【正文】 太原理工大學(xué)現(xiàn)代科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）太原理工大學(xué)現(xiàn)代科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）設(shè)計(jì)說明書設(shè)計(jì)(論文)題目：太陽能LED路燈系統(tǒng)設(shè)計(jì) 學(xué) 生：專 業(yè)： 班 級(jí)：指導(dǎo)教師： 設(shè)計(jì)日期：2016年6月5日II太陽能LED路燈系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘 要隨著太陽能光伏技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步，太陽能燈具產(chǎn)品在環(huán)保節(jié)能的雙重優(yōu)勢(shì)下已逐漸形成規(guī)模，例如太陽能路燈、庭院燈、草坪燈等。太陽能發(fā)電在路燈照明領(lǐng)域發(fā)展已經(jīng)日趨完善。該太陽能LED路燈系統(tǒng)采用AT89C52單片機(jī)為核心，通過UC3906芯片充電，利用單片機(jī)的端口分別控制數(shù)碼管顯示和智能控制照明系統(tǒng)。本系統(tǒng)既能通過光的強(qiáng)弱來控制路燈的開關(guān)，又可以通過調(diào)整時(shí)間來控制路燈的開關(guān)，實(shí)現(xiàn)兩種功能，達(dá)到完美控制的效果。該系統(tǒng)操作簡(jiǎn)單，功能齊全，界面友好。關(guān)鍵詞: 太陽能照明，AT89C52，UC3906，LED路燈DESIGN OF SOLAR LED STREET LAMP SYSTEMABSTRACTWith the development of solar photovoltaic technology and progress, solar lighting products in the environment protection and energy has been gradually under the dual advantages of scale, such as solar lights, garden lights, lawn and so on. Solar street lighting in the area of ??development has increasingly improved.The solar LED Street lamp system using AT89C52 MCU core, through the UC3906 chip charging port are controlled by microcontroller digital display and intelligent control of lighting systems. The system both by the intensity of light of street lamps to control the switch and switch can be controlled by adjusting the time street lamps, achieving two features, the effect perfect control. The system is simple, functional, friendly interface. KEY WORDS : Solar Lighting System, AT89C52, UC3906, LED Street lamp目 錄摘 要 IABSTRACT II第一章 緒 論 1 研究背景、目的與意義 1 新能源開發(fā)的必要性 1 太陽能利用的優(yōu)勢(shì) 2 太陽能LED路燈優(yōu)勢(shì) 3 國(guó)內(nèi)外應(yīng)用現(xiàn)狀 4第二章 方案的論證與選擇 7 設(shè)計(jì)要求 7 設(shè)計(jì)組成方框圖 8 太陽能電池板 8 蓄電池 9 主控模塊 10 顯示模塊 10 時(shí)鐘芯片的選擇 11 路燈的選擇 11 最終方案的確定 12第三章 硬件電路的設(shè)計(jì) 13 電路的總體結(jié)構(gòu) 13 太陽能電池板 13 蓄電池 14 太陽能路燈光源 14 控制器 14 燈桿及燈具外殼 15 線纜和連接緊固輔件 15 