【文章內(nèi)容簡介】 時代在進(jìn)步，科技也在進(jìn)步，人類的思想更加在進(jìn)步。以前人類的生活都是有了房子， 浙江科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 8 房子有了燈，有了電視就都差不多了，不會在有更多奢求了。但是，對于現(xiàn)在這個高速發(fā)展的科技時代，智能化、自動化等技術(shù)都慢慢的發(fā)展起來了。它們不僅可以運(yùn)用到技術(shù)生產(chǎn)上面，對于普通的家庭來說，也可以利用這些技術(shù)，讓它出現(xiàn)在我們的日常生活和工作上，可以讓我們的生活更具便利性和科技性。 由此，智能型家居都慢慢出現(xiàn)在大家的視野中了。它可以讓大家在家中就可以享受到最先進(jìn)的科技，感受更多的便利，不再讓大家的生 活感到一成不變了。對于目前的電子市場來說，科技在進(jìn)步，技術(shù)也在進(jìn)步，成本就慢慢下降了，智能家居將會有更廣闊的市場 [9]。 首先，要了解太陽能發(fā)電的原理，了解太陽能電池的工作原理。然后，弄清楚太陽能發(fā)電后，如何儲存電能和將電能利用到日常生活中的。其次，我的課題主要體現(xiàn)的是智能化，這樣就要提到它所具有的三個功能：第一，語音控制，要弄清語音模塊是如何工作，如何調(diào)節(jié)的；第二，光敏控制，搞清光敏工作的原理及它的用途；第三，時間控制，解析時間控制的具體原理及操作。這三樣功能在加上光伏太陽能 發(fā)電的工作電路，組合在一起，就組成了我的太陽能智能照明系統(tǒng)了。 為了讓大家清晰了解本論文，對于本文的內(nèi)容作了以下的簡單概述： 第一章，對太陽能和照明行業(yè)的背景進(jìn)行了一些介紹，同時也介紹了研究的目的。 第二章，對于光伏太陽能是如何發(fā)電，對其原理作了一定的介紹，其中也包括太陽能發(fā)電的整個發(fā)電結(jié)構(gòu)以及發(fā)電的性能； 第三章，對智能語音模塊的構(gòu)造及如何工作做了介紹； 第四章，對光敏控制模塊的構(gòu)造、優(yōu)點(diǎn)及工作原理做了介紹； 第五章，對時間控制模塊的構(gòu)造、特點(diǎn)及使用方法做了介紹； 第六章，對整個系統(tǒng)的各個 組件調(diào)試、安裝及運(yùn)行做了必要工作； 第七章，對本文做了總結(jié)以及對本行業(yè)的展望。 浙江科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 9 第二章 太陽能供電系統(tǒng) 圖 太陽能供電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖 上圖 ，所顯示的是一套簡易的完整的太陽能供電小系統(tǒng)。它是由太陽能電池板作為吸收太陽能的光源的器件，太陽能電池板吸收完太陽能之后，太陽能是不能被直接利用的，它需要通過一個太陽能控制器組件來進(jìn)行中間調(diào)和。太陽能控制器可以把吸收進(jìn)來的太陽能儲存進(jìn)鉛蓄電池內(nèi)。之后，鉛蓄電池內(nèi)所儲存的電能就 可以使用了。使用鉛蓄電池內(nèi)的電能，也要經(jīng)過太陽能控制器，它可以達(dá)到控制的效果。這樣，就組成了一個簡單的太陽能供電系統(tǒng)了。 下圖 為常見的太陽能電池的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。太陽能電池的核心就是其中的 PN 結(jié)， PN在其中起到的很中要的作用。太陽能電池發(fā)電的基本工作原理就是光生伏特效應(yīng)，即把所照射的太陽能轉(zhuǎn)化為伏特電能。 光生伏特效應(yīng)： 當(dāng)太陽光照射到 pn 結(jié)上時，能量大于半導(dǎo)體禁帶寬度 Eg 的光子能把價帶中的電子激發(fā)到導(dǎo)帶上，從而形成了電子 空穴對，既光生載流子。這些光生載流子在pn 結(jié)內(nèi)建電場作用下 迅速分離，電子集中到電池的 n 型一端，空穴則集中到電池的 p 型一端。進(jìn)而在二極管的兩端分別形成了正負(fù)電荷積累，并產(chǎn)生了光生電動勢 [10]。 太陽能電池 太陽能控制器 電源輸出 鉛蓄電池 浙江科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 10 在產(chǎn)生光生電動勢之后，再接上正負(fù)極，就可以利用這些光生能源了。 常見的太陽能電池有：單晶硅太陽能電池、多晶硅太陽能電池、非晶硅太陽能電池、多元化合物太陽能電池等，慢慢的發(fā)展，種類也慢慢的多了起來。 我的畢業(yè)設(shè)計所采用的是單晶硅太陽能電池，它所工作的最大的功率為 10W，開路電壓為 ，最佳的工作電壓為 ，短路時的電流為 ，最佳情況的工作電流為 。 圖 太陽能電池內(nèi)部結(jié)構(gòu) 太陽能控制器 圖 太陽能電池的伏安特性曲線 大家都知道，我們?nèi)粘Ｉ畹挠秒姸际欠€(wěn)定的電壓和電流。如果沒用穩(wěn)定的電壓和電流，用電器是無法正常的工作的。