【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 蓄電池端電壓進(jìn)行檢測(cè)比較。當(dāng)蓄電池端電壓小于預(yù)先設(shè)定的過(guò)充電壓值時(shí)，A1的⑥腳電位高于⑤腳電位，⑦腳輸出低電位使Q1截止，Q2導(dǎo)通，LED2發(fā)光指示充電，J1動(dòng)作，其接點(diǎn)J11轉(zhuǎn)換位置，硅太陽(yáng)電池組件通過(guò)Ｄ１對(duì)蓄電池充電。蓄電池逐漸被充滿，當(dāng)其端電壓大于預(yù)先設(shè)定的過(guò)充電壓值時(shí)，A1的⑥腳電位低于⑤腳電位，⑦腳輸出高電位使Q1導(dǎo)通，Q2截止，LED2熄滅，J1釋放，J11斷開(kāi)充電回路，LED1發(fā)光，指示停止充電。當(dāng)蓄電池端電壓大于預(yù)先設(shè)定的過(guò)放電壓值時(shí)，A2的③腳電位高于②腳電位，①腳輸出高電位使Q3導(dǎo)通，Q4截止，LED3熄滅，J2釋放。其常閉觸點(diǎn)J21閉合，LED4發(fā)光，指示負(fù)載工作正常；蓄電池對(duì)負(fù)載放電時(shí)端電壓會(huì)逐漸降低，當(dāng)端電壓降低到小于預(yù)先設(shè)定的過(guò)放電壓值時(shí)，A2的③腳電位低于②腳電位，①腳輸出低電位使Q3截止，Q4導(dǎo)通，LED3發(fā)光指示過(guò)放電，J2動(dòng)作，其接點(diǎn)J21斷開(kāi)，正常指示燈LED4熄滅。另一常閉接點(diǎn)J22(圖中未繪出）也斷開(kāi)，切斷負(fù)載回路，避免蓄電池繼續(xù)放電。閉合K，蓄電池又充電[8]。圖4 蓄電池充放電控制電路5 太陽(yáng)能電池板組件及其選用在新能源中，公認(rèn)技術(shù)含量最高、最有發(fā)展前途的是太陽(yáng)能發(fā)電。太陽(yáng)能發(fā)電主要有太陽(yáng)能熱發(fā)電和太陽(yáng)能光發(fā)電兩種基本方式。(1) 太陽(yáng)能熱發(fā)電：將吸收的太陽(yáng)輻射熱能轉(zhuǎn)換成電能的裝置，可分為兩類：一類是太陽(yáng)能熱電直接轉(zhuǎn)換，如溫差發(fā)電等，目前功率都很小，有的尚處于原理試驗(yàn)階段；另一類是太陽(yáng)能熱動(dòng)力發(fā)電，是將太陽(yáng)熱能通過(guò)熱機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，其基本構(gòu)成包括集熱裝置、儲(chǔ)能系統(tǒng)、熱機(jī)和發(fā)電機(jī)等。有些國(guó)家正在研制較大功率的裝置，已達(dá)到并網(wǎng)發(fā)電的實(shí)際應(yīng)用水平。由于太陽(yáng)能熱發(fā)電技術(shù)復(fù)雜，商業(yè)應(yīng)用只適合比較大的容量，因此發(fā)展不快，實(shí)際應(yīng)用不多。(2) 太陽(yáng)能光發(fā)電：不通過(guò)熱過(guò)程．直接將太陽(yáng)的光能轉(zhuǎn)換成電能的利用方式，可分為光伏發(fā)電、光感應(yīng)發(fā)電、光化學(xué)發(fā)電和光生物發(fā)電。目前應(yīng)用的光伏發(fā)電，是將照射到太陽(yáng)能電池上的光，產(chǎn)生光伏效應(yīng)直接轉(zhuǎn)換成直流電能輸出，一般由太陽(yáng)能電池方陣及支架、蓄電池、控制器、逆變器等部分組成。其缺點(diǎn)：間歇性。受氣候條件影響；能量密度低；初始投資高。迄今已有100多個(gè)國(guó)家參與太陽(yáng)能光電池的開(kāi)發(fā)應(yīng)用。近年來(lái)，產(chǎn)量迅速增加．生產(chǎn)成本開(kāi)始下降。目前．光伏發(fā)電主要用于三大方面：為無(wú)電場(chǎng)合提供電源；太陽(yáng)能日用電子產(chǎn)品。如各類太陽(yáng)能充電器、太陽(yáng)能燈具等；并網(wǎng)發(fā)電。