太陽能路燈控制器2014年畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、<p>　　學(xué)科分類號(hào)：______</p><p><b>　　湖南人文科技學(xué)院</b></p><p><b>　　本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)</b></p><p>　　題 目：太陽能路燈控制器的設(shè)計(jì)</p><p>　　學(xué)生姓名： 李華 學(xué)號(hào) 10409118 </p>

2、<p>　　系 部： 物理與電子信息系 </p><p>　　專業(yè)年級(jí)： 電子信息工程2010級(jí) </p><p>　　指導(dǎo)教師： 鐘明生 </p><p>　　職 稱： 副教授 </p><p>　　湖南人文科技學(xué)院教務(wù)處制</p>

3、<p>　　湖南人文科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)誠信聲明</p><p>　　本人鄭重聲明：所呈交的本科畢業(yè)設(shè)計(jì)，是本人在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn)行研究工作所取得的成果，成果不存在知識(shí)產(chǎn)權(quán)爭(zhēng)議，除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本設(shè)計(jì)不含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品成果。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識(shí)到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。</p><

4、;p><b>　　作者簽名：</b></p><p>　　二○ 年 月 日</p><p>　　太陽能路燈控制器的設(shè)計(jì)</p><p><b>　　中文摘要</b></p><p>　　本文介紹了一種基于單片機(jī)的太陽能路燈控制器，系統(tǒng)使用低功耗、高性能的AT89C51單片機(jī)作為控制

5、電路的芯片。此系統(tǒng)由太陽能電池模塊，蓄電池，充放電電路，電壓采集電路，單片機(jī)控制電路組成。設(shè)計(jì)使用PWM（脈寬調(diào)制）控制技術(shù)來控制蓄電池充放電，通過繼電器開啟和關(guān)閉達(dá)到控制電池充放電的目的。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該控制器性能穩(wěn)定，可以監(jiān)視太陽能電池和蓄電池電池狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)控制蓄電池最優(yōu)充放電，對(duì)蓄電池起到良好的保護(hù)作用。</p><p>　　關(guān)鍵詞：太陽能，蓄電池充放電，控制器，AT89C51單片機(jī)</p>

6、<p><b>　　ABSTRACT</b></p><p>　　This paper has introduce a solar controller which is base on a MCU, which is used a low-power and high-performance MCU which is called AT89C51 as the core devi

7、ces of control circuit. This system is composed of a solar panels module, battery, charge and discharge circuit, Voltage and current acquisition circuit, MCU control circuit,Optocoupler drive circuit. It uses the PWM (Pu

8、lse Width Modulation) technology to control the solar panels recharge to battery, by controlling the opening and turn-off</p><p>　　Keywords: Solar,Battery charge and discharge,Controller,MCU</p><p

9、><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　第一章 緒論1</b></p><p><b>　　1.1 概述1</b></p><p>　　1.2 太陽能路燈的優(yōu)勢(shì)2</p><p>　　1.3 太陽能路燈的應(yīng)用現(xiàn)狀3</p>

10、;<p>　　1.4 本論文研究的主要內(nèi)容4</p><p>　　第二章 系統(tǒng)方案論證及選擇6</p><p>　　2.1 方案比較與論證6</p><p>　　2.1.2 蓄電池的選擇6</p><p>　　2.1.3 照明燈具的選擇8</p><p>　　2.1.4 控制器芯片的選擇9&

11、lt;/p><p>　　2.2 方案的配置與計(jì)算10</p><p>　　2.2.1 路燈設(shè)計(jì)所需的數(shù)據(jù)10</p><p>　　2.2.3 路燈設(shè)計(jì)參數(shù)的確定11</p><p>　　2.3 方案的選擇11</p><p>　　第三章 理論基礎(chǔ)及單元電路設(shè)計(jì)13</p><p>　　3

12、.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的理論基礎(chǔ)13</p><p>　　3.11 控制器的理論基礎(chǔ)13</p><p>　　3.1.2 太陽能光伏發(fā)電的理論14</p><p>　　3.1.3 蓄電池的充放電原理15</p><p>　　3.2 單元電路設(shè)計(jì)16</p><p>　　3.2.1 單片機(jī)最小系統(tǒng)電路16</p

13、><p>　　3.2.2 單片機(jī)電源電路17</p><p>　　3.2.3 蓄電池充電電路18</p><p>　　3.2.4 LED驅(qū)動(dòng)電路18</p><p>　　3.2.5 光敏電路19</p><p>　　第四章 整機(jī)電路及其工作原理20</p><p>　　4.1整機(jī)電路原理

14、圖20</p><p>　　4.1.1 整機(jī)工作原理21</p><p>　　第五章 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)22</p><p>　　5.1設(shè)計(jì)思路22</p><p>　　5.2系統(tǒng)主程序流程22</p><p>　　第六章 系統(tǒng)調(diào)試24</p><p>　　第七章 總結(jié)25<

15、;/p><p><b>　　致謝25</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)26</b></p><p><b>　　附錄27</b></p><p>　　A.主要C程序：27</p><p>　　B.整機(jī)原理圖31</p>&

16、lt;p><b>　　第一章 緒論</b></p><p><b>　　1.1 概述</b></p><p>　　自哥本哈根氣候峰會(huì)召開以來，環(huán)保節(jié)能為當(dāng)今世界熱點(diǎn)話題，節(jié)能減排，已不僅是政府的一個(gè)行動(dòng)目標(biāo)，而且還能給企業(yè)帶來經(jīng)營上的收入，讓城市居民能獲得一個(gè)較好的生存環(huán)境。節(jié)能減排更是一個(gè)人類解決環(huán)境問題的必經(jīng)之路。我國節(jié)電潛力仍很大。

17、在工業(yè)領(lǐng)域，通過電力電子技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用及對(duì)風(fēng)機(jī)水泵等電力拖動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，可取得顯著的節(jié)電效果；在建筑物用電方面，全面實(shí)施建筑物的能效標(biāo)準(zhǔn)，特別是改進(jìn)空調(diào)制冷和取暖技術(shù)和系統(tǒng)的能效，將有巨大的節(jié)電效果。高效照明和提高家庭、辦公用電器的能效也有巨大的節(jié)電潛力。采取多種措施，推動(dòng)節(jié)能節(jié)電不僅可取得好的經(jīng)濟(jì)效果，還可節(jié)約電力建設(shè)投資，減小電力建設(shè)風(fēng)險(xiǎn)。如果在產(chǎn)業(yè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整方面加強(qiáng)引導(dǎo)，使我國的經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)盡快向低能源強(qiáng)度方向轉(zhuǎn)變，同時(shí)加強(qiáng)節(jié)能

18、，全面提高能效，我國可能以低得多的電力消費(fèi)增長(zhǎng)，達(dá)到GDP翻兩番的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)目標(biāo)，同時(shí)帶來環(huán)保、經(jīng)濟(jì)效益、能源安全等一系列的效果。電力系統(tǒng)要全面開展以節(jié)電和負(fù)荷管理為目的的需求側(cè)管理。</p><p>　　太陽能不僅擁有良好的經(jīng)濟(jì)前景，且隨其產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展，將提供越來越多的就業(yè)機(jī)會(huì)。因此太陽能光伏發(fā)電市場(chǎng)發(fā)展前景相當(dāng)廣闊，已經(jīng)引起了世界發(fā)達(dá)國家的高度重視。</p><p>　　與發(fā)達(dá)國家相比，

