项目申请书-一种控制恒流一体的太阳能LED路灯光伏控制器教材

1、湖北文理学院“大学生创新创业训练计划”项目申报书学 院：物理与电子工程学院项目名称：一种控制恒流一体的太阳能 LED 路灯光伏控制器 创新训练项目项目类型： 创业训练项目 创业实践项目负 责 人：熊兴文指导教师：李正鹏湖北文理学院教务处二一四年四月填写须知一、项目分类说明：1. 创新训练项目是本科生个人或团队， 在校内导师指导下， 自 主完成创新性研究项目设计、研究条件准备和项目实施、研究报 告撰写、成果（学术）交流等工作。2. 创业训练项目是本科生团队， 在校内导师指导下， 团队中每 个学生在项目实施过程中承担一个或多个具体的角色，通过编制 商业计划书、开展可行性研究、模拟企业运行、进行一定

2、程度的 验证试验，撰写创业报告等工作。3. 创业实践项目是学生团队， 在学校导师和企业导师共同指导 下，采用前期创新训练项目（或创新性实验）的成果，提出一项 具有市场前景的创新性产品或者服务，以此为基础开展创业实践 活动。申报该类项目需额外提交企业导师合作指导协议书作为附件。二、申报书请按顺序逐项填写，填写内容必须实事求是，表 达明确严谨。空缺项要填“无”。三、申请参加大学生创新创业训练计划项目团队的人数含负 责人在内不得超过 5 人。四、填写时可以改变字体大小等，但要确保表格的样式没有被改变；填写完后用 A4 纸张双面打印，不得随意涂改。项目名称一种控制恒流一体的太阳能 LED 路灯光伏控制

3、器项目起止时间2014年 6月 至 2015 年 6 月负 责 人姓名年级学院学号联系电话E-mail熊兴文大二物电学院2012111139183072025161798900899任金涛大二物电学院201211611618307202390416728047任志强大二物电学院201211113218307212184804466135姓名李正鹏职务 / 职称讲师所在单位物理与电子工程学院联系电-mail360118861校 外 导 师姓名万天军职务 /职称中级工程师所在单位中国航天航空集团 610 研究所联系电-mail一、项目简介（ 20

4、0 字左右）太阳能 LED 路灯控制器是太阳能路灯的核心部件，传统的太阳能 LED 路灯控制器具 有蓄电池过充、过放保护功能，还有光控时控功能，可以控制 LED 光源天黑自动亮灯和 亮灯时间。本项目拟设计一款控制恒流一体的太阳能 LED 路灯控制器，也就是将太阳能 LED 路灯控制器和 LED 恒流电源设计在一块电路板上，通过控制器的微电脑处理器产生 出不同占空比的 PWM 信号来控制 LED 恒流电源的电流，进而可对 LED 光源的功率进行 调整。通过这样一种设计，将原本放在灯杆高处灯具内的 LED 恒流驱动电源和放在灯杆 低处电气门内的太阳能路灯控制器合二为一， 使用过程中， 控制器可通过

5、人机交互操作 （按 键或红外遥控器）对 LED 恒流驱动电源进行功率调节设置，保证亮灯时间。二、申请理由 （包括自身 / 团队具备的知识、条件、特长、兴趣、前期准备等）1、自身及团队具备的知识通过课堂学习、实验室探索与研究，我们具备了一定的专业知识：硬件方面， 我们具备模拟电子技术基础、 数字电子技术基础、 传感器原理及应用技术、 电子系统设计等专业技能；软件方面，我们学习并掌握了汇编语言、C 语言等多种计算机语言。2、自身及团队具备的条件<1>本项目组 3名成员，各成员特长突出，容易沟通合作，2 名擅长程序开发， 1名擅长硬件制作。<2>本项目组具有丰富科研能力和实践

6、经验的导师指导，每个成员极具创业激情，学 习能力很强，理论知识过硬、实践经验丰富，很多成员都主持、参与过国家、省、校级大 学生创新创业项目，参加过各类校级、省级、国家级比赛并取得很多奖项。<3>项目组成员实际参与过光伏太阳能组件的安装、调试以及项目开发工作。并与校 外光伏企业有密切的合作<4>本项目可依托物电学院“电工电子重点实验室”，设备齐全。3、自身及团队的特长本团队成员都经过了一定的培训。在专业技能方面，有的擅长电子电路设计与制作、 传感器应用、 单片机开发与应用理论性指导， 有的具有丰富的实践经验； 在个人能力方面， 有的擅长与人交流合作、管理安排等。4、自身及

