基于FPGA的公路隧道照明控制系统的设计

【摘要】随着我国公路隧道的飞速发展,隧道照明大量浪费电能的问题日益突出,照明费用已经成为国家的沉重包袱,现有的公路隧道照明控制系统已经远远不能满足公路隧道节约能源的要求。目前隧道照明大多采用人工控制方式,开关量调光,通过控制每组照明量开关来调整灯的亮度,这种控制方式浪费了大量的电能而且依赖照明回路的设计,在行车道路上容易产生“光斑”,给行车驾驶员带来了很大的安全威胁。因此,需要对隧道照明系统进行优化,找到一种既能为驾驶员提供舒适的驾驶环境,又能有效降低能源消耗的隧道照明控制方案。本文根据隧道照明的特点,将隧道照明分为入口段、过渡段、中间段及出口段,将控制方式分为手动控制、时序控制和自动控制。其中自动控制采取实时采集参数的方案,参数选取洞外亮度、平均车速、交通量作为控制器的输入,通过控制算法计算出各段亮度,得到了优化的照明设计。同时随着技术的发展,FPGA得到了更广泛的应用,控制器采用FPGA设计的好处是不仅减少了器件的数目,还有设计灵活,使调试更加容易等特点。综上所述,本文设计的是基于FPGA的公路隧道照明控制系统,结合控制算法,现场总线采用CAN总线,其中CAN总线控制器和收发器分别是SJA1000和PCA82C250芯片,使用CAN-BUS进行组网,将数据传送到LED节点,调光方式采用的是PWM技术,是一种模拟控制方式,脉冲调制信号的占空比决定了单位时间内通过LED的平均电流。本系统可以在无人值守的情况下实现自动控制,不再依赖于传统的手动和时序控制方式,降低了人力投入和能源消耗。
【作者】张婧文；
【导师】符策；王雄明；
【作者基本信息】大连海事大学，电子与通信工程，2014，硕士
【关键词】FPGA；控制算法；CAN总线；PWM技术；

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