【正文】 電流 過強(qiáng) 會(huì)。 伏安特性的表達(dá)式 : ? ?/ 1DrVDSi I e ??? （ 42） 式中： Di — 通過 PN結(jié)的電流 D? — PN結(jié)兩端的外加電壓 rV — 溫度的電壓當(dāng)量 e — 自然對(duì)數(shù)的底 SI — 反向飽和電流 圖 410 PN結(jié)的伏安特性曲線 所以， 其正向 壓降 的微小 變化 會(huì)引起 較大 的正向 電流 變化 。同時(shí)通過每串 LED 的電流也相近。將所有 LED 串聯(lián)或并聯(lián)，不但限制著 LED 的使用 量，而且并聯(lián) LED 負(fù)載電流較大，驅(qū)動(dòng)器的成本也會(huì)大增。 混聯(lián)方 式： 在需要 使用 比較 多 LED 時(shí)，如 果將 所有 LED 串聯(lián) ，將需要 LED 驅(qū) 動(dòng)器 輸出較 高的 電壓。 串聯(lián)方 式： 要求 LED 驅(qū)動(dòng) 器輸 出較 高的電 壓。 并聯(lián)方 式： 要求 LED 驅(qū)動(dòng) 器輸出 較大 的電 流，負(fù) 載電 壓較低 。 最高額定工作電流 700mA，最高脈沖電流 (在 1 kHz， 10%占空比條件下 ) A ， 防靜電＞ 20210V，50000 個(gè)小時(shí)后光衰低于 30%。 工作溫度： 40℃ ~ +85℃。 在本課題中選用美國(guó) CREE 公司的 3W 白光 LED 芯片，其特點(diǎn)： 當(dāng)芯片工作電流 700 mA 時(shí)，工作電壓平均為 ，光通量最高可達(dá) 160 lm，色溫： 5000K10000K。已大批量應(yīng)用的有 1W 和3W LED， 其正 朝著 大電 流（ 300mA～ ） 、高 效率（ 60～ 120lm/W）、亮度可調(diào)的方向發(fā)展。 蘭州理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 23 圖 49 輸出電壓 初級(jí)電流 LED 燈的設(shè)計(jì) LED 芯 片 選 取 及 組合 方式 按目前市場(chǎng)產(chǎn)品的輸入功率進(jìn)行分類，其輸入功率為幾十個(gè) mW 的LED，稱為傳統(tǒng)的小功率芯片；其輸入功 率小于 1W 的 LED，叫做功率 LED；對(duì)于輸入功率等于 1W或大于 1W 的 LED，則叫做 W 級(jí)功率（大功率） LED。 6A，額定輸出電壓為 177。 電流 傳感器主要有 +、 OUT、 0和 i+、 i五 個(gè)端 口， 傳 感器通 過 i+和 i接 入電路 中， +接+5V， 0接地， OUT通過兩個(gè) 分壓電阻分壓，把輸出 電壓限制在 ， 跟隨器的輸出接單片機(jī)的 ，電路圖如圖 48所示。 經(jīng)過比 較，采 用電 流傳感 器 測(cè) 量電流 方便 簡(jiǎn)單， 響應(yīng) 時(shí)間 快， 可以同時(shí)測(cè)量充電和放電電流， 因此選擇方案一。此 系列電 流傳 感器的 初、 次級(jí)之 間是絕緣的，可用于測(cè)量直流、交流和脈沖電流。 采樣電壓的計(jì)算公式 1434EVURRR??? (41) 2） 太陽能電池電壓采樣 有時(shí)候 ，由于 太陽 能電池 的電 壓過低 而不 能對(duì)蓄 電池 充電 ，所以本設(shè)計(jì)還 需要檢 測(cè)太陽 能電 池的電 壓，保 證蓄 電池能 正常 充電， 太陽能 電池電壓采樣電路如圖 47所示 +33KR41KR7D33V 圖 47 太陽能電池電壓采樣電路 蘭州理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 22 電流采樣模塊 方案選擇 方案一 ：采用 霍爾 電流傳 感器 。本控 制器的模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊就是采用的 C8051F020片內(nèi) 基準(zhǔn)電壓，蓄電池采樣電 路將采集的信息送到 A/D轉(zhuǎn)換器，通過單片機(jī)的分析，判斷當(dāng)前電池的工 作狀態(tài)。 