【文章內(nèi)容簡介】 光電轉(zhuǎn)換 主要 是 應(yīng)用光學(xué)原理，通過 對 光的反射和折射，或者 其他方式 將太陽能轉(zhuǎn)換成 別的 形式的能量進行 一定距離的 傳輸。 直接傳輸 的 距離 相對比較短 ， 通常用一下三種方法： 一、是用 反射鏡及其它光學(xué)元件 搭配 ，改變 太 陽光的 傳輸 方向， 使他到達需要的 地點； 二、用 光導(dǎo)纖維 傳輸 ， 光導(dǎo)纖維 可以將入射 到 其一端 口 的陽光傳輸?shù)搅硪欢丝?，傳輸時光導(dǎo)纖維任意 布置 ； 三、 采用 的光導(dǎo)管 表面 被 鍍 了一層 高反射涂 料 ，通過 太陽光的 反射 特性使 陽光 到達 需要 的 地方 。間接傳輸 可以 說是 適用于各種不同 長短 距離。它是 將 得到的 太陽能轉(zhuǎn)換 成 熱能， 再 通過 鋪設(shè)的 熱力管道 可將太陽能 輸送 到室內(nèi)； 也可以 使用 將太陽能轉(zhuǎn)換 成 化學(xué) 物的內(nèi)部能量通過化學(xué)載能的技術(shù)儲存 ， 再輸 送到相應(yīng)的區(qū)域 ； 最新研究是一項技術(shù)是是 太空 建立 電站 直接 進行 換 成 ， 他的能量傳輸是 通過 以 微波或 者是 激光 為載體傳給 地面 采集電 站 。 太陽能電池板的原理是當(dāng)陽光照射到半導(dǎo)體上，使半導(dǎo)體在 pn 結(jié)之間產(chǎn)生勢壘電廠，同時 p區(qū)產(chǎn)生空穴， n 區(qū)產(chǎn)生電子在勢壘電場的作用下電子和空穴向兩級移動產(chǎn)生電流。 太陽能照明系統(tǒng) 在進行 設(shè)計 太陽能燈具 時，一些細節(jié)需要十分注意，需要考慮到 燈具的使用 要求和使用 地區(qū) 的一些氣候環(huán)境特點 。 在 華 北 地區(qū) 使用的太陽能路燈， 電池 板實際 功率 與 燈具的 功率 比例 關(guān)系 范圍 是 24:1， 涉及到 的 一些實際工作中的 比例要根據(jù)燈具每天工作 量 ， 第 一 章 XXXXX 3 和在本次 設(shè)計中 如果遇到 連續(xù)陰雨天 氣時道路 照明 怎樣提供的 具體 情況 決定 。 電池 板 安裝 要求 ： 很多 太陽能燈具的 生產(chǎn)廠家都 將太陽能電池 板 水平放置， 這樣 的放置方式會使 太陽能電池 板 的輸出功率 至少 減少 15%~20%之間 。 一般不 在太陽能電池上設(shè)置 裝飾 和 外罩， 這樣會 減少 5%左右 的輸出功率 ， 從成本考慮 本身 太陽能電池 板的造價就非常 昂貴， 在 我們收集 和得 到的 許多國外 關(guān)于 太陽能燈 設(shè)計 的 資料 中 ， 通過對比發(fā)現(xiàn)，節(jié)能 是設(shè)計的最主要思路，美觀就相對次要了 。 我們在實際的設(shè)計中一般不使用 單 片 的 太陽能電池 板 ， 一般都 是 用 成組的 太陽能電池 板 。 即 用導(dǎo)線 將太陽能電池板通過串聯(lián) 或者 并聯(lián)的方式 將電壓 調(diào)整到額定 值 。 太陽電池組 是 把很多單片的 太陽能電池 板 組合 在一起 ， 把電池組的 輸出電壓 調(diào)節(jié)為需要 的電壓值。太陽能電池 板被遮擋就會發(fā)熱，被遮擋部位因發(fā)熱燒壞導(dǎo)致整組的損壞 。這就是所謂 的 熱島效應(yīng)。防止 可能發(fā)生的 熱島效應(yīng) 的方法有把 太陽能電池 板 傾斜 放置 ， 按 放 位 置的選擇上一般 在 樹葉 遮擋 不到的地方 ， 安裝防鳥針 可以有效的防止鳥類的危害 。 在整個系統(tǒng)中， 一個 能夠很 好的控制 充放電 的 控制電路 對 太陽能路燈 很重要 。充放電 的 控制 可以很好的延長蓄電池的壽命 ， 有效的 防止過 度 充電及 過 度放電 是保護蓄電池的主要方法 。 