【正文】 陽(yáng)能公司的數(shù)量在減少，但保留下來(lái)的公司都趨向于更具規(guī)模、更能抵御市場(chǎng)的波動(dòng)。在某些國(guó)家實(shí)行的電力公司私有化，可能提高他們將太陽(yáng)能裝置推向市場(chǎng)的興趣。在奧地利等國(guó)，自己動(dòng)手建造集熱器的活動(dòng)，促進(jìn)了太陽(yáng)能裝置的主動(dòng)發(fā)展。挪威已安裝70000多套小型光伏裝置，每年安裝約5000套，大多數(shù)裝置是為偏遠(yuǎn)小鎮(zhèn)、山區(qū)和沿海地帶度假旅社供電。芬蘭人每年也購(gòu)買幾千套小型(40～100W)光伏裝置，用于消夏小屋。國(guó)家石油公司對(duì)進(jìn)一步開發(fā)太陽(yáng)能發(fā)電有著強(qiáng)烈的興趣，重點(diǎn)為建筑物薄膜光伏組件、蓄電池和成套裝置。此外，有些國(guó)家在高性能太陽(yáng)能發(fā)電窗、太陽(yáng)能熱水器、儲(chǔ)能裝置、透明隔熱材料、日光照明和與建筑物結(jié)合的光伏裝置等產(chǎn)品的商業(yè)化方面進(jìn)行努力[3]。法國(guó)的太陽(yáng)能設(shè)計(jì)師們，正在用“綠色設(shè)計(jì)”原則代替“太陽(yáng)能”設(shè)計(jì)原則，就是要統(tǒng)籌考慮能源性能、安全材料的應(yīng)用、日光照明、居住的舒適度和健康等因素。這種新設(shè)計(jì)方法，將應(yīng)用于Angers的法國(guó)環(huán)境保護(hù)和能源管理署的辦公大樓?，F(xiàn)今,LED路燈相對(duì)于高壓鈉燈路燈的優(yōu)越性已被絕大部分專業(yè)人士認(rèn)可，然而遺憾的是目前大多數(shù)的LED路燈仍然采用交流電供電，一方面是交流電路燈的技術(shù)已經(jīng)十分成熟，而太陽(yáng)能路燈還有很多不確定因素，另一方面主要的考慮仍然是太陽(yáng)能的初始投資過大，從而忽略了太陽(yáng)能供電的很多根本優(yōu)越性。然而真正要用太陽(yáng)能來(lái)取代一切能源還是一個(gè)長(zhǎng)期而艱巨的任務(wù),任何新生事物最好先從小打小鬧開始，而且采用“自產(chǎn)自銷”的方式，路燈就是一個(gè)最好的采用太陽(yáng)能的試點(diǎn)工程。而且，節(jié)能和減排一樣，必須先由政府倡導(dǎo)，甚至像德國(guó)那樣采用政府補(bǔ)貼的方法來(lái)推廣。我們欣喜地發(fā)現(xiàn),路燈工程原本即政府工程，是由政府來(lái)進(jìn)行招投標(biāo)的。因此,由LED路燈取代高壓鈉燈、由太陽(yáng)能LED路燈取代交流電LED路燈正是大勢(shì)所趨[3]。第二章 方案的論證與選擇 設(shè)計(jì)要求，能保證連續(xù)7天陰天正常夜間照明。，經(jīng)過上電復(fù)位，時(shí)鐘顯示為00：00：00，這時(shí)可以調(diào)整時(shí)、分、秒按鈕進(jìn)行精確調(diào)整到當(dāng)前時(shí)間，進(jìn)行正常走時(shí)。：00：00，關(guān)路燈時(shí)間為6：00：00，如果不做調(diào)整的話，時(shí)間就是下午7點(diǎn)鐘開燈，早晨6點(diǎn)鐘關(guān)燈。、夏、秋、冬四季的晝夜并不相等，為了更好的節(jié)省電力資源，本設(shè)計(jì)中可以進(jìn)行手動(dòng)調(diào)整，根據(jù)四季的變化來(lái)調(diào)整開路燈和關(guān)路燈的時(shí)間，更有效的節(jié)省資源。