【正文】 needs to set time, electrical appliances can switch on or off at the predetermined time. Also it just needs to be set once, it will cycle to work. These three functions form a plete intelligent solar lighting system. Key word: solar。 Photosensitive control。其中，石油能源消耗當(dāng)屬最多，石油應(yīng)用太過廣泛了：各種類型汽車都要以汽油或者天然氣作為能源來發(fā) 動、各種重工業(yè)大型機(jī)器也要靠它來運(yùn)行、以石油制作的衍生物也都運(yùn)用到我們生活的不同地方等等。為了減少對環(huán)境的污染，太陽能、潮汐能、水能、風(fēng)能、生物能等等，這些可再生能源都慢慢的被世人所重視起來了，它們不僅可再生，而且很清潔無污染。因此，太陽能發(fā)電的優(yōu)勢就慢慢顯現(xiàn)出來了，陸續(xù)的出現(xiàn)很多有關(guān)太陽能的東西了。 現(xiàn)在對可再生能源都進(jìn)行了不同的研究，像太陽能、風(fēng)能、潮汐能、生物能等等這些可再生能源都體現(xiàn)出了很大的能源優(yōu)勢，發(fā)展前景都非常的好，是那些不可再生能源不可比擬的。因此，太陽能可以 說是世界各國都著力發(fā)展的可再生能源 [3]。 202 2022 年歐洲的并網(wǎng)光伏系統(tǒng)比例達(dá)到 95%以上，世界平均達(dá)到 80%以上 [3] 。為了達(dá)到這個(gè)目標(biāo)，中國政府從法律、政策和經(jīng)濟(jì)措施上，落實(shí)了許多設(shè)備 [4]。 這樣看來，太陽能光伏發(fā)電所占的比重越來越高了，對于這項(xiàng)能源需求也越來越大了。為什么光伏發(fā)電的需求量和占有量會有這個(gè)預(yù)估呢，那是因?yàn)楣夥l(fā)電的應(yīng)用太廣泛的，污染又少，初期成本會高點(diǎn)兒，但是隨著科技的進(jìn)步和技術(shù)的革新，成本也會慢慢的下降的。這里，也有一項(xiàng)重要的突破：美國特拉華大學(xué)，經(jīng)過研究，可將太陽能轉(zhuǎn)化率達(dá)到 %，相當(dāng)高的轉(zhuǎn)化率 [7]。通過上面的數(shù)據(jù) 顯示，明顯可以看出，光伏太陽能的優(yōu)勢是有多大，可以想象，在不遠(yuǎn)的將來，它可以取代煤炭、石油等這些不可再生的能源。為了彌補(bǔ)這一缺失，在 1983 年至 1987 年這五年之間，我國從加拿大及美國前后引進(jìn)了七條生產(chǎn)太陽能電池的先進(jìn)生產(chǎn)線 [8]。 太陽能在國內(nèi)發(fā)展越來越快 了，它正在被廣泛的利用。對于能源的問題，太陽能是解決了。 對于一般的家庭來說，家庭照明都是用手動來進(jìn)行開和關(guān)的。如果能讓家庭的所有燈都進(jìn)行智能化的語音控制，就不會出現(xiàn)這么多的麻煩了。 對于以前的路燈來說，一般都是通過人為來進(jìn)行開和關(guān)的，這必須要耗費(fèi)人員和財(cái)力來解決這些問題，但是，如果在所有路燈上都裝上一個(gè)光敏控制器，就不會出現(xiàn)這些麻煩了。由于這個(gè)控制器的成本比較小，這既節(jié)省資金，又省了人員的耗費(fèi)。這些燈每天都要自己動手去打開，一開始還不怎么樣，但是長時(shí)間這樣也會覺得麻煩。 智能照明會發(fā)展的越來越快，會讓更多的家庭感受到高速發(fā)展的科技所帶來的便利。伴隨著太陽能的廣泛利用，各種不同控制類型的控制器都慢慢被研究出來了。其中，語音控制的應(yīng)用前景比較好，這種技術(shù)都慢慢的被開發(fā)出來了，相當(dāng)不錯(cuò)。