【導讀】能源是現(xiàn)代社會存在和發(fā)展的重要基石。隨著全球經(jīng)濟社會的不斷向前發(fā)展，能源。消耗也在相應的日益增長。由于長時間大量被開采，化石能源的稀缺性也愈發(fā)明顯，并。且能源稀缺性也逐漸在能源商品的價格上被反應出來。在全球化石能源的供應日趨緊張。研發(fā)和使用清潔的新能源越來越被各國所重視。同時，我國在近幾年也加大。了在新能源領域的投入。太陽能作為人類取之不盡用之不竭的、清潔的可再生能源，具。有充分的清潔性、安全性、廣泛性、壽命長和維護方便、資源充足及潛在的經(jīng)濟等優(yōu)點，在將來我國長遠的能源戰(zhàn)略中有著非常重要的戰(zhàn)略地位。

　　

【正文】 的 LED 路燈、控制用的 控制器、 內(nèi)部的 充電電路、 充 放電 /驅(qū)動 負載 的 電路。系統(tǒng)結構圖如圖 1所示。太陽能電池板輸出經(jīng) CUK 電路調(diào)節(jié)后直接與蓄電池連接，系統(tǒng)主控芯片采用 盛群單片機 。 圖 光伏電池最大功率點 設置 很多的因素都會影響到 太陽電池的輸出 ,尤為突出的是光照強度和電池板周圍的溫度 。 在 周圍環(huán)境條件 不同 時 , 通過檢測得到的太陽電池 輸出曲線 各不相同 , 那么得到的 最大功率點也 就會 不同 。光照變強 , 太陽電池能 電池實際能 夠輸出的功率也就越大 ；而 太陽電池本身 是 溫度越 低 ,太陽電池 實際 能夠輸出的功率越 大 。 其特性曲線見下圖 : 第 一 章 XXXXX 2 圖 太陽能電池的功率 從圖中 的曲線 可以看出 , 太陽電池 是輸出特性是 非線性 , 他的 最大功率點 是變化的， 隨著日照情況和溫度 情況上下變動。 每條曲線 中得到的 最大功率點 都對應一個 電池輸出電壓 ，也是唯一一個電壓值 。 所以 , 為了充分的不浪費的 利用太陽能 , 及時的 調(diào)節(jié)太陽電池的輸出電壓 ， 使 電壓值一直在 最大功率點 的位置這就是 最大功率點的跟蹤 的初始思路 。 最大功率點的跟蹤 : 本文 的設計是使用 對 DCDC 變換器 的輸出端電壓測量的方法 來 對 實現(xiàn)最大功率點的跟蹤， DCDC 轉(zhuǎn)換電路是 直 接 對 直流電源 進行調(diào)壓，得到的還直流電壓 , 這個電路是通過 對 電壓 是控制 將不 可 控的直流 電源 變?yōu)榭?以 控 制 的直流輸出的變換電路 。 本系統(tǒng)中采用 的模式是 升壓的方法， 電路 將太陽能電池板發(fā)出的不穩(wěn)定直流低壓，轉(zhuǎn)化穩(wěn)定的直流電壓， 然后 用于給蓄電池充電。 第 一 章 XXXXX 3 DD I O D EC11000uL500UC20. 01UM O S F E T N接驅(qū)動電路C347UV1++V2太陽能電池板蓄電池 圖 DCDC 轉(zhuǎn)換電路原理圖 由于太陽電池的輸出電壓變化范圍較大 , 采用的升降壓式 DCDC 轉(zhuǎn)換電路。蓄電池的電壓采集電路： 圖 蓄電池的電壓采集電路 在 最大 功率點 進行實時的 跟蹤控制 時 , 需要 對 太陽電池 板 和 直流轉(zhuǎn)直流的 轉(zhuǎn)換電路輸出 端 的電壓和電流 進行不斷的測量 , 再 使用單片機的帶 A/D 轉(zhuǎn)換器的端口 將 模擬信號轉(zhuǎn)為 數(shù)字信號輸入到 單片機，使用設定的程序進行 分析運算后 ，給 DCDC 轉(zhuǎn)換電路中的開關管 輸出 PWM 控制 脈沖 進行控制 。 對輸出電壓的測量 需要用到 差動放大器 一般選擇性能比較高是 。 在對 直流轉(zhuǎn)直流的 轉(zhuǎn)換電路輸出 端的 電流進行 檢測 時 , 本設計 采用的是 測量電阻兩端電壓 取樣 的方法 , 運放 使 用 是可編程的 高電壓增益差動放大器。單片機 使 用勝群的 HT46R232單片機。 控 制電路的硬件設計 控制電路的主控芯片采用 盛群 單片機，主要控制功能包括：太陽能板電壓采集； 光 第 一 章 XXXXX 4 控電路 ；蓄電池電壓采集；卸荷電路控制； LED 燈頭控制； RS485 通信； GSM 模塊發(fā)送短信控制；路燈開關控制；工作模式控制等。 太陽能電池板的電壓采 樣 電路 RRCP B 2S _V O L T S _V O L T +DU ou t接蓄電池 圖 太陽能電池板電壓采樣電路 如 圖所示，太陽能板電壓采樣電路采用電阻分壓采樣的方法進行采樣，電容 C 為電源濾波。 