智能光電技術精選(九篇)

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第1篇：智能光電技術范文

關鍵詞：太陽能；光伏發電；并網控制

中圖分類號： TK511 文獻標識碼： A

一、光伏發電系統簡介

光伏發電系統（PV System）是將太陽能轉換成電能的發電系統，利用的是光生伏打效應。光伏發電系統分為獨立太陽能光伏發電系統和并網太陽能光伏發電系統。它的主要部件是太陽能電池、蓄電池、控制器和逆變器。其特點是可靠性高、使用壽命長、不污染環境、能獨立發電又能并網運行，受到各國企業組織的青睞，具有廣闊的發展前景。

二、光伏電站并網技術

光伏電站并網運行必須在多個方面需要滿足電網要求，其中包括電能質量、功率和電壓調節功能、電網異常情況下的保護特性等，發送電能的質量，必須在諧波、電壓偏差、電壓不平衡度、直流分量、電壓波動和閃變等方面應滿足國家相關標準。并網逆變器在單機并網運行時，一般電流紋波較小，但在多機并聯運行時，由于逆變器輸出電流紋波的同相疊加，可能引起總電流諧波超標或電網諧振，造成電網供電質量的下降，因此必須對光伏逆變器的控制策略進行改進，并在電網合適節點位置配置阻抗濾波以改善電能質量。

調度部門對于不同規模的光伏電站有不同的要求，大型和中型光伏電站應具有有功功率調節能力，并能根據電網調度部門指令控制其有功功率輸出。為了實現對光伏電站有功功率的控制，光伏電站需要安裝有功功率控制系統，要求能夠接收并自動執行電網調度部門遠方發送的有功出力控制信號，并根據電網頻率值、電網調度部門指令等信號自動調節電站的有功功率輸出，確保光伏電站最大輸出功率及功率變化率不超過電網調度部門的給定值，維護電力系統的穩定性。

大中型并網光伏電站應具備一定的耐受電壓異常和系統頻率異常的能力，避免在電網電壓或頻率異常時脫離，引起電網電源進一步損失。對于小型光伏電站，根據國家電網公司光伏電站接人電網技術規定(試行)要求，當并網點處電壓超出規定的電壓范圍時應停止向電網線路送電;當并網點頻率在49.5~50.2Hz范圍外時應在0.25內停止向電網線路送電。

三、并網技術的分類

（一）集中式并網發電

集中式并網發電指的是把大量并聯在公共直流母線上的光伏直流組件發出的直流電能經同一臺集中逆變器變換為交流電能，這種方式對于大型的光伏發電系統比較適用。通常集中式并網方式在大型光伏發電站的系統中較為常用，要求在建筑物上安裝空間朝向和規格相同的光伏陣列。

（二）組串式并網發電

組串式并網發電是當前國際市場上十分流行的光伏并網發電方式，它主要基于模塊化的概念，把多個光伏組件串成一列，再使每個光伏組串通過一個逆變器接入電網，組串逆變通過組串所接的逆變器跟蹤最大功率輸出。一般建筑物上會安裝朝向不同或規格不同的光伏陣列，設計時通常使同一朝向和規格相同的光伏組件構成組串。組串式逆變的優勢是不受組串間模塊差異和遮影的影響，同時減小了光伏組件最佳工作點與逆變器不匹配的現象，從而使發電量增加，這些優點不到那提升了系統經濟性，同時還使系統的可靠性增加了。

（三）組串協調式并網發電

組串式并網發電是光伏建筑一體化發電系統中最常采用的，能適應不同的組件和逆變器安裝條件，然而上文闡述的組串式光伏發電中，組串及其逆變器之間是各自依據最大功率控制輸出。組串協調控制式并網發電方式，對多個電池進行串列并聯，而且在組串的時候引入了相互協調的控制策略。當前其主要在組串式單相光伏逆變器中適用，這類產品有SolarMax公司的4200C和6000C等。

（四）多組串式并網發電

多組串式并網發電將集中并網和組串并網兩者的優點結合到了一起，把不同特性的光伏進行組串與單獨的具有功率峰值跟蹤的直流電力電子變換器相接在，之后這些直流變換器通過一個普通的逆變器將直流電轉換成交流電接入電網。多組串式逆變可三相或單相接入電網，其采用單個逆變器，成本比組串式逆變低，同時因為光伏組串先經直流環節后在統一逆變，針對不同額定值、不同方向的組串，或者不同的傾角或遮影的組件，它們由直流環節跟蹤峰值功率，其MPPT直流電壓不同，都能夠被連在同一個逆變器上，能有效提高逆變效率。

（五）組件式并網發電

組件式并網發電指的是把每個光伏組件與一個逆變器進行連接，同時每個組件有一個獨立的最大功率峰值跟蹤，這樣一來組件和逆變器就可以配合的更好，通常，組件式并網發電采用用的都是單相接線。它對于小容量的光伏發電系統比較適用，一般為50W到400W的光伏發電站，而且逆變效率也比組串逆變器要低。四、采用光伏發電并網技術應考慮的問題

1、電壓波動問題。光照強度對于光伏發電裝置的輸出功率有很大影響。日照、季節、天氣等自然因素會對光照強度產生影響，并且會造成輸出功率喪失穩定性?！峨娋W若干技術原則的規定》中規定了電壓允許偏差值范圍是-7%~+7%。光伏發電系統在具體的應用過程中，必須對瞬間從電網中脫離對系統電壓的影響進行充分考慮。

2、諧波問題。在光伏發電系統中光伏電池主要是把太陽能轉化為電能，這時候的電能是直流電，并網逆變器主要是把其轉化為滿足電網相頻的正弦波電流，然而在直流電逆變成交流電的過程中大量諧波會產生。光伏發電并網系統通過并網逆變器把光伏電池產生的直流電轉換為380V交流電，之后再升至10kV并入電網。大量資料表明，電壓通過并網逆變器后，電壓畸變率為3.3%~4.1%，基本上符合國家對電網電壓諧波畸變率4.0%的要求。然而升壓并入電網過程中與電網測接入點會形成背景諧波疊加，有可能會超過國家規定畸變率，因此在并入電網時進行實際檢測是十分必要的。

3、無功平衡問題。光伏發電系統在安裝適當的無功補償裝置后，可以實現較高的電力功率因數，大概在0.98以上，與純有功輸出接近。如果光伏發電系統經過逆變器并網升壓至10kV入網，系統入網側功率因數要求達到0.92~0.98，光伏發電系統應根據裝機容量的60%對無功補償裝置進行配置。

五、光伏發電并網系統的發電量

并網光伏發電系統的發電量與太陽電池安裝朝向、太陽電池的溫升和通風、當地太陽輻射能量、太陽電池組件總功率、系統總效率等因素有關。

1、光伏電池安裝方向。光伏發電量對著電池朝向的不同而不同，對安裝方向不同的光伏電池的發電量估算時可參照以下原則：在向南傾斜緯度角安裝的光伏電池發電量最高，在其他方向安裝的光伏電池發電量均照其有不同程度減少。

2、光伏電池的溫升。美國太陽能學會通過研究表明由晶體硅組成的光伏電池，在高于27℃時，每升高1℃，功率損失5%。所以安置光伏發電并網系統中光伏電池應對通風問題進行考慮，防止由于溫度太高造成發電工率減小。

3、輻射量。因為太陽光子分布具有不確定性，造成不同的時段，光伏發電系統的光伏電池組的太陽輻射量也不相同。應該依據光伏電池組的傾斜面角度參照氣象臺提供的水平面上的太陽輻射量來估算。

4、光伏發電并網系統的效率。系統輸送給電網的實際發電量和系統理論發電量的比稱作系統的效率。主要由光伏電池組效率、逆變器的效率、入網傳輸效率三部分組成。

結語

在太陽能光伏發電系統中，最基本的環節就是太陽能的店址，要想提高整個系統的效率，一定要先提高太陽能電池的轉換效率，使其輸出功率的效率達到最大。太陽能具有獨特的優勢，其開發利用在二十一世紀已經得到了長足的發展，而且在世界能源結構轉移中將會承擔重要的責任，成為二十一世紀后期的主導能源。

參考文獻：

第2篇：智能光電技術范文

【關鍵詞】智能光網絡ASON

隨著人們對信息需求的不斷增加，傳統光網絡已顯現出數據業務帶寬分配不靈活，傳送效率低等弱點。智能光網絡作為一種更加高速、安全、且高效地支持大容量數據業務的新型網絡，就應運而生。