電路中還會插入 3 個(gè)控制類型：語音控制模塊（通過語音識別控制開和關(guān)）、光敏控制（通過光強(qiáng)的影響來簡介控制開和關(guān)）、時(shí)間控制（通過設(shè)定時(shí)間來控制開和關(guān)），就這樣完成整個(gè)太陽能智能照明系統(tǒng)。以前人類的生活都是有了房子， 浙江科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 8 房子有了燈，有了電視就都差不多了，不會在有更多奢求了。它們不僅可以運(yùn)用到技術(shù)生產(chǎn)上面，對于普通的家庭來說，也可以利用這些技術(shù)，讓它出現(xiàn)在 我們的日常生活和工作上，可以讓我們的生活更具便利性和科技性。它可以讓大家在家中就可以享受到最先進(jìn)的科技，感受更多的便利，不再讓大家的生活感到一成不變了。 首先，要了解太陽能發(fā)電的原理，了解太陽能電池的工作原理。其次，我的課題主要體現(xiàn)的是智能化，這樣就要提到它所具有的三 個(gè)功能：第一，語音控制，要弄清語音模塊是如何工作，如何調(diào)節(jié)的；第二，光敏控制，搞清光敏工作的原理及它的用途；第三，時(shí)間控制，解析時(shí)間控制的具體原理及操作。 為了讓大家清晰了解本論文，對于本文的內(nèi)容作了以下的簡單概述： 第一章，對太陽能和照明行業(yè)的背景進(jìn)行了一些介紹，同時(shí)也介紹了研究的目的。 浙江科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 第二章 太陽能供電系統(tǒng) 圖 太陽能供電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖 上圖 ，所顯示的是一套簡易的完整的太陽能供電小系統(tǒng)。太陽能控制器可以把吸收進(jìn)來的太陽能儲存進(jìn)鉛蓄電池內(nèi)。使用鉛蓄電池內(nèi)的電能，也要經(jīng)過太陽能控制器，它可以達(dá)到控制的效果。 下圖 為常見的太陽能電池的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。太陽能電池發(fā)電的基本工作原理就是光生伏特效應(yīng)，即把所照射的太陽能轉(zhuǎn)化為伏特電能。這些光生載流子在pn 結(jié)內(nèi)建電場作用下迅速分離，電子集中到電池的 n 型一端，空穴則集中到電池的 p 型一端。 太陽能電池 太陽能控制器 電源輸出 鉛蓄電池 浙江科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 10 在產(chǎn)生光生電動勢之后，再接上正負(fù)極，就可以利用這些光生能源了。 我的畢業(yè)設(shè)計(jì)所采用的是單晶硅太陽能電池，它所工作的最大的功率為 10W，開路電壓為 ，最佳的工作電壓為 ，短路時(shí)的電流為 ，最佳情況的工作電流為 。如果沒用穩(wěn)定的電壓和電流，用電器是無法正常的工作的。因此，這樣的電能是不能被直接使用的。它可以把將所吸收的太陽能固定到一個(gè)參數(shù)上面，即使太陽能電池所產(chǎn)生的電壓是個(gè)不穩(wěn)定的。 本次試驗(yàn)所采用的儲存電能的設(shè)備是常見的鉛蓄電池。其中，正極是由填滿的二氧化鉛的鉛板做成的，負(fù)極是由填滿海綿狀鉛的鉛板做成的，電解質(zhì)是稀硫酸（ 稀釋程度為 %）。它在充電的時(shí)候，就是在其內(nèi)產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，將其中的電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能；放電的時(shí)候，也要產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，反過來將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。