【文章內(nèi)容簡介】 高亮管的正常工作電壓 ，共采用 28 個(gè) 1W 高亮管，每 7 個(gè)高亮管串聯(lián)成一組，共四組并連在電路中， 這樣也可以減少當(dāng)電路中的某一個(gè)高亮管出現(xiàn)故障時(shí)對(duì)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。 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 。由于路燈一天要工作8個(gè)小時(shí)左右,考慮連續(xù)陰天3天情況下系統(tǒng)的供電,后備電源須具有24h的供電能力,且按80%的放電率計(jì)算,則蓄電池的容量如公式（1）為:15Qx=(TxIs)=(24)/=36(Ah) (1) 式中:Qx——蓄電池容量。Tx——蓄電池放電時(shí)間。Is——設(shè)備工作電流。應(yīng)選用24V/36Ah免維護(hù)蓄電池。有日照時(shí)，要求太陽能板給蓄電池充電，每天有效充電時(shí)間8H,兩天充滿,則可計(jì)算出太陽能板輸出的功率如式(2)：P=24Ic=Vg〔Qx+Qs (D1)〕/(Tc D) =24Qx/Tc=24*(36+)/16= (2)式中:——蓄電池容量；xQD——充滿電需要的天數(shù)；Qs——日耗蓄電池容量；——設(shè)備工作電壓；gV——充電滿電所用時(shí)間。cT則太陽能板取24V/70W 。太陽能 LED 燈具的具體技 術(shù)指標(biāo)如表 1 所示：表 1 太陽能 LED 燈具的主要性能指標(biāo)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(hù)電壓 26 V(25C)過放保護(hù)電壓 22 V蓄電池 24 V,36Ah照明時(shí)間天黑后，光控自動(dòng)啟動(dòng)電光轉(zhuǎn)換 功能，使路燈點(diǎn)亮；在深夜時(shí)控（時(shí)間點(diǎn)可調(diào)）自動(dòng)使路燈熄滅；早晨時(shí)控（時(shí)間點(diǎn)可調(diào)）自動(dòng)使路燈點(diǎn)亮；天亮后光控自動(dòng)恢復(fù)到光電轉(zhuǎn)換模式陰雨天保證時(shí)間 保證連續(xù) 3 個(gè)陰雨天正常工作16 顯示電路本電路采用單片機(jī)串口顯示，由 74LS164 作為數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)電路，二極管DD2 和 D3 起降壓、保護(hù)數(shù)碼管作用，數(shù)碼管用四位，前兩位顯示小時(shí)內(nèi)容，后兩位顯示分鐘內(nèi)容，電路圖如圖 3。STC12C2051 單片機(jī)的串行口RXD， TXD為一個(gè)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(shù)據(jù)由 RXD()端串行輸出或輸入；而同步移位時(shí)鐘由 TXD()端串行輸出，在同步時(shí)鐘作用下，實(shí)現(xiàn)由串行到并行的數(shù)據(jù)通信。由于 74LS164 在低電平輸出時(shí)允許通過的電流達(dá) 8mA，故不必添加驅(qū)動(dòng)電路，亮度也較理想。 過充、過放控制電路 過充控制，就是在蓄電池處于過充狀態(tài)時(shí)斷開充電電路，過放控制電路就是在蓄電池處于過放狀態(tài)時(shí)斷開放電電路。過充、 過放控制都是為了保護(hù)蓄電池，延長蓄電池的使用壽命。過充、 過放控制電路如圖 4。過充、過放判斷的依據(jù)主要是蓄電池電壓的高低，其工作原理如下：過充控制電路中將繼電器 J1 的開關(guān)串聯(lián)在充電電 路中，當(dāng)白天有太陽光時(shí)處于正常充電狀態(tài)時(shí)，由太陽能板吸熱經(jīng)繼電器開關(guān)常閉點(diǎn)向蓄電池充電，當(dāng)蓄電池的電壓高于 26V 時(shí)， 認(rèn)為蓄電池處于過充狀態(tài) ，U1A“”端電壓高于“+” 端電壓時(shí) U1A 輸出“”，低 電平，使 Q1 截止，同 時(shí) Q2 導(dǎo)通，繼電器線圈 J1 通電，則繼電器常閉點(diǎn)斷開，常開點(diǎn) 閉合，充 電電路斷開過充指示燈亮，停止向蓄電池充電，達(dá)到 過充保護(hù)功能。