【正文】 伏的有點非常明顯，如下：①收集容易，只要有太陽光的地方就可以收集，非常廣泛的；②地域應(yīng)用非常廣泛，適用于很多地區(qū)的用戶；③安全性很高的，沒什么危險性；④經(jīng)濟實惠，不需要消費太多；⑤應(yīng)用壽命長，不需要太多維護等。因此，太陽能可以 說是世界各國都著力發(fā)展的可再生能源 [3]。 隨著時代科技的不斷進步，科技也都發(fā)展十分迅速，其中光伏太陽能發(fā)電就是發(fā)展很迅速的其中之一。 202 2022 年歐洲的并網(wǎng)光伏系統(tǒng)比例達到 95%以上，世界平均達到 80%以上 [3] 。 中國打算從 2022 年至 2020 年將發(fā)電量從 增長超過 。為了達到這個目標，中國政府從法律、政策和經(jīng)濟措施上，落實了許多設(shè)備 [4]。國家希望 2020 年，再生能源發(fā)電能占到總發(fā)點的 15%[5]。 這樣看來，太陽能光伏發(fā)電所占的比重越來越高了，對于這項能源需求也越來越大了。有關(guān) 顯示表明 :2020 年世界光伏發(fā)電累計裝機容量將達到200GWP, 其中美、日、歐安裝總量超過世界總量的 50%[6] 。為什么光伏發(fā)電的需求量和占有量會有這個預(yù)估呢，那是因為光伏發(fā)電的應(yīng)用太廣泛的，污染又少，初期成本會高點兒，但是隨著科技的進步和技術(shù)的革新，成本也會慢慢的下降的。因此，光伏太陽能發(fā)電會越來越被大家所喜愛的。這里，也有一項重要的突破：美國特拉華大學，經(jīng)過研究，可將太陽能轉(zhuǎn)化率達到 %，相當高的轉(zhuǎn)化率 [7]。由此可見，這樣的轉(zhuǎn)化率就目前來說，是相當高的，減少了很少不必要的浪費。通過上面的數(shù)據(jù) 顯示，明顯可以看出，光伏太陽能的優(yōu)勢是有多大，可以想象，在不遠的將來，它可以取代煤炭、石油等這些不可再生的能源。 對于我們國家來說，太陽能光伏發(fā)電這塊，我們這邊起步就比較晚，初期就缺少相應(yīng)的 浙江科技學院本科畢業(yè)設(shè)計 7 技術(shù)資源。為了彌補這一缺失，在 1983 年至 1987 年這五年之間，我國從加拿大及美國前后引進了七條生產(chǎn)太陽能電池的先進生產(chǎn)線 [8]。光伏太陽能發(fā)展實在是太迅速了，到 2022 年年底，全球的所有太陽能發(fā)電的總和有大概 1 億 200 萬千瓦，中國作為后來在這個領(lǐng)域慢慢發(fā)展起來的國家，也占了 8%的，不錯的比重。 太陽能在國內(nèi)發(fā)展越來越快 了，它正在被廣泛的利用。 智能照明的背景 從太陽能的諸多優(yōu)點來說，太陽能發(fā)電無疑對人類未來的發(fā)展有很中要的作用，它可以在很大程度上解決人類對能源的需求。對于能源的問題，太陽能是解決了。同時，如何更好的利用太陽能也是個問題。 對于一般的家庭來說，家庭照明都是用手動來進行開和關(guān)的。有時候，半夜起床的時候，可能為了找電燈的開關(guān)而黑燈瞎火的摸半天，有時候還可能因為不小心將自己絆倒，特別麻煩。如果能讓家庭的所有燈都進行智能化的語音控制，就不會出現(xiàn)這么多的麻煩了。在任何時候，都可以通過特定的語音來控制燈的開關(guān)， 很簡便。 對于以前的路燈來說，一般都是通過人為來進行開和關(guān)的，這必須要耗費人員和財力來解決這些問題，但是，如果在所有路燈上都裝上一個光敏控制器，就不會出現(xiàn)這些麻煩了。