通過選擇并聯(lián)太陽能電池板來調(diào)節(jié)輸出端電壓，從而給單片機以合適的輸入電壓。 其中 D為防反充二極管。 D 作用是 在電池板因為 陰雨天氣和在夜晚不 發(fā)電時 蓄電池對它放電，也能起到 電池板 的 短路故障 發(fā)生 時 被蓄電池反涌 放電。 二極管串聯(lián)在設計的電路中 可以 起 正 向?qū)?反向截止 的作用。 由于需要 能承受 很 大的電流， 但又要求 正向電壓降要很小，反向飽和電流也 不能很大 。 所以最理想是選擇 整流二極管。 第 一 章 XXXXX 5 光控電路 RR RR R RP B 0P B 15V 圖 光控電路 光控電路的功能是根據(jù)室外的光照強度來控制路燈的通斷。在這個電路中采用了兩個光敏電阻，通過光敏電阻的特性變化來影響電路的輸出，達到更準確的控制的目的。同時也可以防止路燈在白天的誤動作。如圖所示，電路中加在三 極管 Q5,Q6 基極的電壓，是由光敏電阻 L11 和 L21 分壓而得到的。沒有陽光照射到光敏電阻時，光敏電阻的阻值會變得很大， 電阻 接近 1M 歐姆。此時，光敏電阻上的壓降會很大，加到三極管上的電壓也 會很 大，三 極管導通，輸入給單片機的是低電平。相反，當陽光照射到光敏電阻時，光敏電阻的阻值會變的很小，約為 15K 歐姆。此時，光敏電阻上的壓降會變小，三極管就截止，輸進單片機高電平。這里采用了兩個光敏電阻同時工作。編程的時候使用邏輯與，只有兩路都是低電平的時候才判斷為是黑夜 第 一 章 XXXXX 6 卸載電路 CR2R1R3Q3I R F 1 4 0Q2Q1B R KB A T TP W M卸荷電路 圖 這個電路主要是在蓄電池充電電壓達到一定值時，將多余的電壓導出，起到保護蓄電池的作用。 當 PWM 給出的信號是 高電平時， Q1 變成 導通， Q Q3 依然 不導通。電路不工作。當 PWM給出的是 低電平時， Q1因為得到的低電壓不 導通 Q Q3 由于高電壓 導通蓄電池 對地 放電， 這樣就起到 卸荷的效果 保護了蓄電池 。 通訊系統(tǒng)的設計 G S M模 塊M A X 4 8 5M A X 4 8 5M A X 4 8 5HT46R232MAX485G N DAB從 機主 機G N DG N DG N DA A ABB B從 機從 機T X DR X DD I RTXDR X DDIRD I RD I RT X DT X DR X DRXDH T 4 6 R 2 3 2H T 4 6 R 2 3 2 H T 4 6 R 2 3 2圖 通訊系統(tǒng)圖 總系統(tǒng)圖如圖所示，單片機采用 HT46R232單片機， GSM 模塊選用 TC35i。 HT46R232單 片機具有雙串口，單片機的一路串口與從機進行 RS485 通信 ， 另一個串口接 GSM 模塊，用于與 TC35i 的通訊連接，在接到相應的信號后，控制 TC35i 給監(jiān)控中心發(fā)短信。 RS485 通信 在 RS232 的基礎 上進行 改進發(fā)展 形成 的 RS485 也是 一種 局域網(wǎng)絡 通訊技術。這個 第 一 章 XXXXX 7 技術 的特點是可以進行 一對多 和多對 多點 的 雙向通信 的技術 ， 不過在每 一時刻 系統(tǒng)內(nèi)不允許有兩個及以上的 發(fā)送器， 它是通訊過程依然是 一主多從的 傳統(tǒng) 方式。 最高 可達10Mbps 的 數(shù)據(jù)傳輸速率 是 RS485 相比于 RS232 的一個很大提升 。 使用的 驅(qū)動 技術依然是 平衡驅(qū)動 ，而接受技術使用的是 差分接， 這樣就大大的提高了 抗共模干 擾 能力 ，有益于遠距離傳輸 。 他是 實際上 一般 可達 3 千 米 左右 。所以在路燈聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)中 選擇他使 用很合適。 RS485 通信 技術是 平衡發(fā)送和差分接收 的新型技術 。 串行口的 TTL 電平信號 被 發(fā)送端 轉(zhuǎn)換成差分信號 A,B 兩路 進行分別 輸出，在接收端 經(jīng)過線纜 長途 傳輸 的信號又會被 還原成 TTL 電平信號。 這樣的傳輸方法是系 統(tǒng) 的共模抑制能力 很高 。同時 使用 靈敏度 很 高的 接收器 ， 最低可以 檢測 到 200mV 低 電壓 。傳輸速率 與通訊距離成反比 。當 系統(tǒng)中的 通信速率 降 為 1200bps 時， 在 理論上 得到的 通信距離可達 到 15km。 