【正文】 力推廣使用后，必將創(chuàng)造出巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。 太陽(yáng)能電池發(fā)電是基于“光生伏特效應(yīng)”原理，將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能，利用充電效應(yīng)將太陽(yáng)輻射直接轉(zhuǎn)化為電能。而且針對(duì)現(xiàn)階段太陽(yáng)能LED路燈研究遭遇技術(shù)“瓶頸”而處于“花香”卻難“滿園綻放”的尷尬境地的情況，我們這個(gè)課題具有很大的研究?jī)r(jià)值，而從上面一系列的分析中也不難看出這個(gè)課題本身所具有的潛在價(jià)值更是無(wú)法估量的。由于LED具有的光效率高，發(fā)熱量低等優(yōu)勢(shì)，已經(jīng)越來(lái)越多地應(yīng)用在照明領(lǐng)域，并呈現(xiàn)出取代傳統(tǒng)照明光源的趨勢(shì)。除此之外，LED還具有光線質(zhì)量高，基本上無(wú)輻射，可靠耐用，維護(hù)費(fèi)用極為低廉等優(yōu)勢(shì)，屬于典型的綠色照明光源。但是太陽(yáng)能LED路燈的優(yōu)勢(shì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不僅這些。 ：太陽(yáng)能路燈不使用易燃燃料，而且不像交流電那樣聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行，導(dǎo)致在雷擊等情況下經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)高壓浪涌，對(duì)設(shè)備安全造成威脅，只要設(shè)計(jì)和安裝適當(dāng)，系統(tǒng)具有很高的安全性。有關(guān)數(shù)據(jù)表明太陽(yáng)能路燈每年可以減少7740萬(wàn)噸二氧化碳就相當(dāng)于節(jié)省了310億美元的二氧化碳減量成本！2. 可靠耐用：太陽(yáng)能路燈在惡劣的環(huán)境和氣候條件下，光伏發(fā)電系統(tǒng)很少發(fā)生故障；目前絕大多數(shù)太陽(yáng)能電池組件的生產(chǎn)技術(shù)都足以保證10年以上性能不下降，太陽(yáng)能電池組件可以發(fā)電25年或更長(zhǎng)的時(shí)間。:據(jù)統(tǒng)計(jì)，所有路燈改為太陽(yáng)能路燈可以節(jié)省一個(gè)三峽水電站的發(fā)電量。基于單片機(jī)的太陽(yáng)能控制系統(tǒng)很好地把太陽(yáng)能光伏技術(shù)與單片機(jī)智能控制技術(shù)結(jié)合了起來(lái)。而且LED作為全固態(tài)發(fā)光體，耐震、耐沖擊不易破碎、發(fā)熱量低、無(wú)熱輻射、是冷光源、不含汞、鈉元素等可能危害健康的物質(zhì)，廢棄物可回收、沒(méi)有污染。傳統(tǒng)的光源功耗比較大，而且大多在高壓下工作，使用升壓逆變環(huán)節(jié)又降低了能源利用率，而LED采用低壓直流供電，安全而且光源控制成本低。LED(Light Emitting Diode，發(fā)光二極管)是一種能夠?qū)㈦娔苻D(zhuǎn)化為可見(jiàn)光的半導(dǎo)體發(fā)光器件，不依靠燈絲發(fā)熱來(lái)發(fā)光，而是依靠材料中的正負(fù)電荷復(fù)合來(lái)發(fā)光，能量轉(zhuǎn)化效率非常高。綜上對(duì)比所述，太陽(yáng)能照明之安全無(wú)隱患、節(jié)能無(wú)消耗、綠色環(huán)保、安裝簡(jiǎn)便、自動(dòng)控制免維護(hù)等固有的特性將為樓盤(pán)的銷售、市政工程的建設(shè)直接帶來(lái)明顯可利用的優(yōu)勢(shì)。