本設(shè)計(jì)的最大優(yōu)點(diǎn)在于既能通過光的強(qiáng)度控制路燈的開關(guān)，也能通過設(shè)置時(shí)間來(lái)控制路燈的開關(guān)，可以靈活自如，給使用者帶來(lái)了很大的方便，又達(dá)到了節(jié)能的效果。 設(shè)計(jì)組成方框圖太陽(yáng)能電池板UC3906充電模塊鉛 酸蓄電池主 控模 塊按 鍵摸 塊顯 示模 塊PT4115驅(qū)動(dòng)模塊LED路燈圖21 設(shè)計(jì)方框圖 太陽(yáng)能電池板方案一：?jiǎn)尉Ч杼?yáng)能電池板最初應(yīng)用于人造衛(wèi)星電源，現(xiàn)在推廣到地面應(yīng)用，單晶硅太陽(yáng)能電池板的光電轉(zhuǎn)換效率為15%左右，最高的可達(dá)到24％，這是目前所有種類的太陽(yáng)能電池板中光電轉(zhuǎn)換效率最高的；使用壽命一般為15年左右，最高可達(dá)25年。單晶硅太陽(yáng)能電池板轉(zhuǎn)換效率最高技術(shù)也最為成熟，在電池制作中一般都采用表面織構(gòu)化發(fā)射區(qū)鈍化分區(qū)摻雜等技術(shù)，開發(fā)的電池板主要有平面單晶硅電池板和刻槽埋柵電極單晶硅電池板，電池轉(zhuǎn)化效率超過20%左右。方案二：多晶硅太陽(yáng)電池板的制作工藝與單晶硅太陽(yáng)電池板差不多，但是多晶硅太陽(yáng)能電池板的光電轉(zhuǎn)換效率則要降低不少，其光電轉(zhuǎn)換效率約12％左右。從制作成本上來(lái)講，比單晶硅太陽(yáng)能電池板要便宜一些，材料制造簡(jiǎn)便，節(jié)約電耗，總的生產(chǎn)成本較低，因此得到大量發(fā)展。此外，多晶硅太陽(yáng)能電池板的使用壽命也要比單晶硅太陽(yáng)能電池板短。從性能價(jià)格比來(lái)講，單晶硅太陽(yáng)能電池板還略好一些。方案三：非晶硅太陽(yáng)電池板是1976年出現(xiàn)的新型薄膜式太陽(yáng)電池板，它與單晶硅和多晶硅太陽(yáng)電池板的制作方法完全不同，工藝過程大大簡(jiǎn)化，硅材料消耗很少，電耗更低，它的主要優(yōu)點(diǎn)是在弱光條件也能發(fā)電。但非晶硅太陽(yáng)電池板存在的主要問題是非晶硅薄膜太陽(yáng)能電池板與結(jié)晶硅相比轉(zhuǎn)換效率偏底, 目前國(guó)際先進(jìn)水平為10%左右，且不夠穩(wěn)定，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，其轉(zhuǎn)換效率衰減。在能量轉(zhuǎn)換效率和使用壽命等綜合性能方面，單晶硅、多晶硅太陽(yáng)電池板優(yōu)于其他電池板，故太陽(yáng)能電池板采用多晶硅太陽(yáng)能電池板。綜合設(shè)計(jì)要求，我選擇方案一。 蓄電池方案一:鉛酸免維護(hù)蓄電池，免維護(hù)蓄電池由于自身結(jié)構(gòu)上的優(yōu)勢(shì)，電解液的消耗量非常小，在使用壽命內(nèi)基本不需要補(bǔ)充蒸餾水。它還具有耐震、耐高溫、體積小、自放電小的特點(diǎn)，使用壽命一般為普通蓄電池的兩倍。市場(chǎng)上的免維護(hù)蓄電池也有兩種：第一種在購(gòu)買時(shí)一次性加電解液以后使用中不需要維護(hù)(添加補(bǔ)充液)；另一種是電池本身出廠時(shí)就已經(jīng)加好電解液并封死，用戶根本就不能加補(bǔ)充液。方案二：鎳鎘蓄電池正極活性物質(zhì)主要由鎳制成，負(fù)極活性物質(zhì)主要由鎘制成的一種堿性蓄電池。