【正文】 本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）論文題目：基于單片機(jī)控制的太陽能交通燈學(xué)生姓名：所在院系：機(jī)電學(xué)院所學(xué)專業(yè)：應(yīng)用電子技術(shù)教育 導(dǎo)師姓名： 完成時(shí)間：摘要目前隨著世界各國石油、煤炭等自然資源的匱乏，全國大部分地區(qū)為了對付缺電，實(shí)行了分地區(qū)分時(shí)段的拉閘限電措施，而交通燈作為重要的指揮工具也由于市電的斷電而不能工作，造成了交通安全隱患。隨著全球能源危機(jī)和環(huán)境惡化，太陽能以其無污染、無噪聲、拆裝移動(dòng)簡易、不會破壞市容環(huán)境、不受地理位置限制等特有的優(yōu)勢，將代替?zhèn)鹘y(tǒng)的不可再生能源，成為人類社會取之不盡、用之不竭的低成本環(huán)保清潔能源，太陽能發(fā)電將走入普通老百姓的日常生活，節(jié)約電費(fèi)和能源，保護(hù)環(huán)境，造福人類。關(guān)鍵詞:單片機(jī)。太陽能；存儲器。擴(kuò)展。定時(shí)/計(jì)數(shù)器AbstractAt present along with various countries petroleum, coal and so on natural resource deficiency, national most districts to cope with lacks the electricity, implemented a minute area to divide the time interval to pull the floodgate to limit power consumption the measure, but the traffic light took the important direction tool also as a result of the city electricity power failure but could not work, has created the traffic safety hidden danger. Along with the whole world energy crisis and the environmental deterioration, the solar energy will not have the pollution by it, not to have the noise, the knockeddown and assemble migration simple, not to destroy the city39。s appearance environment, not the geographical position limit and so on unique superiority, will replace traditional the renewable energy source, will bee the human society inexhaustible, the inexhaustible low cost environmental protection clean energy, the solar electrical energy generation will walk into ordinary people39。s daily life, will save the electrical bill and the energy, will protect the environment, will benefit the humanity. Keywords：Monolithic integrated circuit。 Solar energy。 Memory。 Expansion。 