控制模塊電路設(shè)計(jì) 15 電源穩(wěn)壓電路 18 UC3906充電電路 19 光敏電阻接收電路 20 標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘電路 22 按鍵可調(diào)電路 23 LED路燈驅(qū)動(dòng)電路 23 單片機(jī)最小系統(tǒng)復(fù)位電路 25 數(shù)碼管顯示電路 26 整機(jī)電路總體設(shè)計(jì) 27第四章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 29 主程序設(shè)計(jì) 29 31第五章 太陽能路燈的仿真 33 仿真流程 33 仿真圖 33第六章 總 結(jié) 36致 謝 38參考文獻(xiàn) 39附錄Ⅰ 整體電路圖 40附錄Ⅱ 單片機(jī)程序 43太原理工大學(xué)現(xiàn)代科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第一章 緒 論 研究背景、目的與意義由于全球性能源危機(jī)，世界普遍重視可再生能源的利用與研究。太陽能作為一種新興的綠色能源，以其永不枯竭、無污染等優(yōu)點(diǎn)，正得到迅速的推廣應(yīng)用。太陽能路燈以其不用專人管理和控制，安裝一次性投資無需日后電費(fèi)開支，無需架設(shè)輸電線路或挖溝鋪設(shè)電纜．可以方便安裝在廣場(chǎng)、校園、公園以及不便于架設(shè)輸電線路的地方等多方面的優(yōu)點(diǎn)而越來越受到重視[1]。 新能源開發(fā)的必要性跨入21世紀(jì)后，人類面臨著實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的重大挑戰(zhàn)，如何能在能源有限和環(huán)境保護(hù)的雙重制約下發(fā)展經(jīng)濟(jì)已成為全球的熱點(diǎn)問題。而能源問題更為突出，不僅表現(xiàn)在常規(guī)能源的匱乏，更嚴(yán)重的是化石能源的開發(fā)利用更加劇了環(huán)境的惡化。主要表現(xiàn)為以下幾個(gè)方面[2]：(1)能源短缺。常規(guī)能源的有限性和分布不均勻，造成了世界上大部分國(guó)家能源供應(yīng)不足，不能滿足其經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需求。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來看，全球已探明石油儲(chǔ)量只能用到2020年，天然氣也只能延續(xù)到2040年左右，即使儲(chǔ)量豐富的煤炭資源也只能維持二三百年。因此，人類遲早要面臨化石燃料枯竭的危機(jī)局面。(2)環(huán)境污染。燃燒煤、石油等化石燃料，每年有數(shù)十萬噸硫等有害物質(zhì)排入天空，是大氣環(huán)境遭到嚴(yán)重污染，直接影響居民的身體健康和生活質(zhì)量；甚至在局部地區(qū)形成酸雨，嚴(yán)重污染水土資源。(3)溫室效應(yīng)?；茉吹睦貌粌H造成環(huán)境污染，同時(shí)會(huì)排放大量的溫室氣體，產(chǎn)生溫室效應(yīng)，引起全球氣候變化。 太陽能利用的優(yōu)勢(shì)人類要解決能源問題，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，只能依靠科技進(jìn)步，大規(guī)模地開發(fā)利用可再生潔凈能源。據(jù)預(yù)測(cè)，到本世紀(jì)中葉可再生能源在世界能源結(jié)構(gòu)中將占到50％以上，包括太陽能在內(nèi)的可再生能源在本世紀(jì)將會(huì)以前所未有的速度發(fā)展，逐步成為人類社會(huì)基礎(chǔ)能源的重點(diǎn)。太陽能具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，其開發(fā)利用必將在21世紀(jì)得到長(zhǎng)足的發(fā)展，并終將在世界能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)移中擔(dān)當(dāng)重任，成為21世紀(jì)后期的主導(dǎo)能源。太陽能作為一種“取之不盡，用之不竭”的安全，環(huán)保新能源越來越受到重視。在這里我們就太陽能燈具和使用市電燈具的效果作實(shí)用對(duì)比。