發(fā)布時(shí)間：2018/6/21 9:26:39 來源：本站
隨著我國(guó)城市化發(fā)展的不斷加快，城市建設(shè)的規(guī)模越來越大，路燈是城市建設(shè)過程中最基礎(chǔ)的部分，為城市照明以及美化城市的過程中有著非常重要的作用。目前，大部分城市在建設(shè)路燈的過程中，都是采用人力進(jìn)行的，建設(shè)成本較高，能源消耗較大，與目前可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略相沖突。一款建設(shè)成本較低、節(jié)約能源性能較好的路燈控制系統(tǒng)，已經(jīng)成為城市建設(shè)發(fā)展過程中必須品。
太陽能路燈控制系統(tǒng)主要是由太陽能電池板、蓄電池、燈具、控制箱、燈桿等組成的。太陽能路燈系統(tǒng)的核心控制系統(tǒng)如圖1所示。
圖1 太陽能路燈系統(tǒng)的核心組成
這樣的太陽能系統(tǒng)是由太陽能電池方陣（含電池的支架）、路燈控制箱（內(nèi)部設(shè)置有蓄電池組、路燈控制器等）、LED路燈照明燈頭、路燈燈桿等幾部分組成的。燈頭主要是使用1W功率的LED白光集成在電路板上，并按照一定間距進(jìn)行排列的平面發(fā)光源。LED技術(shù)有21世紀(jì)新光源的稱號(hào)，是在白熾燈、日光燈、高壓氣體之后的新一代的光源，LED燈具有節(jié)能、無污染、使用時(shí)間長(zhǎng)、沒有頻閃、安全、控制性能良好、直流供電等多種優(yōu)點(diǎn)。路燈控制箱的箱體主要是采用不銹鋼的材料布置的，既美觀又實(shí)用，路燈控制箱內(nèi)布置的鉛酸蓄電池與相應(yīng)的充放電控制元件，其中在設(shè)計(jì)充放電控制器的時(shí)候，需要考慮好控制器的功能以及花費(fèi)的成本，功能上控制器需要具有光控、時(shí)間控制、過放保護(hù)控制、過充電保護(hù)控制以及接反電保護(hù)控制等性能，具有良好的性價(jià)比。
在對(duì)單片機(jī)太陽能路燈照明進(jìn)行控制設(shè)計(jì)的過程中，主控制器采用AT89C52單片機(jī)，主要是經(jīng)過總線與系統(tǒng)中各模板進(jìn)行連接。設(shè)置系統(tǒng)工作時(shí)間，因?yàn)闀r(shí)間不同，工作狀態(tài)也不相同。采用光敏感電阻器對(duì)路燈所處環(huán)境的光亮程度進(jìn)行檢測(cè)，并經(jīng)過轉(zhuǎn)換芯片將收集的信息進(jìn)行轉(zhuǎn)換，之后發(fā)送給單片機(jī)。單片機(jī)對(duì)這寫信息進(jìn)行相應(yīng)的處理后，再經(jīng)過繼電器對(duì)路燈的工作狀態(tài)進(jìn)行控制。通常情況下，路燈的工作時(shí)間分布情況為：每日0時(shí)-次日6時(shí)是路燈節(jié)能的時(shí)間，路燈需要處在半電壓的情況下工作；而9時(shí)-0時(shí)則是處在全電壓的情況下工作，其他的時(shí)間需要根據(jù)實(shí)際環(huán)境的光線情況對(duì)瀘路燈的亮暗情況進(jìn)行控制。
2.1 鍵盤電路設(shè)計(jì)
鍵盤S1，S2，S3分別接在單片機(jī)P2.4，P2.5，P2.6上，其中S1設(shè)置為模式選擇鍵，主要用來控制數(shù)碼管現(xiàn)實(shí)的模式（蓄電池的電壓情況、太陽能電池板的電壓、負(fù)載工作時(shí)間）。S2，S3則分別顯示控制負(fù)載工作時(shí)間的增減情況，每次的增減時(shí)間為15min。
2.2 電源電路模塊設(shè)計(jì)
太陽能路燈控制系統(tǒng)正常工作的時(shí)候電壓為5V，主要采用12V/24V的鉛酸蓄電池進(jìn)行供電，當(dāng)蓄電池的電壓不穩(wěn)定的時(shí)候，需要提供相應(yīng)的電壓進(jìn)行穩(wěn)定控制，該系統(tǒng)采用LM7805三端穩(wěn)壓器，當(dāng)輸入的電壓在5～24V之間的時(shí)候，可以保證輸出的電壓穩(wěn)定在+5V左右。LM7805三端穩(wěn)壓器組成穩(wěn)定的電源只需要少部分的元件，這樣使用更加方便，系統(tǒng)的工作情況更加穩(wěn)定。
2.3 蓄電池電壓采樣電路設(shè)計(jì)