圖 3 顯示電路abfcg deDPY1 2 3 4 5 6 7a b c d e f g8dpdpU6A1B2Q03Q14Q25Q36Q410Q511Q612Q713CLK8MR9U10A1B2Q03Q14Q25Q36Q410Q511Q612Q713CLK8MR9U11A1B2Q03Q14Q25Q36Q410Q511Q612Q713CLK8MR9U12A1B2Q03Q14Q25Q36Q410Q511Q612Q713CLK8MR9U13abfcg deDPY1 2 3 4 5 6 7a b c d e f g8dpdpU7 a bfcg deDPY1 2 3 4 5 6 7a b c d e f g8dpdpU8 a bfcg deDPY1 2 3 4 5 6 7a b c d e f g8dpdpU9RXDTXDD7D6D5+5V17D1IN5408D2IN4007LED2LED1D3IN4007ZD1R110KR22KR310KR410KR6 10KR5 20K R810KR710KR92KRP115KRP215KQ18050Q38050Q28050Q48050U1AU1BR1020KR1110KR1210KR1310KF1FUSE1蓄電池K1保保保保 J2J1 K2K3保保保保保保保保保+24VCOM1 COM2保保保保圖 4 過充過放控制電路過放控制電路中將繼電器 J2 的開關(guān)串聯(lián)在放電電 路中，當(dāng)處于正常放電狀態(tài)時(shí)，放 電電路正常工作。在晚上由蓄電池向負(fù)載供 電時(shí)，當(dāng)蓄 電池的電壓低于22V 時(shí)， 認(rèn)為 蓄電池處于過 放狀態(tài)，此 時(shí) U1B“+”端電壓低于其“”端電壓時(shí)，U1B 輸 出“” 低電平，使 Q3 截止，同時(shí) Q4 導(dǎo)通， 繼電器線圈 J2 通電， 繼電器開關(guān)由常閉點(diǎn)轉(zhuǎn)到常開點(diǎn)，放 電電路就斷開， 過放指示燈亮停止向負(fù)載供電。達(dá)到過放保護(hù)功能。 DS1302 的結(jié)構(gòu)及工作原理在設(shè)計(jì)中一般使用的計(jì)時(shí)功能電路有軟件計(jì)時(shí)，定時(shí)器定時(shí)，但其缺點(diǎn)是計(jì)時(shí)有誤差，需要隔一段時(shí)間 校正一次；另一種就硬件計(jì)時(shí)，現(xiàn)在流行的串行時(shí)鐘電路很多，如 DS130 DS130PCF8485 等。這些電路的接口簡單、價(jià)格低廉、使用方便，被廣泛地采用 [17]。在 設(shè)計(jì)中采用是硬件定 時(shí)，時(shí)鐘芯片DS1302。DS1302 是 DALLAS 公司的一種具有涓細(xì)電 流充電能力的電路，主要特點(diǎn)是采用串行數(shù)據(jù)傳輸，可 為掉電保護(hù)電源提供可編程的充電功能，并且可以關(guān)閉充電功能。采用普通 晶振。DS1302 是美國 DALLAS 公司推出的一種高性能、低功耗、 帶 RAM 的實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路，它可以對(duì)年、月、日、周日、時(shí)、分、秒進(jìn) 行計(jì)時(shí)，具有閏年補(bǔ)償功能，工作電壓為 ～。采用三線接口與 CPU 進(jìn)行同步通信，并可采用突表 2 DS1302 的管腳介紹管腳名稱 功能XX2 晶振引腳RST 復(fù)位I/O 數(shù)據(jù)輸入/輸出SCLK 寫保護(hù)VCC1 、VCC2 電源引腳GND 地c810pc9 10pvccvcc2x1x2gndvcc1scli/orst130218發(fā)方式一次傳送多個(gè)字節(jié)的時(shí)鐘信號(hào)或 RAM 數(shù)據(jù)。DS1302 內(nèi)部有一個(gè) 318 的用于臨時(shí)性存放數(shù)據(jù)的 RAM 寄存器。 