一、智能光網絡的特點

隨著光網絡中密集波分復用的廣泛應用、波長數目的不斷增加，對網絡帶寬資源的管理和利用變得越來越重要。人們開始對光網絡植入“智能”，通過軟件使光網絡的資源形成動態配置，使得光網絡的核心由環結構向網狀結構發展，把一些原來是人工操作的業務變成自動提供。當復雜的光通道路由功能和交換功能引入到智能光網絡，提供端到端的特色波長服務的關鍵將是嵌在光網絡中的智能交換。這種需要推動了智能光網絡的發展，以智能化光交換為基礎構建新一代光傳輸網，使光通信產業進入又一個新階段。

目前ASON代表了智能光網絡的主流方向，它可以極大地增強光傳送網絡的生存性、擴展性和靈活性。總體來說，ASON具備兩大主要特點：①由用戶實現連接的建立、修改和刪除；②完善的網絡生存技術。控制平面是ASON中最具特色的部分。

標準化研究：國際上智能光網絡標準化研究主要由3個組織在進行―――因特網工程任務組、國際電信聯盟遠程通信標準化組織和光網絡互連論壇。這3個組織的研究方向各有側重，其中，OIF的用戶網絡接口協議是目前制定得最為完善和成熟的業界標準協議。它不僅制定了一整套切實可行的UNI信令協議（資源預留協議或標簽分發協議），控制信道的實現（隨路信令、非隨路信令和準隨路信令）和維護，以及相應幀封裝標準，而且還提供了一套業務發現和拓撲發現機制。

實施情況：隨著ITUL、OIF和IETF等組織逐步完成標準的制定和ASON技術的不斷發展，ASON技術已在長途傳送網與城域骨干傳送網上獲得應用，并已經應用到骨干層中各種業務數據的傳輸。以往ASON的管理能力僅能覆蓋十幾個到幾十個網元，現在ASON網絡的管理能力已經突破了100個網元的水平。

二、智能光網絡標準最新進展

智能光網絡的分層體系結構及研究進展：我們分別從構成智能光網絡ASTN/ASON的三個邏輯平面：即傳送平面（TP）、控制平面（CP）和管理平面（MP）的角度來探討光網絡的智能性。

1.傳送平面。傳送平面由作為交換實體的傳送網網元（NE）組成。主要完成連接/拆線、交換（選路）和傳送等功能。為用戶提供從一個端點到另一個端點的雙向或單向信息傳送，同時，還要傳送一些控制和網絡管理信息。目前，傳送網中的”智能”只集中在統一的網管上，而構成傳送網主體的網元則只是一些被動的調度單元。與之迥異的是ASON的傳送平面具備了高度的智能，這些智能主要通過智能化的網元光節點來體現?，F在研究傾向認為，這些網元是一些具有OXC結構的波長路由器，并具備MPLS信令功能。這種結合了第三層IP路由與第一層光交換功能的網元，可對路由功能和轉發功能進行分離。2.控制平面。光網絡智能化的關鍵之處就在于同現有的傳送網絡相比，引入了一個控制平面。ASTN/ASON智能光網絡內的呼叫控制和連接控制的功能都是由控制平面完成的?？刂破矫嬗尚帕罹W絡支持，由多種功能部件組成，包括一組通信實體和控制單元及相應的接口。這些功能部件主要用來調用傳送網的資源，以提供與連接的建立維持和拆除（釋放網絡資源）有關的功能。而這些功能中最主要的就是信令功能和路由功能。3.管理平面。管理平面對控制平面和傳送平面進行管理。在對光傳送網及網元設備進行管理的同時，實現網絡操作系統與網元之間更加高效的通信功能。管理平面的主要功能是建立、確認和監視光通道，并在需要時對其進行保護和恢復。由于ASTN/ASON在傳統光網絡的基礎上新增了一個功能強大的控制平面，這也給智能光網絡的管理帶來了一些新的問題。這些問題集中表現為以下三個方面：（1）路徑管理功能：該項功能要求在多運營商環境下，為了完成網絡管理功能，必須統一規范路徑建立控制結構，即對控制平面的同一管理域（AD）內光通路的建立以及不同管理域之間光通路的建立進行統一的規范。（2）命名和尋址：由于命名和尋址涉及到用戶域名和業務提供者域名之間、以及層網絡名之間的翻譯和轉換。因此在ASON智能光網絡環境下，對命名和尋址的要求主要有名的獨立性和名的唯一性。（3）網管平面與控制平面的協調問題：由于ASON智能光網絡的3種連接類型有的是由網管系統建立的，有的是由信令系統動態建立的，有的則是由兩者共同合作建立的，因此需要研究網管平面和控制平面之間的結合問題。此外，控制平面和管理平面都要維護一定的網絡狀態信息，它們之間如何協調和配合也是一個重要的研究課題。

三、智能光網絡的發展及關鍵技術

1.關于智能光網絡的生存性。智能光網絡的生存性是網絡的生存性的關鍵技術之一。網絡的故障恢復包括保護和恢復―――保護是利用節點之間預先分配的帶寬繞過網絡故障，而恢復是在發生故障后，利用節點問的可用資源動態地進行重路由來替代故障路由。ASON的特殊性在于比傳統光網絡多了一個控制平面，利用控制平面可以對網絡實施動態的資源配置，并對業務故障進行動態重路由恢復。2.傳統網絡與智能光網絡的結合。由于網絡的覆蓋面太廣，考慮到網絡業務的連續性，網絡的發展只能逐步推進。實際上，在光網絡從傳統向智能轉變時，并不是拋棄以前所建的網絡另搞一套，而是一個步進的融合過程，盡可能保護了原有的資源。目前，基于SDH的ASON設備和網絡應用仍是主流。該接入方式確保了整條端到端業務均得到保護，其中流經SDH網絡部分采用傳統保護方式，ASON部分則采用智能保護方式。在傳統的SDH網絡部分，如發生網絡故障，系統按照配置的SDH環網保護類型進行倒換；如果故障發生在ASON網絡部分，系統按照配置的服務等級進行倒換或者重路由恢復。傳統光網絡與ASON邊緣的節點承擔了由傳統網絡與智能網絡瓦聯互通的關鍵工作，節點本身故障將可能成為網絡保護和恢復的瓶頸，需要在今后的研究中予以解決。3.路由計算。路由技術對網絡智能化起著相當關鍵的作用，是實現控制平面功能的核心技術。ASON技術引入控制平面后，它能根據用戶和業務的需求提供不同類型、靈活的連接方式，并通過路由和信令協議的交互，實現自動、快速的連接建立功能，實現網絡資源實時按需分配，使網絡的規劃和設計與傳統的SDH網相比產生巨大變化。采用分層路由可以提高網絡的靈活性與可擴展性，但是人工網絡規劃將不可用，所以需要智能光網絡規劃軟件，因此產生了研究分層路由問題的需要。

四、結束語

光網絡正在向智能化方向發展，要求光網絡更靈活、面向用戶和成本更低。智能光網絡是光網絡的技術發展方向，通過研究智能化的光聯網技術，可以解決面向未來互聯網在光層上動態、靈活、高效的組網問題。

參考文獻

[1]呂雪峰，鄒郁.智能光網絡及其發展方向[J].現代通信. 2004（01）：11-13.

第3篇：智能光電技術范文

【關鍵詞】標志車;供電裝置;太陽能光伏發電技術;技術改造

引言

隨著高速公路建設的迅速發展，高速公路保有量逐年增加，高速公路養護作業量也日益增多。我國交通部1991年2月了《國省干線GBM工程實施標準》，明確規定在高等級公路養護作業時，為滿足公路交通管制的需求，必須配置標志車[1]。標志車，是一種道路施工或其他原因造成道路封閉而提醒或指示車輛駕駛人員改變行車行為的交通安全警示設施。筆者單位所使用的TYB-A型拖掛式標志車，是帶有電源和可變信號標志牌的單軸掛車，經多年在道路施工中的使用，其所存在的問題也日益明顯，主要體現在故障率高、經濟及安全性差等方面。這些問題，不僅增加了設備運行與維護的成本，更為重要的是，因設備故障而導致的道路交通事故，造成了財產損失和人身傷害。故此，有必要采取相關措施，改善或解決上述問題。

1.TYB-A型標志車的簡介

1.1 結構功能

TYB-A型標志車主要由底盤、供電裝置、電控裝置、信號指示裝置以及升降裝置五部分組成，其結構如圖1所示。底盤，由車架1、車輪2以及支撐腿5構成，主要起牽引、行走和承載上裝的作用。供電裝置和電控裝置，位于底盤左上方的控制箱3內，主要由發電機組、變壓器、蓄電池和控制面板等組成，用于提供動力和控制負載工況。信號指示裝置，位于底盤右上方，主要由標志牌4（包括限速標志牌41和燈光矩陣牌42）及警燈8等組成，用于提醒或指示駕駛員注意減速、變道或禁行等。升降裝置，位于底盤中上方，主要由托架6和電動拉桿7等組成，利用直流電機正、反轉工作原理控制拉桿的伸縮，從而達到燈光矩陣牌42升降（平躺和豎直）目的。

