【文章內(nèi)容簡介】 ，而將外接電容減至 1pF。在上電復(fù)位的電路中，當(dāng) Vcc 掉電時(shí)，必然會(huì)使 RST 端電壓迅速下降到0V 以下 [6]。但是，由于內(nèi)部電路的限制作用，這個(gè)負(fù)電壓將不會(huì)對器件產(chǎn)生損害。另外，在復(fù)位期間，端口引腳處于隨機(jī)狀態(tài)，復(fù)位后，系統(tǒng)將端口置為全“ l”態(tài)。如果系統(tǒng)在上電時(shí)得不到有效的復(fù)位，則程序計(jì)數(shù)器 PC 將得不到一個(gè)合適的初值，因此， CPU可能會(huì)從一個(gè)未被定義的位置開始執(zhí)行程序。 （ 3）時(shí)鐘電路：單片機(jī)引腳 18 和引腳 19 外接電容及晶振， STC89C52單片機(jī)的工作頻率 在 2~33MHz范圍之內(nèi)，單片機(jī)工作頻率取決于晶振 XT 的頻率，通常選用 晶振 [7]。兩個(gè)小電容通常取值 3pF，以保證振蕩器電路的穩(wěn)定性及快速性。 此設(shè)計(jì)中 P0口做為輸出口用來驅(qū)動(dòng) LCD顯示，而 P0口內(nèi)部又沒有上拉電阻，所以加上 10K 上拉電阻。圖 為最小系統(tǒng)電路圖。 X T A L 1X T A L 2R S TP S E NA L EE AP 1 . 0P 1 . 1P 1 . 2P 1 . 3P 1 . 4P 1 . 5P 1 . 6P 1 . 7P 0 . 0 / A D 0P 0 . 1 / A D 1P 0 . 2 / A D 2P 0 . 3 / A D 3P 0 . 4 / A D 4P 0 . 5 / A D 5P 0 . 6 / A D 6P 0 . 7 / A D 7P 2 . 0 / A 8P 2 . 1 / A 9P 2 . 2 / A 1 0P 2 . 3 / A 1 1P 2 . 4 / A 1 2P 2 . 5 / A 1 3P 2 . 6 / A 1 4P 2 . 7 / A 1 5P 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 / W RP 3 . 7 / R D 1 91 892 93 03 1123456783 93 83 73 63 53 43 33 22 22 32 42 52 62 72 82 11 11 21 31 41 51 61 71 0R 1 01 0 KR SC 71 0 u FC 12 2 p FC 22 2 p F1 2 M H zX 11 0 K * 8STC89C52 圖 單片機(jī)最小系統(tǒng)圖 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 8 頁 共 40 頁 顯示電路設(shè)計(jì) 系統(tǒng)設(shè)計(jì)中 采用的是 LCD1602 液晶屏顯示。 LCD1602使用非常普遍，在生活中很多地方都能見到 LCD1602 液晶顯示屏，例如計(jì)算器，遙控器，家用電器等，它主要用來顯示數(shù)字，字母，專用字符和圖形，具有顯示質(zhì)量高、功耗低、體積小等優(yōu)點(diǎn) [8]。此外， LCD1602采用數(shù)字式接口，與單片機(jī)連線簡單，故采用 LCD1602 來顯示。如圖 所示為液晶顯示器的管腳圖。 LCD 1602 液晶顯示1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 111213141516 圖 LCD1602 管腳圖 引腳說明如表 。 表 LCD1602 引腳圖 液晶顯示器 LCD1602 與單片機(jī) STC89C52 的接口由一組 8位數(shù)據(jù)傳輸線和 3根控制線完成。 LCD1602 的 RS、 RW、 E 分別由單片機(jī)的 、 、 來控制，數(shù)據(jù)輸入口 DB0~DB7由 ~，因?yàn)槭墙釉?P0口 ,所以要接上拉電阻。 LCD1602與單片機(jī)的接口電路如圖 所示。 編號 符號 引腳說明 編號 符號 引腳說明 1 VCC 電源地 9 D2 Data 1/0 2 VDD 電源正極 10 D3 Data 1/0 3 VL 液晶顯示偏壓信號 11 D4 Data 1/0 4 RS 數(shù)據(jù) /命令選擇端（ H/L） 12 D5 Data 1/0 5 R/W 讀 /寫選擇端（ H/L) 13 D6 Data 1/0 6 E 使能信號 14 D7 Data 1/0 7 D0 Data 1/0 15 BLA 背光源正極 8 D1 Data 1/0 16 BLK 背光 源負(fù)極 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 9 頁 共 40 頁 D7D6D5D4D3D2D1D0ERWRSVEEVDDVSSL C D 1 6 0 21 k * 81 0 kP 2 . 0P 2 . 1P 2 . 2P 0P 0 . 1P 0 . 2P 0 . 3P 0 . 4P 0 . 5P 0 . 6P 0 . 