【正文】 來判斷此時的環(huán)境是在白天還是夜晚，從而給出相應(yīng)的動作命令來確定蓄電池此時是要充電還是給 LED路燈供電。 繼電器控制模塊主要是根據(jù)采集回來的電 壓信號通過單片機(jī)來判斷蓄電池是否需要充放電，然后給繼電器以控制信號。 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 第 14 頁 共 40 頁 整體電路圖 X T A L 1X T A L 2R S TP S E NA L EEAP 1 . 0P 1 . 1P 1 . 2P 1 . 3P 1 . 4P 1 . 5P 1 . 6P 1 . 7P 0 . 0 / AD 0P 0 . 1 / AD 1P 0 . 2 / AD 2P 0 . 3 / AD 3P 0 . 4 / AD 4P 0 . 5 / AD 5P 0 . 6 / AD 6P 0 . 7 / AD 7P 2 . 0 / A 8P 2 . 1 / A 9P 2 . 2 / A 10P 2 . 3 / A 11P 2 . 4 / A 12P 2 . 5 / A 13P 2 . 6 / A 14P 2 . 7 / A 15P 3 . 0 / R X DP 3 . 1 / T X DP 3 . 2 / I N T 0P 3 . 3 / I N T 1P 3 . 4 / T 0P 3 . 5 / T 1P 3 . 6 / WRP 3 . 7 / RD1918929303112345678393837363534333222232425262728211112131415161710R 1010 KRSC 710 uFADC 0832C 122 pFC 222 pF12 M H zX 15STC89C5212348765CSCH 0CH 1G N DV C CC L KDIDOD7D6D5D4D3D2D1D0ERWRSVEEVDDVSSL C D 1 6 0 21 k * 81 0 k1 K R 22 2 0 V 圖 整體設(shè)計電路圖 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 第 15 頁 共 40 頁 軟件設(shè)計思路和實現(xiàn)的功能 此次軟件設(shè)計主要是先對 LCD160 ADC083按鍵電路進(jìn)行初始化。使繼電器動作的功率通常是非常小的，而被其觸點(diǎn)所控制電路的功率要大得多，因此繼電器電路必須有放大功率的作用，從而可以實現(xiàn)對電路的控制 [16]。通過電壓輸入信號的變化，而接通或斷開控制電路，實現(xiàn)系統(tǒng)的自動控制。四，時間繼電器。 （ 2）繼電器 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 第 13 頁 共 40 頁 繼電器是一種靠電磁感應(yīng)工作的自動化電器開關(guān)。該燈在 220V（純正弦波，頻率 50 赫茲）普通市電條件下使 用，壽命可以達(dá)到 5 萬小時，但在太陽能燈具上使用壽命大大減少，與普通節(jié)能燈差不多（因為太陽能燈具都是方波逆變器，太陽能電源 220V輸出頻率、相位、電壓都是不能和普通市電相比的）。 （ 1）路燈 太陽能路燈采用何種光源，是判斷太陽能燈具能否正常使用的重要指標(biāo)，一般太陽能燈具采用低壓節(jié)能燈、低壓鈉燈、無極燈、 LED 光源。 所以綜合考慮，我會選擇膠體蓄電池。它儲存并釋放電能。其主要的改變，在于以儲氫合金取代負(fù)極原來使用的鎘 [13]。其過充電時間與充電速 率有關(guān)，實際工作中可以根據(jù)電解液比重的變化來判斷鉛酸蓄電池的充電程度。 （ 1）蓄電池 由于太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的輸入能量極不穩(wěn)定，所以一般需要配置蓄電池系統(tǒng)才能 工作。當(dāng)數(shù)據(jù)為 “1” 、 “0” 時，只對 CH0進(jìn)行單通道轉(zhuǎn)換。其功能如表 。 當(dāng) ADC0832未工作時其 CS端應(yīng)為高電平，芯片禁用。芯片轉(zhuǎn)換時間僅為 32μ S，為了減少數(shù)據(jù)誤差，用雙數(shù)據(jù)輸出可作為數(shù)據(jù)校驗，穩(wěn)定性能強(qiáng)、轉(zhuǎn)換速度快。 ADC0832與單片機(jī)管腳的接口電路如圖 。 DI 數(shù)據(jù)信號輸入，選擇通道控制。 CS_ 片選使能，低電平芯片使能。通常的模數(shù)轉(zhuǎn)換器是將一個輸入電壓信號轉(zhuǎn)換為一個輸出的數(shù)字信號。在光強(qiáng)較弱情況下短路電流也能達(dá)到 140mA,滿足設(shè)計的要求，同時 在光照充足情況下也可以直接輸出穩(wěn)定的 5V。其作用是將太陽的輻射能轉(zhuǎn)換為電能，或送至蓄電池中存儲起來。 LCD1602與單片機(jī)的接口電路如圖 所示。如圖 所示為液晶顯示器的管腳圖。圖 為最小系統(tǒng)電路圖。如果系統(tǒng)在上電時得不到有效的復(fù)位，則程序計數(shù)器 PC 將得不到一個合適的初值，因此， CPU可能會從一個未被定義的位置開始執(zhí)行程序。