正極為氫氧化鎳，負(fù)極為鎘，電解液是氫氧化鉀溶液，充電、放電的化學(xué)反應(yīng)是鎳鎘蓄電池充電后，正極板上的活性物質(zhì)變?yōu)闅溲趸?，?fù)極板上的活性物質(zhì)變?yōu)榻饘冁k；鎳鎘電池放電后，正極板上的活性物質(zhì)變?yōu)闅溲趸瘉嗘嚕?fù)極板上的活性物質(zhì)變?yōu)闅溲趸k。其優(yōu)點(diǎn)是輕便、抗震、壽命長(zhǎng)，常用于小型電子設(shè)備。綜合設(shè)計(jì)要求，我選擇方案一。 主控模塊方案一：采用AT89C2051芯片，它體積小，管腳少，沒有提供外部擴(kuò)展存儲(chǔ)器與I/O設(shè)備所需的地址、數(shù)據(jù)、控制信號(hào),因此利用AT89C2051構(gòu)成的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)不能在AT89C2051之外擴(kuò)展存儲(chǔ)器或I/O設(shè)備。無(wú)法滿足設(shè)計(jì)所需。方案二：采用AT89C52芯片，具有AT89C2051的所有功能，管腳充足，AT89C52設(shè)有穩(wěn)態(tài)邏輯，可以在低到零頻率的條件下靜態(tài)邏輯，支持兩種軟件可選的掉電模式。在閑置模式下，CPU停止工作。但RAM，定時(shí)器，計(jì)數(shù)器，串口和中斷系統(tǒng)仍在工作。在掉電模式下，保存RAM的內(nèi)容并且凍結(jié)振蕩器，禁止所用其他芯片功能，直到下一個(gè)硬件復(fù)位為止。結(jié)合設(shè)計(jì)要求，我選擇方案二。 顯示模塊方案一:采用液晶顯示屏顯示時(shí)間數(shù)字。液晶顯示屏具有低功耗、短小輕薄、無(wú)輻射危險(xiǎn)，影像穩(wěn)定不閃爍及平面直角顯示等優(yōu)勢(shì)，可視面積大，畫面效果好，抗干擾能力強(qiáng)，分辨率高等特點(diǎn)。但由于液晶是以點(diǎn)陣的模式顯示各種符號(hào)，需要利用控制芯片創(chuàng)建字符庫(kù)，編程工作量大，控制器的資源占用較多，其成本也偏高。在使用時(shí)，不能有靜電干擾，否則易燒壞液晶的顯示芯片，不易維護(hù)。方案二：采用傳統(tǒng)的LED數(shù)碼管顯示。用發(fā)光二極管（簡(jiǎn)稱LED）組成的字形來(lái)顯示數(shù)字，七個(gè)條形發(fā)光二極管排列成七段組合字型，便構(gòu)成了半導(dǎo)體數(shù)碼管。半導(dǎo)體數(shù)碼光分共陽(yáng)極數(shù)碼管和共陰極數(shù)碼管，此次設(shè)計(jì)采用了共陰極數(shù)碼管顯示，即七個(gè)發(fā)光二極管的陰極連在一起接地。當(dāng)共陰極數(shù)碼管的某一陽(yáng)極接高電平時(shí)，相應(yīng)的二極管發(fā)光，根據(jù)字形使某幾段二極管發(fā)光，所以共陰極數(shù)碼管需要輸出高電平有效的譯碼器來(lái)驅(qū)動(dòng)。綜合設(shè)計(jì)要求，我選擇方案二。 時(shí)鐘芯片的選擇方案一：使用單片機(jī)定時(shí)計(jì)數(shù)器提供時(shí)鐘信號(hào)，用程序?qū)崿F(xiàn)年、月、日、時(shí)、分、秒、星期計(jì)數(shù)。采用這種方案可減少芯片的使用，節(jié)約成本。但產(chǎn)生的時(shí)間誤差較大。方案二:使用專用時(shí)鐘芯片DS1302提供時(shí)鐘信號(hào)。DS1302芯片是一種高性能的時(shí)鐘芯片，可自動(dòng)對(duì)秒年、月、日、時(shí)、分、秒、星期計(jì)數(shù)，還有閏年補(bǔ)償功能，而且精度高。