7 圖 LCD1602 與單片機(jī)的接口電路 按鍵開關(guān)電路 本次設(shè)計(jì)的按鍵有三個(gè)分別是 KSET,K1， K2，分別與 、 、 相接， KSET 為設(shè)置鍵， K K2分別為加和減，用來設(shè)置預(yù)設(shè)電壓的切換值。 P 3 . 1P 3 . 5P 3 . 7K SETK 1K 2 圖 按鍵開關(guān)電路 太陽能板模塊 太陽能電池板模塊主要包含了太陽能電池板、 A/D 轉(zhuǎn)換電路。 (1)太陽能電池板 太陽能電池板是太陽能路燈中的核心部分，也是太陽能路燈中價(jià)值最高的部分。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(chǔ)起來。在眾多太陽能電池中比較普遍而且較實(shí)用的 有單晶硅太陽能電池、多晶硅太陽能電池及非晶硅太陽能電池三種 [9]。 單晶硅太陽能電池性能參數(shù)比較穩(wěn)定，適合在陰雨天比較多、陽光相對不是很充足的南 方地區(qū)使用； 多晶硅太陽能電池生產(chǎn)工藝相對簡單，價(jià)格比單晶硅低，適合在太陽光充足、日照好的東西部地區(qū)使用； 非晶硅太陽能電池對太陽光照條件要求比較低，適合在室外陽光不足的地區(qū)使用。 根據(jù)設(shè)計(jì)要求，本設(shè)計(jì)采用的是輸出電壓為 5V，輸出電流為 1200mA 的單晶太陽能電陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 10 頁 共 40 頁 池板，尺寸為 35ｍｍ 35ｍｍ。在光強(qiáng)較弱情況下短路電流也能達(dá)到 140mA,滿足設(shè)計(jì)的要求，同時(shí) 在光照充足情況下也可以直接輸出穩(wěn)定的 5V。太陽能電池板通過充電管理模塊直接給蓄電池充電，同時(shí)給單片機(jī)提供實(shí)時(shí)電壓值。 （ 2） A/D 轉(zhuǎn)換電路 A/D 轉(zhuǎn)換器即模數(shù)轉(zhuǎn)換器，或簡稱 ADC。通常是指一個(gè)將模擬信號轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號的電子元件 [10]。通常的模數(shù)轉(zhuǎn)換器是將一個(gè)輸入電壓信號轉(zhuǎn)換為一個(gè)輸出的數(shù)字信號。 本設(shè)計(jì)采用 ADC0832 模 /數(shù)轉(zhuǎn)換芯片，采用串行方式，對檢測電壓的緩慢變化比較有利，外圍電路簡單，價(jià)格便宜。將太陽能電池采集到的電壓轉(zhuǎn)換成數(shù)字的形式傳輸給單片機(jī)。下面進(jìn)行轉(zhuǎn)換器的接口說明。 CS_ 片選使能，低電平芯片使能。 模擬輸入通道 0，或作為 IN+/使用。 模擬輸入通道 1，或作為 IN+/使用。 芯片參考 0電位（地）。 DI 數(shù)據(jù)信號輸入，選擇通道控制。 DO 數(shù)據(jù)信號輸出，轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)輸出。 CLK 芯片時(shí)鐘輸入。 Vcc/REF 電源輸入及參考電壓輸入（復(fù)用） [11]。 ADC0832與單片機(jī)管腳的接口電路如圖 。 12348765C SC H 0C H 1 G N D V C C C L K D I D OP 1 . 7P 1 . 1P 1 . 2P 1 . 2 圖 ADC0832 與單片機(jī)管腳的接口電路圖 ADC0832 的控制原理： ADC0832為 8位分辨率 A/D轉(zhuǎn)換芯片，其最高分辨可達(dá) 256級，可以適應(yīng)一般的模擬量轉(zhuǎn)換要求。其內(nèi)部電源輸入與參考電壓的復(fù)用，使得芯片的模擬電壓輸入在 0~5V 之間。獨(dú)立的芯片使能輸入，使多器件掛接和處理器控制變的更加方便。芯片轉(zhuǎn)換時(shí)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(yàn)，穩(wěn)定性能強(qiáng)、轉(zhuǎn)換速度快。通過 DI 數(shù)據(jù)輸入端，可以輕易的實(shí)現(xiàn)通道功能的選擇。正常情況下 ADC0832 與單片機(jī)的接口應(yīng)為 4條數(shù)據(jù)線 ，分別是 CS、 CLK、 DO、 DI。在電路設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)將 DO和 DI并聯(lián)在一根數(shù)據(jù)線上使用。 當(dāng) ADC0832未工作時(shí)其 CS端應(yīng)為高電平，芯片禁用。當(dāng)要進(jìn)行 A/D轉(zhuǎn)換時(shí)，將 CS使能端置于低電平直到轉(zhuǎn)換完全結(jié)束。此時(shí)芯片開始轉(zhuǎn)換工作，同時(shí)由 CPU 向芯片時(shí)鐘輸入端CLK輸入時(shí)鐘脈沖， DI 端輸入通道功能選擇的數(shù)據(jù)信號。在第 1 個(gè)時(shí)鐘脈沖的下降沿之前DI端一定要置為高電平，表示啟始信號。其功能如表 。 