一种基于单片机的太阳能路灯控制器的设计论文正稿

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1、 WORD格式整理版 一种基于单片机的太阳能路灯控制器设计目录摘要. 1第1章绪论.31.1 课题背景31.2 光伏发电技术现状4国内外技术现状5光伏路灯控制器技术的现状41.3 设计指标51.4 设计思路5本章小结5第2章方案选择及单元电路的设计.62.1 方案选择及方框图62.1.1 方案选择62.1.2 方框图62.2 太阳能充电器电路的原理7太阳能电池72.2.2 单片机电路介绍. 82.2.3锂蓄电池的充电特性122.2.4控制器充放电电路132.2.5液晶显示电路142.2.6报警电路设计.15 2.2.7 PADS简介.16 2.3 本章小结18第三章锂蓄电池电压电流的检测. 1

2、93.1锂蓄电池电压的检测193.3本章小结20第四章系统软件设计. 205.1 设计思路205.2系统主程序流程205.3 初始化子程序205.4 A/D转换子程序225.5显示子程序. 225.6本章小结22结论. 23致谢. 25参考文献. 26附录1 程序.2737 / 63 WORD格式整理版 摘 要化石能源的日益枯竭、人们对环境保护问题的重视程度也在不断提高,寻找洁净的替代能源问题变得越来越迫切。太阳能作为一种可再生能源它具有取之不尽、用之不竭和清洁安全等特点,因此有着广阔的应用前景,光伏发电技术也越来越受到人们的关注,随着光伏组件价格的不断降低和光伏技术的发展,太阳能光伏发电系统

3、将逐渐由现在的补充能源向替代能源过渡。使用手机的人都有过这样的经历,外出或旅游时电池突然没电了,因不能及时找到或没有220V市电而无法给手机充电,影响了手机的正常使用。为了解决这一问题,本课程设计介绍一种多用太阳能手机充电器,利用单片机控制,将太阳能经过电路变换为稳定直流电给手机充电,并能在电池充电完成后自动停止充电,还可作为一般直流电源使用,从而摆脱对市电的依赖而获得通信的自由。与常规的充电器相比,太阳能充电器有着明显的优势。关键词：太阳能,电池,单片机,智能AbstractIncreasing depletion of fossil energy, its emphasis on envi

4、ronmental protection are also rising, look for clean alternative energy issues become more urgent. Solar energy as a renewable energy it has an inexhaustible and clean and safe and so on, so have a broad application prospects, photovoltaic power generation technology is more and more attention, with

5、 the PV module continue to lower prices and photovoltaic technology, solar PV systems will gradually supplement the energy from the current transition to alternative energy. People who use mobile phones have had the experience, go out or travel no electricity when the battery suddenly, and because t

6、hey can not be found or does not timely 220V electricity and not to charge their cell phones affect the normal use of mobile phones. To solve this problem, the course design introduces a multi-purpose solar charger, use MCU control, will transform solar energy through the circuit to stabilize the di

7、rect current to charge their cell phones and can charge the battery automatically stops charging after, but also as a general DC power use, so get rid of dependence on electricity obtained the freedom of communication. Compared with the conventional charger, solar charger has a clear advantage.Key w

8、ords: solar energy, battery, single chip, intelligent,第1章 绪论1.1 课题背景能源是经济、社会发展和提高人民生活水平的重要物质基础,能源问题是一个国家至关重要的问题。随着科学技术和全球经济地飞速发展,对能源的需求也在日趋增长。自20世纪70年代的世界石油危机以来,人们才真正意识到,化石燃料的储量是有限的,能源危机迫在眉睫。从全球来看,已探明的可支配的传统能源储量在不久的将来即将耗尽,能源问题的突出,不仪表现在常规能源的匮乏不足,更重要的是化石能源的开发利用对牛态环境的污染破坏：大气中的颗粒物和二氧化硫浓度增高,局部地区形成酸雨。而每年排

9、放的大量二氧化碳带来的温室效应,使全球气候变暖,自然灾害频繁。常规能源在给人类社会带来飞速发展的同时,也在很大程度上使人类社会面临着前所未有的困难和挑战。这些问题最终将迫使人们改变能源结构,依靠科技进步,大规模地开发利用可再生洁净能源,实现可持续发展。虽然在可预见的将来,矿物燃料仍将在世界能源结构中占有相当的比重,但人们对核能以及太阳能、风能、地热能、水力能、生物能等可再生能源资源的利用日益重视,在整个能源消耗中所占的比例正在显著地提高。其中,太阳能作为一种新型的绿色可再生能源,与其他新能源相比,是最理想的可再生能源。太阳能利用辛要有光热利用和光伏发电利用这两种主要形式。我国低温光热利用已经具