由于多次進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，在鉛蓄電池使用到一定時(shí)間之后，需要給它加入一定量的蒸餾水，從而讓其內(nèi)的電解質(zhì)溶液稀硫酸回到起初的稀釋濃度。 浙江科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 12 第三章 智能語音控制系統(tǒng) 本文所研究的是太陽能智能照明，所以智能化是非常重要的。 圖 語音模塊原理框圖 上圖為智能語音模塊的工作原理框圖。其中，主控芯片是 STC10L08XE 單片機(jī)，它是由STC 公司制造的；語音芯片是非特定人生識別語音芯片 LD3320，它是由 ICRoute 公司制造的 [12]。輸出的信號在傳達(dá)到主控芯片，主控芯片通過相應(yīng)的 I/O 口輸出，這時(shí)候 I/O 口就可以通過繼電器傳達(dá)相應(yīng)線路的指示，從而達(dá)到語音控制的效果。 此語音芯片上有比較高精度的 A/D、 D/A 借口，這項(xiàng)功能實(shí)用性非常好，可以很輕松的識別人聲，來輸出相應(yīng)指令。 MIC 頻譜分析 提取特征 語音識別器 關(guān)鍵詞列表 拼音串 MCU 浙江科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 13 關(guān)于動態(tài)人聲識別，只需要編輯你想說的話為拼音類型，例如，你想說“打開一號燈”，就只需在內(nèi)置 ini 文件內(nèi)相應(yīng)指令上加入“ dakaiyihaodeng”即可，這樣語音芯片就能輕松識別你所讀出的指令，達(dá)到控制效果。 不過，對于用戶所說出的話，要是說的過多的話，還是會有漏字的情況，盡量不要超過8 個(gè)字，這樣就會很輕松的識別。每條指令不要超過 8 個(gè)字，拼音的字節(jié)不要 超過 79 個(gè)即可。 下面為 LD3320 的內(nèi)部電路圖： 圖 LD3320 電路圖 LD3320 是語音控制的核心，他通過語音識別來進(jìn)行運(yùn)算，然后通過 人聲輸入，信號輸出以及 A/D、 D/A 轉(zhuǎn)換，來達(dá)到語音識別的功能。但是，本次試驗(yàn)所用到的功能和接口相對較少，下面就介紹一些所用到的功能和接口。 繼電器 本文所采用的繼電器為電磁式繼電器，如下圖： 圖 電磁式繼電器內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 電磁式繼電器主要由鐵芯、線圈、彈簧、銜鐵、觸點(diǎn)等組成的。這樣，就可以達(dá)到電路的開和斷的功能了。 浙江科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 16 第四章 光敏控制模塊 一般在學(xué)校、廠房、街道等地點(diǎn)，會設(shè)置一些路燈，為晚上行人照行。為了減少這些浪費(fèi)，光敏控制器就可以達(dá)到這個(gè)效果。 光敏控制器的構(gòu)成及特點(diǎn) 光敏控制器由光電頭集成塊、電子元件、執(zhí)行繼電器構(gòu)成。 光敏控制器的工作原理 在白天的時(shí)候，光照比較強(qiáng)，光敏元件電流增大，使繼承電路的繼電器斷開，電路處于斷開狀態(tài)，燈不亮；到了夜晚，天黑到一定程度后，光強(qiáng)比較弱，光敏元件產(chǎn)生的電壓較低，繼電器吸和，電路也相應(yīng)打開，燈就亮了。 此外，電路中還配有延時(shí)電路，在出現(xiàn)一些 閃電、手電照射等燈光照射時(shí)，以及落葉短暫遮擋等情況照成的干擾，而照成的誤判。 圖 光敏控制器 浙江科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 17 第五章 時(shí)間控制模塊 時(shí)間控制模塊是一種可以根據(jù)用戶所設(shè)定的時(shí)間來進(jìn)行對電路的開關(guān)控制的裝置 [15]。 