太陽(yáng)能照明沒(méi)有安全隱患：太陽(yáng)能燈具是超低壓產(chǎn)品，運(yùn)行安全可靠。太陽(yáng)能照明燈具免電費(fèi)：太陽(yáng)能照明燈具是一次性投入，無(wú)任何維護(hù)成本，三年可收回投資成本，長(zhǎng)期受益。太陽(yáng)能照明燈安裝簡(jiǎn)便：太陽(yáng)能燈具安裝時(shí)，不用鋪設(shè)復(fù)雜的線路，只要做一個(gè)水泥基座，然后用不銹鋼螺絲固定就可。然后進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的安裝調(diào)試，如任何一條線路有問(wèn)題，則要大面積返工。在這里我們就太陽(yáng)能燈具和使用市電燈具的效果作實(shí)用對(duì)比。其它地區(qū)的太陽(yáng)年輻射總量居中。全國(guó)以四川和貴州兩省的太陽(yáng)年輻射總量最小，其中尤以四川盆地為最，那里雨多、霧多，晴天較少。尤其是青藏高原地區(qū)最大，那里平均海拔高度在4000m以上，大氣層薄而清潔，透明度好，緯度低，日照時(shí)間長(zhǎng)。據(jù)估算，全國(guó)各地太陽(yáng)年輻射總量達(dá)335～837 中值為586。太陽(yáng)能具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，其開(kāi)發(fā)利用必將在21世紀(jì)得到長(zhǎng)足的發(fā)展，并終將在世界能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)移中擔(dān)當(dāng)重任，成為21世紀(jì)后期的主導(dǎo)能源?；茉吹睦貌粌H造成環(huán)境污染，同時(shí)會(huì)排放大量的溫室氣體，產(chǎn)生溫室效應(yīng)，引起全球氣候變化 太陽(yáng)能利用的優(yōu)勢(shì)人類要解決能源問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，只能依靠科技進(jìn)步，大規(guī)模地開(kāi)發(fā)利用可再生潔凈能源。燃燒煤、石油等化石燃料，每年有數(shù)十萬(wàn)噸硫等有害物質(zhì)排入天空，是大氣環(huán)境遭到嚴(yán)重污染，直接影響居民的身體健康和生活質(zhì)量；甚至在局部地區(qū)形成酸雨，嚴(yán)重污染水土資源。因此，人類遲早要面臨化石燃料枯竭的危機(jī)局面。常規(guī)能源的有限性和分布不均勻，造成了世界上大部分國(guó)家能源供應(yīng)不足，不能滿足其經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需求。而能源問(wèn)題更為突出，不僅表現(xiàn)在常規(guī)能源的匱乏，更嚴(yán)重的是化石能源的開(kāi)發(fā)利用更加劇了環(huán)境的惡化。太陽(yáng)能路燈以其不用專人管理和控制，安裝一次性投資無(wú)需日后電費(fèi)開(kāi)支，無(wú)需架設(shè)輸電線路或挖溝鋪設(shè)電纜．可以方便安裝在廣場(chǎng)、校園、公園以及不便于架設(shè)輸電線路的地方等多方面的優(yōu)點(diǎn)而越來(lái)越受到重視。