但在實際中不常見。 不過 超過 300m 的 傳輸距離 時， 需 要 接入 120Ω 的 減噪 電阻 在網(wǎng)絡的 兩 端， 這樣能夠 有效抑制噪聲 帶來的 干擾。 6 N 3 6RRV D D V 4 8 54 8 5 T X D6 N 3 6RV D D4 8 5 R X DR12348765RDREDEDIV C CABG N DM A X 4 8 5BAR2 0 KR?R E S 2C0 . 1 u FK T 1K T 6 0 1 1 BT V ST14 8 5 B4 8 5 AJV 4 8 5V 4 8 512V 4 8 5 圖 MAX485的接線圖 圖為 MAX485 的接線方式，這樣的設計成本低、功耗小。在通道中加 光電耦合器 ，主要是利用光耦工作在飽和區(qū)也就是靠近放大區(qū)的位置，使進入和退出飽和區(qū)的時間基本相當，這樣能 使占空比的失真降低到最小。 GSM 模塊 TC35i TC35i 新版西門子工業(yè) GSM 模塊是一個支持中文短信息的工業(yè)級 GSM 模塊 ， 工作在EGSM900 和 GSM1800 雙頻段 ， 電源范圍為直流 ～ ， 電流消耗 —— 休眠狀態(tài)為，空閑狀態(tài)為 25mA，發(fā)射狀態(tài)為 300mA(平均 )， 峰值；可傳輸語音和數(shù)據(jù)信號 , 功耗在 EGSM900(4 類 )和 GSM1800(1 類 )分別為 2W 和 1W ,通過接口連接器和天線連接器分別連接 SIM 卡讀卡器和天線。 SIM 電壓為 3V/， TC35i 的數(shù)據(jù)接口 (CMOS電平 )通過 AT 命令可雙向傳輸指令和數(shù)據(jù) ,可選波特率為 300b/s～ 115kb/s , 自動波特率為 第 一 章 XXXXX 8 ～ 115kb/s。它支持 Text 和 PDU 格式的 SMS(Short Message Service,短消息 ),可通過 AT命令或關斷信號實現(xiàn)重啟和故障恢 [2]。 圖 TC35i模塊 的實物圖 TC35i 的硬件設計： TC35i 模塊有 40 個引腳，通過一個 ZIF(Zero Insertion Force，零阻力插座 )連接器引出。這 40個引腳可以劃分為 5 類，即電源、數(shù)據(jù)輸入 /輸出、 SIM 卡、音頻接口和控制 ， 第 1～ 5引腳是正電源輸入腳 ， 第 6～ 10 引腳是電源地 ， 1 12為充電引腳，可以外接鋰電池， 13 為對外輸出電壓 (共外電路使用 )， 14 為 ACCUTEMP 接負溫度系數(shù)的熱敏電阻，用于鋰電池充電保護控制 15 腳是啟動腳 IGT16～ 23 為數(shù)據(jù)輸入 /輸出，分別為 DSR0、 RING0、 RxD0、 TxD0、 CTS0、 RTS0、 DTR0 和 DCD0。其中 18 腳 RXD、 19腳 TXD為 TTL的串口通訊腳，需要和單片機或者 PC 通訊。 24～ 29 為 SIM 卡引腳， 3 32腳為控制腳，其中 30 為 RTC backup， 31 為 Power down， 32 為 SYNC， 35～ 38 為語音接口， 3 36接揚聲器放音 ， 3 38可以直接接駐極體話筒來采集聲音（ 37 是話筒正端，39 是話筒負端） [3]。 第 一 章 XXXXX 9 12345678910111213141516171819202122232425262728293031323334353637383940J?4 0 P I N+ 4 . 5 VS Y N CS I M G N DS I M V C CS I M C L KS I M D A TS I M R S TS I M I N/ D C D/ D T R/ R T S/ C T ST X DR X D/ R I N G/ D S R C/ IG TR?1kQ?N P NR?1k+ 4 . 5 VC?0 . 1 uD?L E D 圖 TC35i原理圖 TC35I 是開關型可調(diào)高性能微波電路專用穩(wěn)壓芯片，采用 TO263 5Lead 封裝，最大輸入電壓 60V，工作溫度－ 40～ 125176。C ， 上圖中最左邊的第一腳是電壓調(diào)整端，提供 的基準電壓，可以通過外圍 R R2兩個電阻的分壓比能靈活改變輸出電壓，第二腳是 OFF/0N 控制端，高電平時關閉電源模塊，低電平時模塊正常工作，第三腳是 GND地，第四腳是 IN 電源輸入端，第五腳是 O