19、中國的光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展緩慢，各種光伏材料的發(fā)展也相對(duì)落后?，F(xiàn)有的路燈大多都是市電供電，以太陽能作為能源的路燈應(yīng)用不夠廣泛?；谶@一背景，設(shè)計(jì)了一款太陽能路燈紅外控制自動(dòng)感應(yīng)照明智能控制系統(tǒng)，作為一種應(yīng)用電子類的智能化方案，期望為高校、政府部門、街市等各個(gè)公共場(chǎng)所路燈照明設(shè)備的智能化管理和能源節(jié)約提供方便或幫助。</p><p>　　1.2 太陽能路燈的優(yōu)勢(shì)</p><p>　　太陽能路燈以

20、太陽光為能源，不需要鋪設(shè)復(fù)雜的管線，安全節(jié)能無污染?；趩纹瑱C(jī)的太陽能控制系統(tǒng)很好的把太陽能光伏發(fā)電技術(shù)與單片機(jī)智能控制技術(shù)結(jié)合了起來。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)。</p><p>　　綜上，太陽能路燈較傳統(tǒng)路燈的優(yōu)勢(shì)有如下幾點(diǎn)：</p><p>　　(1)節(jié)能環(huán)保：據(jù)統(tǒng)計(jì)，所有路燈改為太陽能路燈可以節(jié)省一個(gè)三峽水電站的發(fā)電量。不僅如此，太陽能是一種清潔的可再生能源

21、，它不僅節(jié)約了電能，而且減少了二氧化碳的排放量。有關(guān)數(shù)據(jù)表明太陽能路燈每年可以減少7740萬噸二氧化碳就相當(dāng)于節(jié)省了310億美元的二氧化碳減量成本！</p><p>　　(2)可靠耐用：太陽能路燈在惡劣的環(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，太陽能電池組件可以發(fā)電25年或更長(zhǎng)的時(shí)間。</p><p>　　(3)成本低

22、廉：就產(chǎn)品本身價(jià)格和首次投入費(fèi)用而言，太陽能路燈比普通路燈造價(jià)要高。若按使用壽命15年把運(yùn)行費(fèi)用和路燈維護(hù)費(fèi)用考慮進(jìn)去的話，太陽能路燈在壽命周期內(nèi)所發(fā)生的總費(fèi)用要比普通路燈的總費(fèi)用要低。且規(guī)模越大，普通路燈安裝的相關(guān)費(fèi)用越高，如把電力增容費(fèi)用、架設(shè)電力變壓器、光源的功率因數(shù)補(bǔ)償耗能、電力電纜、遠(yuǎn)距離線路功率損耗及路燈開啟控制系統(tǒng)和管理人員工資等相關(guān)費(fèi)用考慮進(jìn)去的話實(shí)際費(fèi)用要遠(yuǎn)大于預(yù)計(jì)費(fèi)用。</p><p>　　(

23、4)安全穩(wěn)定：運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用低，普通路燈明顯高于太陽能路燈，而且會(huì)隨著使用時(shí)間的增長(zhǎng)而越來越高（電費(fèi)、人工等）。太陽能路燈免維護(hù)，絕對(duì)安全，不會(huì)發(fā)生觸電事故且可通過改變控制方式來增強(qiáng)其穩(wěn)定性。</p><p>　　(5)自主供電：離網(wǎng)運(yùn)行的太陽能路燈具有供電的自主性、靈活性。</p><p>　　但是太陽能LED路燈的優(yōu)勢(shì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不只這些。一般認(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

24、燈還節(jié)能1/4，這是固體光源偉大的革新。除此之外，LED還具有光線質(zhì)量高，基本上無輻射，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。超高亮LED的研制成功，大大地降低了太陽能燈具使用成本，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)。由于LED具有發(fā)光效率高，發(fā)熱量低等優(yōu)勢(shì)，已經(jīng)越來越多地應(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)。</p><

25、p>　　太陽能與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。而且針對(duì)現(xiàn)階段太陽能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，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)值更是無法估量的。</p><p>　　1.3 太陽能路燈的應(yīng)用現(xiàn)狀</p><p>　　在國家可持續(xù)發(fā)展

26、戰(zhàn)略的推動(dòng)下，太陽能產(chǎn)業(yè)從無到有、從小到大發(fā)展起來。國內(nèi)各大研究單位都對(duì)太陽能路燈作了詳盡的研究，特別是近幾年來，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)上規(guī)范”的產(chǎn)業(yè)發(fā)展思路引導(dǎo)下，太陽能產(chǎn)業(yè)得到了快速發(fā)展，如太陽能熱水器、太陽能光伏電池技術(shù)日趨成熟，產(chǎn)品質(zhì)量不斷提高。</p><p>　　近年來，隨著我國城市建設(shè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大和建設(shè)水平的不斷提高，我國城市的路燈總數(shù)以每年約20%的平均速度遞增，全國數(shù)千萬

27、盞路燈的節(jié)電問題已引起政府部門的關(guān)注。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。為此，建設(shè)部和發(fā)改委明確提出城市道路照明要向“高效、節(jié)能、環(huán)保、健康”的“綠色照明”方向發(fā)展。隨著太陽能發(fā)電技術(shù)的不斷發(fā)展，太陽能路燈以環(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。我國太陽能路燈首先在沿海發(fā)達(dá)地區(qū)使用，上海市于2005年在崇明島建成風(fēng)光互補(bǔ)道路照明工程。在我國西部，非主干道太陽能路

28、燈、太陽能庭院燈漸成規(guī)模，太陽能資源相對(duì)豐富的青海省自2006年以來已在西寧等地安裝太陽能路燈超過200套；在北京奧運(yùn)會(huì)主要場(chǎng)館及其相關(guān)場(chǎng)所，太陽能路燈得到普遍應(yīng)用。</p><p>　　歐洲各國都在開辟通向持久能源的通道，影響他們決策的主要因素是環(huán)境保護(hù)、創(chuàng)造就業(yè)機(jī)會(huì)和能源供應(yīng)的安全可靠，可再生能源技術(shù)在這些方面有著較大優(yōu)勢(shì)。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。它要求較大的設(shè)備

29、投資、創(chuàng)造了更多的就業(yè)機(jī)會(huì)、有助于經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)。</p><p>　　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)的開發(fā)，太陽能被公認(rèn)為是一種極好的替代能源。它的利用有助于降低CO2的排放，因而達(dá)到保護(hù)環(huán)境，很多國家，如丹麥、芬蘭、德國和瑞士，都認(rèn)為氣候變暖是推動(dòng)太陽能研究開發(fā)、發(fā)展和銷售活動(dòng)的主要因素。盡管受到常規(guī)能源的低價(jià)影響，在歐洲很多國家中，太陽能路燈市場(chǎng)仍然持續(xù)增長(zhǎng)。</p><p&g