（3）太陽(yáng)能電池的基本特性太陽(yáng)能電池陣列的伏安特性具有強(qiáng)烈的非線性。太陽(yáng)能電池陣列的額定功率是在以下條件下定義的：當(dāng)日射S=l000W／m2；太陽(yáng)能電池溫度T=25℃；大氣質(zhì)量AM=，太陽(yáng)能電池陣列輸出的最大功率便定義為它的額定功率。太陽(yáng)能電池陣列額定功率的單位為“峰瓦”，記以“Wp”。輸出曲線上的黑圓點(diǎn)表示在相應(yīng)日照強(qiáng)度下太陽(yáng)能電池輸出最大功率的位置，稱為“最大功率點(diǎn)”。[12]為了讓太陽(yáng)能電池組件在一年中接收到的太陽(yáng)輻射能盡可能的多，要為太陽(yáng)能電池組件選擇一個(gè)最佳傾角。關(guān)于太陽(yáng)能電池組件最佳傾角問(wèn)題的探討，近年來(lái)在一些學(xué)術(shù)刊物上出現(xiàn)得不少。本次交通燈使用地區(qū)為大部分平原地區(qū)，依據(jù)本次設(shè)計(jì)參考相關(guān)文獻(xiàn)中的資料，選定太陽(yáng)能電池組件支架傾角為l6176。太陽(yáng)能電池板分為單晶和多晶兩種，多晶面積較大，發(fā)電效率沒(méi)有單晶高，因此采用20W單晶硅太陽(yáng)能電池組件，尺寸為36030635，，[11]。6 單片機(jī)組成部分電路分析單片機(jī)控制電路的硬件部分包括單片機(jī)的復(fù)位電路、單片機(jī)的晶振電路和強(qiáng)制通車電路，具體電路如圖3所示。單片機(jī)的復(fù)位電路的外圍電路由一個(gè)按鈕開(kāi)關(guān)、一個(gè)22uF的電容和兩個(gè)電阻組成，按鈕為復(fù)位按鈕，按下復(fù)位按鈕時(shí)單片機(jī)復(fù)位；此外，當(dāng)電路斷電后再次通電時(shí)，單片機(jī)也會(huì)復(fù)位。單片機(jī)的晶振電路的外圍電路由一個(gè)6MHZ的晶振和兩個(gè)33PF的電容組成。，其中按鈕S2為東西方向的強(qiáng)制通車按鈕，按鈕S3為南北方向的強(qiáng)制通車按鈕。按下其中一個(gè)按鈕，就給單片機(jī)輸入一個(gè)低電平信號(hào)，這個(gè)低電平信號(hào)經(jīng)過(guò)單片機(jī)內(nèi)部處理輸出控制信號(hào)使指示燈按要求轉(zhuǎn)換，同時(shí)數(shù)碼顯示電路不在顯示時(shí)間[14]。 圖5 單片機(jī)控制電路 指示燈顯示電路的設(shè)計(jì)的原理分析指示燈顯示電路由各自的發(fā)光二極管接單片機(jī)P2端口組成，，，。當(dāng)單片機(jī)輸出低電平信號(hào)時(shí)發(fā)光二極管亮，單片機(jī)根據(jù)內(nèi)部程序由P2端口輸出一組控制信號(hào)，控制8個(gè)發(fā)光二極管的發(fā)光情況。指示燈顯示電路如圖7所示。圖中綠紅黃1和轉(zhuǎn)1為東西方向的一組指示燈，綠紅黃2和轉(zhuǎn)2為南北方向的一組指示燈。圖6 指示燈顯示電路 數(shù)碼顯示電路的原理分析考慮到為了節(jié)約單片機(jī)的口資源，本設(shè)計(jì)的數(shù)碼顯示電路是用4個(gè)共陽(yáng)LED數(shù)碼管和4個(gè)74LS164集成塊組成的串行口顯示的方式，就可以完成單片機(jī)的顯示功能，顯示電路的電路原理圖如圖8所示。電路設(shè)定：當(dāng)單片機(jī)開(kāi)始執(zhí)行交通燈控制程序時(shí)。當(dāng)單片機(jī)執(zhí)行東西方向的強(qiáng)制通車程序或南北方向的強(qiáng)制通車程序時(shí)，此時(shí)，數(shù)碼顯示電路不顯示時(shí)間。從單片機(jī)串口輸出的信號(hào)先送到左邊的移位寄存器（74LS164）,由于移位脈沖的作用，使數(shù)據(jù)向右移，達(dá)到顯示的目的。移位寄存器74LS164還兼作數(shù)碼管的驅(qū)動(dòng)。電路中的四個(gè)整流管的作用是降低數(shù)碼管的工作電壓，增加其使用壽命。