【正文】 這次畢業(yè)設計讓我學到了很多東西。設計中使用了光控和時控相結合的方法，避免了光控方法易受干擾， 時控需頻繁 設置時間的麻煩， 為了節(jié)約用電，在深夜行人較少時路燈根據設置的熄燈時間熄滅，早上行人多時根據設置的開燈時間亮燈。系統(tǒng)總體程序流程圖如圖 7 所示。每當設定一次信息，系統(tǒng)就自動調用存 儲程序，將信息保存在芯片內；當系統(tǒng)重新上電的時候，自 動調用讀存儲器程序，將存儲器內的信息，讀到緩存單元中，供主程序使用。其與 單 片機的連接如圖 6 所示：a0a1a2a3vc cwpsclsda20c42 R19VCC 19圖 6 24C02 與單片機連接圖AT24C02 在本設計中的作用是掉電存儲器，是為了防止電源突然斷開的時候，用戶 的信息不會丟失，存儲當前設定的信息。上 電運行時，在Vcc≥，RST 必須保持低電平。RST 是復位 /片選線，通過把 RST 輸入驅動置高電平來啟動所有的數據傳送。DS1302 由 Vcc1 或 Vcc2 兩者中的較大者供電。DS1302 內部有一個 318 的用于臨時性存放數據的 RAM 寄存器。DS1302 是 DALLAS 公司的一種具有涓細電 流充電能力的電路，主要特點是采用串行數據傳輸，可 為掉電保護電源提供可編程的充電功能，并且可以關閉充電功能。達到過放保護功能。過充、 過放控制電路如圖 4。STC12C2051 單片機的串行口RXD， TXD為一個全雙工串行通信口，但工作在方式 0 下可作同步移位寄存器用，其數據由 RXD()端串行輸出或輸入；而同步移位時鐘由 TXD()端串行輸出，在同步時鐘作用下，實現由串行到并行的數據通信。應選用24V/36Ah免維護蓄電池。 蓄電池和太陽能板的選用該電源給路燈供電,該路燈的工作電壓為24V ,工作 。太陽能 LED 發(fā)光源：在太陽能 LED 燈具中，發(fā)光源所用的 LED 數量，從 1個到上千個不等，一定數量的 LED 組成一個發(fā)光源 時，其排列和組合是一個非常重要的關鍵點。 環(huán)境使用溫度在一 40℃～80℃ ，環(huán)境適應性非常強 [7]。相對于傳統(tǒng)的第一代照明光源白熾燈，LED 的功耗只有前者的10％～20％。超高亮白光 LED 發(fā)光源既要保證有一定的照射強度，又要使其具有較高的光效，然而 電流的增大，光通量雖然增大，但是，另一方面電流的增加會引起光源熱損耗的增加，通常導致管溫的增加，其綜合效果是光效降低，所以把光通量和光效的交合點為最佳工作點，一般為 。半導體材料的發(fā)光機理決定了單一 LED 芯片不可能 發(fā)出連續(xù)光譜的白光，必須以其它的方式合成白光。 照明負載LED 外施電壓 后在其內部會 產生受激電子躍遷光輻射。其次，同一額定容量的蓄電池經常采用大電流充電和放電，對蓄電池壽命都產生影響。因此要求蓄電池的自放電要小，耐 過充放，而且充放電效率要高，當然還要考慮價格低廉，使用方便等因素。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。蓄電池是一種化學電源，它將直流電能轉變?yōu)榛瘜W能儲存起來。 蓄電池蓄電池組是太陽能電池方陣的儲能裝置，其作用是將方陣在有日照時發(fā)出的多余電能儲存起來，在晚 間或陰雨天時供負載使用。關于太陽能電池組件最佳傾角問題的探討，近年來在一些學術刊物上出現得不少。太陽能電池的基本特性太陽能電池陣列的伏安特性具有強烈的非線性。迄今已有100多個國家參與太陽能光電池的開發(fā)應用。(2) 太陽能光 發(fā)電：不通過熱過程，直接將太陽的光能轉換成電能的利用方式，可分為光伏發(fā)電、光感應發(fā)電、光化學 發(fā)電和光生物 發(fā)電。太陽能 發(fā)電主要有太陽能熱發(fā)電和太陽能光發(fā)電兩種基本方式。系統(tǒng)太陽能供電， 24V 蓄電池電壓經過 7805 穩(wěn)壓后產生 5V 電壓，作為控制器的主 電源。 根據各部分電路的功能不同，整體電路可以分為以下幾個部分，太陽能電池板組件、 過充過放電控制電 路、 STC12C2051 單片機、蓄電池、時控光控電路、照明負載和時間顯示電路。目前路燈控制常采用這種控制方式，但其價格較高，在路燈中使用將會增加不必要的成本。電子鐘表型定時開關使用的也較多，常用 LR681LM8650、LM8561 等集成塊為中心的電子鐘電路。采用時鐘控器型的路燈控制器，要預先設定開關時間，使路燈按時亮燈、準時熄燈，從而達到自動控制的目的。