電壓檢測(cè)電路 1） 蓄電池電壓采樣電路 蓄電池 電壓檢測(cè)電路及電壓計(jì)算公式如圖 46所示： 蘭州理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 21 50KR41150KR391uFC28GNDBT3 圖 46 蓄電池電壓采樣電路 如圖， C8051F020單片機(jī)有真正 12位的 8通道 ADC，故可以將采樣結(jié)果送到 。 方案二：電壓檢測(cè)電路主要是將蓄電池兩端的電壓進(jìn)行采 集，利用 2個(gè) 分壓電阻來獲得采樣電壓。 方案一：采用電壓變送器。 10KR2410KR2510KR26VCCGND100pFC21100pFC22BT212Y2Vcc28SCLK7I/O6RST5GND4X23X12Vcc11U4 DS1302 圖 45 時(shí)鐘芯片的接口電路 電壓采樣模塊 方案選擇 在獨(dú)立 的太陽 能應(yīng) 用產(chǎn)品 中， 蓄電池 是整 個(gè)系統(tǒng) 的重 要組 成部分，對(duì)蓄電 池的保 護(hù)也至 關(guān)重 要，所 以電路 中必 須設(shè)計(jì) 有蓄 電池兩 端電壓 的檢測(cè)電 路，來 檢測(cè)蓄 電池 電壓的 大小， 從而 控制器 有效 地工作 。 I/O是串行數(shù)據(jù)輸入 /輸出端，是雙向的 在控制指令字輸入后的下一個(gè) SCLK 時(shí)鐘的上升沿時(shí)數(shù)據(jù)被寫入 DS1302， 數(shù)據(jù)輸 入從 低位即 位 0 開始。上電 運(yùn)行 時(shí)，在 Vcc≥ 之 前， 必須 保持低 電平。 SCLK是串行數(shù)據(jù)輸入端， RST 是復(fù)位 /片選線，蘭州理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 20 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。 綜合 所述 ，考 慮我 們所處 的時(shí) 間、本 系統(tǒng) 的使用 壽命 以及 系統(tǒng)的功能要求，選擇方案一。 DSl2C887也是 美國(guó) Dallas公司 的新 型時(shí)鐘日歷芯 片，能 夠自動(dòng) 產(chǎn)生 世紀(jì)、 年、月 、日 、時(shí)、 分、 秒等時(shí) 間信息 ，其內(nèi)部 又增加 了世紀(jì) 寄存 器，從 而利用 硬件 電路解 決了 “千年 ”問 題；自帶有 鋰電池 ，外部 掉電 時(shí)，其 內(nèi)部時(shí) 間信 息還能 夠保 持 10年 之久； 對(duì)于一天 內(nèi)的時(shí) 間記錄 ，有 12小時(shí) 制和 24小時(shí) 制兩種 模式 。 雙電 源 管 腳 用于 主 電 源 和備 份 電 源供 應(yīng)Vcc1,為可編程涓流充電電源附加七個(gè)字節(jié)存儲(chǔ)器 。 DS1302 工作時(shí)功耗很低 ,保持?jǐn)?shù)據(jù)和時(shí)鐘信息時(shí)功率小于 1mW。時(shí)鐘操作可通過 AM/PM 指示 ， 決 定采用 24 或 12 小時(shí)格式 。存儲(chǔ) 相應(yīng) 數(shù)據(jù)的 話可用 超級(jí) 電容或 可充 電電池 備份系 統(tǒng)的時(shí)間和日期。成本較低。優(yōu) 點(diǎn)是 電路結(jié) 構(gòu)簡(jiǎn) 單，可 以通過 單片 機(jī)任意 的 I/O口作為 SCL和 SDA信號(hào)線。 時(shí)鐘電路 方案選擇 方案一 ： 采用 DSl302。 BLA是背光源 正極， BLK是背光源負(fù)極。 RW是讀寫 控制 端，高電平 選擇讀 命令， 低電 平選擇 寫命令 。 顯 示 模 塊 的 接口電 路 液晶顯示接口電路如圖 44所示，液晶 顯示器的數(shù)據(jù)總線 DB0～ DB7由單片機(jī)的 P6口驅(qū)動(dòng)，三腳懸空， RST 是液晶復(fù)位引腳， 接 VCC。可與 CPU直接接口 ，提供兩 種界面 來連接 微處 理機(jī)： 8位并 行及 串行兩 種連 接方式 。本方案采用 LCD液晶顯示器 SMG12864G2ZK。缺點(diǎn) 是顯示 的容量?。伙@示需要以動(dòng)態(tài)掃描的方式實(shí)現(xiàn)，增加了系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)。 