【正文】 特點(diǎn)，適合不便于安裝交流電源的路段，主要設(shè)置在路口、橋頭等，夜間自身能夠頻閃紅色光亮，提示過往車輛注意行駛安全，特別是在能源短缺的我國更加具有實(shí)用價值。 [1] 我所設(shè)計的太陽能 LED 交通警示板 ，能夠全自動跟蹤太陽，最大限度的將太陽能轉(zhuǎn)化為電能，通過蓄電池的貯 能保證了警示板夜間的正常工作，甚至可以為其他電器設(shè)備供電；同時 還設(shè)計了充放電保護(hù)電路，延長了蓄電池的使用壽命，減小了故障發(fā)生的概率，為電路的實(shí)際應(yīng)用做好了準(zhǔn)備；通過對來往車輛的計數(shù)可以準(zhǔn)確的把握路段的交通狀況，為疏導(dǎo)交通配合整頓交通秩序提供了依據(jù)。 設(shè)計任務(wù)與要求 設(shè)計并制作一個交通警示板。該裝置以太陽能為能源，鉛酸蓄電池為 儲 能部件和電路工作電源。該警示板設(shè)置在夜間有事故隱患的路段， LED 不間斷地閃爍。白天可關(guān)閉。 基本要求： （ 1）設(shè)計并制作太陽能光伏板對電池的充電裝置。 （ 2）設(shè)計并制作以電池為電源的 LED 閃爍工作的裝置。 （ 3）設(shè)計并制作以太陽能光伏板為傳感器的光控電路，控制 LED 在白天關(guān)閉、夜間開啟。 發(fā)揮部分： （ 1）在基本要求的基礎(chǔ)上，利用 LED 作顯示單元，設(shè)計制作該路段的白天通過車輛數(shù)量的傳感、計數(shù)、顯示裝置。最大顯示數(shù)為 99。該裝置在光控開關(guān)控制下，白天開啟、晚上關(guān)閉。 （ 2）給蓄電池加上充、放電保護(hù)裝置。防止過充電和過放電。 （ 3）給光控電路增加避免瞬時光照（如夜間閃電、過往車輛燈光等）引起誤動作的功能電路。 煙臺南山學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 2 頁 第 2 章 方案設(shè)計選擇 方案一：模數(shù)結(jié)合 本設(shè)計 可以單純地通過模擬電路和數(shù)字電路相結(jié)合實(shí)現(xiàn)計數(shù)值的顯示、直流電機(jī)的驅(qū)動和控制等功能。 在太陽能光伏板經(jīng)充電電路對鉛酸蓄電池進(jìn)行充電后，由該電池 經(jīng)放電保護(hù)電路 對各模擬電路與數(shù)字電路供電， 計數(shù)與 顯示電路主要是用集成 計數(shù)器 CC4016 74LS48BCD 譯碼器和顯示器組成，所計 數(shù)值 由 光電傳感器 組成的傳感電路的脈沖提供。直流電機(jī)由三極管設(shè)計的 H 橋電路進(jìn)行驅(qū)動 ，兩端加光敏電阻，通過 IV轉(zhuǎn)換電路經(jīng) OP07 比較兩者的大小來控制電機(jī)的左右旋轉(zhuǎn)。 經(jīng)過以上的方案大體可以實(shí)現(xiàn)設(shè)計要求。 [2] 方案二：軟硬結(jié)合 本設(shè)計還可以用軟 硬件結(jié)合的方式來實(shí)現(xiàn)，即通過單片機(jī)來設(shè)計一個總的控制系 統(tǒng)。在由太陽能光伏板經(jīng)充電電路對蓄電池進(jìn)行充電后， 蓄電池經(jīng)放電保護(hù)電路和 穩(wěn)壓 電路對單片機(jī)供電，單片機(jī)通過軟硬件控制計數(shù)與顯示電路、太陽能光伏板自動跟蹤控制系統(tǒng)等模塊，其中的計數(shù)脈沖由傳感電路 （反射式光電傳感器） 從 警示板所放路段中 感應(yīng)到車輛 通過 后 提供 給單片機(jī)，計數(shù)值又經(jīng)三極管驅(qū)動后送到顯示器中顯示，通過 對單片機(jī)程序的編寫可實(shí)現(xiàn) LED 在 晚上 以“日”字形閃爍，同時還能防止瞬時光照（如閃電、車燈）的干擾。為了降低蓄電池的工作電流，延長電池工作時間，可通過夜間只 顯示一個數(shù)碼管、將數(shù)碼管的亮度調(diào)得較暗、將單片機(jī)特殊功能寄存器PCON 的第五位 —— 置 1 等途徑來實(shí)現(xiàn) 。 在 太陽能光伏板自動跟蹤太陽的控制系統(tǒng) 中，我們可以通過 脈沖 來產(chǎn)生 PWM 信號、 再通過程序控制電機(jī)左右旋轉(zhuǎn)， 驅(qū)動電路采用 H 橋電路， 當(dāng)由白天進(jìn)入黑夜后，電動機(jī)經(jīng)軟硬件控制 回到初始位置，等待新一天的開始。 