10、有可观的规模,相关技术研究也比较成熟。光伏利用近期在世界范围内高速发展,所谓光伏发电是直接将太阳光转换为电能的一种发电形式。光伏发电具有取之不尽且无污染等优点,日前在我国,光伏发电主要应用在如下领域：西部偏远地区电力供应、通讯及交通设施、气象台站、航标灯和照明路灯。光伏发电的照明路灯应月J具有节能性、经济性和实川性等优点,在众多应用领域中具有最广泛的发展前景。本课题为研制一套独立光伏电源控制器,廊州于LED路灯照明系统。通常独立照明系统由太阳能电池、蓄电池、充放电控制器和负载LED组成。由于系统的稳定性严格受到蓄电池和LED寿命的影响,本课题研制的充放电控制器通过实时监测系统允放电回路的相关信

11、息,确定相应的允放电策略,实现了稳定太阳能电池输出、优化蓄电池充电方法和保护蓄电池及负载的目的,最终提高了太阳能电池的利用率和整个照明系统的可靠性。1.2 光伏发电技术现状1.2.1国内外技术现状太阳能是用之不尽的清洁能源,当今世界各国特别是发达国家对光伏发电特别重视。20XX世界太阳能光伏发电装机总容量达到56Gw。目前,太阳能光伏发电主要集中在日本、欧盟和美国,其太阳能光伏发电量约占世界光伏发电量的80。今后太阳能光伏发电系统主要围绕高效率、低成本、长寿命、美观实用等方向发展。专家们预测到2050年,太阳能光伏发电在发电总量中将占1315,到2100年将约占64。我国光伏组件生产能力逐年增

12、强,装机容量逐年增加,20XX累计容量达100MW。200520XX,我国的太阳能电池主要用于独立光伏发电系统,发电成本到20XX将约为120元；20102020年,太阳能光伏发电将会由独立光伏发电系统转向并网发电系统,发电成本到2020年将约为060元。到2020年,我国太阳能光伏产业的技术水平有望达到世界先进行列。1.2.2光伏路灯控制器技术的现状光伏电源路灯控制器是光伏发电系统进行控制和管理的设备。在欧美、日本和美国,并网发电技术已经相对完善,对于光伏电源控制的研究主要集巾在改进逆变器的拓扑结构,优化控制策略,孤岛效应的检测和解决、降低系统能耗,提高系统_T作效率等问题上。国内具有代表性

13、的光伏发电系统专用逆变器制造商有XX阳光、北京日佳、北京自动化研究院、北京恒电、XX冠、北京计科等企业。中科院电工所、北京自动化研究院、北京索英、北京日佳、北京计科等氽业开发出的并网逆变器都在实际工程中得到了应用,性能和效果良好。在独立光伏发电系统中,电源控制器是整个系统的核心组成部分,负责对储能设设备的充电和对负载的放电任务。目前日本、德国、美国等发达国家外对于独立光伏系统电源控制器的研究辛要侧重在以下三个方面：提高太阳能电池的输出功率、完善蓄电池允电策略和提高系统稳定性。通过研究不同的电路拓扑结构和先进的控制算法,在太阳光强度、太阳能电池温度以及负载改变的情况下,尽可能使太阳能电池时刻保持

14、最大输出功率状态,即实现最大功率点跟踪。蓄电池允电策略直接影响到蓄电池的寿命,研究智能化的充电方法,提高蓄电池的充电接受率,减少充电时问,对于整个光伏系统的工作状况具有重要意义。独立光伏系统的虑川环境一般比较恶劣,如何提高系统稳定性也是当前所有光伏电源控制器研究者最急需解决的问题之一。 然而,现已研制出来的光伏电源控制器还存在许多急需解决的问题。实际上,在MPPT技术的使用和蓄电池充电策略的优化之问存在矛盾冲突,能源利用效率较低,蓄电池充放电方式的不合理,对蓄电池的保护不够充分,这些都是目前市场上电源控制器普遍存在的问题。为了对太阳能光伏资源进行全面的开发和利用,控制器的稳定性和可靠性也有待进

15、一步提高。1.3 设计指标本设计的设计要求指标如下:1、锂蓄电池电压的检测2、太阳能电池电流的检测3、充放电控制电路的检测4、自动报警电路1.4 设计思路 本文设计了一种基于单片机的太阳能路灯控制器。采用PWM 脉冲调制控制保护技术。充放电控制器是太阳能路灯的核心部件,针对锂蓄电池充电的特殊要求,本文巧妙地采用简单电路检测充放电电压电流、软件补偿用于检测的小电阻的温度效应,省却硬件补偿的费用,降低了成本。由单片机根据采集到的充放电电压电流参数,发出各种摔制信号,实现充放电控制,使充放电系统能稳定何效地运行。为了保护电路本产品还利用二极管和蜂鸣器设计了报警电路。如果用户把充电池接反了电路会实现自