綜合設(shè)計(jì)要求，我選擇方案二。 路燈的選擇方案一:路燈選用白熾燈。白熾燈將燈絲通電加熱到白熾狀態(tài)，利用熱輻射出可見光的電光源。自1879年，美國(guó)的愛迪生制成了碳化纖維（即碳絲）白熾燈以來(lái)，經(jīng)人們對(duì)燈絲材料、燈絲結(jié)構(gòu)、充填氣體的不斷改進(jìn)，白熾燈的發(fā)光效率也相應(yīng)提高。1959年，美國(guó)在白熾燈的基礎(chǔ)上發(fā)展了體積和衰光極小的鹵鎢燈。白熾燈的發(fā)展趨勢(shì)主要是研制節(jié)能型燈泡。不同用途和要求的白熾燈，其結(jié)構(gòu)和部件不盡相同。白熾燈的光效雖低，但光色和集光性能好，是產(chǎn)量最大，應(yīng)用最廣泛的電光源。方案二: 路燈選用LED路燈。LED路燈是用高亮度白色發(fā)光二極管發(fā)光源，光效高、耗電少、壽命長(zhǎng)、易控制、免維護(hù)、安全環(huán)保；是新一代固體冷光源，光色柔和、艷麗、豐富多彩、低損耗、低能耗，綠色環(huán)保，適用家庭，商場(chǎng)，銀行，醫(yī)院，賓館，飯店他各種公共場(chǎng)所長(zhǎng)時(shí)間照明。無(wú)閃直流電，對(duì)眼睛起到很好的保護(hù)作用，是臺(tái)燈，手電的最佳選擇。經(jīng)比較，我選擇采用方案二。 最終方案的確定綜合上面所述，太陽(yáng)能的主控部分選用AT89C52單片機(jī)，太陽(yáng)能電池板選擇單晶硅太陽(yáng)能電池板，蓄電池選擇鉛酸免維護(hù)蓄電池，顯示部分選擇傳統(tǒng)的LED數(shù)碼顯示管，時(shí)鐘芯片選擇DS1302，鍵盤模塊選擇獨(dú)立式鍵盤，路燈選擇LED節(jié)能燈。第三章 硬件電路的設(shè)計(jì) 電路的總體結(jié)構(gòu)LED是一種低壓直流負(fù)載，采用太陽(yáng)能光伏供電的LED適合采用直流負(fù)載太陽(yáng)能獨(dú)立式發(fā)電系統(tǒng)。太陽(yáng)能LED照明系統(tǒng)主要由太陽(yáng)能電池板、控制器、蓄電池等部分組成。在太陽(yáng)能LED照明系統(tǒng)中，控制器的作用是利用太陽(yáng)能電池板將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換的電能轉(zhuǎn)存在蓄電池中。當(dāng)自然光照減弱到需要照明時(shí)，控制器將蓄電池存儲(chǔ)的電能輸送給LED而發(fā)光。當(dāng)自然光照升高到不再需要照明時(shí)，控制器則關(guān)斷蓄電池的放電通路，使LED熄滅，不再耗電。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，已經(jīng)考慮了陰雨天氣，把平時(shí)多余的電能存儲(chǔ)在蓄電池中，從而可以保證在陰雨天氣有足夠的電能可供使用。 太陽(yáng)能電池板太陽(yáng)能電池板是太陽(yáng)能路燈中的核心部分，也是太陽(yáng)能路燈中價(jià)值最高的部分。其作用是將太陽(yáng)的輻射能轉(zhuǎn)換為電能，并送至蓄電池中存儲(chǔ)起來(lái)。在眾多太陽(yáng)能光電池中較普遍且較實(shí)用的有單晶硅太陽(yáng)能電池、多晶硅太陽(yáng)能電池及非晶硅太陽(yáng)能電池三種。在太陽(yáng)光充足、日照好的東西部地區(qū)，采用多晶硅太陽(yáng)能電池為好，因?yàn)槎嗑Ч杼?yáng)能電池生產(chǎn)工藝相對(duì)簡(jiǎn)單，價(jià)格比單晶硅低。