通過兩個方案的比較，雖然都可以實(shí)現(xiàn)設(shè)計任務(wù)，但是前者使用器件比較多，電路比較復(fù)雜。而后者相對來說比較簡潔，控制比較方便，軟件編程是主要設(shè)計的任務(wù)，經(jīng)過綜合比較我們應(yīng)該選擇后者，總的系統(tǒng)框圖如圖 所 示： 煙臺南山學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 3 頁 圖 太陽能光伏板 充電電路 鉛酸蓄電池 放電保護(hù)電路 傳感電路 單 片 機(jī) 計數(shù)、顯示電路 太陽能光伏板自動跟蹤 控制 系統(tǒng) A/D轉(zhuǎn)換電路 穩(wěn)壓電路 煙臺南山學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 4 頁 第 3 章 系統(tǒng)設(shè)計 系統(tǒng)硬件設(shè)計 充電電路（帶充電保護(hù)功能） 充電電路是本次設(shè)計的基礎(chǔ)，也是各部分電路工作的前提。 方案一：恒流充電 恒流充電是充電過程中充電電流保持恒定的充電方法。階段恒流充電是改進(jìn)的恒流充電，開始階段用較大的恒定電流充電，當(dāng)被充電電池的端電壓達(dá)到預(yù)定值后便轉(zhuǎn)入較小的恒定電流充電階段，直至充電結(jié)束。 方案二：全自動充電 利用 555 時基集成電路，設(shè)計一個簡單、可靠、實(shí)用的全 自動充電電路。將 555集成時基電路 2 腳的電壓調(diào)為 ，這樣當(dāng)蓄電池電壓低于 時，充電器開始對蓄電池電充電，此時 3 腳輸出電壓高于 6V；將 555 時基 集成電路 6 腳的電壓調(diào)為 ，這樣當(dāng)蓄電池電壓高于 時，此時 3 腳電壓輸出為零伏，充電器停止對蓄電池電充電。 其中的 D1 為二極管，型號是 IN4007，相當(dāng)于開關(guān)的功能，在電路中起到充電保護(hù)的作用。當(dāng)蓄電池電壓低于 ， D1 導(dǎo)通，充電器開始對蓄電池電充電；反之， 1KR1R21KR450KP21KR3D12CW1321234568NE55550KP1ViGND10KR5GNDVo 圖 充電電路 煙臺南山學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 5 頁 當(dāng)蓄電池電壓高于 ， D1 截止，該器件還實(shí)現(xiàn)了對蓄電池防過充電的保護(hù)功能 。其具體的充電電路如圖 所示 ： 根據(jù)基本要求中的第 1 條，我們要通過太陽能光伏板對鉛酸蓄電池進(jìn)行充電，所采集到的電壓不一定恒定，因此電流也不恒定，且從這些實(shí)際出發(fā)，選擇方案二較佳。 放電保護(hù)電路 為了防止蓄電池在給其他電路供電的過程中造成過放電的現(xiàn)象，應(yīng)在電池引出來的線后緊跟一個放電保護(hù)電路 [3]，如圖 所示： 500KR1R4560KD12CW130R2R310KQ1QNPN236471853140R53K12LED3GND1234567J8GNDVi 圖中的 Vi從蓄電池兩端直接引入，通過選定穩(wěn)壓管 D電阻 R1 、電阻 R2 和電阻 R4 的值可以設(shè)定蓄電池電壓降到某一值 X 以后進(jìn)行放電保護(hù)，在電壓低于 X時由繼電器實(shí)現(xiàn)防過放 電的功能。圖中的運(yùn)算放大器 3140 為比較器，將 2 腳的輸入電壓與 3 腳的基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，當(dāng) V2V3，表明此時的 ViX， 6 腳輸出低電平，繼電器的常開開關(guān)與常閉開關(guān)仍保持原狀，發(fā)光二極管 LED3（紅色）不亮；反之，當(dāng) V2V3，表明此時的 ViX， 6 腳輸出高電平，繼電器的常開開關(guān)閉合、常閉開關(guān)圖 放電保護(hù)電路 煙臺南山學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 6 頁 打開，發(fā)光二極管 LED3 發(fā)出紅色的光，從而提示蓄電池的電壓已低于設(shè)定值，也標(biāo)志著電路正在進(jìn)行防過放電保護(hù)。 