圖7 數(shù)碼顯示電路 單片機(jī)控制系統(tǒng)的軟件部分的原理分析單片機(jī)控制電路的軟件部分實(shí)現(xiàn)交通燈控制的重要組成部分，是單片機(jī)實(shí)現(xiàn)交通燈控制的內(nèi)部程序，程序按交通燈的工作流程圖所示的指示燈轉(zhuǎn)換順序規(guī)則編寫(xiě)。單片機(jī)的內(nèi)部程序設(shè)定單片機(jī)內(nèi)部的兩個(gè)定時(shí)器工作模式為模式1，中斷允許控制設(shè)置為T(mén)1溢出。單片機(jī)控制程序流程圖如圖6所示。開(kāi)始執(zhí)行程序后，程序先對(duì)單片機(jī)所用到的存儲(chǔ)單元進(jìn)行初始化，然后進(jìn)入指示燈轉(zhuǎn)換控制程序，同時(shí)定時(shí)器開(kāi)始工作。進(jìn)入指示燈轉(zhuǎn)換控制程序后先進(jìn)入東西方向綠燈亮南北方向的紅燈亮的執(zhí)行程序，單片機(jī)的的P2端口向指示燈顯示電路輸出控制信號(hào)。此時(shí)東西方向綠燈亮南北方向的紅燈亮，同時(shí)定時(shí)器開(kāi)始計(jì)時(shí)，使數(shù)碼顯示電路顯示對(duì)應(yīng)的時(shí)間。當(dāng)定時(shí)器計(jì)時(shí)到該東西方向黃燈閃亮南北方向的紅燈亮?xí)r，指示燈控制程序往下執(zhí)行東西方向黃燈閃亮南北方向的紅燈亮的程序，單片機(jī)的的P2端口向指示燈顯示電路輸出控制信號(hào)。此時(shí)，東西方向黃燈閃亮南北方向的紅燈亮，定時(shí)器繼續(xù)計(jì)時(shí)，使數(shù)碼顯示電路對(duì)應(yīng)的顯示時(shí)間。當(dāng)定時(shí)器計(jì)時(shí)到該東西方向轉(zhuǎn)彎燈亮南北方向的紅燈亮?xí)r，指示燈控制程序往下執(zhí)行東西方向轉(zhuǎn)彎燈亮南北方向的紅燈亮的程序，單片機(jī)的的P2端口向指示燈顯示電路輸出控制信號(hào)。此時(shí)，東西方向轉(zhuǎn)彎燈亮同時(shí)東西方向和南北方向的紅燈亮，定時(shí)器繼續(xù)計(jì)時(shí)，使數(shù)碼顯示電路對(duì)應(yīng)的顯示時(shí)間。當(dāng)定時(shí)器計(jì)時(shí)到該南北方向綠燈亮東西方向紅燈亮?xí)r，指示燈控制程序往下執(zhí)行南北方向綠燈亮東西方向紅燈亮的程序，單片機(jī)的的P2端口向指示燈顯示電路輸出控制信號(hào)。此時(shí)，南北方向綠燈亮東西方向紅燈亮，定時(shí)器繼續(xù)計(jì)時(shí)，使數(shù)碼顯示電路對(duì)應(yīng)的顯示時(shí)間。當(dāng)定時(shí)器計(jì)時(shí)到該南北方向黃燈閃亮東西方向紅燈亮?xí)r，指示燈控制程序往下執(zhí)行南北方向黃燈閃亮東西方向紅燈亮的程序，單片機(jī)的的P2端口向指示燈顯示電路輸出控制信號(hào)。此時(shí)，南北方向黃燈閃亮東西方向紅燈亮，定時(shí)器繼續(xù)計(jì)時(shí)，使數(shù)碼顯示電路對(duì)應(yīng)的顯示時(shí)間。當(dāng)定時(shí)器計(jì)時(shí)到該南北方向的轉(zhuǎn)彎燈亮同時(shí)東西方向和南北方向的紅燈亮，指示燈控制程序往下執(zhí)行南北方向的轉(zhuǎn)彎燈亮同時(shí)東西方向和南北方向的紅燈亮的程序，單片機(jī)的的P2端口向指示燈顯示電路輸出控制信號(hào)。此時(shí)，南北方向的轉(zhuǎn)彎燈亮同時(shí)東西方向和南北方向的紅燈亮，定時(shí)器繼續(xù)計(jì)時(shí)，使數(shù)碼顯示電路對(duì)應(yīng)的顯示時(shí)間。指示燈控制程序往下執(zhí)行南北方向的轉(zhuǎn)彎燈亮同時(shí)東西方向和南北方向的紅燈亮的程序后，重新進(jìn)入指示燈轉(zhuǎn)換控制程序后先進(jìn)入東西方向綠燈亮南北方向的紅燈亮的執(zhí)行程序，單片機(jī)的的P2端口向指示燈顯示電路輸出控制信號(hào)。此時(shí)東西方向綠燈亮南北方向的紅燈亮，同時(shí)定時(shí)器開(kāi)始計(jì)時(shí)，使數(shù)碼顯示電路顯示對(duì)應(yīng)的時(shí)間。