【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 速 地 增長(zhǎng)需要，開發(fā) 與 利用新能源 方面 ，尤其太陽(yáng)能，各國(guó)政府加大支持力度和政策傾斜。與此 同時(shí)，以煤、石油作為燃料油則 面臨 著 嚴(yán)重環(huán)境污染 ，此外，人們生活水平的提高和經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，各國(guó)對(duì)能源的需求也逐漸增大 。 為了更好地貫徹落實(shí)科學(xué)發(fā)展觀，將節(jié)約資源這一基本國(guó)策貫徹到底，保護(hù)生態(tài)環(huán)境，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)和環(huán)境的共同發(fā)展。因此，新能源在各國(guó)蓬勃發(fā)展起來了。在我國(guó)， 根 據(jù)可持續(xù)發(fā)展和環(huán)境保護(hù)的 需要 ，可以預(yù)計(jì) ，在 將來，光伏發(fā)電 一定會(huì) 部分取代常規(guī) 的 能源。 光伏發(fā)電的發(fā)展歷程與發(fā)展現(xiàn)狀 太陽(yáng)能照明系統(tǒng)實(shí)質(zhì)上是一種光電轉(zhuǎn)換的裝置，在光照充足的時(shí)候?qū)⒐饽苻D(zhuǎn)換成電能儲(chǔ)存在蓄電池中，在光照不足時(shí)點(diǎn)亮 LED燈，再將電能轉(zhuǎn)換成光能。太陽(yáng)能 LED燈是光電轉(zhuǎn)換技術(shù)的體現(xiàn)，憑借它環(huán)保、節(jié)能、自動(dòng)控制、無需布線與隨時(shí)變換位置的優(yōu)點(diǎn)，在照明系統(tǒng)行業(yè)之中樹立起了神圣的地位。 在早些年，因?yàn)楣杓夹g(shù)還未成熟，所以太陽(yáng)能使用非常昂貴，只能運(yùn)用在航天領(lǐng)域。但是近幾年技術(shù)逐漸成熟，美國(guó)、俄羅斯、德國(guó)等國(guó)家 先后運(yùn)用于高新科技領(lǐng)域，隨著技術(shù)的進(jìn)一步完善和提高，太陽(yáng)能光伏發(fā)電照開始運(yùn)用于照明系統(tǒng)。尤其是太陽(yáng)能照明燈節(jié)能和環(huán)保的優(yōu)勢(shì)，使得這一領(lǐng)域得到了政府的政策支持和民眾的支持的到蓬勃發(fā)展。 隨著科技的進(jìn)步和技術(shù)的不斷完善，太陽(yáng)能光伏發(fā)電照明系統(tǒng)正得到更好的利用 ，并且也 已成為 了 最 具有 發(fā)展前景 的行業(yè) 之一， 而太陽(yáng)能光伏照明系統(tǒng)就是對(duì)太陽(yáng)能的很好的利用 。 太陽(yáng)能照明系統(tǒng)一共有三部分，發(fā)電部分由晶硅提供能量，它可以高效地將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換成電能，由蓄電池儲(chǔ)存轉(zhuǎn)化來的電能并且在需要的時(shí)候再將儲(chǔ)存的電能轉(zhuǎn)換為光能，最后使用 LED 燈進(jìn)行 照明， LED 燈是一種高效的節(jié)能燈，可以更好地中北大學(xué) 2021 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 4 利用電能。 并 且它 采用 了 先進(jìn)的充放電 與 照明控制 方式 ， 使用壽命長(zhǎng)，安全高效，它已經(jīng)成為照明家族的重要一員 。 現(xiàn)如今，各國(guó)政府對(duì)于光伏發(fā)電都采取了大力扶持的態(tài)度，給予了許多政策上的優(yōu)惠 ，并加大發(fā)展 力度 。 自 90年代 以后 ， 它的 發(fā)展更為迅速 了 ， 并且逐漸成為新能源領(lǐng)域的照樣產(chǎn)業(yè) 。 1997年 以來，我國(guó) 改進(jìn)工藝、擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模 從而 降低 了 光伏電池制造成本。 本論文研究的主要內(nèi)容 LED 技術(shù) ，設(shè)計(jì)蓄電池的充 放電控制方法。 