另外，輸入 電壓不 穩(wěn)定 是太陽能發(fā)電系統(tǒng)的重要問題 ， 所以 對蓄電池充電過程的 控制 在 光伏發(fā)電系統(tǒng)中 會變得相對 復(fù)雜 ，不能像在 對待 普通蓄電池那樣 不設(shè)任何電路 直接充電 。 在 太陽能燈具 設(shè)計 中 ， 充放電控制電路 的成敗直接決定了本次設(shè)計的成敗 ， 充放電控制電路 的決定了燈具的使用壽命 ， 一個硬件 良好的太陽能燈具 必須有一個良好的 充放電電路 。 太陽能路燈 可供選擇的有： 12伏 路 燈、 高 /低壓鈉燈、無極電磁感應(yīng)燈 等 各類 光源。無論 選 則 哪種光源， 燈具的 亮度與光源的功率 都是 有直接影響 的 ， 同時也 直接影響 了 系統(tǒng) 的 配置和 初期的 投資費用。在相同 的 照明 時間 下， 燈具的光源功率越小，廣度越低 ，系 統(tǒng)配置越小 ，費用越 低 ；功率 大 時 亮度 提高而且 配置 變 高 也把 費用 加大了 。 太陽能燈可以使用現(xiàn)在普遍使用的 燈桿 和 燈具 不必專門設(shè)計 。 一些 在 路燈燈桿上直接 裝太陽能電池 板 的方案，需 要計算 太陽能電池 板 面積 ， 加工 和 制作太陽能電池 板 的支架，同時 還要 考慮燈桿的強度 等承重 問題。燈具和燈桿 在 選擇 方面比較自由 ，一般滿足使用 要求 、外形 美觀即可。在這 些 方面可以根據(jù)實際情況自行 選擇 ，沒有 人會做 特殊要求 。 第 一 章 XXXXX 1 第三章 系統(tǒng)概述 太陽能電池板及 工作原理 太陽能電池板 的 主要材料是“硅”， “硅”是 地球 上儲藏 非常豐富 的材料之一。 分類 晶體硅電池板：多晶硅太陽能電池、單晶硅太陽能電池。 非晶硅電池板：薄膜太陽能電池、有機太陽能電池。 化學(xué)染料電池板：染料敏化太陽能電池。 組成 （ 1） 單晶硅太陽能電池 現(xiàn)在生產(chǎn)的單晶硅太陽能電池大 約 只有 15%左右 的光電轉(zhuǎn)換效率 ， 自實驗室研究出的 最高 的是 24％ 。 目前 單晶硅太陽能電池 所具有 的光電轉(zhuǎn)換效率在所有各類太陽能電池中 還 是最高的 ，但 是其制作成本 也相對的 很高 ， 所以 它 暫時 還不能被大量 的生產(chǎn) 使用?，F(xiàn)在是設(shè)計一般是用鋼化玻璃對 單晶硅 進行封裝或者是 采 用 防水樹脂 對其 封裝， 所以 生產(chǎn)出的成品 堅固耐用， 很長的 使用壽命 是它的一個優(yōu)點， 一般 的在 15年 左右 目前測得的最高 記錄是 25年。 （ 2）多晶硅太陽能電池 多晶硅太陽能電池 在生產(chǎn)技術(shù)上 與 單晶硅 很相似 ， 不過從 光電轉(zhuǎn)換效率上 來講單晶硅要比它高很多 ， 多晶硅 的普遍 光電轉(zhuǎn)換效率約 為 12％左右 (日本夏普 公司在 2020年 7月 1日做的測試中多晶硅太陽能電池 效率為 %的 這是目前 世界最高 的 效率 )。 在 制作成 本 方面 來講， 多晶硅 比單晶硅便宜 很多 ， 它的 制造 材料 簡便，耗 電少 ，總 體 生產(chǎn)成本較 單晶硅要 低 很多 ，因此 被 大量 使用 。 不過 ， 在 壽命 方面 多晶硅 也 不如 單晶硅 的時間長久 。 總體來說 在 性價比上 ，單晶硅太陽能電池 比較好 。 （ 3）非晶硅太陽能電池 在 1976年被研究出的 非晶硅太陽能電池 也被稱為 新型薄膜式太陽能電池， 它與以上兩個太陽電池 在制作方法上 沒有任何相同之處 ， 它的制作 工藝過程 被 進行了 簡化， 它對硅 和 電量 的需求大大降 低，它的 明顯 優(yōu)勢 是在 日照不強 時 也 依然可以工作 。但非晶硅太陽電池 同時 也 存 很重 要 的 問題 ，在 光電轉(zhuǎn)換效率 方面 普遍 偏 低， 現(xiàn)今世界 上 最 先進水平也就 只能使其達到 10％左右， 并且還不是 一個 很 穩(wěn)定 的數(shù)值 。當(dāng)時間變長時， 轉(zhuǎn)換效率會逐漸 衰減。 （ 4）多元化合物太陽電池 用 含有 多種不同 元素 的 半導(dǎo)體材料 通過復(fù)雜工藝 制 造 出來 的太陽電池 稱作多元化合 第 一 章 XXXXX 2 物太陽電池 ?，F(xiàn)在 科學(xué)家 研究 出 的品種 個有不同 ， 但 大多數(shù) 產(chǎn)品 都沒有實現(xiàn) 工業(yè)化生產(chǎn)，現(xiàn)在 主要有以下幾種： 硫化鎘 電池 ； 砷化鎵 電池 ； 銅銦硒電池 GSM 模塊 GSM 模塊 是一個電子集成器件 ， 它是把各種原件如： GSM 射頻芯片、 基帶處理芯片、功放器件 、存儲器等 所有 不同功能的 器件 集成在 一塊 電 路板上， 而且 這個電路板自帶 GSM 射頻處理、 獨立的操作系統(tǒng)、基帶處理 而且 提供標(biāo)準接口的 一種 功能模塊。 所以 ， GSM 模塊 必然會具有 夠 語音通話 功能和 發(fā)送短信 的功能。而且還可以進行一些 基于 GSM網(wǎng)絡(luò) 的 GPRS 數(shù)據(jù)傳輸 功能，這些都是 通信 中的 一些 基本功能。 如果把 鍵盤 、顯示屏和電池 接到 GSM 模塊上 就是 一部 具有基本功能的 手機。 一般對 GSM模塊通信 的 開發(fā) 需要 使用 ARM 或者 是 單片機 ，并 通過 RS232 串口 通訊 使用 AT命令 來控制 GSM 模塊 ， 實現(xiàn)各種 不同功能的 無線通信 。 例如： 給手機 短信， GPRS撥號上網(wǎng) ， 撥打電話 等 基本通訊 功能 。 在 成品的 GSM 模塊 基礎(chǔ) 進行的 上的 產(chǎn)品 開發(fā) 通常都是基于 ARM 平臺， 也就是 嵌入式系統(tǒng) 進行開發(fā)。 一些 GSM 模塊 還 具有 “ 開放內(nèi)置平臺 ”的 功能，可以讓客戶將自己 編寫的 程序嵌入到模塊內(nèi)的軟件平臺中 運行 。 最早 的 GSM模塊是供 給 手機廠使用，手機廠直接 使用 購買 大的 模塊， 給模塊接 上外圍的器件就是一部手機。 GSM 模塊 自帶一個 標(biāo)準的通信接口 主要 目的就 是 解決手機 通訊技術(shù) 中復(fù)雜的射頻發(fā)送和基帶處理 的 問題，并 且 提供了， 手機生產(chǎn) 廠商不用再從 最基礎(chǔ)的 的芯片 開始 對 手機的 進行 設(shè)計，縮短了 手機的 設(shè)計周期。 在 5 年前， 我國國內(nèi) 的手機生產(chǎn) 廠家 大部分 都是 從 國外 購買 成品 的 GSM 模塊 ，再 進行 手機的 二次開發(fā) 和 生產(chǎn) 。 近 些年 來 ，隨著國內(nèi)手機 生產(chǎn)研發(fā) 公司 在 GSM 模塊方面的研究 和重視 ，手機廠家 開始 逐漸 擺脫 了 對 國外 GSM模塊的依賴， 國內(nèi)也有 很多公司直接 轉(zhuǎn)為從芯片級 開始進行 對 手機 進行研發(fā) 。 目前， 對 GSM 模 塊 應(yīng)用最 廣泛 是依然是在 工業(yè) 領(lǐng)域 ， 我們 在 不同的行業(yè) 都 可以 看到應(yīng)用 了 GSM模塊 的 各種 產(chǎn)品。例如， 在 安防公司開發(fā)的 一些 車載 的 監(jiān)控領(lǐng)域， 它的 最 核心 部分依然 是 使用 GSM 模塊 給 車輛管理中心 發(fā)送 車輛行駛的 GPS 數(shù)據(jù)；在 水務(wù)、 電力系統(tǒng) 中 ，通過 GSM 模塊 可以 實現(xiàn) 遠程 的 數(shù)據(jù)采集 ， 這樣就 可以 做到 隨時檢測 用戶的用電和用水量 ，同時也能及時的發(fā)現(xiàn)問題 ；在測繪 中 ，為 給一些 偏僻的測繪點安裝 上 GSM模塊 ，這樣就 實現(xiàn)了 對 測繪點 實時的監(jiān)控，不 需要 人 去 收集數(shù)據(jù)；在家庭 應(yīng)用中 安全 報警系統(tǒng)是最常用到的 ， 可以對家里 發(fā)生 意外情況 或 著一些 盜竊行為 進行及時發(fā) 現(xiàn) ， 并 可以 自動告 訴 住戶和監(jiān)控中心 ；在國外 應(yīng)用到生活中的更多 ， 一些 家人給 老人 和 小孩帶 上一個定位 跟蹤器 ，防止老人和小孩走失或 者 發(fā)生 意外， 在 跟蹤器 里面也 使用 了 GSM 模塊 進行集成 。 