方案二 ：采 用 LED數(shù) 碼顯 示管。 與 LED比較 ，它的 工作 電流小 ，顯示容量大，可實(shí)現(xiàn)漢字及圖像的顯 示，美觀 、大方、顯 示方便。 蘭州理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 18 顯示模塊 本系統(tǒng)要對(duì)采樣電壓、電流值進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示 ，需要用到顯示器 。 把 GPRS無線網(wǎng)絡(luò)接收到的控制端數(shù)據(jù)通過 RS232/RS485串口發(fā)出?？梢宰尮I(yè)用的 RS232/RS485串口通信 立即轉(zhuǎn)換為 GPRS無線網(wǎng)絡(luò)通信。 如下： 天線接口： 50Ω/SMA 陰頭 SIM卡： 3V/抽屜式卡座 接口電平： TTL、 RS232和 RS485電平 串行數(shù)據(jù)接口波特率： 1200bps～ 19200bps,出廠默認(rèn)設(shè)置為 9600bps GSM900/DCS1800雙頻，符合 ETSI GSM phase 2/2+ 標(biāo)準(zhǔn) GPRS:： GSM/GPRS Classe 10，編碼方案 CS1CS4，符合 SMG31bits技術(shù)規(guī)范 TCP/IP協(xié)議棧支持 TCP、 UDP、 FTP、 SOCKET、 TELNET、 POP SMTP、HTTP等 發(fā)射功率： Class4（ 2W） /EGSM， Class1（ 1W） /DCS1800 待機(jī)電流： 300mA（模塊），省電模式下 50Ma 輸入電壓： DC 5V/ 工作環(huán)境溫度： 20℃ ～ +70℃ 相對(duì)濕度： 5％～ 95％ 方案二 ：采 用 W3100G。 內(nèi)置看門狗，具備異常重起。 組網(wǎng)簡(jiǎn)單、迅速、靈活：不依賴于運(yùn)營(yíng) 商交換中心的數(shù)據(jù)接口設(shè)備，通過 Inter網(wǎng)絡(luò) 隨時(shí) 隨地的 構(gòu)建 覆蓋全 中國(guó) 的虛 擬移動(dòng) 數(shù)據(jù) 通信專 用網(wǎng)絡(luò)。 永遠(yuǎn)在線、按流量計(jì)費(fèi)： LQ8200上電即自動(dòng) 撥號(hào)上網(wǎng)，一直在線，斷線重 撥連接 ；按照 接收 和發(fā)送 數(shù)據(jù)包 的數(shù) 量來收 取費(fèi) 用，沒 有數(shù)據(jù) 流量傳遞時(shí)，不收 費(fèi)用。 內(nèi)嵌 TCP/IP協(xié)議棧，包括 TCP、 UDP、 FTP、 SOCKET、 TELNET、 POPSMTP、 HTTP等，適用于更全面和廣闊的應(yīng)用。LQ8200采用的 GPRS技術(shù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)分組發(fā)送和接收，用戶永遠(yuǎn)在線且 按流量計(jì)費(fèi)，迅速降低了服務(wù)成本。 LQ8200采用了目前先進(jìn)的 GPRS模塊 ，結(jié)合遠(yuǎn)程（野外 ）數(shù)據(jù)（監(jiān)控）傳輸?shù)?特點(diǎn)， 在產(chǎn)品 的穩(wěn) 定性、 可靠性 、安 全性、 以及 供電系 統(tǒng)等方 面經(jīng)過精心考慮設(shè)計(jì)而成，標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)接口，支持雙頻網(wǎng)絡(luò)并且集成了 SIM卡使它成為一個(gè)能應(yīng)用與移動(dòng)計(jì)算和多媒體領(lǐng)域的理想 GPRS數(shù)傳終端。 GPRS 模塊的選型 方案一：采用 LQ8200。 GPRS采 用分 組交換 技術(shù)，每 個(gè)用戶 可同時(shí) 占用 多個(gè)無 線信道 ，同 一無線 信道 又可以 由多個(gè) 用戶共享，資源被有效的利用，數(shù)據(jù)傳輸速 率高達(dá) 160Kbps。 GPRS理論帶寬可達(dá) ，實(shí)際應(yīng)用帶寬大約在 40~100Kbps，在此信道 上提 供 TCP/IP連接 ，可以 用于 INTERNET連 接、 數(shù)據(jù) 傳輸 等應(yīng)用 。