DS1302 是 DS1202 的升級(jí)產(chǎn)品，與DS1202 兼容，但增加了主電源/后背電源雙電源引腳，同時(shí)提供了對(duì)后背電源進(jìn)行涓細(xì)電流充電的能力。表 2 為 DS1302 引腳功能,圖 5 為與單片機(jī)的連接圖,其中 Vcc1 為主電源，VCC2 為后備電 源。在一般情況下，由主電源供電，同時(shí)主電源向備用電源充電，在主電源關(guān)閉的情況下，也能保持時(shí)鐘的連續(xù)運(yùn)行。DS1302 由 Vcc1 或 Vcc2 兩者中的較大者供電。當(dāng) Vcc2 大于 Vcc1＋ 時(shí)，Vcc2 給 DS1302 供電。當(dāng)Vcc2 小于 Vcc1 時(shí)，DS1302 由 Vcc1 供電。X1 和 X2 是振蕩源，外接 晶振。RST 是復(fù)位 /片選線，通過把 RST 輸入驅(qū)動(dòng)置高電平來啟動(dòng)所有的數(shù)據(jù)傳送。RST 輸入有兩種功能：首先，RST 接通控制邏輯，允許地址/ 命令序列送入移位寄存器；其次，RST 提供 終止單字節(jié)或多字節(jié)數(shù)據(jù)的 傳送手段。當(dāng) RST 為高電平時(shí)，所有的數(shù)據(jù)傳送被初始化，允許對(duì) DS1302 進(jìn) 行操作。如果在傳送過程中RST 置為低電 平， 則會(huì)終 止此次數(shù)據(jù)傳送，I/O 引腳 變?yōu)楦咦钁B(tài)。上 電運(yùn)行時(shí)，在Vcc≥，RST 必須保持低電平。只有在 SCLK 為低電平時(shí)，才能將 RST置為高電平。圖中 SCL、I/O、RST 與單片機(jī)連接實(shí)現(xiàn) 1302 的讀寫控制。 存儲(chǔ)器 AT24C02 簡介存儲(chǔ)器 AT2402 的 1，2，3 腳為空腳，4 腳為接地端，5 腳為數(shù)據(jù)端，6 腳為時(shí)鐘端，7 腳為寫保護(hù)端口，8 腳為電源端口。其與 單 片機(jī)的連接如圖 6 所示：a0a1a2a3vc cwpsclsda20c42 R19VCC 19圖 6 24C02 與單片機(jī)連接圖AT24C02 在本設(shè)計(jì)中的作用是掉電存儲(chǔ)器，是為了防止電源突然斷開的時(shí)候，用戶 的信息不會(huì)丟失，存儲(chǔ)當(dāng)前設(shè)定的信息。 AT24C02 是 ATMEL 公司的2KB 字 節(jié)的電可擦除存儲(chǔ)芯片，由于 AT24C02 的數(shù)據(jù)線和地址線是復(fù)用的，采用串口的方式傳送數(shù)據(jù)，所以只用兩根線 SCL（移位脈沖）和 SDA（數(shù)據(jù)/ 地址）與單片機(jī)傳送數(shù)據(jù)。電壓最低可以到 ，額定電流為 1mA，靜態(tài)電流 10uA()，芯片內(nèi)的資料可以在斷電的情況下保存相當(dāng)長的時(shí)間，而且采用 8 腳的 DIP 封裝，使用方便。表 3 24C02 的管腳介紹圖中 R1R19 為上拉電阻，其作用是減少 AT24C02 的靜態(tài)功耗。每當(dāng)設(shè)定一次信息，系統(tǒng)就自動(dòng)調(diào)用存 儲(chǔ)程序，將信息保存在芯片內(nèi)；當(dāng)系統(tǒng)重新上電的時(shí)候，自 動(dòng)調(diào)用讀存儲(chǔ)器程序，將存儲(chǔ)器內(nèi)的信息，讀到緩存單元中，供主程序使用。第五章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)主要包括程序初始化、時(shí)間設(shè)定子程序、1302 的讀寫程序、24C02 的讀寫程序、 時(shí)間比 較子程序、按 鍵子程序、顯示刷新子程序等共同組成。程序開始要進(jìn)行初始化，調(diào) 用 24c02 內(nèi)部存儲(chǔ)的開關(guān)路燈 時(shí)間點(diǎn)，程序每各一段時(shí)間調(diào)一次 1302 中的時(shí)間。