圖1 TYB-A型標志車的結構示意圖

1.2 工作原理

標志車所裝備小功率發電機組，產生220V交流電，一方面作為備用電源（220V交流輸出功能），另一方面經變壓器變壓整流后輸出12V直流電壓，供蓄電池充電之用;蓄電池輸出電流至控制面板，通過選擇控制器面板上的按鈕，達到電源通斷、指示標志變換、閃爍頻率切換以及燈光矩陣牌升降等目的。

2.TYB-A型標志車的問題剖析

通過對標志車結構功能和工作原理的介紹，并結合其多年來在道路施工中的使用，筆者對標志車所存在的問題歸納為如下三個方面：

第一，故障率高。標志車已進入損耗故障期，零部件老化、磨損以及疲勞現象頻發，主要表現在供電裝置。

第二，安全性差。汽油為易燃易爆品，如儲運、加注不當，極易應發火災;另外，在夜間，因標志車故障導致可變信號指示失效時，極易發生道路交通事故。

第三，經濟性差。燃油消耗量大，使用成本高;故障頻發，維護成本增加。

在上述的三個問題中，第一個問題是關鍵性的問題。如果解決了供電裝置的問題，第二、三這兩個問題也將迎刃而解。

3.技改思路的提出

通過對標志車所存在問題的剖析，考慮到標志車底盤、電控裝置、信號指示裝置以及升降裝置性能良好的現狀，本著“合理利用，優化組合，節約成本”的原則，將此次技改重點鎖定為“供電裝置”。

結合多年工作經驗及對光伏發電技術的文獻研究，筆者提出了“利用太陽能光伏發電系統作為標志車的供電裝置，去除原車220V輸出功能（該功能在實際施工中極少使用，且為輔助功能，故考慮刪減）”的技改思路。產生此種想法的緣由為，太陽能光伏發電技術已較為成熟，基于該技術的發電系統穩定可靠，節能環保，管理簡單，自動化程度高，長期運行維護費用低，且具有無污染、無噪音、維護簡單等特點[2]。

4.太陽能光伏發電系統的設計

太陽能光伏發電系統的設計要本著合理性、實用性、可靠性以及經濟性的原則，做到既能保證光伏系統的長期可靠運行，充分滿足負載的用電需要，同時又能使系統的配置最合理，達到最好的經濟效益。

在設計過程中，所牽涉的因素很多，但因素有主次之分，應忽略一些次要因素，以便設計時能把握重點。因此，在抓住影響太陽能光伏發電系統設計的主要因素后，如標志車的負載特性（直流負載）、工作時間（連續工作時間長，耗電量大）以及作業方式（野外流動式作業）等，筆者認為，選擇“有蓄電池的直流光伏發電系統”作為標志車的供電裝置較為適宜。

4.1 系統工作原理及組成

有蓄電池的直流光伏發電系統的工作原理比較簡單。有陽光時，太陽能光電板直接將光能轉換為電能，并通過充放電控制器把太陽能光電板產生的電能儲存于蓄電池中。當直流負載用電時，蓄電池中的電能通過充放電控制器合理分配至各個直流負載上。該系統的主要由太陽能光電板、充放電控制器、蓄電池、直流負載以及附屬直流。配電裝置等組成，如圖2所示。

圖2 有蓄電池的直流光伏發電系統結構示意圖

4.2 系統組件選配

此系統組件選配主要依據標志車的負載特性、工作時間、作業方式以及使用地氣候條件等對蓄電池、太陽能光電板以及充放電控制器的有關參量進行測算。為了使該系統能夠給負載提供足夠的電源，而又不至于增加成本，就要合理選擇系統組件，以達到優化配置的目的，該系統各組件選配方法如下。

4.2.1 負載選型及功耗測算

（1）負載選型。該系統的用電負載主要是LED燈光矩陣牌、LED警示燈和電動推拉桿，皆為直流型負載，詳見表1。LED燈光矩陣牌用于指示、禁止或限制車輛或行人交通行為，LED警示燈用于警告車輛或行人注意危險地點，電動推拉桿作為LED燈光矩陣牌升降之用。通常情況下，用電負載的工作時間段為當日18：00～次日6：00。因直流配件箱、充放電控制器的自耗電小，故耗電量忽略不計。

（2）功耗測算。在該系統中，各用電負載的額定功率與日耗電用時相乘后累加值，即為該系統負載日耗電總量，計算公式如下：

式中，Qi：表示所有用電負載日耗電總量，單位為W?I;

pi：表示各用電負載的額定功率，單位為W;

ti：表示各用電負載日耗電用時，單位為。

則所有用電負載日耗電總量計算如下：

Qi=20W×4I+0.5W×6I×2+120W×0.05I=92W?I

4.2.2 蓄電池容量測算與選型

蓄電池，是光伏發電系統中的儲能裝置，其作用是將太陽能光電板輸出的電能以化學能的形式存在起來，按需輸出于負載使用。與太陽能光電板配套的蓄電池，通常工作在浮充狀態下，其電壓隨著太陽能光電板的發電量和負載的用電量變化而變化。考慮到蓄電池的供電能力受環境溫度、放電電流以及夜間或陰雨天向負載連續供電等有關因素的影響，要求其電容比負載所需電量大得多，且壽命長、易維護。

（1）容量測算。蓄電池儲備容量的大小主要取決于用電負載的耗電情況，此外，還與蓄電池放電深度、環境溫度等有關。一般而言，蓄電池容量計算公式如下[3]：

式中，C：表示蓄電池容量，單位為A?I;

K1：表示安全系數，通常取1.1～1.4，此處取最大值;

Qi：表示所用用電負載的總用電量，單位為W?I;

N：表示最長無日照用電天數;

U：表示系統電壓，根據負載類型確定的系統電壓（即蓄電池電壓）;

CC：表示蓄電池放電深度，一般鉛酸蓄電池取0.75，堿性鎳鎘蓄電池取0.85，本系統選配鉛酸蓄電池，應取0.75;

T：表示溫度修正系數，一般在0℃以上取1，-10℃以上取1.1，-10℃以下取1.2;標志車使用地主要為江蘇地區，使用期約為3～11月份，故此處取值為1。

根據用電負載類型，確定系統電壓U為DC12V;鑒于蓄電池容量設計需達到最長無日照7天條件下仍能正常工作的考慮，N取值為7;則蓄電池容量計算如下：

（2）蓄電池選型。根據計算結果，選擇型號為6-FMJ-100（容量為100A?I/12V）膠體蓄電池。

4.2.3 太陽能光電板功率測算與選型

太陽能光電板，是光伏發電系統中的核心部件，其作用是將太陽的輻射能轉換為電能。目前，國內市場上晶體硅太陽能光電板所占比重較大（約九成以上），其基本類型有單晶體硅和多晶體硅，因單晶體硅太陽能光電板的性價比較高而被廣泛應用。

（1）功率測算。太陽能光電板功率的大小主要取決于用電負載耗電、使用地氣候條件、系統損耗等。一般而言，太陽能光電板功率計算公式如下：

式中，Pm：表示太陽能光電板的峰值功率，單位為W;

K2：表示損耗系數，與當地污染程度、線路損耗以及光電板安裝角度等有關，通常取1.6～2.0，此處取最大值;

Qi：表示所有用電負載日耗電總量，單位為W?I;

Tm：表示太陽能光電板的平均峰值日照時數，可根據當地氣象部門提供的數據而確定，單位為h;基于使用地點為江蘇地區，則平均峰值日照時數為3.9467046 h（參照南京），此處取值為3.95。

則太陽能光電板的功率計算如下：

（2）太陽能光電板選型。根據計算結果，選擇45C型單晶硅太陽能光電板，其主要參數如下：峰值功率Pm為45W，峰值電壓為Vm為17.2V，峰值電流Im為2.57A，開路電壓VCC為21.6V，短路電流ISC為2.76A。

4.2.4 充放電控制器參數測算與選型

充放電控制器，是光伏發電系統中的重要部件，其作用是使太陽能光電板和蓄電池高效、安全、可靠地工作，以獲得最高效率，并延長蓄電池使用壽命。結合負載特性，充放電控制器對太陽能光電板的輸出電流加以管控，對蓄電池充放電條件加以限制，防止蓄電池反充、過充以及過放現象的發生。

