基于LABVIEW的智能路灯

毕业设计说明书（论文）中文摘要随着经济的发展，汽车数量的不断增加，阴天夜晚雾霾天严重影响行车安全，及时照明的智能路灯成为重要的课题。为此，设计了由光敏电阻传感器和PC机组成的智能路灯，包括硬件电路的设计、LABVIEW的软件设计；实现了光照强度的测量，通过设置不同的阈值，进行路灯的智能控制，且能在前面板显示实时电压；通过采集卡，实现了上位机对下位机的控制，便于远程监控路灯的亮灭。通过实验表明，该本装置可应用于公路的照明，也可用于隧道的照明。关键词LabVIEW路灯控制myDAQ采集卡毕业设计说明书（论文）外文摘要TitleIntelligentlightingcontrolsystemAbstractWiththedevelopmentofeconomy,theincreasingnumberofcars,cloudynighthazedaysseriouslyaffecttrafficsafety,intelligentstreetlamplightinghasbecomeanimportantissueinatimelymanner.Therefore,thedesignofintelligentstreetlampiscomposedofphotosensitiveresistancesensorandthePCmachine,includingsoftwaredesign,hardwarecircuitofLABVIEW;realizelightintensitymeasurement,bysettingthethreshold,theintelligentcontrolofstreetlamps,andinthefrontpaneldisplayreal-timevoltage;throughtheacquisitioncard,toachieveahostmachineonthelowercomputercontrol,easytomonitorandcontrolbrightlightsout.Throughtheexperiment,thedevicecanbeusedinroadlighting,canalsobeusedfortunnellighting.KeywordsLabVIEWstreetlampcontrolmyDAQacquisitioncard目次1引言...............................................................11.1设计背景.........................................................11.2设计意义........................................................21.3章节安排.........................................................32总体设计...........................................................32.1设计要求.........................................................32.2设计思路.........................................................33智能路灯控制系统的硬件设计.........................................33.1受控制的LED灯模块.............................................33.2光检测模块.......................................................43.3数据采集卡.......................................................64软件设计...........................................................94.1虚拟仪器介绍.....................................................94.2LABVIEW的特点及功能............................................114.3LABVIEW的应用..................................................205智能路灯控制调试结果..............................................215.1运行状态一......................................................215.2运行状态二.....................................................215.3运行状态三......................................................22结论................................................................23致谢..............................................................24参考文献............................................................241引言1.1设计背景伴随着我国城市的发展、经济的繁荣和社会的进步以及人们提高生活水平及环境质量的要求，城市道路照明和城市的夜景照明已经成为城市规划、建设和管理中的一项十分重要工作。