7、团队的兴趣实践探索与研究、电子产品 DIY 制作、单片机开发与应用。5、前期准备传统的太阳能 LED路灯控制器具有蓄电池过充、过放保护功能，还有光控时控功能， 可以控制 LED光源天黑自动亮灯和亮灯时间。但是太阳能路灯是一个非常依赖天气气候的 系统，其晚上亮灯时间很大程度取决于当天和过去是否有无阳光照射，有阳光照射太阳能 电池板才能对蓄电池进行正常充电，晚上太阳能路灯亮灯时间才有保障。一般而言，采用 传统太阳能 LED控制器的太阳能路灯在夏季的亮灯时间一般都能保证，而在冬季或持续阴 雨天很长的天气情况下容易出现晚上灯不亮或亮灯时间短的现象。另外，传统的太阳能路灯 LED 电源放置在灯具里，由于

8、 LED电源是电子设备，由于灯具在高处一旦LED电源出现了问题就不好更换，不方便维护。本项目针对传统太阳能 LED路灯控制器产品的缺点，设计一款控制恒流一体的太阳能 LED路灯控制器，其有益效果为：将原本放在灯杆高处灯具内的LED 恒流驱动电源和放在灯杆低处电气门内的太阳能路灯控制器合二为一，使用过程中，控制器可根据太阳能每天 的发电量通过单片机对 LED恒流驱动电源进行功率调节，由此让太阳能路灯可在不同情况 下采用不同功率工作，解决了现有技术中存在的无法调节功率而导致不能确保光照和天气 变化正常使用的问题，可让太阳能路灯能在任何情况下，都能始终保证正常的使用。基于上述背景，课题组以满足用户需

9、求、谋求经济效益和社会效益、推动太阳能光伏 发电和 LED照明的发展为目的，研究太阳能光伏发电和LED驱动电源技术。6、已有的工作基础和已经取得的相关成果（ 1）参与的校企合作项目 襄阳市绿树太阳能公司汉江三桥路灯安装调试及设备供应 襄阳市致忱科技太阳能控制器设计与制作（2）三个正在申报的实用新型专利： 实用新型专利 - 一体化太阳能路灯灯具。 实用新型专利一种太阳能杀虫庭院照明双用灯 。 实用新型专利一种太阳能路灯灯具。三、项目方案（ 计划、技术路线、人员分工等 ）双 MOSFET开关管驱动 电路（充电控制）单 MOSFET开关管驱动 电路（放电控制）负载线路电流检测过流保护电路三 LED

10、工作状态 指示电路两位数码管 显示电路I/O I/O （ PWM）I/OI/OI/O 单片机I/O （ PWM）A/DA/DA/D蓄电池和太阳 能电池板电压 采集电路温度采集电路双按键驱动电路功率 LED EN 驱动电源一、技术方案 本项目的技术方案：包括硬件开发和软件开发两个方面。 硬件开发内容是：一般传统的太阳能 LED 控制器均采用低功耗单片机方案，外部扩展LED 工作状态指示模块、 LED 数码管参数显示模块和按键模块，利用单片机内部 A/D 对蓄 电池电压和太阳能电池板电压进行采样，采用 MOSFET 开关管进行开关动作，从而实现蓄 电池过充过放保护和光控功能。本发明不改变传统太阳能

11、 LED 控制器的电路，直接利用控 制器中的单片机没有用到的可以快速产生 PWM 信号的 I/O 口去控制 LED 驱动电源的开与 关；具体而言， 就是将传统太阳能 LED 控制器的电路和 LED 驱动电源的电路制作在一块电 路板上， 将单片机可以产生 PWM 信号的 I/O 引脚连接到 LED 驱动电源的使能端引脚， LED 驱动电源的输入端正负极连接到控制器负载的正负极上，这样可以通过单片机控制调整LED 驱动电源的电流，从而可以调整 LED 光源的功率。 LED 驱动电源采用大功率 DC-DC 升压恒流驱动集成芯片，可以驱动 1到6并、5到12串的 LED 光源阵列，软件设计内容及实现功

