和与建筑物结合的光伏装置等产品的商业化方面进行努力8。法国的太阳能设计师们，正在用“绿色设计”原则代替“太阳能”设计原则，就是要统筹考虑能源性能、安全材料的应用、日光照明、居住的舒适度和健康等因素。这种新设计方法，将应用于Angers的法国环境保护和能源管理署的办公大楼。现今,LED路灯相对于高压钠灯路灯的优越性已被绝大部分专业人士认可，然而遗憾的是目前大多数的LED路灯仍然采用交流电供电，一方面是交流电路灯的技术已经十分成熟，而太阳能路灯还有很多不确定因素，另一方面主要的考虑仍然是太阳能的初始投资过大，从而忽略了太阳能供电的很多根本优越性9。然而真正要用太阳能来取代一切能源还是一个长期而艰巨的任务,任何新生事物最好先从小打小闹开始，而且采用“自产自销”的方式，路灯就是一个最好的采用太阳能的试点工程。而且，节能和减排一样，必须先由政府倡导，甚至像德国那样采用政府补贴的方法来推广。我们欣喜地发现,路灯工程原本即政府工程，是由政府来进行招投标的。因此,由LED路灯取代高压钠灯、由太阳能LED路灯取代交流电LED路灯正是大势所趋。近年来，随着我国城市建设规模的不断扩大和建设水平的不断提高，我国城市的路灯总数以每年约20%的平均速度递增，全国数千万盏路灯的节电问题已引起政府部门的关注。在能源日趋紧张、电力供应持续紧张的今天，低效、高耗的传统城市照明已成为节能降耗的重要领域。为此，建设部和发改委明确提出城市道路照明要向“高效、节能、环保、健康”的“绿色照明”方向发展。随着太阳能发电技术的不断发展，太阳能路灯以环保、节能等优势成为城市道路照明行业的新宠，市场潜力巨大。我国太阳能路灯首先在沿海发达地区使用，上海市于2005年在崇明岛建成风光互补道路照明工程。在我国西部，非主干道太阳能路灯、太阳能庭院灯渐成规模，太阳能资源相对丰富的青海省自2006年以来已在西宁等地安装太阳能路灯超过200套；在北京奥运会主要场馆及其相关场所，太阳能路灯得到普遍应用10。然而，业内人士也指出，由于存在成本、技术等诸多问题，现阶段推广太阳能路灯遇到“瓶颈”困扰。总体而言，太阳能路灯在我国城市道路照明行业中仍处于“花香”却难“满园绽放”的尴尬处境11。2本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段及途径2.1 课题要求本设计的意义在于通过具体的控制系统的设计，掌握微机控制系统设计的一般方法和处理问题的基本思路，特别是要掌握一些常用的技术手段，使我们能在实践教学环节中，积累设计经验，开拓思维空间，全面提高个人的综合能力。本设计要求我们通过理论学习，资料查阅，完成软、硬件的设计以及系统调试等环节，巩固和提高所学的知识，提高我们的应用能力。本课题要求学生在掌握基本专业知识的基础上，基于单片机设计一个单片机路灯控制器。要求系统可靠性高、成本较低且节约能源。具体要求如下：了解工艺过程及控制要求；根据用户要求进行系统结构确定；系统硬件设计；系统软件设计；按照学校有关规定完成前期材料和毕业设计。2.2研究手段及途径太阳能电池传感器控制器充电电路蓄电池放电/驱动电路路灯图1 太阳能控制本项目基于AT89C52单片机，拟完成基于单片机的太阳能路灯控制系统。如图1所示。工作过程：传感器将信息变换为模拟电压信号后，将电压信号放大到单片机可以处理的范围内，送入单片机。在单片机中对信号进行采样，单片机将检测到的信息与设定值进行比较，如果相符，触发程序控制路灯打开。2.3单片机简介太阳能路灯控制器有很多种，其中用的较多的是单片机控制。单片机自20世纪70年代问世以来，以极其高的性能价格比受到人们的重视和关注，所以应用很广，发展很快。单片微型计算机（简称单片机）作为微型计算机的一个很重要的分支，单片机的优点是体积小，重量轻，抗干扰能力强，环境要求不高，价格低廉，可靠性高，灵活性好，开发较为容易。什么是单片机？普遍认为单片机是在一块硅片上集成了中央处理器（CPU），储存器（RAM，ROM，EPROM）和各种输入、输出接口（定时器，计数器，并行I/O口，串行口，A/D转换器以及脉冲调制器PWM等），这样一块芯片具有一台计算机的功能，因为被称为单片微型计算机，简称单片机。单片机的发展历史可划分为四个阶段：第一阶段（19741976年），是单片机初级阶段。因工艺限制，单片机采用双片的形式而且功能比较简单。第二阶段（19761978年），是低性能单片机阶段。以Intel公司制造的MCS-48单片机为代表。第三阶段（1978现在），是高性能单片机阶段，这个阶段推出的单片机普遍带有串行I/O口，多级中断系统，16位定时器/计数器，片内ROM、RAM容量加大，且寻址范围可达64K字节，有的片内还带有A/D转换器。第四阶段（1982现在），8位单片机巩固发展及16位单片机、32位单片机推出阶段。单片机的发展趋势将是向大容量、高性能化、外围电路内装化等方面发展。CPU的改进，采用双CPU结构，以提高处理能力。增加数据总线宽度，单片机内部采用16位数据总线，其数据处理能力明显优于一般8位单片机。采用了流水线结构、串行总线结构。储存的发展，加大了储存容量，片内EPROM开始EEPROM化，程序保密化。有些单片机设置了一些特殊的串行接口功能，为单片机构成网络和系统提供了方便条件。外围电路内装化。随着集成度的不断提高，有可能把众多的外围功能器件集成在片内。这也是单片机发展的重要趋势。由于集成工艺在不断发展，能装入片内的外围电路也可以是大规模的，把所需的外围电路全部装入单片机内，即系统的单片机是目前的单片机发展趋势之一。低耗化，8位单片机中有二分之一的产品已CMOS化，CMOS芯片的单片机具有功耗小的优点，而且为了充分发挥低功耗的特点，这类单片机普遍配置有Wait和Stop两种工作方式。单片机今后的发展方向将向多功能、高性能、高速度、低电压、低功耗、低价格外围电路内装化以及内存储容量增强和FLASH存储器化方向发展。单片机将是功能更强、集成度和可靠性更高而且功耗更低，以及使用更方便。本设计是一个有关路灯控制的的综合设计题，包含自动化专业里电子方面的内容，要求熟悉单片机的软件和硬件设计，熟悉单片机的编程。科学技术突飞猛进，单片机技术取代那些机械的控制技术，这样可以将我们所学的控制技术综合起来。大学四年所学理论知识在这个设计里将理论与实际结合起来，真正锻炼提高综合能力，为以后的发展做好基础。3、进度安排一、 设计时间：201331531 共12周其中：设计：3.15.29（第112周共12周）答辩：5.305.31（第12周）二、 进度安排：、 开题报告：1-3周 (第3周)完成“河北联合大学轻工学院毕业设计（论文）开题报告”。、 中期报告：4-8周 (第4周) 完成“河北联合大学轻工学院毕业设计（论文）中期报告”。3、设计审阅和准备答辩：第911周。4、答辩：第12周。参考文献 1 邓长生. 太阳能原理与应用。北京：化学工业出版社.2009.82 张毅刚等. 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