時(shí)間控制器的構(gòu)成與特點(diǎn) 時(shí)間控制器是由程序計(jì)數(shù)器、指令寄存器、指令譯碼器、時(shí)序產(chǎn)生器和操作控制器組成。 時(shí)間控制器的特點(diǎn)如下： ①控制用電器開和關(guān)的時(shí)間任意可調(diào)，很便捷； ②由于控制器自帶可充電電源，已調(diào)好的設(shè)定時(shí)間不會受停斷電的影響； ③可進(jìn)行多次的定時(shí)次數(shù)，本次試驗(yàn)采用的控制器有每天 17 次或者 18 次定時(shí)的款式； ④既可以自動控制，也可以手動控制，靈活性高； ⑤內(nèi)部消耗功率比較低，比較節(jié)省能源。再分別按“分”、“時(shí)”、“星期”鍵，輸入所需開啟時(shí)間。再分別按“分”、“時(shí)”、“星期”鍵，輸入所需關(guān)閉時(shí)間。如果只需設(shè)定一次開和關(guān)，則必須按“取消 /恢復(fù)”鍵，將他們后面設(shè)定的時(shí)間取消掉。 浙江科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 19 第六章 系統(tǒng)調(diào)試及安裝 系統(tǒng)各個(gè)組件的調(diào)試 ①太陽能電池板、太陽能控制器及蓄電池，即太陽能發(fā)電組合的調(diào)試。然后，在一個(gè)陽光充 足的中午，把太陽能電池板置放到陽光照射的正對面，按下太陽能控制器的“ set”鍵，顯示器開始顯示數(shù)，調(diào)試成功。將語音控制模塊與繼電器先通過串口連接好，要保證線的借口正確。當(dāng)聽到一聲“哈嘍，酷狗”的時(shí)候，表示，語音模塊已經(jīng)打開，開始工作。 ③光敏 控制器的調(diào)試。白色為共用零線，黑色接電源火線，紅色接用電器正極。接好之后，用個(gè)黑色的袋子包住光敏探頭，稍等 2 秒左右，若燈泡亮的話，則光敏控制器正常工作，拿開黑色的袋子，燈在兩秒之后熄滅，則成功；反之，則失敗。 ④時(shí)間控制器的調(diào)試。調(diào)好需要開燈和關(guān)燈的時(shí)間，若到開燈時(shí)間，等自動亮了，則正確，若到關(guān)燈時(shí)間燈泡又自動關(guān)閉，則成功；反之，則失敗 。 系統(tǒng)的安裝 當(dāng)系統(tǒng)各項(xiàng)組件都調(diào)試好了之后，就需要將他們都一一連接起來了。至于，光敏控制器和時(shí)間控制器，就可以直接接在電源上即可。 就這樣整個(gè)實(shí)驗(yàn)的大致工作都做好了。 太陽能小房子是用一根根鋼筋焊接出來的一個(gè)框架，由于焊接的時(shí)候出了點(diǎn)兒小問題，導(dǎo)致整個(gè)房子的框架看起來不太美觀，為了節(jié)省經(jīng)費(fèi)，就沒有進(jìn)行二次改觀。為了體現(xiàn)實(shí)驗(yàn)性，只將房子分成了三件，一間放儲電設(shè)備，其它兩間放兩個(gè)燈泡，通過語音模塊來控制。其次，院子內(nèi)的堂屋門口的上方也會掛一個(gè)燈泡，這個(gè)燈泡會由時(shí)間控制器來控制它的開和關(guān)的。 按照上面的做法，把紙板都固定好，保持其牢固性，然后整個(gè)太陽能智能系統(tǒng)就安裝好了。 找一個(gè)晴朗的中午，將小房子的太陽能板放置朝陽方向。此時(shí)，對著語音模塊說出已設(shè)定的語音，相應(yīng)電路打開，燈泡亮了，語音模塊工作正常。 規(guī)定時(shí)間模塊晚上六點(diǎn)開燈，六點(diǎn)的時(shí)候，時(shí)間控制模塊的燈打開了，時(shí)間控制模塊工作正常。當(dāng)關(guān)掉屋內(nèi)燈的時(shí)候，光敏模塊工作，它所控制的燈亮；打開屋內(nèi)的燈，光敏模塊延時(shí)關(guān)閉，它所控制的燈滅。 小結(jié) 通過多次檢測，太陽能智能照明系統(tǒng)都能正常的工作。時(shí)間控制模塊，測試