關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī) 負(fù)載輸出控制與檢測(cè)電路 太陽(yáng)能采集電路 紅外感應(yīng) LED目 錄第一章 緒論 6 研究背景、目的與意義 6 新能源開(kāi)發(fā)的必要性 6 太陽(yáng)能利用的優(yōu)勢(shì) 6 太陽(yáng)能LED路燈優(yōu)勢(shì) 8 系統(tǒng)的拓展應(yīng)用 9 國(guó)內(nèi)外應(yīng)用現(xiàn)狀 10 項(xiàng)目成員的組成、特長(zhǎng)、分工及成員間相互協(xié)調(diào)配合的情況，導(dǎo)師指導(dǎo)情況 12第二章 項(xiàng)目完成情況及取得的創(chuàng)新成果 13 13 系統(tǒng)電路研究報(bào)告 13 系統(tǒng)模塊介紹 13 AD電壓采樣模塊 13 物體檢測(cè)模塊和環(huán)境明暗檢測(cè)模塊 16 LCD顯示模塊 17 鍵盤(pán)電路模塊 18 路燈控制模塊 19 串口通信模塊 20 USB通信模塊 21 時(shí)鐘模塊 21 電源模塊 22 過(guò)流保護(hù) 22 太陽(yáng)能電池組件及負(fù)載LED開(kāi)關(guān)控制 23 24 電路接地去噪問(wèn)題 24 布線注意事項(xiàng) 25 26 軟件編程要點(diǎn) 26 26 程序主流程圖 26 按鍵功能規(guī)劃 27 AD轉(zhuǎn)換程序 28 蓄電池電壓檢測(cè)電路 29第三章 項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中的收獲和體會(huì) 30 概述 30 收獲體會(huì) 30袁子晴：團(tuán)隊(duì)合作教會(huì)我成長(zhǎng) 30費(fèi)婷婷：團(tuán)隊(duì)——智慧的碰撞 32劉蓉：平凡也能追求卓越 34周樂(lè)意：興趣激發(fā)創(chuàng)造的火花 37結(jié) 論 39參考文獻(xiàn) 40致 謝 41附 錄 42第一章 緒論 研究背景、目的與意義由于全球性能源危機(jī)，世界普遍重視可再生能源的利用與研究?，F(xiàn)已設(shè)計(jì)焊好整體電路，并深入調(diào)試取得成果；程序編寫(xiě)結(jié)構(gòu)清晰，可讀性強(qiáng)。項(xiàng)目編號(hào)：S2009256 武漢大學(xué)大學(xué)生科研結(jié)題報(bào)告 基于單片機(jī)的太陽(yáng)能LED路燈控制系統(tǒng)院（系）名 稱：電子信息學(xué)院專 業(yè) 名 稱 ：通信工程學(xué) 生 姓 名 ：袁子晴 費(fèi)婷婷 劉蓉 周樂(lè)意指 導(dǎo) 教 師 ：李燕 高級(jí)工程師 二○一○年九月摘 要本項(xiàng)目基于AT89C52單片機(jī)，完成了基于單片機(jī)的太陽(yáng)能ＬＥＤ路燈控制系統(tǒng)的要求。項(xiàng)目電路主要分為核心單片機(jī)、太陽(yáng)能采集電路、蓄電池存儲(chǔ)及電壓檢測(cè)電路、紅外傳感器距離感應(yīng)電路、負(fù)載輸出控制與過(guò)流檢測(cè)電路、鍵盤(pán)電路、節(jié)能LED電路、串口通信電路、LCD顯示等模塊。項(xiàng)目中各狀態(tài)均由按鍵控制，并以12864 點(diǎn)陣LCD顯示，操作簡(jiǎn)單，功能齊全，界面友好。太陽(yáng)能作為一種新興的綠色能源，以其永不枯竭、無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn)，正得到迅速的推廣應(yīng)用。 新能源開(kāi)發(fā)的必要性跨入21世紀(jì)后，人類面臨著實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的重大挑戰(zhàn)，如何能在能源有限和環(huán)境保護(hù)的雙重制約下發(fā)展經(jīng)濟(jì)已成為全球的熱點(diǎn)問(wèn)題。主要表現(xiàn)為以下幾個(gè)方面：(1)能源短缺。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，全球已探明石油儲(chǔ)量只能用到2020年，天然氣也只能延續(xù)到2040年左右，即使儲(chǔ)量豐富的煤炭資源也只能維持二三百年。