16、动报警来提醒用户。1.5本章小结通过查阅资料了解太阳能路灯充放电控制器的国内外发展前景。以及介绍课题的各项检测指标和设计思路等。第2章 方案选择及单元电路的设计2.1 方案选择及方框图 方案选择由单片机根据采集到的控制器的充放电电压电流参数,发出各种控制信号。实现充放电控制,是使充放电系统能稳定有效地运行。更好的保护了锂电池。延长整个太阳能路灯系统的使用年限。 方框图太阳能路灯充放电控制器的电路框图2-1所示。太阳能电池板接收光照并把太阳能转化为电能,通过充放电控制器为锂蓄电池充电。太阳能电池板STC12c5408ADDC/DC变换显示电路手机电池电压检测按键图2-12.2 太阳能充电器电路原

17、理太阳能电池1太阳能电池的种类太阳能光伏发电系统是利用光生伏打效应原理制成的太阳能电池将太阳能直接转换成电能的。太阳能电池单体是用于光电转换的最小单元。它的尺寸约4平方厘米到100平方厘米。太阳能电池单体工作电压为0.45一0.50伏,一般不能单独作为电源使用。将姗能电池单体进行串联,并联和封装后,就成为太阳能电池组件。它的功率从几瓦到几百瓦,可以单独作为电源使用。太阳能电池再经过串联,并联并装在支架上,就构成了大阳能电池方阵。它可以输出几百瓦,凡千瓦或更大的功率,是光伏电站的电能产生器。常用的太阳能电池主要是硅太阳能电池。目前世界上有三种己经商品化的硅太阳能电池:单晶硅太阳能电池,多晶硅太阳

18、能电池和非晶硅太阳能电池。单晶硅太阳电池是当前开发最快的一种太阳电池,它的结构和生产工艺已定型,产品已广泛用于空间和地面。这种太阳电池以高纯的单晶硅棒为原料,纯度要求99.999%。为了降低生产成本,现在地面应用的太阳电池等采用太阳能级的单晶硅棒,材料性能指标有所放宽。单晶硅太阳能电池的制造成本最高,但光电转化效率也最高,最高的达到24%。目前多晶硅太阳电池使用的多晶硅材料,多半是含有大量单晶颗粒的集合体,或用废次单晶硅材料和冶金级硅材料熔化浇铸而成,然后注入石墨铸模中,待慢慢凝固冷却后,即得多晶硅锭。这种硅锭可铸成立方体,以便切片加工成方形太阳电池片,可提高材料利用率和方便组装。多晶硅太阳电

19、池的制作工艺与单晶硅太阳电池差不多,其光电转换效率约12%左右,稍低于单晶硅太阳电池,但其材料制造简便,节约电耗,总的生产成本较低,因此得到大量发展。 2太阳能电池的保护光伏系统在运行中要注意对太阳能电池组件的保护。这种保护分为两类机械化学方面的保护和电方面的保护。机械化学方面的保护是指在封装及安装太阳能板的时候要考虑其防腐,防风,防雹,防雨的能力电方面的太阳能光伏发电系统的基本组成与基本原理保护是指连接旁路二极管,连接防反充二极管等。在一定的条件下,一个串联支路中被遮蔽的太阳能电池组件,将被当作负载消耗其它有光照的太阳能电池组件所产生的能量。被屏蔽的太阳能电池组件将发热,这叫热斑效应。为了防

20、止太阳能电池组件由于热斑效应而受到破坏,需要在太阳能电池组件的正负极间并联一个旁路二极管。在太阳能板的保护中还用到一种防反充二极管,又称阻塞二极管,其作用是避免由于太阳能板在阴雨天和夜间不发电时,或太阳能板出现短路故障时,蓄电池组通过太阳能板放电。防反充二极管串联在太阳能板中起单向导电作用。大型系统中还要防雷。2.22单片机电路介绍单片机控制电路图本次设计本人采用了STC12C5408AD单片机.该单片机是宏晶科技生产的单时钟机器周期的单片机,是高速低功耗超强抗干扰是新一代8051单片机,指令代码完全兼容传统8051,但速度快8-12倍,内部集成MAX810专用复位电路,四路PWM,8位高速1