傳感電路 要對白天時在警示板設(shè)置的路段中通過的車輛進(jìn)行計數(shù)，車輛為非電量，計數(shù)需由電路來實(shí)現(xiàn)，為電量， 因此需要一個將非電量轉(zhuǎn)化為電量的裝置，此裝置即為傳感器。 方案一：采用熱釋電紅外傳感器 熱釋電紅外傳感器是一種能檢測人體發(fā)射的紅外線并轉(zhuǎn)換成輸出電信號的傳感器，利用它可組成防入侵報警器或各種自動化節(jié)能裝置。其中敏感元件的輸出電壓極其微弱，而輸出阻抗極高，故在傳感器內(nèi)部由偏置厚膜電阻（ RS)及場效應(yīng)管構(gòu)成變換阻抗及放大信號電路。熱釋電紅外傳感器在配用菲涅爾透鏡后，靈敏度大幅提高，檢測距離可由 2m增加到 12m 左右，目前正廣泛運(yùn)用于自動照明、電動門、自動消防水龍頭等領(lǐng)域 。 我們可以通過用 熱釋電紅外傳感器 對車中人體 紅外線的測量，并將其轉(zhuǎn)化為電量，進(jìn)而對經(jīng)過的車輛進(jìn)行計數(shù)，從而達(dá)到計數(shù)的效果。 方案二：采用 反 射式光電傳感器 采用反射式光電開關(guān)傳感器之一 —— 槽型開關(guān) ST178， 采用高發(fā)射功率紅外光電二極管和高靈敏度光電晶體管組成 ，以相對的方向裝在中間帶槽的支架上。當(dāng)槽內(nèi)無物體時，砷化鎵發(fā)光管發(fā)出的光直接照在硅光敏三極管的窗口上，從而產(chǎn)生一定大的電流輸出，光敏管無輸出，以此可識別物體的有無。適用于光電控制、光電計量等電路中，可檢測物體的有無、運(yùn)動方向、轉(zhuǎn)速等方面。 [4] 其外形圖如圖 所示： 圖 槽型開關(guān)ST178 煙臺南山學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 7 頁 設(shè)計時的具體電 路如圖 所示： 圖中的 NPN 型三極管的功能是能將 ST178 檢測到的信號轉(zhuǎn)化成相對穩(wěn)定的方波從 Vo 輸出，送給單片機(jī)的某一個引腳進(jìn)行計數(shù)、 顯示。 計數(shù)、顯示電路 根據(jù)設(shè)計要求需要對白天時在警示板設(shè)置的路段中通過的車輛進(jìn)行計數(shù)，并用 LED 顯示所計的數(shù)值，可采用一英寸的數(shù)碼管進(jìn)行顯示，這部分電路由單片機(jī)控制，但由于其電流不足以顯示，因此需要在 2 個 LED 上各加一個 PNP 型的驅(qū)動三極管， 具體電路圖如圖 所示： 12 34GNDR1 R2GND +6V+6V1KR3Q1NPNGNDVo 圖 傳感電路 槽 型 開 關(guān)ST178 煙臺南山學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 8 頁 .....AT89S52abfcgdeVCC1234567abcdefg8dpdp910NCDS1abfcgdeVCC1234567abcdefg8dpdp910NCDS2+5V +5VPNP1PNP510R3510R4510R2510R1 穩(wěn)壓電路 本設(shè)計由鉛酸蓄電池作為電路工作電源，其電壓在 左右，而單片機(jī)的工作電壓在 +，因此需對其進(jìn)行穩(wěn)壓。從傳統(tǒng)設(shè)計的角度看，要輸出 + 的電壓，可通過固定式三端集成穩(wěn)壓電源 7805 來實(shí)現(xiàn)。考慮到 7805 只有在輸入與輸出電壓差大于 左右時，才能對輸入進(jìn)行穩(wěn)壓，即只有當(dāng) Vi＞ 時，才能較好地使Vo=，此時要求電池的輸出為 左右，可所用的為 左右的蓄電池，因此還需在 7805 前再加一個 DC— DC 變換器將電池兩端的電壓值進(jìn)行升壓。 [5] DC— DC變換器控制電路的核心元件是 MC34063 ,它是一種單片雙極型線性集成圖 計數(shù)、顯示電路 煙臺南山學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 9 頁 電路 ,專用于直流 — 直流變換器控制部分 ,片內(nèi)包含有溫度補(bǔ)償帶隙基準(zhǔn)源、一個占空比可控的振蕩器和大電流輸出開關(guān) ,能輸出 A 的開關(guān)電流。它使用最少的外接元件能夠構(gòu)成開關(guān)式升壓變換器、降壓變換器和反向器。 MC34063 的封裝形式為塑封雙列 8 引線直插式 ,內(nèi)部電路原理框圖如圖 所示：