對于 CMOS 型單片機(jī)，由于在 RST 端內(nèi)部有一個下拉電阻，故可將外部電阻去掉，而將外接電容減至 1pF。一般采用的辦法是在 RST 端和正電源 Vcc 之間接一個按鈕。為保險起見，電源穩(wěn)定后還要經(jīng)過一定時間的延時才撤銷復(fù)位信號，以防止電源開關(guān)或電源插頭分 合過程中引起的抖動而影響復(fù)位 [5]。 XTAL1：片內(nèi)振蕩器反相放大器和時鐘發(fā)生器的輸入端。 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 第 7 頁 共 40 頁 EA/VPP：外部程序存儲器訪問允許。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài) ALE禁止，置位無效。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個ALE脈沖。當(dāng)訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的低位字節(jié)。除了 P1 口外 P0、 P P3口 都還有其他的功能。 I/O口作為輸入口時有兩種工作方式，即所謂的讀端口與讀引腳。 T1（ T1定時器的外部計數(shù)輸入）。 TXD（串行輸出口）。 P3口： P3口管腳是 8個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向 I/O口，可接收輸出 4個 TTL門電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。 P1口管腳寫入 1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入， P1口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣 故。當(dāng) P1口的管腳第一次寫 1 時，被定義為高阻輸入。該單片機(jī)是與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn) MCS51 指令集和輸出管腳相兼容的單片機(jī)，指令代碼完全兼容傳統(tǒng) 8051 單片機(jī)，具有速度高，功耗低，抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn) [4]。傍晚時，蓄電池給路燈進(jìn)行供電，實現(xiàn)照明效果。 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 第 5 頁 共 40 頁 3. 系統(tǒng)硬件的設(shè)計 在本次方案的設(shè)計中，電路主要包含了太陽能電池板，蓄電池管理模塊，單片機(jī)，路燈控制模塊，顯示模塊，按鍵模塊等。蓄電池對路燈進(jìn)行供電，這個過程中，單片機(jī)一直在對蓄電池和太陽能電池板的電壓進(jìn)行采樣分析，如果太陽能采集到的電壓低于一定值時，單片機(jī)控制的繼電器將會做出相應(yīng)的動作。而且，采用分立元件實現(xiàn)太陽能路燈控制系統(tǒng)的智能化方面比較困難。 蓄 電 池 管 理 模 塊路 燈 控 制 模 塊單片機(jī) 電 壓 采 集太 陽 能 板 模 塊液 晶 顯 示 模 塊按 鍵 模 塊 圖 整體框圖 此設(shè)計是由單片機(jī)作為核心控制器進(jìn)行控制的，太陽能電池板將吸收到的太陽光能經(jīng)過陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 第 4 頁 共 40 頁 充電管理模塊給蓄電池充電，而蓄電池要持 續(xù)不斷給單片機(jī)提供電源，讓它來檢測采集到的太陽能電池板電壓值的大小。燈具有照明燈具及演示時的指示燈。蓄電池過充保護(hù)電路是一個簡單的由穩(wěn)壓二極管、三極管及電阻構(gòu)成的電路，而在太陽能板給電池充電時為防止電池對太陽能板反向充電，需在太陽能板和電池之間接一個二極管。因此，太陽能光伏發(fā)電市場發(fā)展前景十分廣闊，已經(jīng)引起了世界發(fā)達(dá)國家的高度重視 [3]。由于 LED具有發(fā)光效率高，發(fā)熱量低等優(yōu)勢，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 [2]。 (4)安全穩(wěn)定：運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用低，普通路燈明顯高于太陽能壁燈，而且會隨著使用時間的增長而越來越高（電費(fèi)、人工等）。 (2)可靠耐 用：太陽能壁燈在惡劣的環(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年或更長的時間。各種各樣的太陽能電子產(chǎn)品發(fā)展非常迅速。為貫徹落實科學(xué) 發(fā)展觀，把節(jié)約資源作為基本國策，發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)，保護(hù)生態(tài)環(huán)境，加快建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)與人口、資源、環(huán)境相互協(xié)調(diào)發(fā)展的要求?