（1）最大充電電流，是指控制器所能控制的太陽能光電板給蓄電池充電時標準充電電流，其計算公式如下：

IFSC=K3*ISC

式中，IFSC ：表示最大充電電流，單位為A;

K3：表示安全系數，通常取1.25;

ISC：表示太陽能光電板短路電流，單位為A。

則控制器所能控制的最大充電電流計算如下：

IFSC=1.25×2.76A=3.44A

（2）最大負載電流，是指負載工作時，控制器所能控制的負載回路標準電流，其計算公式如下：

式中，I：表示最大負載電流，單位為A;

K3：表示安全系數，通常取1.25;

PL：表示各用電負載的額定功率之和，單位為W;

K4：表示損耗系數，通常取0.8;

U：表示控制器工作電壓（即蓄電池電壓）;

則控制器所能控制的最大負載電流計算如下：

（3）控制器選型。根據最大充電電流與最大負載電流的計算結果，將控制器的充放電電流設計為20A比較適合，故選擇型號為20A 的控制器，其主要參數如下：額定充電電流20A，額定負載電流20A，工作電壓12V，空載損耗（自耗電流）≤7mA。

4.3 系統安裝與調試

太陽能光伏發電系統是涉及多種專業領域的高科技發電系統，不僅要有合理可靠、經濟實用的優化設計，選用質量高、穩定好的系統組件，還必須有可靠的安裝與調試[4]。

在安裝方面，主要包含兩部分，一部分為太陽能光電板在控制箱3上方的安裝及直流配電柜、充放電控制器、蓄電池等電器設備在控制箱3內的安裝;另一部分為各系統組件之間的連接線路鋪設施工。在調試方面，常規的測試項目包括太陽能光電板測試、控制器性能測試以及系統的絕緣電阻測試、絕緣耐壓測試、接地電阻測試等，可利用專業書籍及專用工具便可完成調試工作。

在安裝調試結束后，將太陽能光伏發電系統接入整車系統，進行“實況負載耗電”測試，實測用電負載連續正常工作時間約為8.5天，符合設計值要求（最長無日照用電天數為7天）。

5.技改后的標志車在施工中的應用

在整車測試完畢后，歷經4個月時間，配套有太陽能光伏發電系統的標志車在錫張、滬寧、寧常鎮溧、京滬、寧杭等高速公路養護工程中得以應用?？傮w而言，太陽能光伏發電系統運行情況良好，各部位工況穩定，無故障出現，未進行維護，無運行費用投入，未出現安全隱患，操控簡易而方便。

6.結語

太陽能光伏發電技術，是一種最具有可持續發展的可再生能源發電技術，對于節約常規能源、保護自然環境以及促進經濟持續穩定發展都有著極為重要的現實意義和深遠的歷史意義。此次，將這項高新技術嫁接至老款標致車中，充分體現了“合理利用，優化組合，節約成本”的原則，優化了企業的技術裝備，提高了設備運行的安全可靠性，減少了設備運行成本，延長了設備的使用周期。通過施工應用這一環節，基于太陽能光伏發電技術的標致車改造的可行性得到了進一步驗證，可作為擁有該類型標致車的相關施工企業借鑒技改之用。

參考文獻

[1]李寧. TB3000型拖掛式標志車電氣控制系統[J].西安公路學院學報，1993，13：70-74.

[2]閆妍，馬文閣，杜鵑，金成山.無線遙控式太陽能交通信號燈的研究設計[J].遼寧工學院學報，2007，27（1）：11-14.

第4篇：智能光電技術范文

中圖分類號：F275

文獻標志碼：A

文章編號：1000-8772(2015)25-0016-02

如何衡量并提高技術創新能力，對于以技術創新為立足之本的科技型中小企業，一直是倍受關注的熱點。科技型中小企業創新能力評價體系是一個自我診斷工具，通過這一工具，以此為參考進行查漏補缺，從而提高企業的技術創新能力，使企業獲得長遠發展。

1博碩光電設備有限公司概況

博碩光電設備有限公司坐落于美麗的渤海之濱秦皇島北部工業區，是一家以太陽能產業為核心，集科研、生產、銷售、安裝、服務為一體的綜合性科技型中小企業。公司主要產品有太陽能電池組件層壓機、太陽能電池分選機、太陽能電池組件測試儀。公司目前擁有高素質員工100余人，以雄厚的技術力量為基礎，精良的檢測設備為依托，融會國內外最先進的技術，自主研究開發性能優異、質量可靠、結構合理、使用方便的太陽能電池封裝、測試設備，可根據客戶的不同需求，為客戶量身定做太陽能電池封裝生產線。

2指標體系設置的原則和路徑

企業技術創新能力的結構和影響因素結構復雜，且多層次，因此從多層面和角度來設計河北省科技型中小企業技術創新能力評價指標，才能更加準確地反映企業的技術創新能力。同時，每個科技型中小企業的技術創新特性不同，只有采用科學而統一的方法和指標，才能正確科學的做出評價，所以在設置評價指標體系時應堅持以下原則：

2.1 系統性原則技術創新活動是一個有機整體，具有多層次、多結構、全方位性。設置技術創新能力評價指標應盡可能的從多方面反映技術創新的整體過程。科技型中小企業技術創新能力評價和測度應把握全面性，從總目標層到各要素層層分解，建立相對完整的評價指標體系。在綜合評價過程中，一方面要公正客觀，同時又要把握重點，否則技術創新的本質要求也難以正確反映?？偠灾?，就是力求從全局出發，建立相對系統完整的評價指標體系，使科技型中小企業技術創新能力的狀況得以全面反映。

2.2 科學性原則技術創新能力不是面面俱到，而是以綜合評價為主，設計反映技術創新內涵的評價指標體系。在選擇指標要素時，要盡可能突出具有綜合性功能的指標，多用分析測評指標，少用描述性指標；指標在表述上也應盡可能的規范科學、清晰精確，將科技型中小技術企業的本質特征客觀有效的顯示。

2.3 可比性原則評價指標體系應選擇統一、有比對性的口徑、分類以及計量方法，包括同一時期不同企業的橫向對比和不同時期同一企業的縱向對比。在具有比對性的原則下，才能結合各種生產經營規模、各種不同生產方式和各種科研開發環境的企業技術創新的特點，靈活設計出具有可行性的評價指標體系。

2.4 可操作性原則指標體系設置要在科學合理的基礎上充分分析、比較、考慮指標評價的功能性，使指標設置定義規范、清晰簡明。指標體系所需的資料應易于收集和調查分析，盡可能從現有資料中獲取，或簡單加工資料獲，防止不同指標之間出現相近性和相關性，努力保證指標的獨特性。

2.5 定性定量相結合原則設置企業技術創新能力指標，一方面要反映其經濟特性的定量指標，另一方面需要反映經驗度和特性程度的定性指標。因此指標體系的設置，應將定性與定量指標充分結合，能夠量化的指標，應盡可能量化，對于不能量化的指標，則不要過分追求量化，否則難以保證真實可靠、有可行性的評價系統。

2.6 良好的導向性原則構建企業技術創新評價指標體系的目的就是規范企業技術創新工作，使企業能進行查漏補缺，衡量和提高企業技術創新能力，從而對企業技術創新工作起到監控和引導作用。從人力物力投入開始，重在研究開發和市場化，使企業獲取立足之本，取得最佳商業利潤，實現企業長遠可持續發展。

3技術創新能力評價的指標體系

參考文獻：

[1] 傅家驥主編,技術創新經濟學,北京清華大學出版社,

1998:58.

[2] 顧德文,武富慶.基于動態核心能力提升的企業技術創

新效能評價研究[J].經濟師.2013,(07).

[3] 張衛星,霍國慶,張曉東.科技型中小企業技術創新基金

的價值及其測度研究[J].中國軟科學.2012,(11).

[4] 栗進,宋正剛.科技型中小企業技術創新的關鍵驅動因

素研究[J].科學學與科學技術管理.2014,(05).