對于太陽能電池板，由上圖 可以看出：它所吸收的太陽能，然后轉(zhuǎn)化成的光生伏特電壓就不是穩(wěn)定的，它是隨著太陽光的強(qiáng)度的變化所變化的。因此，這樣的電能是不能被直接使用的。 浙江科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 11 為了能把太陽能利用到日常生活中，我們就需要一個中間控制器，來調(diào)和這樣的太陽能，它就是太陽能控制器。它可以把將所吸收的太陽能固定到一個參數(shù)上 面，即使太陽能電池所產(chǎn)生的電壓是個不穩(wěn)定的。這樣，就可以把這些能量通過控制器輸送到鉛蓄電池，然后就能供我們正常使用了。 本次試驗(yàn)所采用的儲存電能的設(shè)備是常見的鉛蓄電池。一個完整的鉛蓄電池是由正極、負(fù)極、電解質(zhì)以及容器所構(gòu)成的。其中，正極是由填滿的二氧化鉛的鉛板做成的，負(fù)極是由填滿海綿狀鉛的鉛板做成的，電解質(zhì)是稀硫酸（稀釋程度為 %）。蓄電池的工作原理就是充放電。它在充電的時候，就是在其內(nèi)產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，將其中的電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能；放電的時候，也要產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，反過來將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。這樣多 次的反復(fù)充放電，就給鉛蓄電池了另一個名字：二次電池。由于多次進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，在鉛蓄電池使用到一定時間之后，需要給它加入一定量的蒸餾水，從而讓其內(nèi)的電解質(zhì)溶液稀硫酸回到起初的稀釋濃度。 鉛蓄電池的化學(xué)反應(yīng)方程式如下： 正極反應(yīng)： O2HP b S O2eSOH4P b O 2442 2 ????? ?? ? 負(fù)極反應(yīng)： 424 P b S O2eSOPb ??? ?? 總 反 應(yīng)： O2H2 Pb SOSO2HPbPb SO 24424 ???? 其中， 向右 反應(yīng)為 放電 ， 向左 反應(yīng)為 充電 [11]。 浙江科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 12 第三章 智能語音控制系統(tǒng) 本文所研究的是太陽能智能照明，所以智能化是非常重要的。此章節(jié)，主要就講的是它之中非常重要的智能語音模塊。 圖 語音模塊原理框圖 上圖為智能語音模塊的工作原理框圖。 語音模塊包括主控芯片和語音芯片。其中，主控芯片是 STC10L08XE 單片機(jī)，它是由STC 公司制造的；語音芯片是非特定人生識別語音芯片 LD3320，它是由 ICRoute 公司制造的 [12]。 首先，通過語音模塊上的麥克風(fēng)接收外來語音，并且將這些語音轉(zhuǎn)換為電信號，然后這些電信通過電路的模數(shù)轉(zhuǎn)換、降低噪音等處理，從而得到數(shù)字信號，數(shù)字信號再傳遞給語音芯片 LD3320，且進(jìn)行再處理，然后這些信號再與庫里面的已有信號作對比，然后再輸出。輸出的信 號在傳達(dá)到主控芯片，主控芯片通過相應(yīng)的 I/O 口輸出，這時候 I/O 口就可以通過繼電器傳達(dá)相應(yīng)線路的指示，從而達(dá)到語音控制的效果。 LD3320 LD3320 語音芯片是一種非特定人的語音識別芯片。 此語音芯片上有比較高精度的 A/D、 D/A 借口，這項(xiàng)功能實(shí)用性非常好，可以很輕松的識別人聲，來輸出相應(yīng)指令。對于人聲識別，它不是那些傳統(tǒng)的只能識別固定人聲的，它可以適應(yīng)動態(tài)語音，也就是說，語音可以自己隨意設(shè)定，只要不超出一定范圍就能識別 [12]。 MI C 頻譜分析 提取特征 語音識別器 關(guān)鍵詞列表 拼音串 MCU 浙江科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 13 關(guān)于動態(tài)人聲識別，只需要編輯你想說的話為拼音類型，例如， 你想說“打開一號燈”，就只需在內(nèi)置 ini 文件內(nèi)相應(yīng)指令上加入“ dakaiyihaodeng”即可，這樣語音芯片就能輕松識別你所讀出的指令，達(dá)到控制效果。 下面舉個例子，例如：如果系統(tǒng)設(shè)定開始要收到 “ xiaojie” 的語音，才可以進(jìn)行下面指令，但是，如果你本人覺得不順口，可以在其 SD 卡內(nèi)的 ini 文件內(nèi)將相應(yīng)的 xiaojie 改成xiaoming 或者 xiaoli，都是可以的，沒有很死板的要求，這是非常便利的。 不過，對于用戶所說出的話，要是說的過多的話，還是會有漏字的情況，盡量不要