12、能：1. 软件程序分成监控主程序和若干功能函数。功能函数包括太阳能电池板开路电压采 集函数、 蓄电池电压采集函数、双按键中断函数、 计时中断函数、 LED 状态显示函数、 LED 数码管数字显示函数。2. 监控主程序分成两个子程序模块，一个是白天处理子程序，另一个是夜晚处理子程 序。首先， 监控主程序调用太阳能电池板开路电压采集函数获取电池板电压，通过电池板电压来判断是否为白天还是夜晚。 若为白天，就进入白天处理子程序，若为夜晚，就进入夜晚 处理子程序。3. 在白天程序会开启太阳能电池板和蓄电池之间的开关管，让太阳能电池板对蓄电池 进行充电， 当蓄电池达到过充电压门限时，就关闭开关管停止充电。

13、当傍晚时，电池板开路 电压小于某一个值时，系统就会进入夜晚子程序，程序会开启蓄电池和 LED 电源之间的开 关管，此时进入计时程序，当时间用尽时关闭负载。4. 本控制器有两个按键，有两个按键中断函数，一个按键用于调整数码管的十位，另 一个按键用于调整数码管的个位。 通过两个按键的调整， 可以设置晚上亮灯的时间， 可以设 置多时段多功率运行模式。5. 当按键按下时，三个 LED 也会随之变亮来显示当前太阳能电池板、蓄电池和负载的 状态。 绿色 LED 亮表明太阳能电池板正常接入控制器工作正常，三色 LED 若是绿色表明蓄电池正在充电，若为黄色表明蓄电池充满，若为红色表明蓄电池欠压。红色 LED

14、亮表明负 载正常工作。二产品开发路线本系列产品均为单片机类电子产品，其产品开发技术路线为：1.确定任务。首先确定待开发产品的功能、所实现的指标、成本，进行可行性分析；然后确定任务完成时间。2.总体设计。首先进行单片机类型选择：目前市面上有8 位、16 位、32 位单片机，也有国外进口和国内生产的单片机，根据产品功能需求和成本来选择单片机；然后进行产品外型设计、 功耗、确定产品使用环境等。最后， 进行软、硬件任务划分，确定方案。3.硬件设计。根据功能确定显示（液晶还是数码管） 、存储（空间大小） 、定时器、中断、通信（ RS-232C 、 RS-485、USB）、打印、A/D 、D/A 及其他

15、I/O 操作，绘制原理图及布线图。 然后选购元器件、 焊接线路板、最后进行组装调试。4.软件设计。首先建立数学模型，确定算法及数据结构；然后进行资源分配及结构设计，绘制流程图 ，再进行设计、编制各子程序模块；最后进行 仿真、调试，程序固化。 5.样机联调。首先软硬件结合起来调试，找错、修改软硬件；然后进行软硬件测试，进行老化实验、高、低温试验，振动试验。6.产品定型。编制使用说明书，技术文件；制定生产工艺流程，形成工艺，进入小批量生产。人员分工软件开发综合管理平台模型研发熊兴文各系统模型的设计熊兴文 任金涛硬件开发设备电路设计熊兴文 任金涛设备购买与组装任志强管理与协调熊兴文 任志强7四、项目

16、特色与创新点通过这样一种设计， 将原本放在灯杆高处灯具内的LED恒流驱动电源和放在灯杆低处电气门内的太阳能路灯控制器合二为一， 使用过程中， 控制器可根据太阳能每天的发电量通过 单片机对 LED恒流驱动电源进行功率调节， 由此让太阳能路灯可在不同情况下采用不同功率 工作，解决了现有技术中存在的无法调节功率而导致不能确保光照和天气变化正常使用的问 题，可让太阳能路灯能在任何情况下，都能始终保证正常的使用。五、项目进度安排 （1）、第一阶段：项目的系统总体方案设计及模块划分，把系统分成相应的模块进行研究。 每一部分需要实现那些功能，以及相互之间的连接问题。（2）、第二阶段：各模块电路的设计与研究。（3）、第三阶段：控制系统的软件设计和系统的测试，。（4）、第四阶段：系统的各个模块的总体拼接使其系统化，并进行系统的总体测试分析。六、项目经费使用计划 （要求说明项目经费）电子元器件费： 0.3 万元PCB制版费： 0.2 万元打印资料费： 0.1 万元专家咨询费： 0.2 万元其它： 0.2 万元合计： 1.0 万元七、项目完成预期成果（论文级别、专利、设计、产品、服务；创新实践项目需说明公司 规模、营业额等）完成太阳能 LED路灯光伏控制器的设计和试验， 出产品样