通過程序?qū)⒃O(shè)定的時(shí)間同系統(tǒng)當(dāng)前時(shí)間進(jìn)行比較，設(shè)定的比較間隔為 1 秒一次，當(dāng)時(shí)間相同時(shí)， 則通過 程序輸出控制信號(hào)， 對(duì)驅(qū)動(dòng)電路進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。系統(tǒng)總體程序流程圖如圖 7 所示。管腳名稱 功能A0、AA2 器件地址選擇SDA 串行數(shù)據(jù)/地址SCL 串行時(shí)鐘WP 寫保護(hù)VCC +～ 工作 電壓GND 地20如果想調(diào)整開關(guān)路燈時(shí)間點(diǎn)和 1302 中的當(dāng)前時(shí)間可以通過設(shè)置的按鍵手動(dòng)進(jìn)行時(shí)間的調(diào)節(jié)圖中開關(guān) SSS3 分別為顯示 1302 時(shí)間鍵，功能鍵和加一鍵。具體程序流程圖如圖 8 所示。暗亮是否是否否否是是保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)選定時(shí)器初值光線亮暗是否已開路燈是否到關(guān)燈時(shí)間是否到開路燈時(shí)間關(guān) 燈返 回是否是第一次檢測(cè)到光線暗開 燈中斷 T0調(diào) 24c02 開關(guān)燈時(shí)間調(diào) 1302 讀時(shí)間掃描按鍵開 始初始化圖 7 總體程序流程圖22中斷 T1保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)送定時(shí)器初值是否到 30MS功能鍵標(biāo)志位=？=0 =1 =2 =3 =4 =5 =6顯示1302時(shí)間時(shí)閃爍顯示1302時(shí)間分閃爍顯示關(guān)路燈時(shí)間點(diǎn)分閃爍顯示開路等時(shí)間點(diǎn)時(shí)閃爍，存關(guān)路燈時(shí)間顯示1302時(shí)間，存開路燈時(shí)間是返 回=7顯示開路燈時(shí)間點(diǎn)分閃爍顯示1302時(shí)間顯示關(guān)路燈時(shí)間點(diǎn)時(shí)閃爍，存1302時(shí)間圖 8 功能鍵程序流程圖23結(jié)束語本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的太陽能路燈設(shè)計(jì)是針對(duì)已經(jīng)存在的路燈進(jìn)行改進(jìn)，首先采用了太陽能電池作為能源，以達(dá)到環(huán)保節(jié)約的目的。設(shè)計(jì)中使用了光控和時(shí)控相結(jié)合的方法，避免了光控方法易受干擾， 時(shí)控需頻繁 設(shè)置時(shí)間的麻煩， 為了節(jié)約用電，在深夜行人較少時(shí)路燈根據(jù)設(shè)置的熄燈時(shí)間熄滅，早上行人多時(shí)根據(jù)設(shè)置的開燈時(shí)間亮燈。其次內(nèi)部 設(shè)置有蓄電池，用于保 證 在陰雨天氣供電。本 設(shè)計(jì)需要改進(jìn)的地方有由于蓄電池自身的容量限制，不能保證在陰雨天長時(shí)間對(duì)外供電。希望這個(gè)問題在以后的新型能源出現(xiàn)之后可以得到圓滿解決。致謝四個(gè)多月的畢業(yè)設(shè)計(jì)結(jié)束了，這次畢業(yè)設(shè)計(jì)讓我學(xué)到了很多東西。畢業(yè)設(shè)計(jì)是大學(xué)四年所學(xué)知識(shí)的綜合應(yīng)用，為以后的工作打下堅(jiān)定的基礎(chǔ)。經(jīng)過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我 對(duì)太陽能電池板的工作原理有了進(jìn)一步的了解。在設(shè)計(jì)中我得到了老師的悉心指導(dǎo)，他的淵博知 識(shí)、 嚴(yán)格要求、 嚴(yán)謹(jǐn)作風(fēng) 都給我留下了很深刻的印象，將使我受用一生，在此對(duì)老 師表示感謝，另外在 設(shè)計(jì) 當(dāng)中也得到了很多同學(xué)的支持，在