單獨的光控型一般采用感光探頭，當晚上光線弱時，自動開啟路燈；早上光線較強時，自動關閉路燈，達到自動控制的作用。道路照明與人們生產生活密切相關，隨著我國城市化進程的加快，綠色、高效、長壽命的 LED 路燈逐漸走入人們的視野。21 世紀將是以固體發(fā)光材料為核心的，即以 LED 為代表的新型光源、綠色照明的世紀。特別是太陽能電池組件，使用壽命可達 20 年以上，性能穩(wěn)定，同 時維護費用 較低。四、各階段內容及進度安排 根據題目， 查找資料，了解有關方面的知識 繼續(xù)查找的資料，了解有關混合模型的設計以及它的基本原理 學習有關單片機控制器的一系列知識 學習有關太陽能 LED 路燈的知識 根據查找的資料，完成開題報告的書寫，在老師指導下做相關修改并定出設計框圖 根據設計的框圖，對每一部分方案做具體分析，確定方案6 學習一些有關實驗研究方法的知識，太陽能 LED 路燈設計做準備。它采取光控開關時間 的優(yōu)點，克服了光控開關易受干擾的缺點，取 鐘控器時間準確之長處，克服了定 時開關不會自動變換開關時間之短處。定時開關又分為機械鐘表型和電子鐘表型，機械鐘表型以石英鐘為主，走時精準，但是由于機芯內使用塑料齒輪在高溫下會變形，從而導致停機現象。感光探頭是影響光控開關性能的關鍵元器件，同時對它安裝位置也有一定要求，力求避免各種干擾光線，但在實際使用中，感光探 頭難以判斷各種干擾光線， 經常會產生誤動作 [1]。國內外常用的控制器有單獨的光控制型、時鐘控器型、經緯型控制器型等，但由于其工作原理不同，各有優(yōu)缺點。指導教師電話：13083151915______ Email：學 生 電 話：___15155585869___ Email：指導教師簽名：_________________ 學 生 簽 名：___陳龍3____________ 下達任務日期：____年____月____日 接受任務日期____年___月___日【開題報告】附表 3 銅陵學院畢業(yè)論文（設計）開題報告課題名稱 太陽能 LED 路燈的設計課題來源 導師課題 √ 系部擬定 學生自擬 導 師 王麗萍學生姓名 陳龍 學 號 0609121004 專 業(yè) 電子信息工程4一、研究的目的和意義近年來隨著太陽能光伏發(fā)電技術和 LED 照明技術的發(fā)展，太陽能 LED 路燈已進入了城市照明領域。一、在指導教師的指導下，進一步明確所選研究課題的目的和意義；二、根據選題進行廣泛調研，并檢索主要參考文獻；三、擬定研究方案（包括研究內容、研究方法、預期目標、研究進度等） ；四、編寫論文(設計)提綱；五、將包含上述內容的開題報告于____年___月____日前送交指導老師，并于____年___月____日前完成開題；六、請你于____年___月____日前完成畢業(yè)論文（設計）的初稿； 七、請你在___年__月___日至__月___日之間反復修改初稿（要求不少于三次） ；八、請你于____年___月____日前把符合銅陵學院畢業(yè)論文（設計）撰寫格式要求的紙質定稿和相關的附件等材料，按要求裝訂后一式三份，連同對應的電子文檔送交你的指導老師； 九、你的畢業(yè)論文（設計）如果通過了答辯資格審查，請你在 2022 年 6月 14 日前參加本系統(tǒng)一組織的畢業(yè)論文（設計）答辯，并請做好抽答辯準備（具體答辯、抽答辯時間另行通知） ； 十、如果你的聯系方式發(fā)生變動應及時通知你的指導老師。每個路燈均是獨立的，安裝方便，無需鋪設電纜電線，無需交流電能和電費，采用直流供電，光控定 時控制，安全可靠，節(jié)能，經濟，環(huán)保，實用二、研究的主要內容1 電源電路2 太陽能電池板組件3 蓄電池4 照明負載5 蓄電池和太陽能電池板的選用7 顯示電路7 過沖過放電路8 DS1302 結構及其工作原理三、研究的基本思路和基本方法太陽能路燈跟普通路燈控制電路功能基本一樣，都是為了完成晚上亮燈，早晨熄燈的作用,還有就是對蓄電池的充電管理。隨著5半導體技術的發(fā)展，出現了時基集成電路，如 NE555 等，使光控開關 電路簡化。缺點是不能根據季節(jié)變化和特殊的天氣情況自動變換開關時間，需人工經常調整開關時間，費時費力，不利于 節(jié)省電力。經緯型控制器采用單片機技術，模擬日照規(guī)律，晚上能自動開燈、早晨能自動關燈。本設計是結合以上幾種控制方式的優(yōu)點，綜合從節(jié)電、 經濟 和實用等方面考慮，利用定時控制和光敏電阻控制相結合的方式，實現太陽能路燈的設計。利用太陽能 發(fā)電，既不需要燃料，也沒有煙塵和灰渣，不污染環(huán)境，非常清潔。