從而提供了一種高效、低成本的無線分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。 因此，現(xiàn)有的基站子系統(tǒng) (BSS)從一開始就可提供全面的 GPRS覆蓋。 1KR2510KR24C191uFC18VCCGNDRST 圖 43 復(fù)位電路 GPRS 模塊 GPRS是 通 用分 組 無線 業(yè) 務(wù) (General Packet Radio Service)的英 文簡(jiǎn)稱， 是在現(xiàn) 有 GSM系統(tǒng)上 發(fā)展 出來的 一種 新的承 載業(yè)務(wù) ，目 的是為 GSM用戶提供分組形式的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。本次設(shè)計(jì) 使用看門狗復(fù)位電路 。 C8051F020的復(fù)位 功能 設(shè)計(jì) 的比較 完善 ，實(shí) 現(xiàn)復(fù)位 或者說引 起復(fù)位 的條件 和原 因有： 上電復(fù) 位、 掉電復(fù) 位、 外部復(fù) 位、軟 件強(qiáng)制復(fù)位、時(shí)鐘丟失檢測(cè)器復(fù)位、比較器 0復(fù) 位、外部 CNVSTR引腳復(fù)位 、看門狗 定時(shí)器 復(fù)位。本次設(shè)計(jì) 選擇晶體方式， 時(shí)鐘電路由一個(gè)晶振和兩個(gè)小電容組成， 晶振選用 ，電容為 30pF。作為 時(shí)基發(fā) 生器的時(shí) 鐘振蕩 電路， 為整 個(gè)單片 機(jī)芯片 的工 作提供 系統(tǒng) 時(shí)鐘信 號(hào)，也 為單片機(jī)與其它外接芯片之間的通訊提供可靠地同步時(shí)鐘信號(hào)。 外圍電路 1）時(shí)鐘電路： 每個(gè)單片機(jī)內(nèi)部的各種功能電路幾乎全部是由數(shù)字電路構(gòu)筑 而成的 。 AVR系列 單片機(jī) 是比 較新的 8位系列 單片機(jī) ，它在 51的 基礎(chǔ)上 采用了 更加 先進(jìn)的 處理 技術(shù)， 使單片 機(jī)資源更 加豐 富，速 度更 加快， 而且 具有較 大的 RAM， FLASH ROM，內(nèi)部 自帶 EEPROM，并且內(nèi)部集成 ADC及看門狗電路 ，可以節(jié)省外圍電路，同時(shí) 降低整體 電路功 耗和電 路成 本，性 價(jià)比也 比較 高，并 且該 系列的 單片機(jī) 支持在系統(tǒng)編程功能，使程序的調(diào)試和升級(jí)更加方便。 片內(nèi)看門狗定時(shí)器、 VDD 監(jiān)視器和溫度傳感 器具有片內(nèi) 。 5 個(gè)通用的 16 位定時(shí)器 。 可尋址 64K 字節(jié)地址空間的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器接口 。 64K 字節(jié)可在系統(tǒng)編程的 FLASH 存儲(chǔ)器 。 真正 8 位 500 ksps 的 ADC，帶 PGA 和 8 通道模擬多路開關(guān) 。 全速、非侵入式的在系統(tǒng)調(diào)試接口（片內(nèi)） 。 C8051F020 器件 是完 全集 成的 混合信 號(hào)系統(tǒng)級(jí) MCU 芯片，具有 64個(gè)數(shù)字 I/O引腳。使 選擇 的余地 非常 的 大且 大多數(shù) 單片 機(jī)都能 滿足本 系統(tǒng)的要求。主 要原因 是本 系統(tǒng) 對(duì)實(shí)時(shí)響應(yīng)能力 的。 （ 8） 采用超純材料制造，自放電極低。 （ 6） 內(nèi)部過量電解液設(shè)計(jì)，在高溫和過充情況下工作可靠，性能明顯優(yōu)于 AMG 電池 ，更適合惡劣環(huán)境下使用。 （ 4） 采用特 殊的德 國(guó)膠 體配方 和板 柵合金 /極 板配方 ，電 池的循環(huán)性能和深放電恢復(fù)能力優(yōu)越。 （ 2） 采用膠體電解質(zhì)技術(shù)，絕無酸液濃度層化問題，完全消除因濃度層化引 起的極板腐蝕和鈍化現(xiàn)象。 SKSPOR 膠體電池 性能特點(diǎn) ：完全 密封， 無需