21、0位A/D转换,针对电机控制,超强抗干扰。STC12C5408DA管脚图他的管脚说明图、 具体的单片机说明我这就不说了.如果要对该单片机进一步了解,请上宏晶官网u-2.2.3锂蓄电池的充电特性锂蓄电池选用锂离子电池。锂电池具有重量轻容量大无记忆效应等优点,因而得到普遍应用。锂电池的能量密度很高,它的容量是同重量的镍氢电池的1.5-2倍,而且具有很低的自放电率。此外,锂电池似乎没有记忆效应以及不含有毒物质等优点。但是对于锂电池的充电过程,要求是比较严格的。影响蓄电池寿命的因素有:放电深度,过充电程度等。在光伏系统中蓄电池的放电深度不是恒定的,它随天气状况和季节而变。在天气晴朗的夏日,蓄电池放电深

22、度小;在天气阴沉的冬日,蓄电池放电深度大。过充电程度也随季节天气变化,在冬季,蓄电池可能从没充满过,在夏天,蓄电池可能经常是满的。为了延长蓄电池的寿命,必须合理的控制蓄电池的放电与充电。当蓄电池放电到一定程度时,应停止放电,防止过放电减少蓄电池寿命;当蓄电池充电到一定程度时要停止充电和减小充电电流,防止不合理的过充电对蓄电池造成损害。锂蓄电池的充电曲线如图2-2图2-2 锂蓄电池充电曲线锂蓄电池的充电过程：1如果开始充电时,电池电量很低,那么必须用小电流大概0.24A开始充电,即涓流充电。如果电压高于5V就不必进行这个步骤。2当电池电压大于5V可以开始大电流充电,恒流充电。随着充电的进行,电池

23、电压逐渐升高。3当电池电压达到或接近充满电压如5V左右时,则要开始转入恒压充电：当电流减少到大概0.25A左右,则停止充电。控制器充放电电路充放电电路图如图2-3。图2-3 控制器充放电电路图单片机的PWM控制充,放电驱动Q1和Q2。1当蓄电池电压处于正常情况下,单片机控制的充电驱动三极管管Q12N5551为高电平导通,三极管Q1导通,此时太阳能电板想蓄电池恒流充电；当蓄电池电压达到5V时,单片机控制充电驱动Q1为低电平时, Q1截止,通过控制占空比,使Q1实现通断控制,此时处于恒压浮充状态；当电流下降到某值时,进行恒流充电；但蓄电池电压达到设定的过充点5V时,再进行恒压涓流充电；涓流小到某一

24、值,单片机控制的充电驱动Q1进行短路保护；当蓄电池电压下降到某设定值时,Q1重新导通,恢复为正常充电状态。2.2.5 液晶显示电路 液晶显示电路图管脚功能1602采用标准的16脚接口,其中：第1脚：VSS为电源地第2脚：VDD接5V电源正极第3脚：V0为液晶显示器对比度调整端,接正电源时对比度最弱,接地电源时对比度最高对比度过高时会产生鬼影,使用时可以通过一个10K的电位器调整对比度。第4脚：RS为寄存器选择,高电平1时选择数据寄存器、低电平0时选择指令寄存器。第5脚：RW为读写信号线,高电平时进行读操作,低电平时进行写操作。第6脚：E端为使能端。第714脚：D0D7为8位双向数据端。第151

25、6脚：空脚或背灯电源。15脚背光正极,16脚背光负极。1602B外观如下图所示：2.26 报警电路设计为了能使有效地保护电路.本产品还设计了蓄电池反接报警电路.主要利用到二极管的单向导电特性来实现.该设计还有一个功能就是当用户把电充满的时候他也会实现自动报警来提醒用户电已充满.请用户注意。具体电路图如下2.27PADS简介PADS Logic是一个功能强大的、多页的原理图设计输入工具,为PADS Layout原PADS LayoutPowerPCB提供了一个高效的、简单的、前端设计环境。PADS Logic提供了在没页进行快速的存取、在线元件编辑和方便的库管理,以及快速的帮助向导。与PADS

26、Layout完全的集成提高了原理图设计到PCB设计的转化效率,PADS Logic允许您快速地识别相应的元件和放置和精确度。1 印制线路板的设计1印制线路板的条件1 具备电路原理图；2 已知印制线路板板面需要容纳的电路以及该电路内各种元器件的型号,规则及尺寸；3 明确各元器件和导线对印制板板面安排的特殊要求；4 确定印制线路板在总体布局中的位置及其连接形式以及对印制线路板板面的尺寸限制或是要求等；2元件布局：就一般情况而言,元件布局应从以下几个方面考虑：1面上的元件应按原理图顺序成直线排列,并力求安排紧凑,密集,以缩短引线。这对高频和宽带电路更为必要。2能采用单面板的尽可能使用单面板,即元件尽

