【正文】 制電路圖。全天中控制器的電源一直由蓄電池供給。其作用是將太陽的輻射能力轉(zhuǎn)化為電能，或送至蓄電池中存儲起來。太陽能電池輸出功率Wp是標(biāo)準(zhǔn)太陽光照條件下，即:歐洲委員會定義的101標(biāo)準(zhǔn)，輻射強度1000W/m2，電池溫度25℃條件下，太陽能電池的輸出功率。) (h) Φ (176。這樣設(shè)定的原因，在于當(dāng)天氣非常熱的時候，太陽能板的峰值電壓Vpp會降到15V左右，但是在寒冷的天氣里，太陽能的峰值電壓Vpp可以達到18V。所謂最大功率點跟蹤，即是指控制器能夠?qū)崟r偵測太陽能板的發(fā)電電壓，并追蹤最高電壓電流值(VI)，使系統(tǒng)以最高的效率對蓄電池充電。注意防止福污染）NiCd蓄電池（高倍率放電，低溫性能好，價格便宜，無污染，為綠色環(huán)保電池。并聯(lián)組數(shù)不宜超過4組。由于VRLA蓄電池在運行中處于不完全充電狀態(tài)，有時還存在深放電后的靜置，所以蓄電池的充電效率和深放電后的恢復(fù)性能是很重要的指標(biāo)。采用機械鑄板、涂板、極板定量稱重和定量灌酸灌膠等工序是電池均一性的基本保障。此形式適合路燈改造。隨著技術(shù)進步，LED的性能將進一步提高。太陽能電池的轉(zhuǎn)換率低，限制了路燈功率，使太陽能路燈不宜用在主干道照明。（7）制定太陽能路燈設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)?shù)貣|經(jīng)114度，北緯23度，,，兩個連續(xù)的陰雨天間間隔時長25天。 （5）太陽電池組件的功率為（I1+I2）18=（+）18=160Wp。從圖可知，太陽能光伏陣列的輸出短路電流(Isc)和最大功率點電流(Im)隨日照強度的上升而顯著增大，也就是說，雖然日照的變化對陣列的輸出開路電壓影響不是那么大，但對為電流與電壓相乘的結(jié)果——最大輸出功率來說，變化顯著。對于不同波長的入射太陽光之不同波長光分量，硅型光伏電池有不同的靈敏度，~，都不能使硅型光伏電池產(chǎn)生光生電流，~。研究和實驗表明，太陽能電池工作溫度的升高會引起短路電流的少量增加，并引起開路電壓發(fā)生嚴(yán)重降低。對于負(fù)載的變化，可通過光伏發(fā)電控制系統(tǒng)來完成。一般在選蓄電池容量時，只要蓄電池容量大于太陽能電池峰值電流的25倍，則蓄電池在充電時就不會造成失水。在大多數(shù)的光伏發(fā)電系統(tǒng)中，都是由CPU來監(jiān)測并控制蓄電池的充放電過程，較多采用分階段法來優(yōu)化充電過程。 除了以上介紹的分階段充電法外，目前使用的另外一種重要的蓄電池充電方式就是脈沖式充電，利用脈沖式充電不僅充電效率高，而且還能夠?qū)崿F(xiàn)快速充電。式中：C——蓄電池容量，A而且延長LED照明時間從而可以調(diào)配蓄電池能量使得系統(tǒng)運行更加經(jīng)濟，有效。該方案主要工作方法是由聲控和光控傳感器來感應(yīng)周圍環(huán)境的變化，而做出相關(guān)的動作，從而控制照明燈的開關(guān)。 紅外檢測器分為熱電檢測器和光檢測器兩類。但是該方案有一定局限性：當(dāng)同時通過的人數(shù)不止一個就可能難以檢測人數(shù)到底是多少。采用的光敏二極管管芯是一個具有光敏特征的PN結(jié)，具有單向?qū)щ娦?，因此工作時需加上反向電壓。其偵測原理乃是利用紅外線經(jīng)LED紅外光發(fā)射二極管發(fā)射,由接收頭接受。當(dāng)紅外探頭接收到信號時，由OUT輸出低電平，無信號不接收輸高電平。DCDC變換電路(也稱為斬波電路或斬波器)是接在光伏陣列和負(fù)載之間，通過控制電壓將不控的直流輸入變?yōu)榭煽氐闹绷鬏敵龅囊环N變換電路。當(dāng)光伏陣列的輸出電壓低于蓄電池端電壓時，BUCK電路的控制失去作用。對噪聲抵抗能力的增強是PWM相對于模擬控制的另外一個優(yōu)點，而且這也是在某些時候?qū)WM用于通信的主要原因。PWM調(diào)光是通過控制MOSFET晶體管實現(xiàn)的。 L即驅(qū)動電路設(shè)計示意圖Figure L is driven circuit design schemes設(shè)計中采用EXB841的使能腳實現(xiàn)調(diào)光和開路保護。