(2)環(huán)境污染。(3)溫室效應(yīng)。據(jù)預(yù)測(cè)，到本世紀(jì)中葉可再生能源在世界能源結(jié)構(gòu)中將占到50％以上，包括太陽(yáng)能在內(nèi)的可再生能源在本世紀(jì)將會(huì)以前所未有的速度發(fā)展，逐步成為人類社會(huì)基礎(chǔ)能源的重點(diǎn)。我國(guó)幅員廣大，有著十分豐富的太陽(yáng)能資源。從全國(guó)太陽(yáng)年輻射總量的分布來(lái)看，西藏、青海、新疆、內(nèi)蒙古南部、山西、陜西北部、河北、山東、遼寧、吉林西部、云南中部和西南部、廣東東南部、福建東南部、海南島東部和西部以及臺(tái)灣省的西南部等廣大地區(qū)的太陽(yáng)輻射總量很大。例如被人們稱為“日光城’’的拉薩市，1961年至1970年的平均值，年平均日照時(shí)間為3005．7h，相對(duì)日照為68％，年平均晴天為108．5天，太陽(yáng)總輻射為816，比全國(guó)其它省區(qū)和同緯度的地區(qū)都高。例如素有“霧都’’之稱的成都市，年平均日照時(shí)數(shù)僅為1 152．2h，相對(duì)日照為26％，年平均晴天為24．7天，陰天達(dá)244．6天。太陽(yáng)能作為一種“取之不盡，用之不竭的安全、環(huán)保新能源越來(lái)越受到重視。市電照明燈具安裝復(fù)雜：在市電照明燈具工程中有復(fù)雜的作業(yè)程序，首先要鋪設(shè)電纜，這里就要進(jìn)行電纜溝的開(kāi)挖、鋪設(shè)暗管、管內(nèi)穿線、回填等大量基礎(chǔ)工程。而且地勢(shì)和線路要求復(fù)雜、人工和輔助材料成本高昂。市電照明燈具電費(fèi)高昂：市電照明燈具工作中有固定高昂的電費(fèi)，要長(zhǎng)期不間斷對(duì)線路和其它配置進(jìn)行維護(hù)或更換，維護(hù)成本逐年遞增。市電照明燈具有安全隱患：市電照明燈具由于在施工質(zhì)量、景觀工程的改造、材料老化、供電不正常、水電氣管道的沖突等方面帶來(lái)諸多安全隱患。太陽(yáng)能燈照明的其它優(yōu)勢(shì)：綠色環(huán)保，能為高尚生態(tài)小區(qū)的開(kāi)發(fā)和推廣增加新的賣點(diǎn)；可持續(xù)降低物業(yè)管理成本，減少業(yè)主公共分?jǐn)偛糠值馁M(fèi)用。 太陽(yáng)能LED路燈優(yōu)勢(shì)隨著可持續(xù)發(fā)展的不斷深入，人們?cè)诜e極開(kāi)發(fā)各類可再生新能源的同時(shí)也在倡導(dǎo)節(jié)能減排的綠色環(huán)保技術(shù)而在照明領(lǐng)域，壽命長(zhǎng)節(jié)能安全綠色環(huán)保色彩豐富微型化的 LED固態(tài)照明也已被公認(rèn)為世界一種節(jié)能環(huán)保的重要途徑，太陽(yáng)能LED路燈同時(shí)整合了這兩者的優(yōu)勢(shì)。具有高效、節(jié)能、壽命長(zhǎng)、免維護(hù)、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)。LED的響應(yīng)時(shí)間一般只有幾納秒至幾十納秒，使頻繁開(kāi)關(guān)，調(diào)節(jié)明暗成為可能。太陽(yáng)能路燈以太陽(yáng)光為能源，不需要鋪設(shè)復(fù)雜的管線，安全節(jié)能無(wú)污染。而且具有電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作穩(wěn)定可靠、實(shí)用性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。