27、可能布设在印制板不焊接的一面,以便加工和安装。3对双面板或是多面板,元件放置的位置应与相邻印制导线交叉,特别是电感器件,以防止电磁干扰。4元件表面温度超过125摄氏度时,不应与基板接触。防止热量通过传导,对流及辐射等而影响其他元件,并注意加用散热器和远离热敏元件。5圆形元件不易跨在金属化通信孔上,以利于焊接时孔内热空气的流通。变压器或是类似的大电感器件,应定向放置或用屏蔽罩,以减少对临近元件的干扰。6在保证电性能合理的原则下,元件应相互平行或是垂直排列,以求整齐,美观。一般不宜将元件重叠布置,如必须重叠跨接时,应考虑加固措施。2 布线布线是实施印制板线路设计的最后阶段,要使电子电路获得可能的最

28、佳性能,封装期间的布置和导线的布设是很重要的。为了使设计者设计出质量好,造价低,加工周期短的印制板,特别提出下列原则和要求,供大家参考。1布线原则1一般应将公共地布置在最边缘,便于印制板安装在机壳上,也便于与机壳连接。2单面板印制板上的导线不能交叉,因此迫使导线绕道或是平行布设平行线越长,不仅会使引线电感增大,而且导线之间,电路之间的寄生耦合也会增大。3对外连接宜采用接插形式的印制板,为便于安装,往往将输入,输出,反馈电线和地线均匀的平行排列为插头。4印制板上每级电路的地线,在许多情况下应自成封闭回路,这样会减小级间的低电流耦合。5印制导线需要屏蔽,但要求不高时,可采用印制屏蔽线,屏蔽网等屏蔽

29、措施。2.布线要求1印制导线可以布置成单面,双面或是多面,但应首选单面,其次是双面。仍然不能满足的时候再考虑多层。2作为电路的输入和输出两端用的印制导线应尽量避免相邻平行,以免发生电流反馈,在这些导线之间最好加接地线。3在布线密度比较低时,可加粗导线,信号线的检举可适当加大。4印制导线的布局应尽可能短,特别是电子管的栅极,半导体管的基极和高频回路等更应这样。5印制导线拐弯一般为圆形,而直角和尖角在高频电路和布线密度高的情况下会影响电气的性能。6对高、低电平悬殊很大的信号线应尽可能短,并且加大间距。7印制导线在不影响电气的基础上,应尽量采用大面积铜箔。3.PCB图1经过3个多小时候的不屑努力,和

30、本人的顽强精神,一块完美的PCB图展现在我的电脑显示器上。PCB图如下；2.3 本章小结 本章主要是介绍课题的方案选择,确定课题方案后。仔细分析方案。整理出方案的方框图,并重点分析介绍系统中的每个重点模块。 第三章 锂蓄电池电压电流的检测3.1锂蓄电池电压的检测STC12C5408AD单片机带有8路10位AD转换器,转换器的输入电压范围为：05V,转换后相应的数字量范围：0255。将蓄电池电压Vd的最高值定于5V,利用电阻分压的方式将其转换为05V。电路如图4-1图4-1Vi=R2/Vd,取R2=10 K,R1=10 K,代入数值则由Vi=1/2Vd故蓄电池电压：Vd=Vi*2；AD转换数字波

31、动范围为1LSB。故电压测量波动范围01V。3.2本章小结 主要介绍的课题检测的指标的各种方法,在检测蓄电池电压的检测用到STC12C5408AD单片机的10位AD转换器。在电流的检测时用到小电阻补偿的方法,使检测结果精确。第四章 系统软件设计5.1 设计思路以单片机为核心的控制软件具有实时性、灵活性、通用性及运行可靠性的特点,现在对太阳能充电控制器软件的设计思路介绍如下：1、首先主程序要完成系统初始化,为了在初始化的过程中,防止中断的意外到来,应在主程序的开始处先关闭中断,完成初始化后,再打开中断。2、由于本系统是5V自动识别,因此要在程序中必须判别。具体为,当蓄电池两端电压大于5V时,满足

32、5的系统,否则为5V系统,判别系统后转到相应的程序处继续执行。3、在有太阳处理程序中,要判断蓄电池的两端电压,在决定是否采取充电控制,充电控制方式采用PWM控制。并有指示灯时刻现实蓄电池两端电压处于何种状态,让用户一目了然。4具体的程序见附件5.2系统主程序流程主程序流程图如图5-1所示开始初始化电池充电充电子程序电源子程序YesNo结束图5-1 系统主程序流程图5.3 初始化子程序在初始化程序中,主要对STC12C5408AD的系统资源,包括定时器、中断、串行通讯等初始化工作,还有对液晶的的驱动等等5.4 A/D采集子程序A/D转换结果的读入采用查询方式。通过查询端口的信号来判断转换是否结束