開(kāi)始初始化東西方向綠燈亮南北方向紅燈亮，定時(shí)器計(jì)時(shí)且顯示時(shí)間。東西方向黃燈閃亮南北方向紅燈亮，定時(shí)器計(jì)時(shí)且顯示時(shí)間。東西方向轉(zhuǎn)彎燈亮，東西和南北方向的紅燈亮，定時(shí)器計(jì)時(shí)且顯示時(shí)間。南北方向綠燈亮東西方向紅燈亮，定時(shí)器計(jì)時(shí)且顯示時(shí)間。南北方向黃燈閃亮東西方向紅燈亮，定時(shí)器計(jì)時(shí)且顯示時(shí)間。南北方向轉(zhuǎn)彎燈亮，東西和南北方向的紅燈亮，定時(shí)器計(jì)時(shí)且顯示時(shí)間。按下東西方向的強(qiáng)制通車按鈕S2東西方向綠燈亮，南北方向紅燈亮，數(shù)顯示電路不顯示時(shí)間。按下南北方向的強(qiáng)制通車按鈕S3東西方向紅燈亮，南北方向綠燈亮，數(shù)碼顯示電路不顯示時(shí)間。圖8 程序流程圖交通燈控制程序還包括強(qiáng)制通車程序，，單片機(jī)不執(zhí)行強(qiáng)制通車程序。，單片機(jī)收到這個(gè)低電平信號(hào)，單片機(jī)執(zhí)行東西方向的強(qiáng)制通車程序。此時(shí)，東西方向綠燈亮，南北方向紅燈亮，單片機(jī)的定時(shí)器停止計(jì)時(shí)，并向數(shù)碼顯示電路輸出信號(hào)，使數(shù)碼顯示電路不顯示時(shí)間。，單片機(jī)收到這個(gè)低電平信號(hào)，單片機(jī)執(zhí)行南北方向的強(qiáng)制通車程序。此時(shí)，東西方向紅燈亮南北方向綠燈亮，單片機(jī)的定時(shí)器停止計(jì)時(shí)，并向數(shù)碼顯示電路輸出信號(hào)，使數(shù)碼顯示電路不顯示時(shí)間。7 結(jié)束語(yǔ)本系統(tǒng)的硬件控制電路圖簡(jiǎn)單, 可降低生產(chǎn)成本, 采用單片機(jī)可提高系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性, 縮小系統(tǒng)的體積, 調(diào)試和維護(hù)方便, 并可根據(jù)具體情況修改程序中的參數(shù)。本軟、硬件系統(tǒng)在單片機(jī)開(kāi)發(fā)裝置上調(diào)試運(yùn)行取得較好的效果, 對(duì)靈活有效地利用交通燈控制行車安全, 車輛分流有一定的實(shí)際意義, 而且解決了緊急車的通行問(wèn)題, 當(dāng)然交通燈用型號(hào)較大的指示燈。通過(guò)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，加深了我對(duì)單片機(jī)的認(rèn)識(shí)，經(jīng)過(guò)查閱有關(guān)方面的書(shū)籍，獲得了許多專業(yè)方面的知識(shí)，開(kāi)拓了視野。通過(guò)設(shè)計(jì)電路，提高了理論水平。但是這個(gè)電路的不足之處是到晚上兩點(diǎn)以后就熄滅了，沒(méi)有考慮到黃燈閃爍的問(wèn)題。 致謝在畢業(yè)設(shè)計(jì)期間，一直得到老師的悉心指導(dǎo)和關(guān)懷。特別是在課題的設(shè)計(jì)過(guò)程中，對(duì)論文的技術(shù)問(wèn)題，導(dǎo)師都花費(fèi)了大量的心血，付出了大量的勞動(dòng)，并一直給予我無(wú)微不至的指導(dǎo)與多方面的幫助，使我的知識(shí)、能力等各方面都有了很大的進(jìn)步，在此，謹(jǐn)向?qū)煴硎咀钪孕牡母兄x！在課題進(jìn)行期間，學(xué)院為我們提供了良好的學(xué)習(xí)和設(shè)計(jì)環(huán)境。在課題的研究和進(jìn)展中，同組成員也給予了很大的幫助，這里也一并表示感謝！由于時(shí)間和知識(shí)水平所限，論文中還可能會(huì)有許多紕漏或錯(cuò)誤之處，懇請(qǐng)各位老師和同學(xué)批評(píng)指正。