30、t;　　1.4 本論文研究的主要內(nèi)容</p><p>　?。?）太陽能路燈控制器兩個(gè)主要功能設(shè)計(jì)，第一通過太陽能給蓄電池充電；第二由蓄電池向路燈供電提供能量。在此需要根據(jù)檢測(cè)到的太陽能電池與蓄電池的電壓來控制蓄電池的充放電。</p><p>　?。?）蓄電池的充電控制主要有三個(gè)過程:主充、均充和浮充，這三個(gè)自動(dòng)階段主要是實(shí)現(xiàn)了三方面的功能，第一個(gè)功能是能夠?qū)崿F(xiàn)從充電狀態(tài)到放電狀態(tài)的轉(zhuǎn)換，第

31、二個(gè)功能是能夠?qū)崿F(xiàn)充電程序判斷，第三個(gè)功能是能夠?qū)崿F(xiàn)停充控制。</p><p>　　本論文研究的主要內(nèi)容：</p><p>　　1.分析太陽能光伏發(fā)電技術(shù)和LED技術(shù)。</p><p>　　2.根據(jù)太陽能電池板輸出特性和蓄電池的特性，設(shè)計(jì)蓄電池的充放電控制方法。</p><p>　　3.根據(jù)LED驅(qū)動(dòng)原理設(shè)計(jì)LED驅(qū)動(dòng)電路。</p>

32、;<p>　　4.設(shè)計(jì)電源控制電路。</p><p>　　5.根據(jù)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)控制器外圍電路。</p><p>　　6.編寫單片機(jī)執(zhí)行程序。</p><p>　　7.調(diào)試、實(shí)驗(yàn)硬件電路，實(shí)現(xiàn)既定功能。</p><p>　　第二章 系統(tǒng)方案論證及選擇</p><p>　　2.1 方案比較與論證</p

33、><p>　　2.1.1 太陽能電池板的選擇</p><p>　　太陽能電池板是太陽能路燈中的核心部分，也是太陽能路燈中價(jià)值最高的部分。其作用是將太陽的輻射能轉(zhuǎn)換為電能，或送至蓄電池中存儲(chǔ)起來。在眾多太陽光電池中比較普遍且較實(shí)用的有單晶硅太陽能電池、多晶硅太陽能電池及非晶硅太陽能電池等三種。</p><p>　　(1)單晶硅太陽能電池性能參數(shù)比較穩(wěn)定，適合在陰雨天比較多

34、、陽光相對(duì)不是很充足的南方地區(qū)使用；</p><p>　　(2)多晶硅太陽能電池生產(chǎn)工藝相對(duì)簡(jiǎn)單，價(jià)格比單晶硅低，適合在太陽光充足、日照好的東西部地區(qū)使用；</p><p>　　(3)非晶硅太陽能電池對(duì)太陽光照條件要求比較低，適合在室外陽光不足的地區(qū)使用。</p><p>　　太陽能電池的工作電壓約為蓄電池電壓的1.5倍，才能保證給蓄電池正常充電。如6V蓄電池充電需

35、要用8~9V太陽能電池，給12V蓄電池充電需要用15~18V太陽能電池。</p><p>　　2.1.2 蓄電池的選擇</p><p>　　由于太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的輸入能量極不穩(wěn)定，所以一般需要配置蓄電池系統(tǒng)才能工作。一般有鉛酸蓄電池、Ni-Cd蓄電池、Ni-H蓄電池。</p><p>　　鉛酸蓄電池有多種充電形式，主要為：恒流充電、恒壓充電和3階段最優(yōu)形式充電。一

36、般來講，這種蓄電池充電時(shí)，應(yīng)外接直流電源（充電極或整流器），使正、負(fù)極板在放電后生成的物質(zhì)恢復(fù)成原來的活性物質(zhì)，并把外界的電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能儲(chǔ)存起來。其過充電時(shí)間與充電速率有關(guān)，實(shí)際工作中可以根據(jù)電解液比重的變化來判斷鉛酸蓄電池的充電程度。</p><p>　　鎳鎘（Ni-Cd）蓄電池的正極為氧化鎳，其負(fù)極為海綿狀金屬鎘，電解液多為氫氧化鉀，氫氧化鈉堿性水溶液。小型密封鎳鎘電池的結(jié)構(gòu)緊湊，堅(jiān)固，耐沖擊，震動(dòng)，成品電

37、池自放電小，在使用上適合大電流放電，使用溫度范圍廣，零下40度到零上60度。</p><p>　　鎳氫（Ni-H）蓄電池鎳氫電池的設(shè)計(jì)源于鎳鎘電池，但在改善鎳鎘電池的記憶效應(yīng)上，有極大的發(fā)展。其主要的改變，在于以儲(chǔ)氫合金取代負(fù)極原來使用的鎘，因此鎳氫電池可以說是材料革新的典型代表。鎳氫電池所造成的污染，會(huì)比含有鎘的鎳鎘電池小很多。</p><p>　　蓄電池是太陽能燈具的核心部件，它儲(chǔ)存、

38、并釋放電能，功能等同于電能倉庫。蓄電池容量的選擇一般遵循以下原則：首先在能滿足夜晚照明的前提下，把白天太陽能電池組件吸收的能量盡量存儲(chǔ)下來，同時(shí)還要能夠存儲(chǔ)滿足連續(xù)陰雨天夜晚照明需要的電能。蓄電池容量過小不能夠滿足夜晚照明的需要，容量過大，一方面蓄電池始終處在虧電狀態(tài)，影響蓄電池壽命，同時(shí)造成浪費(fèi)。蓄電池應(yīng)與太陽能電池、用電負(fù)荷（路燈）相匹配?？捎靡环N簡(jiǎn)單方法確定它們之間的關(guān)系。太陽能電池功率必須比負(fù)載功率高出4倍以上，系統(tǒng)才能正常工作

39、。太陽能電池的電壓要超過蓄電池的工作電壓20~30%，才能保證給蓄電池正常供電。蓄電池容量必須比負(fù)載日耗量高6倍以上為宜。</p><p>　　蓄電池結(jié)構(gòu)分為：板柵（正極板柵、負(fù)極板柵）、隔板、電解質(zhì)及其它部件（外殼、電氣蓋等）。目前市場(chǎng)上蓄電池因酸液不同分為鉛酸蓄電池和膠體蓄電池（固體蓄電池）。</p><p>　　鉛酸蓄電池因其維護(hù)復(fù)雜（酸液因?yàn)槲鰵涞膿p耗，需要補(bǔ)充酸液），使用壽命短（

40、3年左右），自恢復(fù)能力差等因素，正逐漸被膠體蓄電池所替代。</p><p><b>　　膠體蓄電池的特點(diǎn)：</b></p><p>　　1.深度放電后回充電性能強(qiáng)，甚至在放電后未及時(shí)補(bǔ)充電的情況下容量也能100％得到回充；</p><p>　　2.循環(huán)使用壽命長(zhǎng)達(dá)8～10年，適合每天使用；</p><p>　　3.適合用

41、于較長(zhǎng)時(shí)間的放電使用；</p><p>　　4.工作環(huán)境溫度更高；</p><p>　　5.優(yōu)越的耐低溫性能；</p><p>　　6.適合在電力干線不穩(wěn)定的環(huán)境下使用；</p><p>　　7.無流動(dòng)的膠體電解液使電解液在電池內(nèi)部不產(chǎn)生分層現(xiàn)象；</p><p>　　8.自放電小，很小均衡充電；</p>