它可以使路燈在白天自己滅掉，到了晚上就會自動打開了。由于這個控制器的成本比較小，這既節(jié)省資金，又省了人員的耗費。 對于有庭院的家庭來說，院子都是要裝燈的。這些燈每天都要自己動手去打開，一開始還不怎么樣，但是長時間這樣也會覺得麻煩。但是，裝個時間控制器的話，就會解除這些麻煩，它會按照設(shè)定的時間進行電路的開和關(guān)，只需設(shè)置一次，此后都會循環(huán)下去，非常 方便。 智能照明會發(fā)展的越來越快，會讓更多的家庭感受到高速發(fā)展的科技所帶來的便利。 當今的社會是一個高科技飛速發(fā)展的社會，各種高端的科技都層出不窮。伴隨著太陽能的廣泛利用，各種不同控制類型的控制器都慢慢被研究出來了。因此，觸控、聲控、光控、時間控制、語音控制等等，各種高端控制技術(shù)都被加入到了各種電器之中。其中，語音控制的應(yīng)用前景比較好，這種技術(shù)都慢慢的被開發(fā)出來了，相當不錯。 本次我的研究目的：以太陽能為能源，通過一塊太陽能電池板來接收太陽能，然后再將這些能源輸送到一塊蓄電池內(nèi)，蓄電池就可 以當作間接能源來供給整個電路的使用。電路中還會插入 3 個控制類型：語音控制模塊（通過語音識別控制開和關(guān)）、光敏控制（通過光強的影響來簡介控制開和關(guān)）、時間控制（通過設(shè)定時間來控制開和關(guān)），就這樣完成整個太陽能智能照明系統(tǒng)。 時代在進步，科技也在進步，人類的思想更加在進步。以前人類的生活都是有了房子， 浙江科技學院本科畢業(yè)設(shè)計 8 房子有了燈，有了電視就都差不多了，不會在有更多奢求了。但是，對于現(xiàn)在這個高速發(fā)展的科技時代，智能化、自動化等技術(shù)都慢慢的發(fā)展起來了。它們不僅可以運用到技術(shù)生產(chǎn)上面，對于普通的家庭來說，也可以利用這些技術(shù)，讓它出現(xiàn)在 我們的日常生活和工作上，可以讓我們的生活更具便利性和科技性。 由此，智能型家居都慢慢出現(xiàn)在大家的視野中了。它可以讓大家在家中就可以享受到最先進的科技，感受更多的便利，不再讓大家的生活感到一成不變了。對于目前的電子市場來說，科技在進步，技術(shù)也在進步，成本就慢慢下降了，智能家居將會有更廣闊的市場 [9]。 首先，要了解太陽能發(fā)電的原理，了解太陽能電池的工作原理。然后，弄清楚太陽能發(fā)電后，如何儲存電能和將電能利用到日常生活中的。其次，我的課題主要體現(xiàn)的是智能化，這樣就要提到它所具有的三 個功能：第一，語音控制，要弄清語音模塊是如何工作，如何調(diào)節(jié)的；第二，光敏控制，搞清光敏工作的原理及它的用途；第三，時間控制，解析時間控制的具體原理及操作。這三樣功能在加上光伏太陽能發(fā)電的工作電路，組合在一起，就組成了我的太陽能智能照明系統(tǒng)了。 為了讓大家清晰了解本論文，對于本文的內(nèi)容作了以下的簡單概述： 第一章，對太陽能和照明行業(yè)的背景進行了一些介紹，同時也介紹了研究的目的。 第二章，對于光伏太陽能是如何發(fā)電，對其原理作了一定的介紹，其中也包括太陽能發(fā)電的整個發(fā)電結(jié)構(gòu)以及發(fā)電的性能； 第三章 ，對智能語音模塊的構(gòu)造及如何工作做了介紹； 第四章，對光敏控制模塊的構(gòu)造、優(yōu)點及工作原理做了介紹； 第五章，對時間控制模塊的構(gòu)造、特點及使用方法做了介紹； 第六章，對整個系統(tǒng)的各個組件調(diào)試、安裝及運行做了必要工作； 第七章，對本文做了總結(jié)以及對本行業(yè)的展望。 