太陽能交通燈設(shè)計答辯ppt

1、太陽能交通燈設(shè)計,,設(shè)計背景,２０世紀(jì)，石油、煤炭、天然氣等主要能源面臨資源枯竭的危險，同時，環(huán)保壓力的不斷增加，使環(huán)保、節(jié)能已經(jīng)成為各行各業(yè)發(fā)展的趨勢。太陽能作為地球上真正取之不盡的清潔能源，將是２１世紀(jì)最理想的綠色新能源，其利用的有效途徑便是利用光伏發(fā)電技術(shù)將太陽能轉(zhuǎn)化為電能。 ＬＥＤ是一種能將電能轉(zhuǎn)化為可見光的半導(dǎo)體器件，憑借其節(jié)能無污染的特點(diǎn)已運(yùn)用于多個行業(yè)的照明領(lǐng)域中，因此作為集成了太陽能光伏發(fā)電和ＬＥＤ固態(tài)照明優(yōu)

2、點(diǎn)的太陽能ＬＥＤ交通燈，也是新一代能源和新一代光源的完美結(jié)合。,設(shè)計任務(wù),（1）太陽能電池板面積，功率的計算和選用；（2）蓄電池容量，恒流充放電控制和狀態(tài)顯示；（3）放行線,綠燈亮放行26秒,黃燈亮警告4秒,然后紅燈亮禁止；（4）禁止線,紅燈亮禁止26秒,然后綠燈亮26秒放行.放行線和禁止線交替變換；其他時間三種信號燈交替工作,12點(diǎn)以后只剩下黃燈閃爍，黃燈開始閃亮的時間可調(diào)。紅綠燈時間可調(diào)范圍為0～99s。 （5）該系統(tǒng)的抗干

3、擾性?；谝陨系囊螅O(shè)計的系統(tǒng)必須有一下結(jié)構(gòu)模塊：太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)（太陽能電池組件，蓄電池，充放電控制電路），單片機(jī)控制電路，顯示電路。,方案選擇,本文介紹了一種利用太陽能電池供電系統(tǒng)進(jìn)行供電，利用單片機(jī)進(jìn)行控制的太陽能LED交通燈。太陽能供電系統(tǒng)由太陽能電池板，太陽能控制器，蓄電池組成。交通燈控制系統(tǒng)使AT89S51單片機(jī)實(shí)現(xiàn)。在東西南北四個方向上各有一組紅綠燈和一個時鐘系統(tǒng),信號燈由LED組成，用于顯示紅綠燈和時間的變化，南北

4、口的變化和東西是一樣的。同時還具有強(qiáng)通功能，如果有特種車輛過來的話可以手動變綠燈。此強(qiáng)通功能采用中斷來實(shí)現(xiàn)，特種車過后又恢復(fù)到原有的狀態(tài)。,總體設(shè)計框架,太陽能供電系統(tǒng) 　　　　　硬件設(shè)計　總體設(shè)計　　　　　　交通燈控制系統(tǒng) 　　　　　軟件設(shè)計,,,整體設(shè)計框圖,系統(tǒng)硬件設(shè)計,1．太陽能電池供電系統(tǒng) 太陽能電池供電就是將太陽能板吸收的太陽輻射能轉(zhuǎn)化成電能以供人 們使用，由于陽光強(qiáng)度總在變化，要得到輸出穩(wěn)定的

5、電壓就要利用中間能量儲存裝置（蓄電池）。為了保護(hù)蓄電池，還需要一個控制器來控制蓄電池的充放電狀態(tài)。 太陽能電池是一種能夠?qū)⒐庵苯愚D(zhuǎn)換成電能的半導(dǎo)體器件，其中硅太陽能電池是最常用的太陽電池。 太陽能控制器主要有控制蓄電池的過充和過放、穩(wěn)壓、自動檢測及轉(zhuǎn)換等功能。 蓄電池是太陽能電池方陣的儲能裝置。其作用是將太陽能電池方陣在有日照時發(fā)出的多余電能儲存起來，在夜間或陰雨天使用。,1

6、．1 太陽能供電系統(tǒng)的系統(tǒng)配置與計算 ⑴ 計算負(fù)載,發(fā)光二極管的工作電流為15mA，工作電壓為2V。每個燈的工作電流為0.15A（15 mA×10＝0.15A），而四個路口同一時間最多亮四個燈，即四個燈的最大工作電流為0.15 A×4＝0.6A 時間顯示共需15×14=210mA=2.1A電流,四個方向時間顯示最大工作電流是0.21A×4=0.84A.因?yàn)榈褂嫊r時并不是數(shù)字的每一段,,每個燈

7、由50只發(fā)光二極管組成圓形顯示,其中每5個串聯(lián)在一起，然后這10個串聯(lián)支路并聯(lián)起來,,時間顯示部分，仍有LED組成，數(shù)字的每一段由5只發(fā)串聯(lián),兩位數(shù)字則由14段并聯(lián),,都會顯示,因此，時間顯示部分所需電流取其2/3即可，即0.56A,則系統(tǒng)一天的用電量為(0.6+0.56)×18+0.6×6×1/2=22.68Ah,一天的功耗為12×22.68=272.16Wh.,(2) 蓄電池容量的計算