作者簡介：陸靜，（1983-），女，河北秦皇島人。燕山大學助理研究員，管理學碩士，研究方向：行政管理，企業管理。

第5篇：智能光電技術范文

關鍵詞：智能車 光電傳感器 PID算法

中圖分類號：TP242 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2012）10-0036-01

0、引言

隨著計算機技術、傳感器技術、控制技術的高速發展和廣泛應用，智能控制技術取得了巨大的進展。而智能車正是最典型的一個例子，結合傳感器技術和控制技術實現智能車高速穩定自主的駕駛。本文通過對自主尋徑智能小車的設計和研究，對促進控制技術及汽車電子科學技術的發展，起到了良好的推動作用。

1、系統總體設計

本文設計的智能小車主要由路經檢測、電機驅動、舵機轉向及車速控制等功能模塊以及軟件控制算法構成。智能車以飛思卡爾公司生產的MC9S12XS128為核心控制器，采用激光傳感器對路徑進行檢測，并反饋路況信息，再通過PID算法實時控制舵機轉向，以及對車速進行調節。該智能車的總體結構框圖如圖1所示。

2、硬件結構設計

2.1 激光傳感器設計

激光傳感器由兩部分構成，一部分為發射部分，一部分為接收部分。發射部分由一個振蕩管發出180KHz頻率的振蕩波后，經三極管放大，激光管發光；接受部分由一個相匹配180KHz的接收管接受返回的光強，經過電容濾波后直接接入MC9S12XS128控制器的IO口，檢測返回電壓的高低。激光傳感器原理如圖2.1所示。

2.2 路經檢測原理

根據不同顏色對光線吸收程度不同，光線反射強度也就不同的事實，為智能車設計黑色為邊界的白色跑道。黑色對光線的吸收程度最好，光線反射強度最差，白色對光線的吸收程度最差，光線反射強度最強。因此激光傳感器的接收管根據光線反射強度的不同得到不同的信號值，并通過IO口傳給控制器，判定當前路徑信息。路經檢測原理如圖2.2所示。

2.3 電機驅動設計

電機驅動采用兩片BTS7960芯片搭建全橋電路，其內阻遠小于MC33886，可以較好的實現智能車在直道高速進入彎道時急減速入彎。

電機驅動電路如圖2.3所示。信號輸入端口：IN1INH1，信號輸出端口：OUT1OUT2。

3、軟件算法設計

智能車的舵機轉向以及速度控制算法均采用增量式PID算法。相比于傳統的位置式PID算法，增量式PID算法不易引起積分飽和，因此能獲得更好的控制效果。而且增量式設計只與本次的偏差值有關，與閥門原來的位置無關，因而能快速獲得更精確的調節量。增量式算法中，只計算輸出增量，誤動作時影響小，必要時可加邏輯保護，限制或禁止故障時的輸出，更有效地防止智能車出現系統事故，對智能車起到了安全保護的作用。

4、結語

本文介紹了一種基于光電傳感器的智能車設計。實踐證明，光電傳感器對智能車的自主駕駛效果很好，系統響應快，具備良好的動力性能和轉向性能。智能車可以快速穩定的駕駛在黑色邊界的白色跑道上，為以后智能汽車在實際道路上的設計提供了良好的參考依據。

參考文獻

[1]卓晴，黃開勝，邵貝貝.學做智能車：挑戰“飛思卡爾”杯[M].北京：北京航空航天大學出版社，2007.

第6篇：智能光電技術范文

關鍵詞： 智能小車； MSP430； 反射式光電傳感器； PWM

中圖分類號： TN911.7?34 文獻標識碼： A 文章編號： 1004?373X（2013）13?0105?03

Research on MSP430?based tracing module for smart cars

ZHENG Hui

（College of Electronic Engineering， Heilongjiang University， Harbin 150080， China）

Abstract： Smart car automatically tracing traveling is realized by taking MSP430 microcontroller as the control core of the system， and using the reflective photoelectric sensor module for tracing. In the experiment， black guide line far different from white one is taken as the established way for the smart car， DC motor with PWM control is used for system driver. The detail of the work principle of the reflective photoelectric sensor tracing module， the circuit diagram of the tracing module and how to realize the tracing of the car automatically on the basis of taking MSP430 as the control core are given. The circuit diagram of the system is briefly introduced. The technology could be applied in unmanned production line， service robots and warehouse.

Keywords： smart car； MSP430； reflective photoelectric sensor； PWM

0 引 言

智能小車又稱輪式移動機器人，能夠按預設模式在特定環境中自動移動，無需人工干預，可用于科學勘測、現代物流等方面。針對路面采用黑色標記線條作為路徑引導線的應用場合，反射式光電傳感器是常用的路徑識別傳感器。反射式光電傳感器因信號處理方式和物理結構簡單的特點而被廣泛應用于結構化環境和低成本產品中，雖然存在檢測距離近、預測性差的弱點，但通過合理設計和選擇反射式光電傳感器并結合合適的信息處理軟件能夠滿足上述簡單環境場合應用[1]。隨著汽車ECU電子控制的發展，在汽車上配備遠程信息處理器，傳感器和接收器，通過這些器件的協調控制可以實現汽車的無人駕駛[2]。本文提出基于MSP430單片機的控制裝置，通過反射式光電傳感器尋跡，MSP430單片機處理反射式光電傳感器檢測到的信號，從而控制智能車的轉向，實現智能小車的自動尋跡。

1 系統總體設計方案

在小車車體的前端貼近地面的地方安裝有4組尋跡模塊，如圖1所示，單片機通過判斷4個尋跡模塊發送來的信號進行自動循跡[3]。尋跡模塊在遇到黑線時發送低電平信號，遇到空白的地方發送高電平信號，單片機通過判斷高低電平即可作出相應的操作。通過4組尋跡模塊發送的信號組合，可將小車行駛狀態分成如表1所示7種狀態。

圖1 循跡模塊示意圖

單片機通過判斷當前的運行狀態，然后對L298驅動模塊進行相應的操作。當正常時，不進行調整；當左偏時，通過對L298驅動模塊進行調整，使小車的左輪速度大于右輪速度，即可實現小車向右調整。由于左偏有三種情形，但每種情形只是使能端的PWM參數不同。當右偏時，處理流程與左偏類似[4]。

2 尋跡模塊的硬件設計

繪制完成的反射式光電傳感器電路圖如圖2所示。該電路的工作原理為：當光耦TCRT5000有光線反射回來，即遇到白色等反光能力強的跑道，放大器LM324AD的輸出端輸出為高電平，反之，輸出為低電平。單片機通過控制LM324AD的輸出端電壓即可做出相應的控制操作。四個相同的此模塊分別與單片機的P41，P42，P43，P44引腳相連[5]。單片機模塊如圖3所示。

表1 小車行駛狀態

[尋跡模塊＼&A＼&B＼&C＼& D＼&小車運行狀態＼&狀態1＼&低＼&高＼&高＼&高＼&右大偏＼&狀態2＼&低＼&低＼&高＼&高＼&右中偏＼&狀態3＼&高＼&低＼&高＼&高＼&右小偏＼&狀態4＼&高＼&高＼&高＼&高＼&正常＼&狀態5＼&高＼&高＼&低＼&高＼&左小偏＼&狀態6＼&高＼&高＼&低＼&低＼&左中偏＼&狀態7＼&高＼&高＼&高＼&低＼&左大偏＼&]

圖2 尋跡模塊電路

3 循跡模塊的軟件設計

在小車的自動控制模式下，單片機通過判斷4個尋跡模塊發送回來的不同信號進行相應的操作。整體的思路為：小車左偏則左輪的速度要大于右輪的速度小車才能恢復正常，小車右偏則右輪的速度要大于左輪的速度小車才能恢復正常，當小車正常時兩側輪子的速度相同[6]。由上面的分析可知速度的快慢可通過對L298使能端PWM值的控制進行調節。通過多次調試可得出如表2所示的PWM數值。

表2 PWM數值

[狀態＼&左輪PWM值＼&右輪PWM值＼&1 右大偏＼&88＼&60＼&2 右中偏＼&84＼&55＼&3 右小偏＼&80＼&50＼&4 正 常＼&60＼&65＼&5 左小偏＼&55＼&80＼&6 左中偏＼&50＼&84＼&7 左大偏＼&60＼&88＼&]

4 MCU控制與算法實現

系統控制由微處理器完成，微處理器采用MSP430單片機，當單片機讀入傳感器的信號后即可判斷小車當前的行駛狀態[7]，具體流程如圖4所示。

圖4 程序流程圖

5 系統設計

本文設計的智能小車尋跡系統的電路如圖5所示。其中U1、U5、U7、U8分別為反射式光電傳感器A、B、C、D，布局如圖5所示，負責采集軌道信息。U6為L298驅動模塊，負責控制智能小車兩側直流電機[8?9]。

6 結 語

通過對智能車尋跡模塊的研究，分析MSP430單片機的應用，利用感光傳感器信息來控制智能車的自動轉向，實現了智能車的自動尋跡。該尋跡系統的工作流程可概括為：通過四個外置的反射式紅外線傳感器收集軌道信息，在通過微處理器對采集到的信息進行處理，然后將處理后的信息通過PWM信號傳遞給L298驅動模塊，L298模塊根據接收到的軌道信號控制智能車兩側直流電機的運行狀態，最終達到尋跡的目的。智能車在軍事、工業和民用領域的實際應用中，涉及到如何構造完整的導航系統以及多種傳感器數據融合及控制算法等，這需要在實踐中不斷研究探索。

參考文獻

[1] 寧慧英.基于光電傳感器的智能小車自動尋跡控制系統[J].儀表技術與傳感器，2012（1）：108?110.