浙江科技學院本科畢業(yè)設(shè)計 9 第二章 太陽能供電系統(tǒng) 圖 太陽能供電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖 上圖 ，所顯示的是一套簡易的完整的太陽能供電小系統(tǒng)。它是由太陽能電池板作為吸收太陽能的光源的器件，太陽 能電池板吸收完太陽能之后，太陽能是不能被直接利用的，它需要通過一個太陽能控制器組件來進行中間調(diào)和。太陽能控制器可以把吸收進來的太陽能儲存進鉛蓄電池內(nèi)。之后，鉛蓄電池內(nèi)所儲存的電能就可以使用了。使用鉛蓄電池內(nèi)的電能，也要經(jīng)過太陽能控制器，它可以達到控制的效果。這樣，就組成了一個簡單的太陽能供電系統(tǒng)了。 下圖 為常見的太陽能電池的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。太陽能電池的核心就是其中的 PN 結(jié)， PN在其中起到的很中要的作用。太陽能電池發(fā)電的基本工作原理就是光生伏特效應(yīng)，即把所照射的太陽能轉(zhuǎn)化為伏特電能。 光生伏特效應(yīng)： 當太陽光照射到 pn 結(jié)上時，能量大于半導(dǎo)體禁帶寬度 Eg 的光子能把價帶中的電子激發(fā)到導(dǎo)帶上，從而形成了電子 空穴對，既光生載流子。這些光生載流子在pn 結(jié)內(nèi)建電場作用下迅速分離，電子集中到電池的 n 型一端，空穴則集中到電池的 p 型一端。進而在二極管的兩端分別形成了正負電荷積累，并產(chǎn)生了光生電動勢 [10]。 太陽能電池 太陽能控制器 電源輸出 鉛蓄電池 浙江科技學院本科畢業(yè)設(shè)計 10 在產(chǎn)生光生電動勢之后，再接上正負極，就可以利用這些光生能源了。 常見的太陽能電池有：單晶硅太陽能電池、多晶硅太陽能電池、非晶硅太陽能電池、多元化合物太陽能電池等，慢慢的發(fā)展，種類也慢慢的多了起來。 我的畢業(yè)設(shè)計所采用的是單晶硅太陽能電池，它所工作的最大的功率為 10W，開路電壓為 ，最佳的工作電壓為 ，短路時的電流為 ，最佳情況的工作電流為 。 圖 太陽能電池內(nèi)部結(jié)構(gòu) 太陽能控制器 圖 太陽能電池的伏安特性曲線 大家都知道，我們?nèi)粘Ｉ畹挠秒姸际欠€(wěn)定的電壓和電流。如果沒用穩(wěn)定的電壓和電流，用電器是無法正常的工作的。對于太陽能電池板，由上圖 可以看出：它所吸收的太陽能，然后轉(zhuǎn)化成的光生伏特電壓就不是穩(wěn)定的，它是隨著太陽光的強度的變化所變化 的。因此，這樣的電能是不能被直接使用的。 浙江科技學院本科畢業(yè)設(shè)計 11 為了能把太陽能利用到日常生活中，我們就需要一個中間控制器，來調(diào)和這樣的太陽能，它就是太陽能控制器。它可以把將所吸收的太陽能固定到一個參數(shù)上面，即使太陽能電池所產(chǎn)生的電壓是個不穩(wěn)定的。這樣，就可以把這些能量通過控制器輸送到鉛蓄電池，然后就能供我們正常使用了。 本次試驗所采用的儲存電能的設(shè)備是常見的鉛蓄電池。