市電照明燈具安裝復(fù)雜：在市電照明燈具工程中有復(fù)雜的作業(yè)程序，首先要鋪設(shè)電纜，這里就要進(jìn)行電纜溝的開挖、鋪設(shè)暗管、管內(nèi)穿線、回填等大量基礎(chǔ)工程。然后進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的安裝調(diào)試，如任何一條線路有問題，則要大面積返工。而且地勢(shì)和線路要求復(fù)雜、人工和輔助材料成本高昂。太陽能照明燈安裝簡(jiǎn)便：太陽能燈具安裝時(shí)，不用鋪設(shè)復(fù)雜的線路，只要做一個(gè)水泥基座，然后用不銹鋼螺絲固定就可。市電照明燈具電費(fèi)高昂：市電照明燈具工作中有固定高昂的電費(fèi)，要長(zhǎng)期不間斷對(duì)線路和其它配置進(jìn)行維護(hù)或更換，維護(hù)成本逐年遞增。太陽能照明燈具免電費(fèi)：太陽能照明燈具是一次性投入，無任何維護(hù)成本，三年可收回投資成本，長(zhǎng)期受益。市電照明燈具有安全隱患：市電照明燈具由于在施工質(zhì)量、景觀工程的改造、材料老化、供電不正常、水電氣管道的沖突等方面帶來諸多安全隱患。太陽能照明沒有安全隱患：太陽能燈具是超低壓產(chǎn)品，運(yùn)行安全可靠。太陽能燈照明的其它優(yōu)勢(shì)：綠色環(huán)保，能為高尚生態(tài)小區(qū)的開發(fā)和推廣增加新的賣點(diǎn)；可持續(xù)降低物業(yè)管理成本，減少業(yè)主公共分?jǐn)偛糠值馁M(fèi)用。綜上對(duì)比所述，太陽能照明之安全無隱患、節(jié)能無消耗、綠色環(huán)保、安裝簡(jiǎn)便、自動(dòng)控制免維護(hù)等固有的特性將為樓盤的銷售、市政工程的建設(shè)直接帶來明顯可利用的優(yōu)勢(shì)。 太陽能LED路燈優(yōu)勢(shì)隨著可持續(xù)發(fā)展的不斷深入，人們?cè)诜e極開發(fā)各類可再生新能源的同時(shí)也在倡導(dǎo)節(jié)能減排的綠色環(huán)保技術(shù)而在照明領(lǐng)域，壽命長(zhǎng)節(jié)能安全綠色環(huán)保色彩豐富微型化的LED固態(tài)照明也已被公認(rèn)為世界一種節(jié)能環(huán)保的重要途徑，太陽能LED路燈同時(shí)整合了這兩者的優(yōu)勢(shì)。LED(Light Emitting Diode，發(fā)光二極管)是一種能夠?qū)㈦娔苻D(zhuǎn)化為可見光的半導(dǎo)體發(fā)光器件，不依靠燈絲發(fā)熱來發(fā)光，而是依靠材料中的正負(fù)電荷復(fù)合來發(fā)光，能量轉(zhuǎn)化效率非常高。具有高效、節(jié)能、壽命長(zhǎng)、免維護(hù)、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)。傳統(tǒng)的光源功耗比較大，而且大多在高壓下工作，使用升壓逆變環(huán)節(jié)又降低了能源利用率，而LED低壓直流供電，安全而且光源控制成本低。LED的響應(yīng)時(shí)間一般只有幾納秒至幾十納秒，使頻繁開關(guān)，調(diào)節(jié)明暗成為可能。而且LED作為全固態(tài)發(fā)光體，耐震、耐沖擊不易破碎、發(fā)熱量低、無熱輻射、是冷光源、不含汞、鈉元素等可能危害健康的物質(zhì)，廢棄物可回收、沒有污染。太陽能路燈以太陽光為能源，不需要鋪設(shè)復(fù)雜的管線，安全節(jié)能無污染?；趩纹瑱C(jī)的太陽能控制系統(tǒng)很好地把太陽能光伏技術(shù)與單片機(jī)智能控制技術(shù)結(jié)合了起來。而且具有電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作穩(wěn)定可靠、實(shí)用性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。:據(jù)統(tǒng)計(jì)，所有路燈改為太陽能路燈可以節(jié)省一個(gè)三峽水電站的發(fā)電量。不僅如此，太陽能是一種清潔的可再生能源，它不僅節(jié)約了電能，而且減少了二氧化碳的排放量。有關(guān)數(shù)據(jù)表明太陽能路燈每年可以減少7740萬噸二氧化碳就相當(dāng)于節(jié)省了310億美元的二氧化碳減量成本。