系統(tǒng)接通22OV交流電源后，將220V交流電變壓到9V，經(jīng)過二極管全波整流和個電解電容CC7濾波，再經(jīng)一只正輸出穩(wěn)壓模塊LM7805，為了緩沖負(fù)載突變，改善瞬態(tài)響應(yīng)，輸出端還采用了這兩個電容CC8，最后得到+5V的直流工作電源，用于給控制系統(tǒng)中單片機系統(tǒng)及其它外圍電路的Vcc+端供電。AT89C2051是它的一種精簡版本。TKS936還具有以下優(yōu)點：(1)真實仿真LPC900系列微控制器的掉電模式和空閑模式。 總體程序流程圖與本課題硬件電路設(shè)計相關(guān)的軟件程序模塊包括：模擬采樣子程序、中斷處理子程序、充電處理子程序、照明運行方式處理子程序、定時處理程序、紅外信號檢測程序等。當(dāng)太陽能板電壓低于所設(shè)白天轉(zhuǎn)黑夜的閾值電壓時，不是立刻接入路燈，而是延時1分鐘，再次取樣太陽能板電壓，如果電壓仍然低于閾值電壓，此時認(rèn)為黑夜條件，接入路燈。系統(tǒng)采用CLC濾波電路進行濾波，該電路能有效濾去高頻干擾，并確保相位誤差在允許范圍之內(nèi)。 防雷接地需要注意以下幾點：（1）不可用路燈、太陽能電池板作為接閃器。采用算術(shù)平均值濾波法，采樣結(jié)果曲線平滑程度好，其平滑程度由采樣次數(shù)決定。采用這種環(huán)形結(jié)構(gòu)的軟件“看門狗具有良好的抗干擾性能，大大提高了系統(tǒng)的可靠性?！翱撮T狗技術(shù)可由硬件實現(xiàn)，也可由軟件實現(xiàn)。接地做法同一般路燈。我國南方沿海臺風(fēng)偏多，太陽能路燈燈桿至少應(yīng)能抗12級臺風(fēng)，北方多數(shù)地區(qū)應(yīng)能抗10級大風(fēng)。 蓄電池剩余容量檢測處理本課題設(shè)計的太陽能路燈系統(tǒng)，是一個閉環(huán)自適應(yīng)控制系統(tǒng)，它根據(jù)測得的蓄電池剩余容量(SOC)自動調(diào)整充電策略、輸出負(fù)載的功率或工作時間，有效地防止蓄電池過充電放電，從而延長了蓄電池的使用壽命，提高了系統(tǒng)的可靠性。相反，低于此電流接受曲線的充電將延長充電時間。(5)連續(xù)單步運行速度快。在模擬環(huán)境中使用TKS936仿真器配合其他外圍設(shè)備實現(xiàn)現(xiàn)場仿真，并進行系統(tǒng)的檢錯糾錯。AT89C2051是一種帶2K字節(jié)閃存可編程可擦除只讀存儲器的單片機。EXB841的保護作用是通過二極管檢測MOSFET發(fā)射極的電壓降并進行控制實現(xiàn)的。白光LED的電學(xué)特性是：當(dāng)外加電壓大于閥值電壓，發(fā)光二極管導(dǎo)通，電壓略有提高，流過發(fā)光二極管的電流就上升很快，而發(fā)光二極管的發(fā)光強度隨著電流的上升接近線性增加。太陽能路燈由多個LED燈串聯(lián)而成，亮度通過PWM方式可調(diào)，即通過EN端改變流經(jīng)LED的電流，從而調(diào)節(jié)LED燈亮度，電流強度可以從幾毫安到l安培，最終使LED燈達到預(yù)期的亮度。PWM控制技術(shù)就是以該結(jié)論為理論基礎(chǔ),對半導(dǎo)體開關(guān)器件的導(dǎo)通和關(guān)斷進行控制,使輸出端得到一系列幅值相等而寬度不相等的脈沖,既可改變逆變電路輸出電壓的大小,也可改變輸出頻率。 BUCK電路中開關(guān)管導(dǎo)通的占空比的改變，對光伏陣列而言表現(xiàn)為其輸出阻抗發(fā)生了變化，輸出阻抗的變化將影響光伏陣列的輸出特性。充電控制電路采用單路旁路型充電控制形式，即MOSFET管VT1串聯(lián)在太陽能電池陣列的輸出端，通過VT1進行脈寬的調(diào)制，實現(xiàn)對蓄電池的充電管理及保護。紅外對射探頭要選擇合適的響應(yīng)時間：太短容易引起不必要的干擾，太長會發(fā)生漏報。當(dāng)光線照射PN結(jié)時，可以使PN結(jié)中產(chǎn)生電子一空穴對，使少數(shù)載流子的密度增加。 硬件模塊組成結(jié)構(gòu)Figure hardware module structure 信號采集電路 街道中的環(huán)境光和人體存在與否是系統(tǒng)的主要輸入?yún)?shù)，因此街道中的環(huán)境光和人體存在成為系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集的主要對象?？