與傳統(tǒng) 的照明工具相比，超高亮白光 LED 照明源體積小、重量輕、方向性好并可耐各種 惡劣條件，在功耗、壽命以及 環(huán)保等方面有不可比擬的優(yōu)越性，再加上太陽能燈具的節(jié)能性和安裝簡便，所以凡有工頻交流電燈具的地方，LED 燈具的觸角就會到達。太陽能道路照明燈不需要架設輸電線路或挖溝鋪設電纜，不用專人管理和控制，可安裝在廣場、停車場、高爾夫球場、校園、公園、街道和高速公路等任何地方。國內外常用的控制器有單獨的光控制型、時鐘控器型、經緯型控制器型等，但由于其工作原理不同，各有優(yōu)缺點。感光探頭是影響光控開關性能的關鍵元器件，同時對它安裝位置也有一定要求，力求避免各種干擾光線，但在 實際使用中，感光探 頭難 以判斷各種干擾光線， 經常會產生誤動作 [1]。定時開關又分為機械鐘表型和電子鐘表型，機械鐘表型以石英鐘為主，走時精準，但是由于機芯內使用塑料齒輪在高溫下會變形，從而導致停機現象。它采取光控開關時間 的優(yōu)點，克服了光控開關易受干擾的缺點，取 鐘控器時間準確之長處，克服了定 時開關不會自動變換開關時間之短處。11第三章系統(tǒng)總體框圖太陽能 LED 路燈在白天通 過太陽能電池組件采集太陽光的能量，并將其 轉化為電能存儲起來，即向蓄 電池充電，在晚上光 線較 暗時由蓄電池經路燈控制處理器控制，點亮 LED 燈用于路燈照明。第四章系統(tǒng)硬件設計 電源電路 電源電路如圖 2 所示。Vin1GND3+5V 2U2 78L05C210pC310p+C1100UF +C447UF+24v +5v圖 2 電源電路 太陽能電池板組件太陽能電池板充放電控制器蓄 電 屏路燈控制處理器LED 路燈負載圖 1 總體電路方框圖12在新能源中，公認技術含量最高、最有發(fā)展前途的是太陽能發(fā)電。由于太陽能熱發(fā)電技術復雜，商業(yè)應用只適合比較大的容量，因此發(fā)展不快， 實際應 用不多。受氣候條件影響；能量密度低；初始投資高。如各類太陽能充電器、太陽能燈具等；并網發(fā)電。為了讓太陽能電池組件在一年中接收到的太陽輻射能盡可能的多，要為太陽能電池組件選擇一個最佳傾角。太陽能電池板分為單晶硅和多晶硅兩種，多晶面積較大，發(fā)電效率沒有單晶高，因此根據需要本設計采用 70W 單晶硅太陽能電 池組件。目前常用的是鉛酸蓄 電池，重要的 場合也有用 鎘鎳蓄電池，但價格 較高，13相對來說應用沒有前一種廣泛。在光伏 發(fā)電系統(tǒng)中，蓄 電池對系 統(tǒng)產生的電能起著儲存和調節(jié)作用。在這種季節(jié)性循環(huán)的基礎上還要加上小得多的日循環(huán)：白天方陣給蓄電池充電，晚上負載用電則全部由蓄電池供給。首先，放 電深度對蓄電池的循環(huán)壽命影響很大，蓄 電池經常深度放電，循環(huán)壽命將縮短。但是對蓄電池的過充電更為敏感，因此對過充保護要求高；當長時間反復過充電后，蓄電池極板易變形。半導體 P—N 結發(fā) 光實質為固體發(fā)光，而各種固體發(fā)光都是固體內不同能量狀態(tài)的電子躍遷的結果。超高亮白光 LED 應用于太陽能燈具，單個束光型超高亮度LED 發(fā)光管其 產生的光線 方向性太強，綜合視覺效果 較差，因此應首選平光型超14高亮 LED 或平光型與束光型超高亮 LED 組合使用，將多個 LED 集中于一起，排列組合成一定規(guī)則的 LED 發(fā)光源。(2)效率高。(4)耐低溫。反之在太陽輻照比較充足時，負載工作電流較大、功率大、也更亮。本設計采用的單個高亮管的正常工作電壓 ，共采用 28 個 1W 高亮管，每 7 個高亮管串聯成一組，共四組并連在電路中， 這樣也可以減少當電路中的某一個高亮管出現故障時對其他高亮管的影響，由于高亮管的直射效果好，所以燈具的體積要盡量小一些，這樣可以使高亮管的照射范圍更大一些，高亮管盡量選用照射角度大一些的高亮管。Is——設備工作電流。太陽能 LED 燈具的具體技 術指標如表 1 所示：表 1 太陽能 LED 燈具的主要性能指標太陽能電池 70W ，24 VLED 發(fā)光源 28 只 LED、每只 1 W 工作溫度 40℃ +80℃過充保護電壓 26 V(25C)過放保護電壓 22 V蓄電池 24 V,36Ah照明時間天黑后，光控自動啟動電光轉換 功能，使路燈點亮；在深夜時控（時間點可調）自動使路燈熄滅；早晨時控（時間點可調）自動使路燈點亮；天亮后光控自動恢復到光電轉換模式陰雨天保證時間 保證連續(xù) 3 個陰雨天正常工作16 顯示電路本