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 11 頁 共 40 頁 表 ADC0832 功能表 數(shù)據(jù) 地址 通道 SGL/DIF ODD/SIGN CHO CH1 0 0 + 0 1 + 1 0 + 1 1 + 由上表可知：當(dāng)數(shù)據(jù)為 “0” 、 “0” 時(shí)， CH0作為正輸入端 IN+， CH1作為負(fù)輸入端 IN。當(dāng)數(shù)據(jù)為 “0” 、 “1” 時(shí)，將 CH0作為負(fù)輸入端 IN， CH1作為正輸入端 IN+。將 CH0作為正輸入端 IN+， CH1作為負(fù)輸入端 IN進(jìn)行輸入。當(dāng)數(shù)據(jù)為 “1” 、 “0” 時(shí)，只對 CH0進(jìn)行單通道轉(zhuǎn)換。當(dāng)數(shù)據(jù)為 “1” 、 “1” 時(shí)，只對 CH1進(jìn)行單通道轉(zhuǎn)換。 蓄電池管理模塊 蓄電池管理模塊中主要是蓄電池和充電管理系統(tǒng)兩部分。蓄電池主要是通過吸收太陽能電池板的 光能轉(zhuǎn)換成的電能，從而通過充電管理系統(tǒng)來給自身充電，同時(shí)也給單片機(jī)持續(xù)供電，在傍晚的時(shí)候也同樣給路燈放電。 （ 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。一般有鉛酸蓄電池、 NiCd 蓄電池、 NiH 蓄電池。 鉛酸蓄電池有多種充電形式，主要可分為：恒流充電、恒壓充電、 3 階段最優(yōu)形式充電。一般來講，這種蓄電池充電時(shí)，應(yīng)外接直流電源（充電極或整流器），使正、負(fù)極板在放電后生成的物質(zhì)恢復(fù)成原來的活性物質(zhì)，并把外界的電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能儲(chǔ)存起來 [12]。其過充電時(shí)間與充電速 率有關(guān)，實(shí)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。 鎳鎘（ NiCd）蓄電池的正極為氧化鎳，其負(fù)極為海綿狀金屬鎘，電解液多為氫氧化鉀，氫氧化鈉堿性水溶液。小型密封鎳鎘電池的結(jié)構(gòu)緊湊，堅(jiān)固，耐沖擊，震動(dòng)，成品電池自放電小，在使用上適合大電流放電，使用溫度范圍廣，零下 40 度到零上 60 度。 鎳氫（ NiH）蓄電池鎳氫電池的設(shè)計(jì)源于鎳鎘電池，但在改善鎳鎘電池的記憶效應(yīng)上，有極大的發(fā)展。其主要的改變，在于以儲(chǔ)氫合金取代負(fù)極原來使用的鎘 [13]。因此鎳氫電池可以說是材料革新的典型代表。鎳氫電池所造成 的污染，會(huì)比含有鎘的鎳鎘電池小很多。 蓄電池是太陽能燈具的核心部件。它儲(chǔ)存并釋放電能。蓄電池容量的選擇一般滿足以下原則：首先在能滿足夜晚照明的前提下，把白天太陽能電池組件吸收的能量盡量存儲(chǔ)下來，同時(shí)還要能夠存儲(chǔ)滿足連續(xù)陰雨天夜晚照明需要的電能。蓄電池容量過小不能夠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)，影響壽命，造成浪費(fèi)。 膠體蓄電池的特點(diǎn)： 深度放電后回充電性能強(qiáng)，甚至在放電后未及時(shí)補(bǔ)充電的情況下容量也能 100％得到回 充； 循環(huán)使用壽命長達(dá) 8～ 10 年，適合每天使用； 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 12 頁 共 40 頁 適合用于較長時(shí)間 的放電使用； 工作環(huán)境溫度更高； 優(yōu)越的耐低溫性能； 適合在電力干線不穩(wěn)定的環(huán)境下使用； 無流動(dòng)的膠體電解液使電解液在電池內(nèi)部不產(chǎn)生分層現(xiàn)象； 自放電小，很小均衡充電； 內(nèi)阻低，充電接受能力強(qiáng)。 所以綜合考慮，我會(huì)選擇膠體蓄電池。 （ 2）充電管理系統(tǒng) 根據(jù)設(shè)計(jì) 要求， 直接 選取 通過 太陽能板 給蓄電池 充電的 專用充電 管理模塊 TP4056，它不僅能自動(dòng)檢測 蓄 電池 的 電壓 值 ， 而且 能夠判斷 蓄 電池的飽和程度， 充滿電時(shí)會(huì)自動(dòng)斷開，從而很好的防止了蓄電池的過充現(xiàn)象。 該 充電管理 模塊 的 價(jià)格便宜，并設(shè)有兩個(gè) LED指示燈 ，開始工作的時(shí)候，當(dāng)蓄電池開始充電時(shí)，紅色指示燈亮；當(dāng)蓄電池停止充電時(shí)，藍(lán)色指示燈亮。 圖 充電管理系統(tǒng)實(shí)物圖 路燈控制模塊 本次設(shè) 計(jì)的路燈控制模塊中，主要包含了路燈和繼電器。 （ 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。 低壓節(jié)能燈：功率小，光效較高，但使用壽命在 202