[2] 申偉，孟祥光.基于AVR單片機的車用模型方向控制裝置研究[J].河北交通職業技術學報，2011，8（1）：22?25.

[3] 吳建平，殷戰國，曹思榕，等.紅外反射式傳感器在自主式尋跡小車導航中的應用[J].中國測試技術，2004，7（3）：93?98.

[4] 陳暉，張軍國，李默涵，等.基于STC89C52和nRF24L01的智能小車設計[J].現代電子技術，2012，35（17）：12?15.

[5] 夏路易.電路板設計教程Protel 99SE[M].北京：北京希望電子出版社，2002.

[6] 董宗祥，石紅瑞，楊杰.嵌入式智能小車測控系統的設計與實現[J].計算機測量與控制，2010，18（2）：357?362.

[7] 楊國慶，徐強.基于AVR單片機的尋跡小車設計[J].機電產品開發與創新，2012，25（5）：131?135.

[8] 周游，景艷梅，何文學.智能尋跡系統設計[J].儀表技術，2012（3）：25?30.

第7篇：智能光電技術范文

關鍵詞：SPCE061A微處理器；燈光電器；語音識別；智能控制

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.21.128

0 概述

家庭智能化、智能生活是未來的發展方向和趨勢。但是采用語音識別對家庭燈光、器系統進行控制的系統國內還不多見。語音識別目前已經是成熟可靠的技術，包含有語音的錄制和播放以及語音壓縮編碼和解碼、識別等各種核心技術。一般設計開發語音識別技術多采用單片機擴展開發，從前常見的單片機很難實現語音識別繁復算法。本家庭燈光電器智能語音控制系統采用SPCE061A微處理器為控制核心為16位μ'nSP架構的微處理器芯片。其具有硬件乘法器件可以實現乘法和內積運算等繁瑣的運算功能。單個計算執行周期為49MHz因此運算處理速度快。該核心CPU有32K 字節程序存儲器和2K字節SRAM。有ADC 和DAC模數、數模轉換的功能，MIC_ADC數模轉換通道由AGC自動增益的功能特點，因此自動將語音信號采集到芯片內部，經過兩個十位電流輸出型DAC數模轉換器簡單外接功放即可實現語音播放。具有這些硬件資源所以一個單芯片就能完美實現語音處理家庭燈光、電器相關控制功能。系統采用模塊化設計，主要模塊包括： 1、單片機控制模塊；2、弱強電驅動轉換模塊；3、綜合布線模塊4、燈光電器終端模塊；5、人機交互模塊以及電源模塊6、軟件程序設計模塊7、語音辨識設計、功能模塊等。

1 語音控制識別的簡單實現原理方案：

語音控制識別的簡單實現原理方案一般有語音錄入訓練以及語音再識別兩個處理過程。語音錄入訓練訓練就是處理器對采集的相關語音通過模數轉換成數字信號分析和處理，然后采用一定的算法提取語音特征信息存貯在特定的存貯空間單元，作為固定的待處理比對數據模型；語音再識別就是CPU對剛剛采集到通過模數轉換的語音控制數據樣本一樣進行差不多的分析和處理，同樣形成語音特征信息進行存貯保存，對這前后兩個特征信息模型通過復雜的算法來進行比對，比對后如果二者匹配度高度相似，命令的語音就被識別成功。

2 家庭燈光電器智能語音識別控制流程

語音對家庭各個房間內燈光電器控制識別：第一是初始化操作進程，初始化操作就是將SPCE061A微處理器的IOB0～IOB15等輸入或者輸出口等進行設置初始化，用以控制繼電器或者可控硅電路動作用以控制燈光亮滅、電器工作等。第二是訓練過程，訓練過程是建立對應的語音模型。系統運行程序啟動時候先判斷各個燈光電器模塊是否曾訓練，如沒被訓練則首先對其它們實施訓練，一旦訓練成功就將訓練成功的語音數據保存在程序設定分配好的系統自帶的FLASH存貯單元中。本設計系統的語音模型預先設定FLASH存儲區0xe000單元為首單元。數據存貯器FLASH初始化或擦除后預設為0xffff，訓練成功存儲的語音數據保存在0x0055開始地址中，該存貯地址單元為系統辨識器自動生成。然后通過這個單元的數值進行分析是否被訓練。被訓練過就把原先存儲在數據存貯器中的數據調出來重新加載在辨識器就可以了。

3 基于SPCE061A微處理器的家庭燈光電器智能語音控制的相關程序簡介

（1）燈光電器語音識別控制訓練子程序：系統初始化的程序首先分析判斷到訓練標志數據位的存貯內容，如果該存貯內容是0xffff時，就對使用者提示進行語音訓練，依次訓練房間各個燈光電器等指令，等待每個燈光電器都語音訓練成功后控制子程序返回到主程序，最后語音提示整個語音控制訓練完畢。以下是部分的語音初始化訓練控制子程序，CONTROL_GOTO（）返回值不為0時意味著語音訓練不成功，必須再進行一次訓練，CONTROL_GOTO）返回數值為0表示語音訓練成功，然后才可以接著進行下一條語音識別訓練指令。

VOID TRIANWORD_GO （） { WHILE （CONTROL_GOTO（） （CONMAND_NUM，S_NAME） ！= 0）； //語音訓練對象名稱

WHILE （CONTROL_GOTO（） （CONTROL_ GO1） ！= 0） ； //語音訓練第1個燈光電器

WHILE （CONTROL_GOTO（） （CONTROL_ GO1） ！= 02） ！= 0） ； //語音訓練第2個燈光電器 ….. }

（2）燈光電器語音控制識別子程序。語音控制識別就是通過控制程序讀取辨識器辨識的正確結果，CPU判斷分析是否有語音控制指令，有語音控制就返回識別結果相關指令號，對不同識別結果號對應名稱就對應不同的執行操作。然后等待進行下一次的指令觸發。

（3）燈光電器執行動作子程序 。燈光電器動作子程序包括有燈光開、關、定時、預約以及電器啟動、關閉等相關的子程序。 由燈光控制原理和驅動電路分析知：只要相應的輸出口為高電平就可以使對應的燈光或者電器動作。程序有相應的語音提示、對端口數據置位和定時器啟動等。

WOID CANMAND_Go （） { CANMAND_GOTO （GOTO1，3）； //*語音提示進行命令操作

*P_IOB_ON=0x0100； //* 開燈光或者電器

*P_INT_ON|= 0x0004； //* 開2Hz中斷

__asm（"int fiq，irq"）； uiTimecont = 0； //*清除定時器 }

4 結束語

基于SPCE061A單片機的家庭燈光電器智能語音控制一體化采用SPCE061A微處理器作為控制核心，可以在家庭某個特定地點對家庭所有各個房間燈光、電器等通過語音講話實現開、關基本控制。通過講話直接控制開、關的啟動時刻、啟動時間等，實現定時、預約等全方位精準控制。特別方便老人行動不便人群或者人天冷、疲倦時使用，具有極大的市場前景。本語音控制系統設計利用 SPCE061A處理芯片的軟硬件資源，從而完美實現了家庭燈光電器語音控制。智能化和智能生活是未來的發展方向和趨勢，但是采用語音識別對家庭燈光、電器系統進行控制的系統國內還不多見，本系統可以完善這一空缺。這個系統設計方案用一個芯片就實現了語音識別燈光電器控制的功能。本家庭燈光電器智能語音控制操作比較簡單，識別成功概率高、抗干擾能力強，實現了家庭智能化控制系統完美的解決。

參考文獻

[1]羅亞非，凌陽16位單片機應用基礎[M].北京：北京航空航天大學出版社，2006.

[2]薛鈞義，張彥斌，凌陽16位單片機原理及應用[M].北京：清華大學出版社，2005.