：太陽能路燈在惡劣的環(huán)境和氣候條件下，光伏發(fā)電系統(tǒng)很少發(fā)生故障；目前絕大多數(shù)太陽能電池組件的生產(chǎn)技術(shù)都足以保證10年以上性能不下降，太陽能電池組件可以發(fā)電25年或更長(zhǎng)的時(shí)間。：安裝靈活方便，便于用戶根據(jù)自己的需要選擇和調(diào)整太陽能路燈的容量大小。：太陽能路燈不使用易燃燃料，而且不像交流電那樣聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行，導(dǎo)致在雷擊等情況下經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)高壓浪涌，對(duì)設(shè)備安全造成威脅，只要設(shè)計(jì)和安裝適當(dāng)，系統(tǒng)具有很高的安全性。：離網(wǎng)運(yùn)行的太陽能路燈具有供電的自主性、靈活性。但是太陽能LED路燈的優(yōu)勢(shì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不僅這些。一般人認(rèn)為，節(jié)能燈可節(jié)能4/5是偉大的創(chuàng)舉，但LED路燈比節(jié)能燈還要節(jié)能1/4，這是固體光源偉大的革新。除此之外，LED還具有光線質(zhì)量高，基本上無輻射，可靠耐用，維護(hù)費(fèi)用極為低廉等優(yōu)勢(shì)，屬于典型的綠色照明光源。超高亮LED的研制成功，大大地降低了太陽能燈具使用成本，使之達(dá)到或接近工頻交流電照明系統(tǒng)初裝的成本報(bào)價(jià)，并且具有保護(hù)環(huán)境、安裝簡(jiǎn)便、操作安全、經(jīng)濟(jì)節(jié)能等優(yōu)點(diǎn)。由于LED具有的光效率高，發(fā)熱量低等優(yōu)勢(shì)，已經(jīng)越來越多地應(yīng)用在照明領(lǐng)域，并呈現(xiàn)出取代傳統(tǒng)照明光源的趨勢(shì)。太陽能與LED相結(jié)合的技術(shù)運(yùn)用在路燈領(lǐng)域完全符合“綠色，節(jié)能，低成本”的現(xiàn)代化設(shè)計(jì)理念。而且針對(duì)現(xiàn)階段太陽能LED路燈研究遭遇技術(shù)“瓶頸”而處于“花香”卻難“滿園綻放”的尷尬境地的情況，我們這個(gè)課題具有很大的研究?jī)r(jià)值，而從上面一系列的分析中也不難看出這個(gè)課題本身所具有的潛在價(jià)值更是無法估量的。 國(guó)內(nèi)外應(yīng)用現(xiàn)狀在國(guó)家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的推動(dòng)下，太陽能產(chǎn)業(yè)從無到有、從小到大發(fā)展起來。國(guó)內(nèi)各大研究單位都對(duì)太陽能路燈作了詳盡的研究，特別是近幾年來，已經(jīng)初步形成在“產(chǎn)業(yè)上規(guī)模、技術(shù)上水平、產(chǎn)品上檔次和市場(chǎng)要規(guī)范”的產(chǎn)業(yè)發(fā)展思路引導(dǎo)下，太陽能產(chǎn)業(yè)得到了快速發(fā)展，如太陽能熱水器、太陽能光伏電池技術(shù)日趨成熟，產(chǎn)品質(zhì)量不斷提高。歐洲各國(guó)都在開辟通向持久能源的通道，影響他們決策的主要因素是環(huán)境保護(hù)、創(chuàng)造就業(yè)機(jī)會(huì)和能源供應(yīng)的安全可靠，可再生能源技術(shù)在這些方面有著較大優(yōu)勢(shì)。它對(duì)環(huán)境的影響最小、可替代部分常規(guī)能源、增加能源供應(yīng)的安全性和可靠性。它要求較大的設(shè)備投資、創(chuàng)造了更多的就業(yè)機(jī)會(huì)、有助于經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)。在歐洲大部分地區(qū)，環(huán)保的思路推動(dòng)著替代能源技術(shù)的開發(fā)，太陽能被公認(rèn)為是一種極好的替代能源。它的利用有助于降低CO2的排放，因而達(dá)到保護(hù)環(huán)境，很多國(guó)家，如丹麥、芬蘭、德國(guó)和瑞士，都認(rèn)為氣候變暖是推動(dòng)太陽能研究開發(fā)、發(fā)展和銷售活動(dòng)的主要因素。盡管受到常規(guī)能源的低價(jià)影響，在歐洲很多國(guó)家中，太陽能裝置市場(chǎng)仍然持續(xù)增長(zhǎng)。雖然太