Fixed time/counter目 錄1引言 12 設(shè)計(jì)要求 13 方案論證 14 電路框圖 2 太陽能組成部分 2 2 太陽能控制器 2 蓄電池 3 光電轉(zhuǎn)換電路的設(shè)計(jì) 4 電源電路 8 蓄電池充放電控制電路 85 太陽能電池板組件及其選用 96 單片機(jī)組成部分電路分析 10 10 指示燈顯示電路的設(shè)計(jì)的原理分析 11 數(shù)碼顯示電路的原理分析 12 單片機(jī)控制系統(tǒng)的軟件部分的原理分析 127 結(jié)束語 14致謝 15參考文獻(xiàn) 16附錄1 ：總體電路圖 17附錄2：程序清單 191引言人類文化的使命，歸結(jié)于與自然的對抗最終以生態(tài)平衡來達(dá)到一種和諧的秩序。太陽能是一種取之不盡，用之不竭的清潔能源，用太陽能替代常規(guī)能源，轉(zhuǎn)變能源開發(fā)、利用的方式，對照明節(jié)能與和諧社會的建設(shè)具有十分重要的意義。當(dāng)今，紅綠燈安裝在各個(gè)道口上，已經(jīng)成為疏導(dǎo)交通車輛最常見和最有效的手段。但這一技術(shù)在19世紀(jì)就已出現(xiàn)了。人類對太陽能的利用有著悠久的歷史。我國早在兩千多年前的戰(zhàn)國時(shí)期，就知道利用鋼制四面鏡聚焦太陽光來點(diǎn)火；利用太陽能來干燥農(nóng)副產(chǎn)品。發(fā)展到現(xiàn)代，太陽能的利用已日益廣泛，它包括太陽能的光熱利用，太陽能的光電利用和太陽能的光化學(xué)利用等。太陽能的利用有被動(dòng)式利用（光熱轉(zhuǎn)換）和光電轉(zhuǎn)換兩種方式。使用太陽電池，通過光電轉(zhuǎn)換把太陽光中包含的能量轉(zhuǎn)化為電能，使用太陽能熱水器，利用太陽光的熱量加熱水，并利用熱水發(fā)電，利用太陽能進(jìn)行海水淡化。太陽能發(fā)電一種新興的可再生能源利用方式。本課題將充分利用太陽能資源、太陽能電池和光電轉(zhuǎn)換技術(shù)給交通燈提供電力，利用單片機(jī)技術(shù)實(shí)現(xiàn)太陽能交通燈燈的光電控制、定時(shí)控制和節(jié)能控制。 2 設(shè)計(jì)要求系統(tǒng)的具體設(shè)計(jì)要求：（1） 太陽能電池板功率的計(jì)算和選用；（2） 蓄電池容量，恒流充放電控制和狀態(tài)顯示；（3） 放行線,綠燈亮放行25秒,黃燈亮警告5秒,然后紅燈亮禁止；（4） 禁止線,紅燈亮禁止30秒,；3 方案論證對于交通燈控制電路來說，方案一是采用市電供電的，指示電路用燈泡作為指示，控制電路采用數(shù)字電路控制，數(shù)字電路需要用到振蕩電路、分頻器、定時(shí)器、控制器等，不但電路復(fù)雜，而且穩(wěn)定性不好。數(shù)碼顯示電路采用LED數(shù)碼管和集成74LS164組成的串行顯示電路。方案二是應(yīng)用太陽能供電的，用發(fā)光二極管做指示電路，采用單片機(jī)控制電路不但電路簡單穩(wěn)定性好，而且成本低，還可以根據(jù)實(shí)際情況需要擴(kuò)展功能，采用LED數(shù)碼管和集成塊74LS164組成的串行顯示電路。并且通過蓄電池充放電控制電路對蓄電池進(jìn)行充放電并且有相應(yīng)的保護(hù)電路。根據(jù)要求保證在一定時(shí)間陰雨天內(nèi)交通燈能夠正常的工作。給人們的出行帶來方便，大大節(jié)省電力資源。上述的方案一比方案二省電節(jié)能還有電路簡單，成本低等優(yōu)點(diǎn)。因此本設(shè)計(jì)采用方案二。4 電路框圖太陽能電池板蓄電池充放電控制負(fù)載控制交通燈負(fù)載電路蓄電池圖1 總體框圖本設(shè)計(jì)主要有89C51單片機(jī)和太陽能控制部分組成的。太陽能主要完成能量的提供。能夠節(jié)省電力資源。主要還是有89C51部分來實(shí)現(xiàn)的。根據(jù)設(shè)計(jì)要求交通燈控制器電路可以分成幾個(gè)模塊，分別為指示燈控制電路、指示燈顯示電路和數(shù)碼顯示以及太陽能電池板和蓄電池過壓或欠壓顯示電路。 太陽能組成部分太陽能控制部分主要有太陽能電池板，太陽能控制器，蓄電池，防過充和防過放電路和控制器的電源電路。太陽能電池板是太陽能發(fā)電系統(tǒng)中的核心部分，也是太陽能發(fā)電系統(tǒng)中價(jià)值最高的部分。