稍O(shè)置人流量計數(shù)器，計數(shù)裝置就是以熱釋電紅外傳感器作為檢測元件，以5l單片機作為控制核心。在實際應(yīng)用中，可以對比多種方案，綜合考慮。（4)夜晚12點以前：為了滿足照明需求，此時設(shè)計此時LED滿功率工作。同時，LED 的使用壽命受工作溫度的影響，LED 額定亮度隨著工作時間下降，并且工作溫度越高，使用壽命越短。式中：Cˊ——蓄電池容量，kW第一階段以Ibl恒流充電，當(dāng)電壓達到Ebl時轉(zhuǎn)入第二階段。在水情遙測光伏系統(tǒng)中，連續(xù)陰雨天的長短決定蓄電池的容量。在特殊氣候條件下，蓄電池允許放電達到蓄電池所剩容量占正常額定容量的20％。隨著溫度的升高，電池的光電轉(zhuǎn)換效率會下降。光電轉(zhuǎn)換效率隨溫度的增加而下降。這一算法是建立在天氣等外部條件在短時間內(nèi)不會發(fā)生較大變化的假設(shè)之上的，系統(tǒng)能夠比較準(zhǔn)確的捕捉到MPPT。圖 太陽電池的等效電路Figure equivalent circuit of solar cell大多數(shù)光伏系統(tǒng)的時間常數(shù)相比微不足道，因此結(jié)電容Cj在光伏能陣列的理論分析中加以忽略。 （3）蓄電池容量的確定滿足連續(xù)10個陰雨天正常工作的電池容量C：C=Q（d+1）/=208/=235Ah ，取240Ah。3 設(shè)計工作及研究方案 太陽能路燈設(shè)計思路與要點 太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的基本原理相同，因而太陽能路燈的設(shè)計思路也可依據(jù)一般的太陽能發(fā)電系統(tǒng)，先確定太陽電池組件的功率，然后計算蓄電池的容量。（4）提高系統(tǒng)環(huán)保由于價格和技術(shù)等因素，目前太陽能路燈普遙采用免維護鉛酸蓄電池。充放電控制器動作，蓄電池放電結(jié)束。（2）低壓鈉燈：低壓鈉燈光效高（可達200Lm/w），但需逆變器，低壓鈉燈價格貴，整個系統(tǒng)造高，采用較少。因此，太陽能路燈照明系統(tǒng)一般無需另加DC/AC逆變器，減少了電路損耗。(6)蓄電池組內(nèi)各單體電池的一致性。JB／T96531999《儲能用鉛酸蓄電池》標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的30小時率容量，主要是針對干荷電鉛酸蓄電池而言。蓄電池容量過小，不能滿足夜晚照明的需要；容量過大，蓄電池始終處在虧電狀態(tài)，影響蓄電池壽命，也造成浪費。蓄電池在有光照時將太陽能電池板所發(fā)出的電能儲存起來，到夜晚需要照明的時候再釋放出來。而MPPT控制器是自動擋的。同時太陽能控制器應(yīng)兼有路燈控制功能，具有光控、時空、溫控等功能選擇，具有調(diào)光功能，并應(yīng)具有夜間自動切控負(fù)載功能，便于陰雨天延長路燈工作時間。即在實際運行中，按照所需要的功率等級和電壓等級可以將若干單個光伏電池串并聯(lián)組成光伏陣列。，才能保證給蓄電池正常充電。太陽能路燈主要由太陽能電池板(包括支架)、LED燈頭、控制器、蓄電池組、燈桿及燈具外殼幾個部分組成。與照明負(fù)載配合，考慮到連續(xù)陰天的情況，對系統(tǒng)容量留出一定裕度。利用按鍵實現(xiàn)功能的開啟及關(guān)閉，以及功能的切換。像GE公司的Geleore公司、ph訂ips照明公司的Lumileds Lighting公司、0sram公司的Osram光電公司，均投入巨資發(fā)展自身的半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)，這些無疑將加速推進LED產(chǎn)業(yè)進入普通照明領(lǐng)域的進程，對半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)發(fā)生巨大影響。近些年來,隨著GaP、GaN系ⅢV族化合物半導(dǎo)體的結(jié)晶成長工藝技術(shù)及納米技術(shù)的進步，LED的光效和大功率集成技術(shù)都有了很大的提高，LED已經(jīng)開始在照明領(lǐng)域里初步應(yīng)用，出現(xiàn)了LED路燈、LED礦燈、LED應(yīng)急燈、LED車燈、LED景觀燈等多種以大功率LED為光源的照明燈具。