42、<p>　　9.內(nèi)阻低，充電接受能力強(qiáng)；</p><p>　　10.與普通鉛酸蓄電池相比較，電池內(nèi)部水分損耗小。</p><p>　　綜上對(duì)比，以及客觀條件的要求可得，太陽能燈具優(yōu)先采用膠體蓄電池。</p><p>　　2.1.3 照明燈具的選擇</p><p>　　太陽能路燈采用何種光源，是判斷太陽能燈具能否正常使用的重要指標(biāo)，

43、一般太陽能燈具采用低壓節(jié)能燈、低壓鈉燈、無極燈、LED光源。</p><p>　　1.低壓節(jié)能燈：功率小，光效較高，但使用壽命在2000小時(shí)左右，電壓低，燈管發(fā)黑，一般適合太陽能草坪燈、庭院燈。</p><p>　　2.低壓鈉燈：低壓鈉燈光效高（可達(dá)200Lm/w），但需逆變器，低壓鈉燈價(jià)格貴，整個(gè)系統(tǒng)造價(jià)高，采用較少。</p><p>　　3.無極燈：功率小，光效

44、較高。該燈在220V（純正弦波，頻率50赫茲）普通市電條件下使用，壽命可以達(dá)到5萬小時(shí)，但在太陽能燈具上使用壽命大大減少，與普通節(jié)能燈差不多（因?yàn)樘柲軣艟叨际欠讲孀兤?，太陽能電?20V輸出頻率、相位、電壓都是不能和普通市電相比的）。</p><p>　　4.LED：LED燈光源，壽命長(zhǎng)，可達(dá)100000小時(shí)，工作電壓低，不需要逆變器，光效較高，國產(chǎn)50Lm/w，進(jìn)口80Lm/w。隨著技術(shù)進(jìn)步，LED的性能將

45、進(jìn)一步提高。筆者認(rèn)為L(zhǎng)ED作為太陽能路燈的光源將是一種趨勢(shì)。</p><p>　　因此，為達(dá)到最佳性能要求，選擇LED燈具作為光源。</p><p>　　2.1.4 控制器芯片的選擇</p><p>　　智能化控制芯片中，單片機(jī)憑其體積小、封裝形式簡(jiǎn)單、易于焊接、功能齊全、功耗較小等優(yōu)點(diǎn)不失為最佳選擇。利用單片機(jī)完全可以實(shí)現(xiàn)路燈亮度的自動(dòng)調(diào)節(jié)并能達(dá)到節(jié)省能源的目的，

46、并且一旦開機(jī)就可以智能地持續(xù)工作，減少了工作人員的維護(hù)量。</p><p>　　在光伏發(fā)電系統(tǒng)中，充電器的基本作用是為蓄電池提供最佳的充電電流和電壓，能快速、平穩(wěn)高效的為蓄電池充電，同時(shí)保護(hù)蓄電池，避免過充現(xiàn)象的發(fā)生，并在充電過程中減少損耗，盡量延長(zhǎng)蓄電池的使用壽命。選擇控制器的關(guān)鍵取決于芯片的不同和電路的不同，以下從三個(gè)方面進(jìn)行對(duì)比論證。</p><p>　　首先是簡(jiǎn)易并聯(lián)調(diào)節(jié)的控制器，

47、其近似可以看作是恒流源對(duì)蓄電池充電。因此，當(dāng)在蓄電池達(dá)到浮充電壓點(diǎn)時(shí)，蓄電池并沒有充滿，切斷電源后，蓄電池電壓會(huì)有很大的降落。如果將浮充電電壓點(diǎn)值設(shè)定得太高，欲使蓄電池盡量充滿，這樣又會(huì)導(dǎo)致蓄電池的過早損壞。其充放電曲線不是很好，因此只適用于小功率的用戶和要求不高的場(chǎng)合，特別適用于12V和24V輸入的220W以下的用戶系統(tǒng)。</p><p>　　其次是PIC1F6716，眾所周知的PIC系列單片機(jī)具有的特點(diǎn)有，哈

48、佛總線結(jié)構(gòu)，精簡(jiǎn)指令集技術(shù)，尋址方式簡(jiǎn)單、尋址空間獨(dú)立，代碼壓縮率高、程序保密性強(qiáng)，功耗低，驅(qū)動(dòng)力強(qiáng)，擁有兩種串行總線端口，外接電路簡(jiǎn)潔，開發(fā)方便，運(yùn)用C語言編程，程序存儲(chǔ)器版本齊全等。具有性能完善，功能強(qiáng)大，學(xué)習(xí)容易，開發(fā)應(yīng)用方便等優(yōu)點(diǎn)。</p><p>　　最后，對(duì)于芯片AT89C51的單片機(jī)。AT89C51單片機(jī)是美國ATMEL公司生產(chǎn)的低電壓，高性能CMOS 8位單片機(jī)，片內(nèi)含4K bytes的可反復(fù)擦寫

49、的Flash只讀程序存儲(chǔ)器和128bytes的隨機(jī)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度，非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)。功能強(qiáng)大的AT89C51單片機(jī)可為用戶提供許多高性價(jià)比的應(yīng)用場(chǎng)合，可靈活應(yīng)用于各種控制領(lǐng)域。AT89C51的芯片管腳圖，如：圖2-1</p><p><b>　　其主要特性為：</b></p><p>　　

50、3;與MCS-51兼容</p><p>　　·4K字節(jié)可編程閃爍存儲(chǔ)器</p><p>　　·壽命：1000寫/擦循環(huán)</p><p>　　·數(shù)據(jù)保留時(shí)間：10年</p><p>　　·全靜態(tài)工作：0Hz-24Hz</p><p>　　·三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定</p&

51、gt;<p>　　·128×8位內(nèi)部RAM</p><p>　　·32可編程I/O線</p><p>　　·兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器圖2-1 AT89C51單片機(jī)管腳圖</p><p><b>　　·5個(gè)中斷源</b></p><p><b>　

52、　·可編程串行通道</b></p><p>　　·片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路</p><p>　　鑒于對(duì)AT89C51比較熟悉，而且對(duì)于應(yīng)用大型功率無人看守的光伏發(fā)電系統(tǒng)，直接關(guān)系到運(yùn)行、維修的成本及系統(tǒng)的可靠性因此選擇此款芯片。</p><p>　　2.2 方案的配置與計(jì)算</p><p>　　在眾多太陽能路燈實(shí)

53、際應(yīng)用中，很多地方的太陽能路燈不能滿足正常照明需要，尤其在陰雨天的情況下更為突出，除使用了質(zhì)量較差的相關(guān)組件外，另一個(gè)主要的原因就是一味的降低組件成本，不按需求設(shè)計(jì)配置，減小電池板和蓄電池的使用標(biāo)準(zhǔn)，所以導(dǎo)致在陰雨天路燈無法提供照明。</p><p>　　2.2.1 路燈設(shè)計(jì)所需的數(shù)據(jù)</p><p>　　太陽能路燈使用地的經(jīng)度與緯度。通過地理位置可以了解并掌握設(shè)備使用地的氣象資源，比如月