33、；10位的转换只需一次读取,就可得到结果。对于温度信号一般来说是缓变的,通过单片机的软件编程,采用查表法实现,不同的温度对应不同的过充点,其他点位按照电压差值依次与过充点对应。 具体程序见附件5.5 显示子程序 在显示程序中.完成发光二极管LED的显示功能。通过检测蓄电池两端的电压,确定LED的电位高低,使LED直观地显示红色、橙色或绿色。5.6本章小结通过前面几章对系统硬件的分析,本章仔细分析了系统的另一大模块,软件部分。要求硬件与软件相对应,烧入程序后控制器满足课题的各项设计指标。标志着课题设计的圆满成功。结 论由于能源的日益紧张,引起人们对太阳能应用的热潮,由太阳能极板、充放电控制器、蓄

34、电池等构成的产品都有了相对成熟的发展,国内外很多专家也在这方面做了深入的研究。本论文就太阳能充放电控制器对蓄电池的充放电方式、控制器的功能要求和实际应用方面做了分析,完成了硬件电路设计和软件编制,实现了对蓄电池的科学管理,并将其应用到太阳能家庭用电系统中。论文的主要工作有：1、对锂蓄蓄电池的充、放电过程、影响铅酸蓄电池使用寿命的各种因素作了分析,确定了太阳能充电控制器的总体设计方案。2、完成了控制器的硬件设计、电路板的绘制,电路的焊接。实现控制器通过对单片机STC12C5408AD的PWM输出来控制开关MOS管的通断,从而控制充电放电。3、在硬件设计的基础上,对太阳能充电控制器进行了软件编程,

35、实现对蓄电池的保护以及过载检测等。4、将充放电控制器应用于太阳能手机充电器系统,设计整个系统的总体方案。本论文在软硬件设计上仍有很多需要完善之处：5、在PCB板的元件布置和布线上要更加合理,以便减少干扰的引入。6、本论文所采用的软件编程思想,还需要进一步在实际的运行中验证其稳定性及可靠性。7、延长蓄电池寿命目前还没有一个最好的方式,如何进一步保护蓄电池,采用更优的控制方法需要更进一步的研究。经过一周的努力.太阳能充电器几乎完成了,虽然还存在一些瑕疵,但是我相信以后不断地努力会有进步的。在这次的做板过程中与遇到了前所未有的困难,最后在老师和同学的帮助下还是解决了。在这里我非常感谢帮助我的老师和同

36、学。同时我也大胆地将我的产品上传到这里给大家一起分享。 成品图如下：致谢本课题在选题及研究过程中得到叶俊明老师的悉心指导。老师们多次询问研究进程,并为我指点迷津,帮助我开拓研究思路,精心点拔、热忱鼓励。老师一丝不苟的作风,严谨求实的态度,踏踏实实的精神,不仅受我以文,而且教我做人,对老师的感激之情是无法用语言来表达的。在此,我还要感谢我们组员王娜同学和黄宇同学,正是由于你们的帮助和支持,我才能克服一个一个的困难和疑惑,直至本文的顺利完成。通过这次实训设计,是我得到了一次用专业知识、专业技能分析和解决问题全面系统的锻炼。使我在单片机的基本原理、单片机应用系统开发过程,以及在常用编程设计思路技巧的

37、掌握方面都能向前迈了一大步,为日后成为合格的应用型人才打下良好的基础。不积跬步何以至千里,本设计能够顺利完成,在此向内XX电子科技大学电子信息工程系给我这次实训的机会。在论文即将完成之际,我的心情无法平静,从开始进入可提到论文的顺利完成,有多少可敬的师长、同学、朋友给了我无言的帮助,在这里请接受我诚挚的谢意！最后我再次感谢指导老师的关心和帮助以及在本次实训中帮助我的所有以前帮助过我的老师和同学,是你们的帮助和支持,让我完成了本次实训,祝你们身体健康万事如意！参考文献1 叶俊明 .单片机实验指导书2邓长生 太阳能原来应用 3王连英,张永生,模拟电子技术4杨金焕,等一种独立光伏系统设计的新方法太阳

38、能学报,l9955冯垛生太阳能发电原理与应用M人民邮电出版社,20076张秀国单片机程序设计基础M北京航空航天大学出版社,20037周立功,夏宇文单片机与CPLD综合应用技术M北京航空航天大学出版社,20038郭天祥 单片机原来与应用附录1 显示程序#include STC12C5410ad.h#include #include define.h#include stc_eeprom.h#include ad.h#include writejing.h#include pvgz.h#include init.hvoid int_t1 interrupt 3TH1=/256; /定时器初始化TL