LED 驅(qū)動(dòng)原理設(shè)計(jì) LED 驅(qū)動(dòng)電路 。 。 。 、實(shí)驗(yàn)硬件電路，保證可以實(shí)現(xiàn)既定功能。 3000 字。 中北大學(xué) 2021 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 5 2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介 本文介紹 了 基于單片機(jī)太陽(yáng)能路燈控制的設(shè)計(jì) ,對(duì) 12 V 蓄電池可 以 自動(dòng)識(shí)別，可以 實(shí)現(xiàn)對(duì)蓄電池科學(xué)管理， 同時(shí)，可以 指示蓄電池過壓 和 欠壓運(yùn)行狀態(tài)，具有負(fù)載過流 與 短路保護(hù) 的 功能。 單片機(jī) 的 簡(jiǎn)介及選擇 單片機(jī)作為一種體積小，穩(wěn)定、可靠、價(jià)格低的微型計(jì) 算機(jī)芯片，它帶動(dòng)工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域和其他相關(guān)領(lǐng)域迅猛發(fā)展 。 因?yàn)樗w積小，可以嵌入各種系統(tǒng)中去，這是許多其他微機(jī)所沒有的優(yōu)勢(shì)，又因?yàn)閱纹瑱C(jī)本身就是一種很小的微機(jī)，所以只需要增加一些外圍電路就可以實(shí)現(xiàn)很多功能，比如 AD 轉(zhuǎn)換功能， LCD\LED 顯示功能、時(shí)鐘功能等等 。 單片機(jī)的迅猛發(fā)展是從 20 世紀(jì) 80 年代 開始的 ，世界 很多 著名 的 廠商投放 到 市場(chǎng)的產(chǎn)品就有幾十 種 系列， 幾 百個(gè)品種。 除 此 之 外，日本的 NEC 公司、荷蘭的 Philips公司 等 等 都在基礎(chǔ)款的單片機(jī)上開發(fā)出了新的功能更強(qiáng)大的新型單片機(jī) 。 雖然單片機(jī)的 機(jī)型 有 很多， 但是 在 51 系列的單片機(jī)依然是我國(guó)廣大工程師的最愛， MCS51 系列的 單片機(jī)主要包括 有： ： 8051/8031/8751 ： 8052/8032/8752 本設(shè)計(jì)使用 STC89C52，見下圖 。 中北大學(xué) 2021 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 6 圖 AT89C51 單片機(jī) 從下面的表格中我們可以看到 基本型 與 增強(qiáng)型 MCS51 系列 的 單片機(jī)片內(nèi)基本硬件資源。 中北大學(xué) 2021 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 7 表 21 單片機(jī)片基本硬件資源 在本 設(shè)計(jì)中 ， 我們采用 了 STC89C52單片機(jī)作為 了 控制電路核心器件。 路燈系統(tǒng)簡(jiǎn)介 本課程設(shè)計(jì)的系統(tǒng)總體框圖見下圖 。 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的大概流程可以分成兩個(gè)大的模塊，硬件模塊和軟件模塊 。 硬件電路又由 PV 陣列和單片機(jī)外圍電路以及 UC3906 典型電路組成。 型號(hào) 片內(nèi)程序 存儲(chǔ)器 片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 （ B） I/0口線 （位） 定時(shí)器計(jì)數(shù)器 （個(gè)） 中斷源個(gè)數(shù) （個(gè)） 基本型 8031 無 128 32 2 5 8051 4KB ROM 128 32 2 5 8751 4KB EPROM 128 32 2 5 增強(qiáng)型 8032 無 256 32 2 6 8052 8KB ROM 256 32 2 6 8752 8KB EPROM 256 32 2 6 中北大學(xué) 2021 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 8 圖 系統(tǒng)總體框圖 中北大學(xué) 2021 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 9 3 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì) PV 板特性與等效 電路 光電轉(zhuǎn)換的最小單元是單個(gè)太陽(yáng)能單體，尺寸從 4cm2 到 100cm2都有。