54、（年）的平均太陽能輻照情況、平均氣溫、大氣質(zhì)量等，根據(jù)這些條件可以確定當(dāng)?shù)氐奶柲軜?biāo)準(zhǔn)峰值時(shí)數(shù)(h)和太陽能電池組件的傾斜腳與方位角。</p><p>　　2.路燈所選用光源的功率。光源功率大小直接影響整個(gè)系統(tǒng)的參數(shù)。 3.太陽能路燈每天晚上工作時(shí)間(H)。這是決定系統(tǒng)組件大小的核心參數(shù)，通過確定工作時(shí)間，可以初步計(jì)算負(fù)載每天的功耗和與之對(duì)應(yīng)的太陽能電池組件的充電電流。</p><p

55、>　　4.太陽能路燈需要保持的連續(xù)陰雨天數(shù)(d)。此參數(shù)決定了蓄電池容量大小及陰雨天過后恢復(fù)電池容量所需要的太陽能電池組件功率。</p><p>　　5.確定兩個(gè)連續(xù)陰雨天之間的間隔天數(shù)(D)。這是決定系統(tǒng)在一個(gè)連續(xù)陰雨天過后充滿蓄電池所需要的電池組件功率。</p><p>　　2.2.3 路燈設(shè)計(jì)參數(shù)的確定</p><p>　　以某市為例，安裝一批太陽能路燈

56、，光源功率8W，要求路燈每天工作11小時(shí)，保證連續(xù)7個(gè)陰雨天能正常工作。當(dāng)?shù)貣|經(jīng)114度，北緯23度，年平均日太陽輻射為3.82KW.h/m2，年平均月氣溫為20.5度，兩個(gè)連續(xù)的陰雨天間隔時(shí)長(zhǎng)25天。根據(jù)以上資料，計(jì)算出光伏組件傾斜角26度，標(biāo)準(zhǔn)峰值時(shí)數(shù)約4小時(shí)。</p><p><b>　　2.3 方案的選擇</b></p><p>　　由單片機(jī)根據(jù)采集到的控制器

57、的充放電電壓電流參數(shù)，發(fā)出各種控制信號(hào)。實(shí)現(xiàn)充放電控制，是使充放電系統(tǒng)能穩(wěn)定有效地運(yùn)行。更好的保護(hù)了鋰電池。延長(zhǎng)整個(gè)太陽能路燈系統(tǒng)的使用年限。</p><p>　　太陽能路燈控制器的電路框圖2-1所示。太陽能電池板接收光照并把太陽能轉(zhuǎn)化為電能，通過充放電控制器為鋰蓄電池充電。鋰蓄電池放電同樣通過通過控制器來控制LED照明電路。</p><p>　　圖2-2太陽能路燈控制器框圖</p&

58、gt;<p>　　第三章 理論基礎(chǔ)及單元電路設(shè)計(jì)</p><p>　　3.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的理論基礎(chǔ)</p><p>　　3.11 控制器的理論基礎(chǔ)</p><p>　　太陽能路燈控制器是太陽能路燈系統(tǒng)中最為重要的部件，也是各種路燈系統(tǒng)最大的區(qū)別所在?？梢哉f，光伏路燈系統(tǒng)的不同，其實(shí)質(zhì)就是控制器的不同。其設(shè)計(jì)的好壞，決定了一個(gè)太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)運(yùn)行情況的

59、優(yōu)劣。所以設(shè)計(jì)功能完備，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的智能光伏路燈控制器是非常重要的。</p><p>　　太陽能燈具中,一個(gè)性能良好的充電放電控制器是必不可少的。為了延長(zhǎng)蓄電池的使用壽命,必須對(duì)它的充電放電條件加以限制,防止蓄電池過充電及深度充電。在溫差較大的地方,合格的控制器還應(yīng)具備溫度補(bǔ)償功能。同時(shí)太陽能控制器應(yīng)兼有路燈控制功能,具有光控、時(shí)控的功能,并應(yīng)具備夜間自動(dòng)切斷負(fù)載功能,便于陰雨天延長(zhǎng)路燈工作時(shí)間。</p>

60、;<p>　　控制模塊的基本思想是檢測(cè)太陽能電池板電壓，若白天到，封鎖控制電路，LED燈關(guān)閉；夜晚，太陽能電池板電壓較低，開啟控制電路，LED燈點(diǎn)亮。同時(shí)檢測(cè)蓄電池端電壓，判斷其充電方式、以及對(duì)負(fù)載LED的供電方式?？刂破鹘Y(jié)構(gòu)電路主要由充電電路、放電電路、單片機(jī)外圍電路和LED驅(qū)動(dòng)電路等幾部分組成。</p><p><b>　　太陽能控制器功能：</b></p>

61、<p>　　1.電池組件防反充保護(hù)；</p><p>　　2.蓄電池過充保護(hù)；</p><p>　　3.蓄電池的過放保護(hù)；</p><p>　　4.電池組件、蓄電池的反接保護(hù)；</p><p><b>　　5.負(fù)載過壓保護(hù)；</b></p><p>　　6.智能充電：增加浮充功能，即恒壓

62、控制。</p><p>　　3.1.2 太陽能光伏發(fā)電的理論</p><p>　　為什么半導(dǎo)體PN結(jié)經(jīng)由太陽光一照就有電呢?</p><p>　　科學(xué)家們將這種光照生電的現(xiàn)象叫做“光生伏打效應(yīng)”，簡(jiǎn)稱“光伏效應(yīng)”。光伏效應(yīng)的核心原理就是PN結(jié)的“空穴導(dǎo)電”。空穴代表著正電荷，正電荷的移動(dòng)就形成了電流，這個(gè)電流就叫“光生電流”，它與光電池板的面積、光照度、光電池板表面

63、溫度等因素有關(guān)。</p><p>　　實(shí)驗(yàn)證明，光生電流的大小，受光電池板安裝角度偏差的影響也是非常大的而且變化迅速，在相同實(shí)驗(yàn)條件下，光伏電壓對(duì)安裝角度的偏差變化則反應(yīng)遲鈍，受其影響很小。電池的驅(qū)動(dòng)能力的大小也即電動(dòng)勢(shì)的大小與電流是直接相關(guān)的，雖然電動(dòng)勢(shì)是以“伏特”為單位來表示的，但其“實(shí)力”是由內(nèi)部電流的強(qiáng)弱決定的，實(shí)踐中我們經(jīng)常能遇到這樣的情況，一節(jié)（塊）電池的電壓還很高，但是電流特別小，電壓再高也是虛的。

64、那什么是電流呢？電流就是電子的定向移動(dòng)?；芈分须娏鞯姆较蛴肋h(yuǎn)與電子流動(dòng)的方向相反。對(duì)太陽能電池來說，光生電流的方向就是“空穴”移動(dòng)的方向，也就是電子流的反方向。</p><p>　　光生電流決定了太陽能電池的發(fā)電效率，因此光電產(chǎn)品和光伏發(fā)電工程特別要注意光電池組件板的安裝角度。角度偏差一點(diǎn)，光生電流都會(huì)下降很多。</p><p>　　光生電流的產(chǎn)生，表面上看是“空穴導(dǎo)電”形成的，但實(shí)質(zhì)上還

65、是電子的“定向填充空穴”形成的。那么“空穴移動(dòng)”和電子“填充空穴”又是怎么回事呢？先看看太陽能電池的制作材料單晶硅的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。</p><p>　　單晶硅內(nèi)部的分子結(jié)構(gòu)是四價(jià)電子結(jié)晶形態(tài)。硅原子靠這四價(jià)電子相互間形成強(qiáng)勁有力的離子鍵從而即相互吸引、又相互排斥，所有的硅原子都形成有規(guī)則的排列，豎看成列，縱看成行，美麗而神奇。原子間的空格也叫晶格，是自由電子活動(dòng)的空間。</p><p>　　P

