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1、吉林省大学生创新创业训练计划项目申请书推荐学校吉林工商学院项目名称 智能户外花园太阳能地灯设计项 目类型/创新训练项目创业训练项目口创业实践项目所属一级学科名称信息与通信工程0801所属二级学科名称电子信息工程项目负责人刘方玉申报日期2020年5月6号二。二二年四月项目名称智能户外花园太阳能地灯设计项目类型(/)创新训练项目()创业训练项目()创业实践项目项目实施时间起始时间：2022年6月完成时间：2023年6月姓名年级学校所在院系 /专业联系电话E-mail项目负 责人刘方 玉2020 级吉林工商 学院工学院电子 信息工程田涛2020 级吉林工商 学院工学院电子 信息工程成员潘宏 博202
2、0 级吉林工商 学院工学院电子 佶息工程王文 格2020 级吉林工商 学院工学院电子 信息工程姜俊 木 八、2020 级吉林工商 学院工学院电子 信息工程姓名王科飞研究方向动通信技术、人工智能年龄48行政职务/专业技术职务院长/教授主要 成果L “应用型本科院校产学研结合机制创新研究”，吉林工商学院第五届教学成果奖特 等奖；项目负责人2 .“电子信息工程专业”吉林省一流本科专业；专业带头人3 . AI+新工科教育吉林省校企联合技术创新实验室；实验室负责人4 .主持“基于显著性区域检测算法的大豆含水率快速检测方法研究”省级项目5 .主持“粮食含水率在线检测技术及综合节能烘干工艺的研究”省级科研项
3、目6 .主持“大数据开发教学内容与课程体系改革”国家级项目7 .论文:“一种改进的Mean Shift指纹图像分割算法”吉林大学学报8.论文:“Design and research of High-power LED driver power supply based on Optimized PID algorithm ” EI 检索9 .论文,Edge Detection of Inner Crack Defects Based on Improved Sobel Operator and Clustering Algorithm” EI 检索10 .论文 “Study on power
4、 Load Forecast methodv EI 检索11 .论文 “Research on constructing innovation and enterprise education quality evaluation system of application oriented university” CPCI 检索12 .论文 “Corn Drying Process Variables Screening and Its Moisture Content Forecastv CPCI 检索13 . 论 文 “ Potassium vanadate K2V308 as a su
5、perior anode material for potassium-ion batterries”一、项目实施的目的、意义随着我国经济的发展和社会的进步，人们的夜生活也逐渐丰富，户外花园成了很多人热爱的活动 场所，人们对于户外活动要求的提升以及对设施功能的追求。因此，为了满足人们对户外活动的要求 ,并且实现节能环保功效，本次提出了一种基于STM32单片机的户外花园太阳能地灯的设计，结合软 硬件的开发，运用C语言编程，基于太阳能充放电原理，本设计通过STM32单片机主控芯片，接收光 敏电阻光强传感器对外界感应的光线强弱的信号，来控制LED灯显示模块中地灯的自动开启或关闭， 进而实现照明功能；
6、此外，该设计还通过主控芯片控制JQ8400语音播报模块，进行音乐播放；同时还 会对花园植被进行灌溉。这种装置节能、高效且新颖，在成本较低的情况下，既丰富了花园内游客的 游览体验，也对生态环境起到了积极的促进作用。随着太阳能光伏照明技术的发展，以及新型半导体发光器件LED的出现，这些问题迎刃而解。太 阳能作为可再生能源的重要组成部分之一，几乎可以无限制地循环利用；没有任何环境污染；不受地 理因素影响，正因为太阳能具有诸多高效、环保等优势，世界各国相继掀起了开发利用太阳能资源的 热潮，使太阳能的应用得到了广泛发展。主要应用是通过太阳能电池吸收太阳能，并转换为电能，从 而代替传统的矿物资源更好地提供
7、能量，也就是光伏发电，光伏发电具有经济实用、可靠性很高、节 能环保、适用范围广、机动灵活、维护简单等优点，已经受到了能源行业和照明行业的重视。LED俗 称发光二极管，也是一种新型光源，该器件通电后能够发光，能耗少，亮度大而且使用寿命长，现已 成为了照明器件中的新一代光源。太阳能照明灯与传统交流路灯相比，总体效率更高，可有效提高能源利用率，太阳能供电中太阳 能板与LED灯具都有很长的使用寿命，不需要电缆、电线铺设，减少了一定的成本开销。所以，太阳 能地灯选用LED作为照明设备，可以将太阳能电池板通过串行/并行的通路方式，获得实际负载所需的 电压，这样便有了较高的安全性和可靠性。对于本次太阳能充电
8、和LED灯结合的太阳能户外花园地灯 的设计，其主要的意义在于：（1）节能：利用太阳能充放电，大大减少了功耗；（2）环保：不会对环境造成污染，没有噪音，也没有放射性危害；（3）安全：不存在触电、火灾等意外安全事故；（4）稳定可靠：一般不受地理和外界条件限制，使用寿命长，工作稳定；（5）应用多样化：太阳能来源于大自然，可用来制作娱乐场所景观灯、室内外照明灯具和高速公路路灯等，并可以配合嵌入式系统附加功能，适用范围很广。二、项目研究内容和拟解决的关键问题研究内容：结合目前的太阳能LED照明灯的发展背景，响应我国的自然环保、能源再生等理念，本文通过阅 读大量相关文献和新闻报道，了解了国内外太阳能照明灯