；茉吹睦貌粌H造成環(huán)境污染，同時會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。因此，人類遲早要面臨化石燃料枯竭的危機(jī)局面。當(dāng)今社會，人類面臨著經(jīng)濟(jì)和能源可持續(xù)發(fā)展的重大挑戰(zhàn)，其中，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。Lighting 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 III 目錄 ............................................. 1 .................................... 3 方案一：采用分立元件設(shè)計 ......................... 3 方案二：采用單片機(jī)控制實現(xiàn) ....................... 3 方案選擇 ......................................... 4 3. 系統(tǒng)硬件的設(shè)計 ................................... 5 單片機(jī)最小系統(tǒng)電路設(shè)計 ........................... 5 顯示電路設(shè)計 ..................................... 8 按鍵開關(guān)電路 ..................................... 9 太陽能板模塊 ..................................... 9 蓄電池管理模塊 .................................. 11 路燈控制模塊 .................................... 12 整體電路圖 ...................................... 14 ................................... 15 軟件設(shè)計思路和實現(xiàn)的功能 ........................ 15 系統(tǒng)流程圖 ...................................... 15 ADC0832 的子程序 ........................... 16 LCD1602 子程序 ............................. 17 按鍵子程序 ................................. 18 系統(tǒng)源程序 ...................................... 18 ............................. 19 系統(tǒng)軟件的仿真 .................................. 19 系統(tǒng)硬件電路搭建 ................................ 19 系統(tǒng)硬件電路的調(diào)試 .............................. 20 設(shè)計中遇到的問題及解決結(jié)果 ...................... 21 ...................................... 22 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 IV 致謝 .............................................. 23 參考文獻(xiàn) .......................................... 24 附錄 A 英文文獻(xiàn)原文 ................................ 25 附錄 B 英文 文獻(xiàn)譯文 ................................ 30 附錄 C 系統(tǒng)源程序 .................................. 35 附錄 D 元器件清單 .................................. 40 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 第 1 頁 共 41 頁 太陽能 LED路燈是一種新型的結(jié)合太陽能光伏發(fā)電技術(shù)與 LED技術(shù)的路燈?；谠搯纹瑱C(jī)的太陽能路燈控制系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)自動控制，滿足設(shè)計的要求。 2020年 5月 21日 5月 31日：完成畢業(yè)設(shè)計任 務(wù)，并在系統(tǒng)中提交最終論文。