66、型半導(dǎo)體就是在美麗的四價(jià)單晶硅中摻雜了三價(jià)的硼原子，結(jié)果，某一個(gè)硼原子取代了硅原子，混在晶格中，但因?yàn)榕鹪又車挥腥齻€(gè)電子，必定有一對(duì)離子鍵因失配而呈現(xiàn)“空缺”（缺少單價(jià)電子相配），這就存在了一種不穩(wěn)定或者說不平衡的趨勢(shì)，“空穴”的形象化比喻由此而來，“空穴”時(shí)時(shí)表現(xiàn)出使晶格趨于穩(wěn)定的態(tài)勢(shì)。這就是P型半導(dǎo)體的特性。再說N型半導(dǎo)體。與P型半導(dǎo)體相類似，單晶硅在高溫高壓下形成結(jié)晶態(tài)之前，在純硅當(dāng)中摻雜了五價(jià)的磷原子，結(jié)晶形成后，某一個(gè)磷原

67、子占據(jù)了硅原子的位置混在晶格中，結(jié)果必定有一價(jià)電子找不到配對(duì)、無家可歸因而成為不安定因素。N型半導(dǎo)體就形成了。</p><p>　　現(xiàn)在要做一件好事，就是把P型半導(dǎo)體與N型半導(dǎo)體貼合在一起。結(jié)果在接觸面上就形成了很薄的半導(dǎo)體膜層，這個(gè)膜層被科學(xué)家稱為PN結(jié)，PN結(jié)是一個(gè)內(nèi)建電場(chǎng)，具有單向?qū)щ娦?，即加上正向電?chǎng)就導(dǎo)通，加上反向電場(chǎng)就截止。PN結(jié)是半導(dǎo)體器件技術(shù)和電子科學(xué)發(fā)展的關(guān)鍵基礎(chǔ)。目前實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的PN結(jié)可以細(xì)微到

68、納米級(jí)。這意味著超大規(guī)模集成電路的開發(fā)應(yīng)用會(huì)來一次歷史性的飛躍，帶給我們的好處是最高檔的PC機(jī)可以制作得很輕、很薄、很小巧。</p><p>　　太陽能電池的外表面——向陽的一面是富空穴的P型半導(dǎo)體，緊貼下面的就是富電子的N型半導(dǎo)體。在太陽光子的激發(fā)下，N區(qū)的自由電子異?；钴S，終于沖破PN結(jié)的阻擋，逐次開始填充P區(qū)中的空穴。有意思的是，這些空穴由下向上依次被電子填充，就好像空穴由上而下在悄悄移動(dòng)。這就是“空穴的移

69、動(dòng)”，這個(gè)移動(dòng)是虛擬移動(dòng)，晶格中的每個(gè)原子都在各自的位置上紋絲不動(dòng)，動(dòng)的只是與正電荷相配對(duì)的電子而已。太陽能電池的電動(dòng)勢(shì)由此而生。但是，空穴的虛擬移動(dòng)和電子的實(shí)際定向移動(dòng)還都只是帶有電荷的載流子向電池上下兩面的聚集，只能形成電動(dòng)勢(shì)，還不能形成電流。要形成電流還得怎么樣？還要在電池的兩端加上導(dǎo)線使其構(gòu)成回路才行。</p><p>　　3.1.3 蓄電池的充放電原理</p><p>　　以鉛酸

70、電池為例。所謂蓄電池即是貯存化學(xué)能量，于必要時(shí)放出電能的一種電氣化學(xué)設(shè)備。</p><p>　　鉛酸蓄電池充電后，正極板二氧化鉛（2PbO），在硫酸溶液中水分子的作用下，少量二氧化鉛與水生成可離解的不穩(wěn)定物質(zhì)—?dú)溲趸U（4PbOH），氫氧根離子在溶液中，鉛離子（4Pb）留在正極板上，故正極板上缺少電子。鉛酸蓄電池充電后，負(fù)極板是鉛（Pb），與電解液中的硫酸（24HSO）發(fā)生反應(yīng)，變成鉛離子（2Pb），鉛離子轉(zhuǎn)移到

71、電解液中，負(fù)極板上留下多余的兩個(gè)電子（2e）?？梢?，在未接通外電路時(shí)（電池開路），由于化學(xué)作用，正極板上缺少電子，負(fù)極板上多余電子，兩極板間就產(chǎn)生了一定的電位差，這就是電池的電動(dòng)勢(shì)。</p><p>　　(陽極) (電解液) (陰極) </p><p>　　PbO2 + 2H2SO4 + Pb ---> PbSO4 + 2H2O + PbSO4 (放電反應(yīng)) </p>

72、<p>　　(過氧化鉛) (硫酸) (海綿狀鉛) </p><p>　　(陽極) (電解液) (陰極) </p><p>　　PbSO4 + 2H2O + PbSO4 ---> PbO2 + 2H2SO4 + Pb (充電反應(yīng)) </p><p>　　(硫酸鉛) (水) (硫酸鉛) </p><p>　　3.2 單元電路設(shè)計(jì)

73、</p><p>　　3.2.1 單片機(jī)最小系統(tǒng)電路</p><p>　　本系統(tǒng)以ATMEL系列中的AT89C51單片機(jī)為控制中心，軟硬件的結(jié)合，利用分壓電路對(duì)蓄電池，太陽能電池的電壓、電流進(jìn)行采樣。再經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換采樣數(shù)據(jù)在單片機(jī)中進(jìn)行處理。單片機(jī)輸出經(jīng)繼電器來控制外接電路開啟關(guān)閉。該系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)控制蓄電池的最優(yōu)充放電，當(dāng)蓄電池電壓在14.4V+0.5時(shí)，太陽能電池停止對(duì)蓄電池充電，當(dāng)蓄

74、電池電壓在10.9V+0.5時(shí)，蓄電池停止對(duì)負(fù)載放電；負(fù)載電流檢測(cè)電路可進(jìn)行過流保護(hù)及負(fù)載功率檢測(cè)。</p><p>　　圖3-1單片機(jī)最小系統(tǒng)</p><p>　　3.2.2 單片機(jī)電源電路</p><p>　　單片機(jī)對(duì)電源質(zhì)量要求嚴(yán)格，只有波形穩(wěn)定清晰的電源才能使單片機(jī)上電復(fù)位，否則無法上電復(fù)位，晶振不能起振，單片機(jī)就不工作。蓄電池提供的電壓是12V，單片機(jī)電源

75、使用5V電壓，因此需要穩(wěn)壓后才能供單片機(jī)使用，L7805是一塊三端正電源集成穩(wěn)壓電路，該電路內(nèi)置短路保護(hù)及熱保護(hù)電路，具有輸出電壓固定的特點(diǎn)。C1為去耦電容，消除高速跳變的電流產(chǎn)生的阻抗噪聲。</p><p>　　圖3-2 單片機(jī)電源電路</p><p>　　3.2.3 蓄電池充電電路</p><p>　　作為太陽能儲(chǔ)能用的蓄電池由于存在過放、過充、使用壽命短等問題