我國比較成熟太陽能產(chǎn)品有兩項：太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)和太陽能熱水系統(tǒng)。歐、美、日占九成，其中德國最多，達837MW，日本292MW，美國為185MW。汽車上一般配備40多部單片機，復(fù)雜的工業(yè)控制系統(tǒng)上甚至可能有數(shù)百臺單片機在同時工作。它的體積小、質(zhì)量輕、價格便宜、為學(xué)習(xí)、應(yīng)用和開發(fā)提供了便利條件。太陽能路燈是一種利用太陽能作為能源的路燈，因其具有不受供電影響，不用開溝埋線，不消耗常規(guī)電能，只要陽光充足就可以就地安裝等特點，因此受到人們的廣泛關(guān)注，又因其不污染環(huán)境，而被稱為綠色環(huán)保產(chǎn)品。太陽能，每秒鐘到達地面的能量最高達80萬千瓦，%的太陽能轉(zhuǎn)為電能，轉(zhuǎn)變率為5%，1012千瓦小時，相當(dāng)于目前世界上能耗的40倍。因此，世界能源面臨著巨大的危機。 and control the conversion and storage through charging and discharging of the battery, that is very environmentfriendly. Design and realize automatic detection of light, it automatically opens lamp system in the daytime or under badlylighted circumstance, and automatically put out at day ,that saves energy to a great extent. Finally, sum up the pros and cons of this design , and provide reference direction for sequential studies.Key words: solar energy；lamp control；sensors；battery；1 前言 課題的選題背景與意義 全球性能源危機及新能源的開發(fā)隨著社會生產(chǎn)的日益發(fā)展，對能源的需求量在不斷增長，全球范圍內(nèi)的能源危機也日益突出。利用MCS51單片機進行各項工作的處理，包括信號的采集、數(shù)據(jù)的傳輸及對控制對象的控制。本人授權(quán)　　 　 　大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過的研究成果，也不包含我為獲得 及其它教育機構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過的材料。對本文的研究做出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。最后總結(jié)概括本設(shè)計的優(yōu)缺點和實用性，為后續(xù)研究提供了參考方向。隨著化石能源的減少其價格也會提高這將會嚴(yán)重制約生產(chǎn)的發(fā)展和人民生活水平的提高。核能的發(fā)現(xiàn)和利用是本世紀(jì)的重大成就之一，現(xiàn)在已作為一種可以大規(guī)模和集中利用的能源代替礦產(chǎn)能源，目前主要用于發(fā)電。作為21世紀(jì)最有潛力的能源，太陽能的開發(fā)利用必將在21世紀(jì)得到長足的發(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。單片機又稱單片微控制器,它不是完成某一個邏輯功能的芯片,而是把一個計算機系統(tǒng)集成到一個芯片上。現(xiàn)代人類生活中所用的幾乎每件電子和機械產(chǎn)品中都會集成有單片機。科學(xué)家們認(rèn)為它將是人類未來能源科學(xué)發(fā)展的方向之一。并且我國光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，2005年中國太陽能電池生產(chǎn)總量達到139M