在陰雨天比較多、陽(yáng)光相對(duì)不是很充足的南方地區(qū)，采用單晶硅太陽(yáng)能電池為好，因?yàn)閱尉Ч杼?yáng)能電池性能參數(shù)比較穩(wěn)定。非晶硅太陽(yáng)能電池在室外陽(yáng)光不足的情況下比較好，因?yàn)榉蔷Ч杼?yáng)能電池對(duì)太陽(yáng)光照條件要求比較低。本設(shè)計(jì)采用的太陽(yáng)能電池板需要為蓄電池提供12V的直流電，當(dāng)?shù)毓庹諘r(shí)間日均為4小時(shí)，我選擇可提供20V電壓的太陽(yáng)能電池板，電池板預(yù)留容量20%，所以，WP247。20V=（1A10h120%）247。4h,WP=60W,由于電池板損耗在10%左右，我選擇實(shí)際功率為70W，工作電壓為20V的單晶硅太陽(yáng)能電池板，電池板采用可折疊的柔性板。 蓄電池本設(shè)計(jì)采用鉛酸免維護(hù)蓄電池，由于具有密封性好、泄漏、無(wú)污染、免維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)，近年來(lái)在國(guó)內(nèi)外得到廣泛的應(yīng)用。本設(shè)計(jì)要滿足連續(xù)7個(gè)陰雨天供電，每日放電10小時(shí)，蓄電池容量＝1A10h7=70AH，蓄電池充放電預(yù)留10%容量，所以實(shí)際蓄電池為12V/80AH。 太陽(yáng)能路燈光源LED燈壽命長(zhǎng)，可達(dá)1000000h，工作電壓低，不需要逆變器，光效較高，國(guó)產(chǎn)為50lm/W，進(jìn)口為80lm/W。隨著技術(shù)的進(jìn)步，LED燈的性能將進(jìn)一步提高。LED燈是一種通過直流低壓點(diǎn)亮發(fā)光二極管組來(lái)實(shí)現(xiàn)照明需求的一種新型照明方式，具有亮度高、顯色性好等特點(diǎn)；另外，由于LED路燈的輸入為低壓電流，能與太陽(yáng)能結(jié)合起來(lái)，LED作為太陽(yáng)能路燈的光源將是今后發(fā)展的趨勢(shì)。本設(shè)計(jì)選用功率為10W，工作電流為1A的LED路燈，它相當(dāng)于100W的白熾燈。 控制器無(wú)論太陽(yáng)能燈具大小，一個(gè)性能良好的充電放電控制器是必不可少的。為了延長(zhǎng)蓄電池的使用壽命，必須對(duì)它的充放電條件加以限制，防止蓄電池過充電及深度充電。在溫差較大的地方，合格的控制器還應(yīng)具備溫度補(bǔ)償功能。同時(shí)太陽(yáng)能控制器成兼有路燈控制功能，具有光控、時(shí)控功能，并應(yīng)具有夜間自動(dòng)切控制負(fù)載功能，便于陰雨天延長(zhǎng)路燈工作時(shí)間。對(duì)任何一個(gè)太陽(yáng)能照明系統(tǒng)來(lái)說，充放電控制電路的優(yōu)劣將直接影響到系統(tǒng)應(yīng)用的成敗。由于太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)輸入的能力極不穩(wěn)定，光伏發(fā)電系統(tǒng)中對(duì)蓄電池充電的控制要比普通發(fā)電系統(tǒng)對(duì)蓄電池充電的控制復(fù)雜。一個(gè)性能良好的光伙控制器應(yīng)具有控制蓄電池充放電、溫度調(diào)節(jié)、過充保護(hù)、過放保護(hù)、短路保護(hù)、反接保護(hù)等多種保護(hù)功能以及自動(dòng)開關(guān)和時(shí)間調(diào)整功能。從而保證系統(tǒng)可靠運(yùn)行，同時(shí)使太陽(yáng)能電池板可以在不同溫度和輻照情況下智