76、，要選擇合適的充放電方式。所有的蓄電池充電過程都有快充、過充和浮充3個(gè)階段，每個(gè)階段都有不同的充電要求?，F(xiàn)行的充電方法主要有恒流充電、恒壓充電、恒壓限流充電、間隙式充電法等，這些充電方法各有利弊。本設(shè)計(jì)采用最容易實(shí)現(xiàn)的恒壓充電。蓄電池的電壓在10.8V-12V之間為快充；蓄電池的電壓在12V-14.5V之間為浮充；蓄電池的電壓為14.5V時(shí)停止充電,繼電器k1與3號(hào)接口連接，過充顯示LED燈OV1亮。</p><p&

77、gt;　　圖3-3 蓄電池充電電路</p><p>　　3.2.4 LED驅(qū)動(dòng)電路</p><p>　　光敏電阻的信號(hào)經(jīng)單片機(jī)A/D轉(zhuǎn)化成信號(hào)LED CTRL信號(hào)輸出，這個(gè)電路為鏡像恒流源的基本電路，從Q2端的電流和發(fā)光二極管2端的電流方向一致。所以改變LED CTRL的電流輸出，就可以控制LED是否亮。</p><p>　　圖3-4 LED驅(qū)動(dòng)</p>

78、<p>　　3.2.5 光敏電路</p><p>　　光敏電阻控制著芯片LM393的INB+端電平的高低，INA-端經(jīng)滑動(dòng)變阻器VR2的調(diào)節(jié)，使在OUT端的輸出電壓經(jīng)單片機(jī)延時(shí)處理，配合LED控制電路控制負(fù)載的開關(guān)。</p><p><b>　　圖3-5 光敏電路</b></p><p>　　第四章 整機(jī)電路及其工作原理<

79、/p><p>　　4.1整機(jī)電路原理圖</p><p>　　控制器的整體電路圖如圖4-1。 </p><p>　　圖4-1整機(jī)電路原理圖</p><p>　　太陽能電池板接收太能光將太陽能轉(zhuǎn)化為電能由單片機(jī)根據(jù)采集到的充放電電壓電流參數(shù)發(fā)出各種控制信號(hào)，實(shí)現(xiàn)充放電控制。使充放電系統(tǒng)能穩(wěn)定有效地運(yùn)行。更好的保護(hù)鋰電池。延長(zhǎng)了整個(gè)太陽能路燈系統(tǒng)的使用

80、年限。太陽能路燈系統(tǒng)由太陽能電池板、LED路燈控制器、鋰蓄電池以及LED路燈模塊組成。在整個(gè)系統(tǒng)中，充放電控制器處在核心地位，其工作的好壞直接決定了整個(gè)系統(tǒng)的性能。本文設(shè)計(jì)的控制器以PWM充電技術(shù)為核心，具備蓄電池過充、過放保護(hù)、太陽能電池過壓保護(hù)、負(fù)載短路保護(hù)等多種保護(hù)功能。</p><p>　　4.1.1 充放電控制</p><p>　　在整個(gè)系統(tǒng)中，充放電控制器處在核心地位，其工作的

81、好壞直接決定了整個(gè)系統(tǒng)的性能。本文設(shè)計(jì)的控制器以PWM充電技術(shù)為核心，具備蓄電池過充、過放保護(hù)、太陽能電池過壓保護(hù)、負(fù)載短路保護(hù)等多種保護(hù)功能。</p><p>　　控制器是連接太陽能電池板，蓄電池和負(fù)載的鈕帶。它必須具備以下幾個(gè)基本功能：①過壓保護(hù)：當(dāng)蓄電池電壓高于一定值時(shí)，停止充電。②欠壓保護(hù)：當(dāng)蓄電池電壓低于一定值時(shí)，停止放電。</p><p>　　為了使控制器適應(yīng)太陽能街燈等環(huán)境，

82、充分利用現(xiàn)有的硬件資源增加白天黑夜的檢測(cè)功能，以便白天關(guān)負(fù)載，黑夜自動(dòng)點(diǎn)亮，滿足各種用戶需求。作為可擴(kuò)展功能。</p><p>　　4.1.2 整機(jī)工作原理</p><p>　　太陽能充放電系統(tǒng)主要由太陽能電池板、鋰蓄電池、控制器和負(fù)載組成，系統(tǒng)原理如圖1所示。控制電路的核心器件是AT89C51；與MCS-51兼容，存儲(chǔ)器1000寫/擦，循環(huán)數(shù)據(jù)保留時(shí)間長(zhǎng)三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定價(jià)格低、功能全、

83、性能可靠穩(wěn)定，具有很高的性價(jià)比。AT89C51通過對(duì)太陽能電池板電壓、蓄電池電壓、充放電流等參數(shù)的檢測(cè)判斷，以及繼電器K1和繼電器K2的開通和關(guān)斷，達(dá)到各種控制和保護(hù)的功能。</p><p>　　第五章 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)</p><p>　　本設(shè)計(jì)采用的是C語言的編程方式，根據(jù)設(shè)計(jì)要求編寫程序，并在KeiluVision2軟件中進(jìn)行程序編寫的調(diào)試，確定編寫上沒有錯(cuò)誤后，利用ISIS7 Pr

84、ofessional配合所設(shè)計(jì)的硬件電路進(jìn)行系統(tǒng)的調(diào)試。</p><p>　　C語言編寫的程序有許多優(yōu)越性：</p><p>　　不懂得單片機(jī)的指令集，也能夠編寫完美的單片機(jī)程序；</p><p>　　無須懂得單片機(jī)的具體硬件，也能夠編出符合硬件實(shí)際的專業(yè)水平的程序；</p><p>　?。?）C語言對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行了許多專業(yè)處理，避免了運(yùn)行中間異

85、步的破壞等。</p><p><b>　　5.1設(shè)計(jì)思路</b></p><p>　　以單片機(jī)為核心的控制軟件具有實(shí)時(shí)性、靈活性、通用性及運(yùn)行可靠性的特點(diǎn)，現(xiàn)在對(duì)太陽能充電控制器軟件的設(shè)計(jì)思路介紹如下：</p><p>　　太陽能路燈控制器的重要部分是對(duì)蓄電池的控制，對(duì)蓄電池放電充電的控制是整個(gè)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的基礎(chǔ)。通過對(duì)蓄電池電壓的監(jiān)控，完成對(duì)

86、蓄電池充放電控制。</p><p>　　5.2系統(tǒng)主程序流程</p><p>　　太陽能路燈控制器主要是對(duì)電池的控制和負(fù)載的開關(guān)</p><p>　　主程序流程圖如圖5-1所示</p><p>　　圖5-1系統(tǒng)主程序流程</p><p><b>　　第六章 系統(tǒng)調(diào)試</b></p>

87、<p>　　由于太陽能電池價(jià)格比較貴，所以設(shè)計(jì)中使用12V直流電源模擬太陽能電池。測(cè)試所用的蓄電池規(guī)格：12V，36Ah。測(cè)試用到的儀器：萬能表，可調(diào)直流電源，示波器。測(cè)試的內(nèi)容：檢測(cè)蓄電池電壓低于10.8V時(shí)，控制器是否中斷放電電路；檢測(cè)蓄電池電壓在12V-14.5V是否PWM充電；檢測(cè)蓄電池電壓大于等于14.5V時(shí)控制器是否停止對(duì)蓄電池充電。由于測(cè)試使用的12V蓄電池容量太大（36Ah），假如此控制器以1A的電流對(duì)蓄電池