第8篇：智能光電技術范文

關鍵詞：智能循跡小車；直流電機；紅外光電傳感器

中圖分類號：TP18文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044(2011)31-00000-00

隨著計算機和信息技術的飛速發展，智能技術的開發受到越來越廣泛的重視，其開發速度也在快速增加。由于智能化的程度越來越高，使得其應用范圍也在不斷的擴展。與此同時，機器人技術的發展勢頭迅猛,其應用領域眾多，智能循跡小車就是機器人技術與智能控制技術相結合的一個應用典范。通俗來講，智能循跡小車就是智能機器人的另一種形式，它用輪子代替了機器人的雙腿，因而在機械設計和電路方面都要比智能機器人簡單，另外，其控制系統和智能機器人相比也較為簡單，可是其對行車速度和行駛方向的配合則要求較嚴格，它首先通過傳感器獲取目標道路信息，然后結合智能車當前的行駛狀態智能地做出決策，對其行駛方向與行車速度進行調整，從而達到準確快速跟蹤道路的目的。本文介紹了一種基于STC89C52單片機為控制核心的智能循跡小車的設計，該智能小車能自動沿黑色固定軌跡運行。

1 智能循跡小車總體硬件結構設計及工作原理簡介

1.1 智能循跡小車總體硬件結構設計

本設計中，智能循跡小車是由主控制模塊、循跡模塊、電機驅動模塊、電源模塊和其他電路組成，其總體硬件結構框圖如圖1所示。

圖1 智能循跡小車總體硬件結構圖

在本設計中，是以STC89C52為主控模塊，采用模塊化設計的方法，以紅外光電傳感器作為循跡模塊，并采用L293D芯片控制輸出直接驅動直流電機作為電機驅動模塊。電源模塊用4節1.5V的電池供電，經L7805穩壓模塊后，輸出電壓穩定在+5V,從而向各個模塊供電。

1.2 智能小車工作原理簡介

本設計中，循跡指的是小車在白色地板上沿著2cm寬的黑線行走。紅外傳感器的發射管發出紅外線，由接收管接收。同時，接收的物理量被轉化成電信號，經過信號放大電路處理，由單片機的P0，P1，P2口輸入，經過處理后，信號由P20，P21，P22,P23，P24，P25口輸出給電機驅動電路的L293D芯片，從而達到驅動小車行走和循跡的目的。循跡時，由于紅外線在白色地板和黑線上的反射系數不同，所以可以根據三極管接收紅外線的強弱來決定小車的走向。本設計采用三對紅外傳感器，采用“一字型”[1]分布。中間傳感器接收不到反射回來的紅外線，而左右兩個傳感器能接收到反射回來的紅外線，則小車直線前進；當左邊和中間（或只有左邊）的傳感器接收不到反射回來的紅外線，只有右邊傳感器能接收到時，說明小車向右偏離黑色軌道，則小車向左轉動；同理，當中間和右邊（或只有右邊）的傳感器接收不到反射回來的紅外線，只有左邊傳感器能接收到時，說明小車向左偏離黑色軌道，則小車向右轉動，從而實現自動循跡。本設計中紅外傳感器離地面垂直距離為8cm，能在沒有強烈日光干擾或在有日光燈的房間里，完全能滿足探測要求，具有很好的可靠性與抗干擾能力[2,3]。

2 智能循跡小車所用芯片器件簡介

上文已經介紹，本設計一共分為主控制模塊、循跡模塊、電機驅動模塊和電源模塊等模塊。下面對主要模塊的工作原理作簡單說明。

2.1 主控模塊STC89C52簡介

該模塊是整個設計的大腦。傳感器的輸出端SEN1，SEN2，SEN3將信號通過P1.0，P1.1，P1.2口輸入單片機，經過處理后，由P20, P21,P22, P23，P24，P25口輸出給L293D的EN1, EN2, IN1, IN2, IN3, IN4引腳，從而完成對小車的控制。該模塊的主要由STC89C52單片機及其電路組成，如圖2所示。

圖2 STC89C52單片機個引腳圖

本設計中，STC89C52芯片的40引腳VCC接+5V電源，20引腳GND接地。18引腳XTAL1和19引腳XTAL2接在頻率為11.0592MHZ的晶振上，并接了20PF的電容。9引腳RST外接復位電路，為單片機提供上電復位。作為P3口的第二功能，10引腳P3.0和11引腳P3.1被作為單片機的通信端，即串行輸入口和串行輸出口，用以完成程序下載所需。1引腳P1.0，2引腳P1.1，3引腳P1.2分別和三對紅外傳感器的輸出端SEN1，SEN2，SEN3相連，以完成電信號的輸入。21引腳P2.0，22引腳P2.1，23引腳P2.2，24引腳P2.3，25引腳P2.4，26引腳P2.5分別和L293D芯片的EN1，EN2，IN1，IN2，IN3，IN4引腳相連，以完成將經過單片機處理過的信號輸入給電機驅動電路。

2.2 TCRT5000紅外光電傳感器模塊簡介

本設計中，采用三對TCRT5000型號的紅外光電傳感器。這三對傳感器呈均勻“一字型”分布。這種方法檢測連貫簡單，程序控制算法簡單，使小車控制穩定。但是這種均勻一字型分布不利于對彎道信號采集的準確性。圖3為其中一對傳感器及其電路的原理圖。

圖3TCRT5000傳感器電路圖

TCRT5000型紅外光電傳感器由一個高發射功率的紅外光電二極管和一個接收紅外線的高度靈敏的光電三極管（NPN型）組成。其中滑動變阻器R3是一個藍白電位器，通過調整R3的阻值從而達到調整光敏三極管對反射光的靈敏度。

紅外發射二極管不斷的發射出紅外線。當反射回來的紅外線強度足夠大時，光敏三極管飽和，則該模塊輸出為高電平；當反射回來的紅外線強度不夠大或者沒有反射回來紅外線時，光敏三極管一直處于關斷狀態，則該模塊的輸出為低電平。光敏三極管除了具有將光信號轉換成電信號的功能外，還具有對電信號放大的功能。

2.3 電信號放大模塊簡介

傳感器所產生的電信號較為微弱，不能作為單片機的輸入，因此要接一個放大電路進行處理。本模塊采用SN74HC04N芯片及其電路用作放大電路。

SN74HC04N芯片的引腳圖如圖4所示。

圖4 SN74HC04N引腳圖

首先，SN74HC04N芯片內部有六組相同的反相器。因此，當三組紅外傳感器產生的電信號傳給SN74HC04N后，會變成與其相反的電平。本設計中，引腳1, 3, 5為紅外傳感器輸入SN74HC04N芯片的接口，引腳2, 4, 6為經SN74HC04N處理后的輸出口，對應圖2中SEN1，SEN2，SEN3這三個接口。另外，74HC04N內部有6個施密特觸發器電路。施密特觸發器的重要特點是能夠把緩慢變化的輸入信號整形成邊沿陡峭的矩形脈沖。同時，施密特觸發器還可以利用其回差電壓來提高電路的抗干擾能力。

2.4 電機驅動模塊簡介

圖5電機驅動模塊圖

本模塊選用L293D芯片進行控制。該芯片驅動方式比較簡單，直接驅動兩個直流電機?？刂泼恳宦冯姍C，都有三個信號，分別為EN1，IN1，IN2和EN2，IN3, IN4。這六個引腳分別同STC89C52單片機的P2.0～P2.5口相連。這里芯片的工作電壓為+5V。本設計中，采用兩個輸出控制一個電機的方式。即OUT1和OUT2控制電機1，OUT3和OUT4控制電機2。上圖中的D1～D8為箝位二極管。電機在停止的瞬間會產生一個逆向的電流，切割磁場后會產生一個逆向的電動勢。設置這些箝位二極管，就是為了防止逆電動勢燒壞芯片，從而它們起到保護作用。

3 智能循跡小車的軟件設計

單片機完成對智能小車的自動控制功能，主要是執行相應軟件來實現。本設計中，利用結構化設計方法，采用C語言實現相應功能軟件。下面對程序中的主要幾個功能模塊進行說明。

3.1 主程序函數

void main(void)

{

delay(10);

while(1)

{

switch( sensor_inp() )

{

case 0x02:forward(); break;

case 0x04: turn_left(); break;

case 0x01: turn_right(); break;

default:

break;

}

}

}

程序開始，進入主函數。調用延遲函數delay（），用以使系統達到穩定狀態。在KEIL軟件下進行斷點運行，測得這里的delay(10)在11.0592MHz的晶振下可以延遲100ms。之后進入while循環，條件始終為真，表示小車將一直運行while函數中的語句，直至外界迫使小車停下。在switch分支語句中，case 0x02將使程序跳轉至forward();，其中0x02即為二進制的00000010，這表示三個傳感器中，只有中間的傳感器輸出的是高電平，左右兩個傳感器都輸出低電平，故小車沿直線行走。case 0x04將使程序跳轉至turn_left();,其中0x04即為二進制的00000100，這表示三個傳感器中，只有左邊的傳感器輸出的是高電平，中間和右邊的傳感器輸出的均為低電平，故小車左拐。case 0x01將使程序跳轉至turn_right();,其中0x01即為二進制的00000001，這表示三個傳感器中，只有右邊的傳感器輸出的是高電平，左邊和中間的傳感器均輸出低電平，故小車右拐。