一個完整的鉛蓄電池是由正極、負極、電解質(zhì)以及容器所構(gòu)成的。其中，正極是由填滿的二氧化鉛的鉛板做成的，負極是由填滿海綿狀鉛的鉛板做成的，電解質(zhì)是稀硫酸（ 稀釋程度為 %）。蓄電池的工作原理就是充放電。它在充電的時候，就是在其內(nèi)產(chǎn)生化學反應(yīng)，將其中的電能轉(zhuǎn)化為化學能；放電的時候，也要產(chǎn)生化學反應(yīng)，反過來將化學能轉(zhuǎn)化為電能。這樣多次的反復(fù)充放電，就給鉛蓄電池了另一個名字：二次電池。由于多次進行化學反應(yīng)，在鉛蓄電池使用到一定時間之后，需要給它加入一定量的蒸餾水，從而讓其內(nèi)的電解質(zhì)溶液稀硫酸回到起初的稀釋濃度。 鉛蓄電池的化學反應(yīng)方程式如下： 正極反應(yīng)： O2HP b S O2eSOH4P b O 2442 2 ????? ?? ? 負極反應(yīng)： 424 P bS O2eSOPb ??? ?? 總 反 應(yīng)： O2H2 P b S OSO2HPbP b S O 24424 ???? 其中， 向右 反應(yīng)為 放電 ， 向左 反應(yīng)為 充電 [11]。 浙江科技學院本科畢業(yè)設(shè)計 12 第三章 智能語音控制系統(tǒng) 本文所研究的是太陽能智能照明，所以智能化是非常重要的。此章節(jié)，主要就講的是它之中非常重要的智能語音模塊。 圖 語音模塊原理框圖 上圖為智能語音模塊的工作原理框圖。 語音模塊包括主控芯片和語音芯片。其中，主控芯片是 STC10L08XE 單片機，它是由STC 公司制造的；語音芯片是非特定人生識別語音芯片 LD3320，它是由 ICRoute 公司制造的 [12]。 首先，通過語音模塊上的麥克風接收外來語音，并且將這些語音轉(zhuǎn)換為電信號 ，然后這些電信通過電路的模數(shù)轉(zhuǎn)換、降低噪音等處理，從而得到數(shù)字信號，數(shù)字信號再傳遞給語音芯片 LD3320，且進行再處理，然后這些信號再與庫里面的已有信號作對比，然后再輸出。輸出的信號在傳達到主控芯片，主控芯片通過相應(yīng)的 I/O 口輸出，這時候 I/O 口就可以通過繼電器傳達相應(yīng)線路的指示，從而達到語音控制的效果。 LD3320 LD3320 語音芯片是一種非特定人的語音識別芯片。 此語音芯片上有比較高精度的 A/D、 D/A 借口，這項功能實用性非常好，可以很輕松的識別人聲，來輸出相應(yīng)指令。對于人聲識別，它不 是那些傳統(tǒng)的只能識別固定人聲的，它可以適應(yīng)動態(tài)語音，也就是說，語音可以自己隨意設(shè)定，只要不超出一定范圍就能識別 [12]。 MIC 頻譜分析 提取特征 語音識別器 關(guān)鍵詞列表 拼音串 MCU 浙江科技學院本科畢業(yè)設(shè)計 13 關(guān)于動態(tài)人聲識別，只需要編輯你想說的話為拼音類型，例如，你想說“打開一號燈”，就只需在內(nèi)置 ini 文件內(nèi)相應(yīng)指令上加入“ dakaiyihaodeng”即可，這樣語音芯片就能輕松識別你所讀出的指令，達到控制效果。 下面舉個例子，例如：如果系統(tǒng)設(shè)定開始要收到“ xiaojie” 的語音，才可以進行下面指令，但是，如果你本人覺得不順口，可以在其 SD 卡內(nèi)的 ini 文件內(nèi)將相應(yīng)的 xiaojie 改成xiaomi