88、充電，完成一次完整的充電所需時(shí)間大概為36小時(shí)，因此沒能完全完成測(cè)試充電過程。使用此12V蓄電池測(cè)得的結(jié)果是控制器能夠充放電。而測(cè)試控制器功能是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求，所用的方法是用一個(gè)電壓模擬蓄電池。</p><p>　　以下是模擬充電得到的參數(shù)：當(dāng)模擬蓄電池的電壓低于10V，繼電器關(guān)閉停止對(duì)負(fù)載供電，欠壓顯示燈亮；當(dāng)模擬蓄電池的電壓在10V-12V之間，Q1導(dǎo)通對(duì)蓄電池充電；當(dāng)模擬蓄電池的電壓在12V-14V之間，P

89、WM充電，同時(shí)綠燈亮；當(dāng)模擬蓄電池的電壓高于14V，繼電器關(guān)閉停止充電，過充顯示燈亮。</p><p><b>　　第七章 總結(jié) </b></p><p><b>　　致謝</b></p><p>　　通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我更深刻地認(rèn)識(shí)了課題設(shè)計(jì)的整個(gè)過程。從選題到方案論證，再到針對(duì)課題而收集資料到逐步實(shí)現(xiàn)的期間，都面

90、臨著重重的難題，這一過程無不是對(duì)我所學(xué)知識(shí)的一種檢驗(yàn)，也是對(duì)我個(gè)人能力的一種鍛煉。</p><p>　　在本論文的寫作過程中，我的導(dǎo)師鐘明生老師傾注了大量的心血，從選題到開題報(bào)告，從寫作提綱，到一遍又一遍地指出每稿中的具體問題，嚴(yán)格把關(guān)，循循善誘，在此我表示衷心感謝。同時(shí)我還要感謝在我學(xué)習(xí)期間給我極大關(guān)心和支持的各位老師以及關(guān)心我的同學(xué)和朋友。</p><p>　　在大學(xué)的四年時(shí)間里，老師

91、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、淵博的知識(shí)、活躍的學(xué)術(shù)思想、執(zhí)著的科研精神及高尚的做人原則，都給我留下了終生難忘的印象。所有這一切都將成為我受益終生的寶貴財(cái)富!在此，學(xué)生謹(jǐn)向老師表示衷心的感謝!</p><p>　　最后再一次感謝所有在畢業(yè)設(shè)計(jì)中曾經(jīng)幫助過我的良師益友和同學(xué)，以及在設(shè)計(jì)中被我引用或參考的論著的作者。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p>

92、<p>　　1、王長(zhǎng)貴，王斯成 太陽能光伏發(fā)電實(shí)用技術(shù)[M] . 北京：化學(xué)工業(yè)出版社 2003</p><p>　　2、沈輝，曾祖勤 太陽能光伏發(fā)電技術(shù)[M] . 北京：化學(xué)工業(yè)出版社 2002</p><p>　　3、羅運(yùn)俊，何梓年，王長(zhǎng)貴 太陽能利用技術(shù)[M] . 北京：化學(xué)工業(yè)出版社 2003</p><p>　　4、瞿秀靜，劉奎仁，韓慶 新能

93、源技術(shù)M] . 北京：化學(xué)工業(yè)出版社 2001</p><p>　　5、黃繼昌 數(shù)字電路應(yīng)用300例[M] . 北京：人民郵電出版社 2000</p><p>　　6、朱傳禮 高等學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）指導(dǎo)手冊(cè) 電子信息卷 北京 高等教育出版社 2004</p><p>　　7、彭介華 電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)[M]．北京： 高等教育出版社 2003</p&g

94、t;<p>　　8、黃繼昌 集成電子線路設(shè)計(jì)手冊(cè)[M]．福建：福建科技出版社 2005</p><p>　　9、高吉祥，高天萬，陳和 模擬電子技術(shù)[M]．北京：電子工業(yè)出版社，2004．</p><p>　　10、童詩白，華成英 模擬 電子技術(shù)基礎(chǔ)[M]．北京：高等教育出版社，2001</p><p><b>　　附錄</b>&l

95、t;/p><p><b>　　A.程序： </b></p><p>　　#include <reg52.h></p><p>　　#include <intrins.h></p><p>　　#define uint unsigned int</p><p>　　sbit LE

96、D_CTRL = P3^2;</p><p>　　sbit LIGHT_TEST =P2^0;</p><p>　　uint light_count_open=0,light_count_close=0;</p><p>　　void run_ctrl();</p><p>　　void delay(uint t);</p>&

97、lt;p>　　void main()</p><p><b>　　{</b></p><p>　　LED_CTRL=1;</p><p><b>　　while(1)</b></p><p><b>　　{</b></p><p>　　run_ct

98、rl();</p><p>　　delay(10);</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　void run_ctrl()</p><p><b>　　{</b></p><

99、;p>　　if(LIGHT_TEST==1)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　light_count_close=0;</p><p>　　if(light_count_open<50)</p><p>　　light_count_open++;</p><p&

100、gt;<b>　　else</b></p><p><b>　　{</b></p><p>　　LED_CTRL=0;</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b&g

101、t;　　else</b></p><p><b>　　{</b></p><p>　　light_count_open=0;</p><p>　　if(light_count_close<50)</p><p>　　light_count_close++;</p><p><

102、;b>　　else</b></p><p><b>　　{</b></p><p>　　LED_CTRL=1;</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>

103、;　　}</b></p><p>　　void delay(uint t)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　uint i,j;</b></p><p>　　for(i=0;i<t;i++)</p><p>　　for(j=

104、0;j<120;j++);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　void main(void)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　init();</b></p><p><b>　

105、　while(1)</b></p><p><b>　　{</b></p><p>　　battery_v=adc_549();</p><p>　　FuZai=1;//打開負(fù)載</p><p>　　if(battery_v>186)//蓄電池電壓大于10V</p><p>&

106、lt;b>　　{</b></p><p><b>　　LED1=1;</b></p><p><b>　　LED2=0;</b></p><p>　　if(224>battery_v>204)</p><p><b>　　{</b></p&

107、gt;<p>　　TR0=1; //開啟固定PWM充電</p><p><b>　　if(t0==5)</b></p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　PWM=1;</b></p><p><b>　　}</b>

108、</p><p>　　if(t0==12)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　t0=0;</b></p><p><b>　　PWM=0;</b></p><p><b>　　}</b><

109、;/p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　else</b></p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　TR0=0;</b></p><p><b>　　LED1=1;<

110、;/b></p><p><b>　　LED2=1;</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　else</b></p><p><b>　　

111、{</b></p><p><b>　　LED1=0;</b></p><p><b>　　LED2=1;</b></p><p>　　FuZai=0;//關(guān)閉負(fù)載</p><p><b>　　}</b></p><p><b>

112、;　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　void timer0() interrupt 1 //定時(shí)器0，用來產(chǎn)生PWM</p><p><b>　　{</b></p><p>　　TH0=(65536-50000)/256;</p>