太陽能電池方陣一般由多塊太陽能電池組件串并聯(lián)而成，每個(gè)支路通過防反充二極管、充電控制器并聯(lián)向蓄電池充電。太陽能電池方陣分為若干個(gè)子陣列，每個(gè)陣列由一個(gè)電子開關(guān)控制。當(dāng)蓄電池的充電電壓達(dá)到設(shè)定的最電高壓時(shí)，自動(dòng)依次切斷一個(gè)或數(shù)個(gè)子陣列，以限制蓄電池的充電電壓繼續(xù)增長確保蓄電池的壽命，并最大限度地利用和儲存太陽能電池發(fā)出的電能。晴天時(shí)，太陽能電池為蓄電池充電，在夜幕來臨時(shí)通過定時(shí)裝置為太陽能交通燈供電；太陽能電池板的質(zhì)量和成本將直接決定整個(gè)系統(tǒng)的質(zhì)量和成本。 太陽能控制器太陽能控制器的作用是控制整個(gè)系統(tǒng)的工作狀態(tài)，利用該控制器可以對蓄電池起到過充電保護(hù)、過放電保護(hù)的作用。其他附加功能如光控開關(guān)、時(shí)控開關(guān)都應(yīng)當(dāng)是控制器的可選項(xiàng)。 蓄電池蓄電池是一種化學(xué)電源，它將直流電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能儲存起來。需要時(shí)再把化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔茚尫懦鰜怼Ｄ芰哭D(zhuǎn)換過程是可逆的，前者稱為蓄電池充電，后者稱為蓄電池放電。在光伏發(fā)電系統(tǒng)中，蓄電池對系統(tǒng)產(chǎn)生的電能起著儲存和調(diào)節(jié)作用。由于光伏系統(tǒng)的功率輸出每天都在變化，在日照不足發(fā)電很少或需要維修光伏系統(tǒng)時(shí)。蓄電池也能夠提供相對穩(wěn)定的電能[12]。蓄電池的循環(huán)壽命主要由電池工藝結(jié)構(gòu)與制造質(zhì)量所決定。但是使用過程和維護(hù)工作對蓄電池壽命也有很大影響，有時(shí)是重大影響。首先，放電深度對蓄電池的循環(huán)壽命影響很大，蓄電池經(jīng)常深度放電，循環(huán)壽命將縮短。其次，同一額定容量的蓄電池經(jīng)常采用大電流充電和放電，對蓄電池壽命都產(chǎn)生影響。大電流充電，特別是過充時(shí)極板活性物質(zhì)容易脫落，嚴(yán)重時(shí)使正負(fù)極板短路；大電流放電時(shí)，產(chǎn)生的硫酸鹽顆粒大，極板活性物質(zhì)不能被充分利用，長此下去電池的實(shí)際容量將逐漸減小，這樣使用壽命也會受到影響。本電路采用鉛酸免維護(hù)蓄電池，不需專門的維護(hù)；即便傾倒電解液也不會溢出，不向空氣中排放氫氣和酸霧；安全性能更好。但是對蓄電池的過充電更為敏感，因此對過充保護(hù)要求高；當(dāng)長時(shí)間反復(fù)過充電后，蓄電池極板易變形。鉛蓄電池主要由以下部分構(gòu)成：正、負(fù)極板組、隔離物、容器和電解液等。 (1) 極板。鉛蓄電池的正、負(fù)極基板由純鉛制成，上面直接形成有效物質(zhì)i有些基板用鉛鎳合金制成柵架，上面涂以有效物質(zhì)。正極(陽極)的有效物質(zhì)為二氧化鉛，負(fù)極(陰極)的有效物質(zhì)為海綿狀鉛。在同一個(gè)電池內(nèi)，同極性的極板片數(shù)超過兩片者，用金屬條連接起來稱為“極板組”或“極板群”。至于極板組內(nèi)的極板片數(shù)的多少，隨其容量(蓄電能力)的大小而異。(2) 隔離物。在各種類型的鉛蓄電池中，除少數(shù)特殊組合的極板間留有寬大的空隙外，在兩極板問均需插入隔離物，以防止正負(fù)極板相互接觸而發(fā)生短路。隔離物有木質(zhì)、橡膠、微孔橡膠、微孔塑料、玻璃等數(shù)種，可根據(jù)蓄電池的類型適當(dāng)選定。(3) 容器。容器是用來盛裝電解液和支撐極板的。通常有玻璃容器、襯鉛木質(zhì)容器、硬橡膠容器和塑料容器四種。(4) 電解液。鉛蓄電池的電解液是用蒸餾水稀釋高純度濃硫酸而成。它的比重