城市道路照明是方便城市居民必需的生活条件，而城市的夜景照明是美化城市形象、鼓舞民心、振奋精神的一项十分有意义的工作。近几年来，全国许多大城市、甚至一些中小城市的各级领导，都格外重视道路照明和夜景照明工作。城市亮化作为形象工程的重要组成部分，越来越被政府所重视，大量的资金投入进行建设和改造，使得我们的城市夜晚变得灯火辉煌，绚丽多彩，但问题也随之而来，能耗的逐年攀升，由此产生的某些问题亦逐渐显露出来，如城市路灯的维护量增大，带来人员不足；维护费用增加，社会成本过高，电费支出过多，财政承担相对困难；光污染现象严重……这些问题的产生无疑给当地的路灯管理部门的各方面工作带来很大的压力，急切加以解决。尤其是在当前环境条件每况愈下的形势下，低碳、节能、环保越来越收到人们的重视。旧式的控制系统存在功耗大，公共资源得不到充分应用，效率低等消极影响。近几十年来,基于LABVIEW的智能路灯控制系统对城市路灯系统进行全面的升级,不仅实现了智能控制，而且降低了运行成本。因此，智能路灯控制系统的推广，可以改变城建系统企业传统的管理服务方式，提高服务效率，并对提高城市形象起到了极大的推动作用。虚拟仪器技术如今是利用具有高性能的模块化硬件，同时结合高效灵活的软件来完成各种测试、测量和自动化的应用。其推出以来至今，涉及到应用工程师和来自世界各地的科学家们已经利用图形化开发工具，更形象模拟出产品设计周期的各个方面，由此使产品的质量得到了大幅度的改善、产品投放市场的时间得到了缩减，同时产品的开发及其生产效率也得到了提高。使用集成化的虚拟仪器环境与现实世界的信号相连，分析数据以获取实用信息，共享信息成果，有助于在较大范围内提高生产效率。虚拟仪器提供的各种工具能满足我们任何项目需要。随着计算机技术的飞速发展，虚拟仪器技术也在数据采集、自动测试和仪器控制领域中发挥其重要作用，对测试系统和测量控制的设计方法有着促进并推动的作用，同时深刻影响了技术的实现。“软件即仪器”是虚拟仪器理念的核心思想，从这一思想出发，基于电脑或工作站、软件和I/O部件来构建虚拟仪器[1]。I/O部件可以是独立仪器、模块化仪器、数据采集板（DAQ）或传感器。鉴于虚拟仪器的诸多性能，将用LabVIEW来完成一个智能路灯系统设计。此系统不仅编程简单、方便灵活、具有可靠性较高的性能，而且成本低、具有良好的经济效益。1.2设计意义路灯节能系统产生的直接及间接的社会经济效益是巨大的。a）我们可以通过直观的计算来判断：单从电费支出上可以看出，采用智能路灯节能控制设备后，以最低节电率计算，每年可节省大量的财政支出；b）路灯控制系统技术的提升，又可大大降低全市路灯的维护量，缩减运行维护成本，节约财政支出。c）倘若全国路灯管理部门都能积极采用新技术的话，除了节约大量电费和维护资金以外，同时还可节约大批的原煤等资源，更有利于环境保护，既节约了能源又落实了国家可持续发展的方针政策。高科技技术节能产品的应用如果能够在我国城市路灯行业得以全面推广和应用，那么它所创造巨大的社会效益及其产生的深远影响都是不可估量的。1.3章节安排本系统主要工作包括光敏电阻的选型、各模块硬件电路的设计和上位机LABVIEW的编程。第一章为引言。第二章说明了本装置的功能及整体设计方案，介绍了系统功能和整体框架图。第三章说明了整个系统中的硬件电路设计。第四章说明了整个系统中的软件设计，包括LABVIEW软件。第五章说明了系统的三个运行状态。2总体设计2.1设计要求设计一个由计算机控制的智能路灯控制器，可以对室内外的光强度进行检测，如果外界灯光过低,智能路灯自行进行调节。当是夜晚的时候，路灯全开，当是阴天的时候，路灯只开一小部分，当是晴天的时候，路灯全部熄灭。2.2设计思路本次设计的题目是智能路灯控制系统。要求实现以路灯为控制对象，完成软件和硬件的设计,利用光敏传感器,实现路灯的亮灭功能。其中硬件电路部分主要包括以下部分：受控制的LED部分、光检测电路部分、信号采集卡，设计的总体框图如图2.1。图2.1总体框图3智能路灯控制系统的硬件设计3.1受控制的LED灯模块上位机采集卡下位机上位机采集卡本次设计中共使用了12个高亮红LED灯，采用共阳接法如图3.1，以免采集卡的I/O端口无法驱动LED灯或者使LED灯亮度过低。图3.1采用共阳接法选取发光二极管的压降为2v，工作电流为20mA。压降不要太小，以免亮度过低。串联电阻R=（5-2）v/20ma=150Ω功率P=5v*20ma=0.1W。3.2光检测模块3.2.1光敏电阻简介光敏传感器是最常见的传感器之一，它的种类繁多，主要有：光电管、光电倍增管、光敏电阻、光敏三极管、太阳能电池、红外线传感器、紫外线传感器、光纤式光电传感器、色彩传感器、CCD和CMOS图像传感器等。它的敏感波长在可见光波长附近，包括红外线波长和紫外线波长。图3.2光敏电阻工作原理图光敏电阻器是利用半导体的光电效应制成的一种电阻值随入射光的强弱而改变的电阻器；入射光强，电阻减小，入射光弱，电阻增大。光敏电阻器一般用于光的测量、光的控制和光电转换（将光的变化转换为电的变化）。常用的光敏电阻器硫化镉光敏电阻器，它是由半导体材料制成的。光敏电阻器的阻值随入射光线（可见光）的强弱变化而变化，在黑暗条件下，它的阻值（暗阻）可达1～10M欧,在强光条件（100LX）下，它阻值（亮阻）仅有几百至数千欧姆。光敏电阻器对光的敏感性（即光谱特性）与人眼对可见光（0.4～0.76）μm的响应很接近，只要人眼可感受的光都会引起它的阻值变化。设计光控电路时，都用白炽灯泡（小电珠）光线或自然光线作控。3.2.2光敏电阻参数根据光敏电阻的光谱特性，可分为三种光敏电阻器：a）紫外光敏电阻器：对紫外线较灵敏，包括硫化镉、硒化镉光敏电阻器等，用于探测紫外线。b）红外光敏电阻器：主要有硫化铅、碲化铅、硒化铅。锑化铟等光敏电阻器，广泛用于导弹制导、天文探测、非接触测量、人体病变探测，红外通信等国防、科学研究。图3.3光敏电阻实物图c）可见光光敏电阻器