不僅如此，太陽(yáng)能是一種清潔的可再生能源，它不僅節(jié)約了電能，而且減少了二氧化碳的排放量。 ：安裝靈活方便，便于用戶根據(jù)自己的需要選擇和調(diào)整太陽(yáng)能路燈的容量大小。：離網(wǎng)運(yùn)行的太陽(yáng)能路燈具有供電的自主性、靈活性。一般人認(rèn)為，節(jié)能燈可節(jié)能4/5是偉大的創(chuàng)舉，但LED比節(jié)能燈還要節(jié)能1/4，這是固體光源偉大的革新。超高亮LED的研制成功，大大地降低了太陽(yáng)能燈具使用成本，使之達(dá)到或接近工頻交流電照明系統(tǒng)初裝的成本報(bào)價(jià)，并且具有保護(hù)環(huán)境、安裝簡(jiǎn)便、操作安全、經(jīng)濟(jì)節(jié)能等優(yōu)點(diǎn)。太陽(yáng)能與LED相結(jié)合的技術(shù)運(yùn)用在路燈領(lǐng)域完全符合“綠色，節(jié)能，低成本”的現(xiàn)代化設(shè)計(jì)理念。 系統(tǒng)的拓展應(yīng)用 基于單片機(jī)的太陽(yáng)能控制系統(tǒng)不僅可以利用在路燈應(yīng)用，其設(shè)計(jì)思路及其技術(shù)還可以廣泛使用到電池控制器，逆變控制器，汽車等領(lǐng)域，對(duì)相關(guān)科學(xué)具有推動(dòng)作用并且有很大拓展價(jià)值。具有永久性、清潔性和靈活性大的優(yōu)點(diǎn)，是其他能源無(wú)法比擬的。 該構(gòu)想將太陽(yáng)能車電力系統(tǒng)的特點(diǎn)和單片機(jī)控制的強(qiáng)大功能相結(jié)合，用單片機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)有現(xiàn)代理念的一體化、智能化監(jiān)控，給太陽(yáng)能車這個(gè)“綠色汽車”注入了“智能集成化”的強(qiáng)大動(dòng)力。國(guó)內(nèi)各大研究單位都對(duì)太陽(yáng)能路燈作了詳盡的研究，特別是近幾年來(lái)，已經(jīng)初步形成在“產(chǎn)業(yè)上規(guī)模、技術(shù)上水平、產(chǎn)品上檔次和市場(chǎng)要規(guī)范”的產(chǎn)業(yè)發(fā)展思路引導(dǎo)下，太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)得到了快速發(fā)展，如太陽(yáng)能熱水器、太陽(yáng)能光伏電池技術(shù)日趨成熟，產(chǎn)品質(zhì)量不斷提高。它對(duì)環(huán)境的影響最小、可替代部分常規(guī)能源、增加能源供應(yīng)的安全性和可靠性。在歐洲大部分地區(qū)，環(huán)保的思路推動(dòng)著替代能源技術(shù)的開(kāi)發(fā)，太陽(yáng)能被公認(rèn)為是一種極好的替代能源。盡管受到常規(guī)能源的低價(jià)影響，在歐洲很多國(guó)家中，太陽(yáng)能裝置市場(chǎng)仍然持續(xù)增長(zhǎng)。在某些國(guó)家實(shí)行的電力公司私有化，可能提高他們將太陽(yáng)能裝置推向市場(chǎng)的興趣。挪威已安裝70000多套小型光伏裝置，每年安裝約5000套，大多數(shù)裝置是為偏遠(yuǎn)小鎮(zhèn)、山區(qū)和沿海地帶度假旅社供電。國(guó)家石油公司Neste對(duì)進(jìn)一步開(kāi)發(fā)太陽(yáng)能發(fā)電有著強(qiáng)烈的興趣，重點(diǎn)為建筑物薄膜光伏組件、蓄電池和成套裝置。法國(guó)的太陽(yáng)能設(shè)計(jì)師們，正在用“綠色設(shè)計(jì)”原則代替“太陽(yáng)能”設(shè)計(jì)原則，就是要統(tǒng)籌考慮能源性能、安全材料的應(yīng)用、日光照明、居住的舒適度和健康等因素?