3.2 小車前進子程序模塊

void forward()

{

IN1=1;

IN2=0;

IN3=1;

IN4=0;

EN1=1;

EN2=1;

}

該程序中，L293D芯片的兩個使能端EN1和EN2一直保持高電平。IN1=1，IN2=0說明右邊電機向前轉動；IN3=1，IN4=0說明左邊電機也向前轉動。故兩個電機同時向前轉動，從而驅動小車向前行進。

3.3 小車左轉子程序模塊

void turn_right()

{

IN1=1;

IN2=0;

IN3=0;

IN4=0;

EN1=1;

EN2=1;

}

該程序中，使能端EN1和EN2仍然保持高電平。IN1=0，IN2=0，表明右邊電機向前轉動；而IN3=0，IN4=0，說明左邊電機不動。左輪不轉右輪轉，這樣就實現了小車向左轉

3.4 小車右轉子程序模塊

void turn_left()

{

IN1=0;

IN2=0;

IN3=1;

IN4=0;

EN1=1;

EN2=1;

}

該程序中，使能端EN1和EN2仍然保持高電平。IN1=0，IN2=0表明右邊電機停止不轉動；IN3=1，IN4=0說明左邊電機向前轉動。右輪不轉左輪轉，這樣就實現了小車右轉。

3.5 延時子程序模塊

void delay(int n)

{

unsigned char i,j,k;

for(i=n;i>0;i--)

for(j=50;j>0;j--)

for(k=100;k>0;k--);

}

該延時子程序主要是讓系統初始化到最佳狀態。經由KEIL軟件的斷點測試，在晶振頻率為11.0592MHz時，當n = 10時，可延時100ms。

4 總結

本文提出了一種基于STC89C52單片機為控制核心的智能循跡小車的設計方案，該方案以紅外傳感器作為路徑信息采集手段，以L293D芯片來控制并驅動電機運行，最終實現了小車在固定軌跡上自動循跡運行。該方案總體來說，比較簡單，成本低且易于實現，但也存在缺陷，如傳感器的“一字型”均勻布局使得小車在彎道行駛時可能會出現誤差，另外，小車循跡過程中會出現“蛇形擺動”問題，這些問題都還有待于改進。

參考文獻：

[1] 周斌,李立國.智能車光電傳感器布局對路徑識別的影響研究[J].產品世界,2006(9):139-140.

[2] 吳建平,殷戰國.紅外反射式傳感器在自主導航小車中的應用[J].中國測試技術,2004(6):21-23.

[3] 楊永輝.智能小車的多傳感器數據融合[J].現代電子技術,2005(6):3-6．

[4] 高月華.基于紅外光電傳感器的智能車自動循跡系統的設計[J].光電技術應用,2009(2):1-5.

[5] 何立民.基于HCS12的小車智能控制系統設計[J].單片機與嵌入式系統應用,2007(3):51-53,57．

第9篇：智能光電技術范文

【關鍵詞】光電檢測；電動小車；智能控制；超聲波測距

自第一臺智能小車誕生以來，智能小車的發展已經遍及機械、電子、冶金、交通、宇航、國防等領域。一方面由于智能小車的智能水平不斷提高，人們在不斷探討、改造。認識自然的過程中，制造能替代人勞動的機器一直是人類的夢想。本文介紹了基于STC12C5A60S2單片機控制的智能小車控制系統。

1.智能小車總體設計

該智能小車由兩個舵機、超聲波傳感器、顏色傳感器、光電尋跡模塊、晶振、蜂鳴器、尾輪、車輪、及電路板等組成。該小車由前左右兩輪和尾輪組成三角支撐點，使小車在行進中更加穩固，不容易傾斜、翻倒。尾輪轉動方向能夠隨時改變，增加了小車的靈活性。通過觀察發光二極管的個數，可以知道光電尋跡模塊的工作狀態，結構簡單，操作便捷，節能。

智能小車控制選用STC12C5A60S2單片機。在賽道的出發位置由手動啟動小車，小車的蔽障功能是由于小車上裝有超聲波傳感器和紅外光電傳感器，所以賽道用黑色膠帶布置，方便檢測。小車啟動后單片機開始計數顯示蔽障、調速功能。智能小車在行駛過程中，采用雙極式H型PWM脈寬調制技術，以提高系統的靜動態性能，小車結構圖如圖1所示。

2.系統硬件構成

根據設計要求，系統可以劃分為控制部分和信號檢測部分。其中控制部分包括：控制器模塊，舵機驅動模塊，顯示模塊。信號檢測部分包括：黑帶檢測模塊，距離檢測模塊和障礙物檢測模塊，模塊框圖如圖2所示。

2.1 中央處理器模塊

小車采用STC12C5A60S2單片機為控制核心控制小車全程行駛，包括尋跡，躲避障礙物，車調速等功能。是高速/低功耗/超強干擾的新一代8051單片機，此單片機幾乎包含了數據采集和控制中所需的所有的單元模塊，可稱的上是一個片上系統。指令代碼完全兼容傳統的8051，但速度快8-12倍。內部集成MAX810專用復位電路，2路PWM，8路高速10位A/D轉換，在工作中在內部R/C振蕩器頻率，針對電機控制，避免強干擾場合。

2.2 光電尋跡模塊

尋跡采用反射式光電傳感器，反射式光電傳感器具有一對紅外信號發射與接收二極管，發射管發射一定頻率的紅外信號，接收管接收這種頻率的紅外信號，當紅外的檢查方向遇到障礙物（反射面）時，紅外信號反射回來被接收管接收。經處理之后，通過數字傳感器接口返回微控制器，微控制器可利用紅外波的返回信號來識別周圍環境的變化。如圖3所示，當遇到黑線時，圖中三極管C9012導通，反相器輸入口處檢測到低電平，經反相器后變為高電平，供單片機識別，同時指示燈被點亮，圖中滑動變阻器，可方便改變光電傳感器的輸入電流，從而改變靈敏度，圖中0.1uF電容，可減少電路中“毛刺”，以增加電路的抗干擾能力。系統尋跡圖如圖3所示。

2.3 超聲波障礙檢測

本設計探測小車前方障礙物的檢測元件是T/R-40-12小型超聲波傳感器，中心頻率為40Hz，單片機STC12C5A60S2發出的40KHz脈沖信號可以驅動超聲波傳感器發出40KHz的脈沖超聲波信號，當智能小車前進時前方遇到障礙物，超聲波信號被障礙物反射回來，由接收器接收，反射回來的信號經LM318兩級放大，再經過有鎖相環的音頻解碼芯片LM567解碼，當LM567的輸入信號大于25mV時，輸出端由高電平變為低電平，送STC12C5A60S2單片機處理。超聲波檢測如圖4所示。

2.4 顯示模塊

采用8位LED七段數碼管，4位數碼管顯示時間，4位數碼管顯示路程，采用ZLG7289驅動，實現單片機I/O口的并用，電路結構簡單，模擬顯示屏可以提供各種全彩效果及動態顯示圖像字符，可以采用脫機控制或計算機連接實行同步控制。數碼管控制器可以單獨控制，也可多機控制，數碼管安裝編排方式任意，適合各種復雜工程需求。

2.5 電源模塊

使用兩節3.2V鋰離子電池供電，鋰電池電壓平臺高，單體電池的平均電壓為3.7V或3.2V，約等于3只鎳鎘電池或鎳氫電池的串聯電壓，便于組成電池電源組。相對鉛酸電池而言鋰電池重量輕，相同體積下重量約為鉛酸產品的1/5-6，重量輕有利于電動小車在行進過程中節省電能，為小車完成其他功能提供充足的電能。自放電率低，無記憶效應。

3.系統測試

對各個模塊的功能進行調試，主要調試各模塊能否實現指定的功能，查看硬件電路的連接是否與邏輯圖一致，用萬用表檢測有無短路或斷路現象，器件的規格、極性是否有誤。檢查完畢，用萬用表測量一下電路板正負電源兩端之間的電阻，排除電源短路的可能性。如圖5所示系統程序邏輯框圖。圖6所示為智能小車測試。

4.結論

這次設計的智能小車系統基本達到了預期目標，實現了既定功能。這次系統設計深入的了解STC12C5A60S2系統單片機的工作原理，提高了對其的運用能力?？傮w設計合理，是主流的智能化的信息融合技術的設計理念，功率較低，有廣闊的發展前景，其中也有不足之處，有待改進。

參考文獻

[1]邱丹，王東，高振東.電機PWM閉環調速系統[J].青島大學學報，2000.

[2]孟紅英等.用L297、L298組成電機驅動電路[J].儀器儀表學報，2003，