目前， GSM 的網(wǎng)絡(luò) 在不斷的被 完善 ， 同時帶動的 GSM模塊 可以應(yīng)用的 范 圍 更 寬廣 。 GSM 模塊 的分類有很多方法一般是通過 數(shù)據(jù)傳輸速率 進行的分類： EDGE 模塊 和短信模塊 、 GPRS 模塊 。短信模塊 功能最簡單 只 能 有 短信 和 語音 功能 。 GPRS 就 是 對 GSM 的延 第 一 章 XXXXX 3 續(xù)。 “” 指的就是 GPRS， 這樣的說法 也 說 明 GPRS 技術(shù) 是 在 第二代（ 2G）和第三代（ 3G）移動通訊技術(shù)之間 的 一個 技術(shù) 。 數(shù)據(jù) 傳輸速率 GPRS 是 在 56K至 114Kbps 這個范圍內(nèi) ，從技術(shù) 上 講 理論 研究得出 的傳輸 速度最 是 170k。 與 GSM 的 的 低 傳輸 速度 相比 ，GPRS 的 數(shù)據(jù) 傳輸 速度 就顯得 更加迅速 ， GPRS 技術(shù)還 對 時間、 地點都 沒有 連接 限制 ， 它可以實現(xiàn) 永 久 在線 和根據(jù) 流量 進行 計費等 優(yōu) 點。 EDGE 技術(shù) 對 數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俾?做了 進一步的 提升 ， 數(shù)據(jù)傳 輸 速率 已經(jīng) 到 384K473K， 所以也 被稱為 。 數(shù)據(jù)傳輸速率 比 GPRS高出了 1倍 。目前， 在我 國 的 GSM 網(wǎng)絡(luò) 一般都 具有 GPRS 的 通訊功能，移動和聯(lián)通 兩個公司的 網(wǎng)絡(luò)都 是 支持 GPRS， EDGE 在 一 部分 地區(qū) 實現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)覆蓋。 最早 的 GSM模塊 生產(chǎn) 廠家主要 集中 在國外， 這些公司有 Wav、 西門子、 Sagem 等；近些年 隨著國內(nèi) GSM 的技術(shù) 發(fā)展 ，國內(nèi) 生產(chǎn) 廠家如 Sim、 華為、 BenQ 等 設(shè)計的 模塊以其 更高的性價比， 逐漸 取消了外國 品牌在 我國 市場 的主導(dǎo) 地位。 現(xiàn) 在市場上 使用 的模塊 主要 包括 西門子的 Mc39i、 華為 的 GTM900B、 Wave 公司 的 Q24 等。 在本次設(shè)計中我們使用的是 西門子的 TC35I 模塊 . 單片機 簡介： 單片機 也 是一種 采用 超大規(guī)模 的 集成電路 技術(shù) 把各種功能 不同功能的器件 集成 在一起 形成是 電路 芯片， 它 把 計算機的各種功能 部件 如 ： 中央 處理器 CPU、 RAM、 ROM、多種 I/O口 、 中斷系統(tǒng)、定時器 、 計時器 等功能 部件全部 集成到一塊 電路板上構(gòu)成一個 計算機系統(tǒng) 。 可以說 每一個 單片機就是一個簡單的計算機。 單片機 也就是為 單片微型計算機 被簡稱后的結(jié)果 ， 單片機 是 采用的是 典型的嵌入式系統(tǒng) ， 一般 我們 用 英文字母 MCU 代表 單片機， 單片機 最早 被設(shè)計出來 是被用在工 控 領(lǐng)域。單片機 是從 內(nèi) 只 含 有 CPU處理器 的 芯片 發(fā)展 起 來 的 。 它的原始 的設(shè)計理念是 在