，F(xiàn)今,LED路燈相對(duì)于高壓鈉燈路燈的優(yōu)越性已被絕大部分專業(yè)人士認(rèn)可，然而遺憾的是目前大多數(shù)的LED路燈仍然采用交流電供電，一方面是交流電路燈的技術(shù)已經(jīng)十分成熟，而太陽(yáng)能路燈還有很多不確定因素，另一方面主要的考慮仍然是太陽(yáng)能的初始投資過(guò)大，從而忽略了太陽(yáng)能供電的很多根本優(yōu)越性。而且，節(jié)能和減排一樣，必須先由政府倡導(dǎo)，甚至像德國(guó)那樣采用政府補(bǔ)貼的方法來(lái)推廣。因此,由LED路燈取代高壓鈉燈、由太陽(yáng)能LED路燈取代交流電LED路燈正是大勢(shì)所趨。在能源日趨緊張、電力供應(yīng)持續(xù)緊張的今天，低效、高耗的傳統(tǒng)城市照明已成為節(jié)能降耗的重要領(lǐng)域。隨著太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù)的不斷發(fā)展，太陽(yáng)能路燈以環(huán)保、節(jié)能等優(yōu)勢(shì)成為城市道路照明行業(yè)的新寵，市場(chǎng)潛力巨大。在我國(guó)西部，非主干道太陽(yáng)能路燈、太陽(yáng)能庭院燈漸成規(guī)模，太陽(yáng)能資源相對(duì)豐富的青海省自2006年以來(lái)已在西寧等地安裝太陽(yáng)能路燈超過(guò)200套；在北京奧運(yùn)會(huì)主要場(chǎng)館及其相關(guān)場(chǎng)所，太陽(yáng)能路燈得到普遍應(yīng)用?？傮w而言，太陽(yáng)能路燈在我國(guó)城市道路照明行業(yè)中仍處于“花香”卻難“滿園綻放”的尷尬處境。在這個(gè)團(tuán)隊(duì)中，不僅有精通編程語(yǔ)言，曾在全國(guó)數(shù)學(xué)、物理競(jìng)賽中獲獎(jiǎng)的同學(xué)，也有在英語(yǔ)方面有較深造詣的同學(xué)，還有善于溝通、組織、協(xié)調(diào)的同學(xué)。我們?cè)敿?xì)分工，按硬件、軟件分為兩組同時(shí)進(jìn)行研究，于此同時(shí)又按核心單片機(jī)、負(fù)載輸出控制與檢測(cè)電路、采集電路、鍵盤(pán)電路、LED電路等攻關(guān)任務(wù)分給每一個(gè)人，這樣做到在相互交流合作的同時(shí)又各有專攻，大大提高了科研的效率。同時(shí)，我們還時(shí)常和導(dǎo)師聯(lián)系交流方案，研究討論在項(xiàng)目進(jìn)展過(guò)程中遇到的一些問(wèn)題。第二章 項(xiàng)目完成情況及取得的創(chuàng)新成果 從2009年9月至今，我們?cè)趯?dǎo)師耐心專業(yè)的指導(dǎo)下，積極努力地去實(shí)施該項(xiàng)目，逐漸掌握了一套科學(xué)的研究方法，項(xiàng)目已基本完成了預(yù)期要求。項(xiàng)目進(jìn)行到最后，我們已取得了如下的成果：硬件方面完成了AT89C52單片機(jī)系統(tǒng)平臺(tái)的整體搭建、負(fù)載輸出控制與檢測(cè)電路、鍵盤(pán)電路、LED電路、LCD顯示的各個(gè)組件的設(shè)計(jì)，并對(duì)AT89C52單片機(jī)有了系統(tǒng)、深刻的認(rèn)識(shí)；軟件的編寫(xiě)完畢，并應(yīng)用于電路調(diào)試，調(diào)試基本成功，得到預(yù)期成果。 系統(tǒng)模塊介紹 AD電壓采樣模塊通過(guò)消除電源以及外圍電路中的噪聲源，將會(huì)大幅度的改進(jìn)數(shù)據(jù)采集設(shè)計(jì)中的防噪性能在AD0809的電源和接地排針間具有足夠高的本地高頻去耦，可以更好的使用工作