9、的发展现状，又对目前社会娱乐场所照明灯 具进行了探索和思考，根据本科的电子信息工程方向的知识的学习，应用太阳能充放电原理和单片机 嵌入式开发系统的相关知识，提出了一种基于STM32单片机的户外花园太阳能地灯的设计。本设计由主控制器、太阳能充放电模块、光控识别模块、湿度感应模块、LED灯显示模块、音乐播 报模块和灌溉模块等部分组成，通过主控芯片对各模块数据的接收、分析和处理以及相应指令的发送 ,完成本设计预期的实现功能。其中，太阳能充放电模块将太阳能转化为电能，为户外花园地灯提供 充足的电源能耗，达到了环保、高效且节能的基本产品要求；光控识别模块对外界光线的强弱进行感 应，发送数据到主控制器后，
10、经过主控芯片的数据处理，判断其是否达到开启地灯的要求，从而控制 花园地灯LED显示的自动开启和关闭；湿度感应模块和灌溉模块结合，当周围土壤湿度太低时，低于 系统预设的湿度阙值，主控制器会驱动灌溉模块中的水泵对周围植被进行浇洒；同时，为了满足花园 内人们的体验享受，本设计还设定了定时音乐播放，主要通过JQ8400语音播报模块来实现。本设计的具体实现功能如下：（1）太阳能充电功能：可以利用太阳能转化为电能，白天为地灯进行充电，节能且高效。（2）照明功能：地灯会根据天黑程度自动开启和自动关闭。（3）音乐播放功能：通过装置内的喇叭，按照设定好的音乐列表进行播放，并且可以定时。（4）自动灌溉功能：通过湿
11、度传感器对周边环境进行检测，再由单片机主控芯片驱动灌溉模块， 对事先安装的水泵进行控制，从而实现对植被的浇洒。拟解决的关键问题：（-）单片机，音乐播报模块选型；（二）太阳能充放电模块；（三）光控识别模块；（四）湿度感应模块；（五）音乐播报模块。三、项目研究与实施的基础条件人员基础：项目组成员均具有电子和信号处理相关专业背景，具有一定项目开发经验。同时都具 有动手制作的经验与技术。该项目贴近生活，推广面积广，小组成员对此都有了解。背景基础：新时代以来，我国愈发重视新能源发展，提倡绿色、环保、节能，大力倡导太阳能、 风能等可再生能源的利用。项目符合市场需求，具有开发价值。技术基础：太阳能LED照明
12、技术基本完善，太阳能技术所得到的效率越来越高。单片机嵌入式开 发系统完备。项目组成员均参与指导教师的科研项目。资金设备基础：学校大力支持学生创新创业且学校设备完善，种类繁多可供选择性强，便于选择 更完善的方案。四、项目实施方案研究方法：在背景和研究现状的分析下，本文通过总体设计思想完成对设计的整体构思，再通过各子模块的 设计方案及技术的对比论证，来实现该设计的预期功能和标准。本设计是基于STM32单片机的户外花 园太阳能地灯的设计，该设计主要包括主控制器模块、太阳能充放电模块、光控识别模块、LED灯显 示模块、音乐播报模块、土壤湿度感应模块和灌溉模块。逐个模块硬件选型，算法仿真，再实物制作 烧
13、录程序。通过“先研究，后实验，再制作”的方式，达到预期研究目标。实施计划：（一）针对户外花园太阳能地灯的光照感应和土壤湿度感应的实时性，选取合适的单片机芯片（二）对音乐播放模块中的语音播报芯片进行方案选型对比，选取合适的传感器。（三）采用光敏电阻光强传感器，与主芯片预定的阈值对比。（四）采用土壤湿度传感器，比较湿度传感器反应给主芯片决定是否灌溉（五）模块化的程序设计提高了设计的可移植性，在KeiluVision5中搭建程序平台和测试方案。技术路线:课题组制订详细的计划，明确项目组中每个人的分工，进行研究进度控制，保证课题的进度；课题 组将会对现有学科资料进行深入学习，经过数据分析、方案设计、算
14、法设计、试验模拟、现场测试、 总结归纳、改进提高等步骤完成该项目的研究。项目进度:2022.06-2022.09选取所有需要的硬件型号，对各个模块需要的配件进行对比筛选;2022.10-2022.12完成主模块跟分支模块的建立;2023.01-2023.06完成软件程序开发与仿真;2023. 07-2023.09调试软件，调试硬件，分析设计;2023. 10-2024.06整理研究资料与实验结果，撰写论文，撰写结项报告。五、学校可以提供的条件申报组所在的吉林工商学院工学院，设有电子信息工程、通信工程、计算机科学与技 术等相关专业，配有相应专业的实验室与设备，目前能够为项目服务的有软件工程实验室
15、、 单片机实验室、传感器实验室等。学院提供大量开放实验室及第二课堂活动保障学生的实 验、研究条件。同时学院配备专兼职指导教师为学生提供技术指导和相关服务，最大限度 为学生提供创新创业环境。六、预期成果1、发表基于单片机的太阳能LED灯相关论文1篇;2、撰写结项报告1份；3、完成相关硬件设计及验证。七、经费预算（元）1、材料费：15002、测试化验加工费：5003、出版/文献/信息传播知识费：1000合计：3000八、导师推荐意见项目选题具有较强的应用价值，技术路线科学合理，同意推荐参赛。签名：王科飞2022年5月6日九、院系推荐意见同意推荐院系负责人签名： 学院盖章2022年5月6日十、学校推荐意见同意学校负责人签名：学校盖章年 月 日十一、省教育厅评审意见同意单位盖章年 月 日注：表格栏高不够可增加。