39、1=%256;t1_num+;t1_numgz+;if/检测电池板周期t1_num=0;flag_t1gz=1;if/检测过载恢复周期t1_numgz=0;flag_t1gz=1;void maininit;whileif/当有太阳能电池板时进入这里v_temp=Ad_Av;ifv_temp/ 进入欠压qyd=0;/欠压指示delay;diqynum=3;P1M0=0X87;/00000111P1M1=0XC9;/00000111fz_off;/将负载关闭fzd=1;flag_fz=0;while!Ad_Av=qyhf /一直等待欠压恢复checkpv;ifpwm_1;/打开充电cdd=0;/

40、打开充电指示fcd_z; /按键检测fcd_j;func;diqynum-;if0/报警指示didi;delay;elsediqynum=1;didi;/欠压恢复时开启负载fz_on;delay;fzd=0;P1M0=0X8F;/00000111P1M1=0XC1; /00000111flag_fz=1;delay;qyd=1;pwm_a=20;if=qy&v_temp/正常工作电压区间qyd=1;ifv_tempcdd=0;/开充电指示灯/这里省去PWM控制程序iffcdy&v_temp cdd=0;/开充电指示灯/这里省去PWM控制程序ifgddy/判断是否过压pwm_0; /过压后关闭充

41、电cdd=1; else v_temp=Ad_Av;ifv_tempqyd=0;/欠压指示delay;diqynum=3;P1M0=0X87;P1M1=0XC9;fz_off;/欠压后关闭负载fzd=1;flag_fz=0;while!Ad_Av=qyhf/等待欠压恢复 checkpv; /检测电池板ifpwm_1;/打开充电 cdd=0;/打开充电指示fcd_z;/检测按键fcd_j;func;diqynum-;if0/报警指示didi;delay;elsediqynum=1;didi;fz_on; /欠压恢复时重新开启负载delay;fzd=0;P1M0=0X8F;P1M1=0XC1;fz

42、_off;fzd=1;flag_fz=0;while!Ad_Av /等待过压恢复fcd_z;/按键检测fcd_j;func;diqynum-;if0/报警指示didi;delay;elsediqynum=1;didi;fz_on;/过压恢复时开启负载delay;fzd=0;P1M0=0X87;P1M1=0XC9;fz_on;/过压恢复时开启负载delay;fzd=0;P1M0=0X8F;P1M1=0XC9;flag_fz=1;delay;gyd=1; checkpv; /检测电池板电压 checkgz;/检测过载状态 fcd_z;/检测按键 fcd_j; func;河 北 工 业 大 学 毕业

43、设计说明书作 者： 学 号：系 ：电子系专 业 ：电子信息工程 题 目：路灯控制器电路设计指导者：庞晶 讲师 评阅者：2010 年 05 月25日毕业论文中文摘要路灯控制器电路设计摘要： 本文将介绍基于声、光控路灯照明系统及基于镇流器的全数字公共照明系统。重点介绍了基于镇流器的全数字照明系统。该系统实现了远程单个路灯节点的任意监控,在基于镇流器的全数字照明系统中重点介绍了系统的核心设备组群控制器的作用、组成、工作原理以及主要软件结构框图,硬件实现方式。公共照明系统广泛采用高压钠灯high pressure sodium lamp或金属卤化物灯metallic halide lamp,传统照明系

44、统经常采用电感镇流器,照明灯具采用统一开关控制方案。该方案为节电节能,保证灯具寿命,夜间出行安全打下了坚实的基础。关键词： 单片机镇流器控制器光电开关 延时电路毕业论文外文摘要Title Lamp Controller Circuit DesignAbstractThis article will introduce based on sound ,electric lamp lightingSystem based on digital ballast and public lighting system.The paper basedOn digital ballast public li

45、ghting system. This system in domestic has for the first time realized the long-distance single street light node willfully monitoring, and introduced with emphasis the system core equipment - - group group control regulator function, the composition, the principle of work are as well as the main so

46、ftware architecture diagram.The public lighting system widely uses the high-pressured sodium lampor the metal halogenide lamp, the tradition lighting system uses the inductance ballast frequently, illuminates the lamps and lanterns to use the unification switch control plan. This scheme for saving e

47、nergy saving lamps and lanterns,ensure service by night, travel security laid solid foundation.Keywords：singlechip ballast controller photoswitch delay circuit WORD格式整理版 目 次1 引言12 路灯控制器的分类及特点22.1 路灯控制方法技术的分类. 22.2 各种路灯控制方法的特点. 23 基于声、光控制的路灯照明系统设计. 33.1总体设计方案. 33.2 原理分析. 54 基于全数字镇流器的照明系统设计64.1整体设计64.