8、 蓄電池容量選12V,且能連續(xù)工作6個陰雨天。蓄電池容量的大小，主要考慮負(fù)載的耗電情況 .蓄電池容量的計算化公式為（Ah）: 式中：P為負(fù)載的平均功率，h為負(fù)載每天工作的時間，N為連續(xù)無日照的天數(shù)，U為蓄電池的額定電壓，為富余系數(shù)，取1.43，T0為溫度修正系數(shù)，（一般0度以上取1，0度以下取1.1或1.2）。,,,,本系統(tǒng)蓄電池容量選擇：

9、 考慮到現(xiàn)場氣候和環(huán)境溫度，可選擇容量為200Ah/12V的免維護(hù)鉛酸蓄電池,其容量設(shè)計在連續(xù)6個陰雨天也能正常工作。(3) 太陽能電池功率的計算 太陽能電池功率的計算工式為： 式中：t為每天平均光照小時數(shù)，M為太陽能電池板給蓄電池充滿需要的天數(shù)。 按平均每天日照7個小時，3天給蓄電池充滿，則太陽能電池板的功率為：,,,,,,,1.2 充放電控

10、制器的設(shè)計 充放電控制器是具有自動防止太陽能光伏電源系統(tǒng)的貯能蓄電池組過充電和過放電的設(shè)備，它是光伏發(fā)電系統(tǒng)的核心部件之一。 控制器最重要的作用就是防止蓄電池過度充電和過度放電。下面是充放電控制器的原理框圖。,控制過程：開關(guān)1和開關(guān)2分別為充電開關(guān)和放電開關(guān)。開關(guān)1閉合時，由光伏組件給蓄電池供電，當(dāng)蓄電池出現(xiàn)過充時，開關(guān)1能及時切斷充電回路，使光伏組件停止向蓄電池供電，開關(guān)1還能按照預(yù)先設(shè)定的保護(hù)模式自動恢復(fù)對蓄電池的充

11、電。開關(guān)2閉合時，由蓄電池給負(fù)載供電，當(dāng)蓄電出現(xiàn)過放電時，開關(guān)2能及時切斷放電回路，蓄電池停止向負(fù)載供電。當(dāng)蓄電池再次充電并達(dá)到預(yù)先設(shè)定的恢復(fù)充電時，開關(guān)2又能自動恢復(fù)供電。開關(guān)1時和開關(guān)2是廣義上的開關(guān)，它可以由各種開關(guān)元件構(gòu)成 。2 .交通燈控制系統(tǒng)設(shè)計 交通燈控制系統(tǒng)采用AT89S51做為核心控制部件,并且根據(jù)設(shè)計要求還設(shè)計有掉電存儲電路,時鐘電路等.下面是控制系統(tǒng)的原理框圖.,,⑵時間調(diào)整顯示電路：因?yàn)樾枰獙t綠燈

12、和開關(guān)的時間進(jìn)行調(diào)整，因此，利用八段數(shù)碼管設(shè)計的時間調(diào)整量示電路，可以使調(diào)整人員很直觀的看到的所調(diào)整的過程及結(jié)果。⑶鍵控電路：根據(jù)設(shè)計任務(wù)的要求，紅綠的時間要求可調(diào)，并且開關(guān)燈的時間也要求可調(diào)，設(shè)計了鍵控電路就可完成這些要求.,,⑷ 時鐘電路：設(shè)計要求在夜間12點(diǎn)以后，只有黃信號燈閃亮，這就要求電路中需要有時鐘電路， DS1302是基于SPI總線的高性能、低功耗的時鐘芯片，可實(shí)時的對時、分、秒以及星期等多種信息進(jìn)行計數(shù)處理。其原理圖如

13、下所示:,,⑴ 掉電存儲電路:掉電存儲單元的作用是在電源斷開的時候,存儲當(dāng)前的定時信息。AT24C02是2KB字節(jié)的電可擦除存儲芯片,采用兩線串行的總線和單片機(jī)通訊，電壓最低可達(dá)到2.5V，靜態(tài)電流為10uA（5.5V），額定電流為1mA,芯片內(nèi)的資料可以在斷電的情況下保存40年以上，而且采用八腳的DIP封裝，使用方便。原理圖如下所示:,,總 結(jié),本系統(tǒng)采用MSC一51系列單片機(jī)AT89S51為中心器件來設(shè)計交通燈控制器，實(shí)現(xiàn)了設(shè)置

14、紅、綠燈燃亮?xí)r間的功能，顯示時間的功能。系統(tǒng)設(shè)計簡便、實(shí)用性強(qiáng)、操作簡單。系統(tǒng)不足之處不能控制車的左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)以及自動根據(jù)車流改變紅綠燈時間等，如果需要亦可以擴(kuò)充原系統(tǒng)。硬件控制電路簡單，可降低生產(chǎn)成本， 采用單片機(jī)可提高系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性, 縮小系統(tǒng)的體積，調(diào)試和維護(hù)方便，并可根據(jù)具體情況修改程序中的參數(shù)。對靈活有效地利用交通燈控制行車安全，車輛分流有一定的實(shí)際意義, 而且解決了緊急車的通行問題。,,軟 件 設(shè) 計,該系的統(tǒng)軟件