單個(gè)太陽(yáng)能單體所能提供的電壓大約在 左右 , 工作電流大約在 20－ 25mA/cm2左右，單個(gè)太陽(yáng)能單體一般情況下是不能單獨(dú)使用的，因?yàn)楣ぷ麟娏骱碗妷禾　６鴮⒑芏鄠€(gè)太陽(yáng)能單體串聯(lián)或者并聯(lián)的話就可以提供足夠的電壓和電流，它的功率一般可以達(dá)到幾瓦甚至幾十瓦，這種串聯(lián)并聯(lián)起來的太陽(yáng)能單元是可以單獨(dú)作為電源使用的最小單元。再將這種可以單獨(dú)使用的最小單元再經(jīng)過串并聯(lián)，就構(gòu)成了大家經(jīng)常能看到的太陽(yáng)能電池方陣，可以用來滿足很多工作需要 ，見圖 。 （ 1）硅太陽(yáng)能電池單體 我們經(jīng)?？吹降奶?yáng)能電池一般都是硅電池。這種由一個(gè)晶體硅片組成的，下表面是金屬層，上表面緊密排列著金屬柵線組成的電池就是晶體硅太陽(yáng)能電池。硅片本身的結(jié)構(gòu)其實(shí)就是一個(gè) PN 結(jié)。 PN 結(jié)會(huì)形成一個(gè)電場(chǎng)。在太陽(yáng)能電池的頂部有一層抗反射膜用來減少光能損失。 太陽(yáng)能電池工作原理是這樣的： 光是由光子組成，能量的大小由光的波長(zhǎng)決定，在光被晶體硅吸收之后， PN 結(jié)上將會(huì)產(chǎn)生有正負(fù)電荷來形成一個(gè)電場(chǎng)， PN 結(jié)區(qū)域的正負(fù)電荷可以產(chǎn)生一個(gè)外電流場(chǎng)，電流將從晶體硅的一端開始流動(dòng)，即從太陽(yáng)能電池的正極流向 負(fù)極。這就是所謂的“光生伏打效應(yīng)”。 圖 太陽(yáng)能電池單體、組件和方陣 單體 組件 方陣中北大學(xué) 2021 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 10 再將一個(gè)負(fù)載連接到太陽(yáng)能電池的正負(fù)極的時(shí)候，將有電流流過該負(fù)載，這就是太陽(yáng)能電池的工作原理；單位時(shí)間內(nèi)太陽(yáng)能電池吸收的光子越多，光子能量越大則產(chǎn)生的電流越大。光子的能量由波長(zhǎng)決定，當(dāng)光子的能量不足以激發(fā)電子離開質(zhì)子的時(shí)候就不會(huì)有光電流產(chǎn)生，同時(shí)每個(gè)光子無論它能量多大都只能激發(fā)一個(gè)電子，多余的能量將使電池發(fā)熱，而轉(zhuǎn)換的熱能其實(shí)就是光轉(zhuǎn)換電能過程中的能量損失。 （ 2）硅太陽(yáng)能電池種類 目前市場(chǎng)上經(jīng)常見到的光電池種類一共有三種：第一種是單晶硅太陽(yáng)能電池，第二種是多晶硅太陽(yáng)能電池，第三種是非晶硅太陽(yáng)能電池。單晶硅太陽(yáng)能電池的使用成本比較昂貴。多晶硅太陽(yáng)能電池的有著無規(guī)則性的晶體方向，這意味著 PN 結(jié)電場(chǎng)所分離的正負(fù)極并不是所有的全部的正負(fù)電荷，所以相比于單晶硅太陽(yáng)能電池，多晶硅太陽(yáng)能電池的效率一般要比較低。多晶硅太陽(yáng)能電池一般是使用鑄造的方法來生產(chǎn)，所以相比于單晶硅太陽(yáng)能電池，它的成本比較低。至于非晶硅太陽(yáng)能電池，則是一種薄膜電池，造價(jià)十分低廉，但是同時(shí)光電轉(zhuǎn)換效率也相對(duì)于其他兩種比較低，穩(wěn)定 性相對(duì)于晶體硅太陽(yáng)能電池也不如，在使用方面更對(duì)的是用作弱光性電源，比如手表、計(jì)算器等。 單晶硅太陽(yáng)電池的光電轉(zhuǎn)換效率為 13~15 % 多晶硅太陽(yáng)電池的光電轉(zhuǎn)換效率為 11~