48、2 镇流器64.3总结. 125 组群控制器工作原理与系统组成125.1组群控制器系统组成125.2GSM模块135.3电力载波通信模块. 205.4双CPU通信方法与RS485通信.255.5时钟与控制. 265.6 交流接触器与状保持. 275.7 软件实现. 276 硬件实现. 296.1 PIC16F873. 296.2 单片机及接口技术. 306.3 DS1302的结构及其工作原理. 316.4 MAX485.33结论 34参考文献35致谢36附录一 371 引言随着时代的发展,城市现代化建设步伐不断加快,对城市道路照明及城市亮化工程需求也更大,而能源的供需矛盾也越来越突出,节电节能

49、、绿色照明的要求越来越迫切,越来越高。现在再采用那些传统的手控、钟控城市照明系统的方法已不能满足要求。如何充分利用高科技手段解决上述矛盾也就成为当前照明控制领域一个新的和紧要的课题。城市道路照明自动化控制和智能化管理作为城市现代化的标志之一,它所带来的经济和社会效益是十分显著的,它的推广和实施也将是市政工程建设中的一项重要内容。本文将介绍基于声、光控制的路灯照明系统及基于镇流器的全数字照明系统,且重点介绍基于镇流器的全数字公共照明系统。该系统实现了远程单个路灯节点的任意监控。在声、光控制的路灯控制器中整个电路由电源电路、声控电路、光控电路及延时电路等部分组成。电源由太阳能电池供电,光敏控电路对

50、外界光亮程度进行检测,输出与光亮程度相对应的电压信号。从而实现白天灯泡不亮晚上遇到声响时,通过声控电路使灯泡自动点亮,声控电路主要将声音信号转变为电信号,从而要实现自动控制,延时电路声音消失后延长一段光照时间。必要时可加一个手动开关,以增强电路的实用性。 基于镇流器的全数字公共照明系统：在该系统中,每个路灯节点采用全数字化电子镇流器,可以随时发送路灯的电流、电压信息,并具有开路、断路和路灯老化报警功能。利用电力载波模块实现路灯节点之间以及路灯节点与组群控制器之间信息通信。组群控制器采用双CPU结构,负责日常系统的正常运行控制,并可以随时响应上位管理计算机发出的指令。组群控制器与照明管理计算机通

51、过GSM/GPRS短信方式实现正常情况下的通信。2 路灯控制器的分类及特点2.1 路灯控制方法技术的分类：目前,市场上普遍采用的路灯控制方法主要有以下几类：1 人工干预控制；2 时钟控制；3 DDS独立控制技术；。2.2 各种路灯控制方法的特点1人工干预控制：在道路照明设施建设之初,按照需要的照明方式施工建设以实现路灯的隔一亮一等特殊照明模式。在需要开启/关闭路灯时派出人员操作控制开关来实现对路灯的控制。优点：具有一定的应变能力。缺点：管理难度大、安全系数低、工作量大,不能检测整个线路的工作状况。2时钟控制： 其原理是将原人工控制开关更换为时钟控制器,由此实现一般状况下的路灯自动控制。优点：一

52、般状况下可免除人干预,工作量降低,成本较低；缺点：应变能力较差,如果将时钟控制器设置在每天19：00开启次日08：00关闭,则无论在任何季节以及任何气象条件与能见度的情况下都将死板的按照预定时间工作。3DDS独立控制技术： 其原理是在每个路灯的线路上加装控制检测器,并采用无线或有线的方式与控制主机相连再采用有线或无线的方式与控制系统连接,以此来实现对路灯的开关控制或定时开关控制。并可实现预设的工作模式如隔一亮一等,以及对路灯故障精确侦测并报告。优点：高程度自动化,高应变能力,提供多样的工作模式,并可检测路灯故障。缺点：造价高昂,施工难度大：要在每盏路灯下安装独立的控制器施工难度可想而知,由此又

53、使得工程造价过高。下面将介绍声光控路灯照明系统及基于镇流器的全数字公共照明系统。且较详细介绍了基于镇流器的全数字公共照明系统,该系统在国内首次实现了远程单个路灯节点的任意监控,并重点介绍了系统的核心设备组群控制器的作用、组成、工作原理以及主要软件结构框图。3 基于声、光控的路灯照明系统电路设计3.1总体设计方案 设计思路：整个电路由电源电路、声控电路、光控电路及延时电路等部分组成。电源由太阳能电池供电,光敏控电路对外界光亮程度进行检测,输出与光亮程度相对应的电压信号。从而实现白天灯泡不亮晚上遇到声响时,通过声控电路使灯泡自动点亮,声控电路主要将声音信号转变为电信号,从而实现自动控制,延时电路声音消失后延长一段光照时间。必要时可加一个手动开关,以增强电路的实用性。总体方框图如图3.1所示。总体方框图声控电路光控电路延时电路电源电路负载电路图3.1路灯控制器原理组成方框图主要电路声光控路