在整個(gè)太陽能單片機(jī)照明系統(tǒng)中，蓄電池是非常重要的設(shè)備，白天的時(shí)候蓄電池可以將電池板采集的太陽光轉(zhuǎn)換成電能存儲(chǔ)起來，等到天色暗下去的時(shí)候再將其轉(zhuǎn)換成電能輸送到照明設(shè)備上。智能控制系統(tǒng)所使用的電源也是由蓄電池提供的。蓄電池采樣電路主要使用的是V/F轉(zhuǎn)換器LM331。LM331轉(zhuǎn)換器是美國(guó)NS公司生產(chǎn)的具有高性價(jià)比的集成芯片，可以當(dāng)做精密頻率的電壓轉(zhuǎn)換器。
LM331使用的是新的溫度補(bǔ)償能隙基準(zhǔn)電路，在太陽能單片機(jī)照明系統(tǒng)工作的時(shí)候，在溫度范圍以內(nèi)或者是降到4.0V電源電壓的時(shí)候都會(huì)輸出準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，此外，LM331轉(zhuǎn)換器的動(dòng)態(tài)范圍相對(duì)交寬，可以達(dá)到100dB；LM331轉(zhuǎn)換器的線性非常好，最大的非線性失真低于0.01％，工作狀態(tài)下的LM331轉(zhuǎn)換器工作頻率降到0.1Hz的時(shí)候還有非常好的線性；LM331轉(zhuǎn)換器的變換精度較高，數(shù)字分辨率可以高達(dá)12位；外接電路也相對(duì)簡(jiǎn)單，只需要介入幾個(gè)外部元件就可以方便轉(zhuǎn)換器進(jìn)行電路轉(zhuǎn)換，并且很容易確保轉(zhuǎn)換的精度。蓄電池電壓的采樣電路如圖2所示。
圖2 采樣電路
2.4 環(huán)境光線檢測(cè)模塊
基于單片機(jī)的太陽能路燈照明控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)使用的是光敏電阻與ADC0832模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器相結(jié)合的方式進(jìn)行檢測(cè)，工作的原理是當(dāng)照射在光敏電阻上的光線亮度發(fā)現(xiàn)變化的時(shí)候，光敏電阻的電阻值也會(huì)發(fā)生變化，光線變強(qiáng)電阻值變小，光線變?nèi)蹼娮柚底兇�，ADC0832可以將電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，發(fā)送給單片機(jī)，保證單片機(jī)可以對(duì)環(huán)境的明暗程度的信號(hào)進(jìn)行分析并作出相應(yīng)的處理。
3.1 白天充電子程序
白天太陽能電池板會(huì)收集相應(yīng)的太陽光，轉(zhuǎn)換器會(huì)將其轉(zhuǎn)換成化學(xué)電能儲(chǔ)存起來，單片機(jī)可以通過蓄電池對(duì)路燈設(shè)置充電策略，這樣可以有效地控制電能的使用，有效地提高蓄電池的使用壽命。單片機(jī)設(shè)置的充電方式有三種：（1）快速充電階段，充電電路的輸出等于路燈使用的電流源。路燈的電流源輸出情況與蓄電池的工作情況有著非常密切的聯(lián)系，在整個(gè)充電的過程中，輸出的電源流會(huì)對(duì)整個(gè)蓄電池的電壓進(jìn)行自動(dòng)監(jiān)測(cè)，如果電壓達(dá)到轉(zhuǎn)換條件的時(shí)候，會(huì)自動(dòng)轉(zhuǎn)換成下一個(gè)充電方式；（2）過充階段。這個(gè)時(shí)候設(shè)計(jì)的充電電路會(huì)對(duì)蓄電池設(shè)置一個(gè)更高的電壓，如果蓄電池的電壓持續(xù)達(dá)到設(shè)置的于要求時(shí)2，電路會(huì)自行認(rèn)為蓄電池已經(jīng)充滿，這時(shí)會(huì)轉(zhuǎn)換到浮充階段。（3）浮充階段。該階段主要是對(duì)蓄電池設(shè)計(jì)一個(gè)準(zhǔn)確的浮充電壓，確保路燈在晚上時(shí)可以正常工作。
3.2 夜間放電子程序
夜間放電子程序主要對(duì)蓄電池進(jìn)行放電保護(hù)，防止過放。12V系統(tǒng)蓄電池負(fù)載切斷電壓是1 111.9V（可調(diào)），24V系統(tǒng)切斷電壓是22.823 8V（可調(diào)）。夜間放電子程序的另一個(gè)主要功能是控制開燈時(shí)間。
本文主要AT89C52單片機(jī)設(shè)計(jì)了一個(gè)太陽能單片機(jī)照明系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了路燈可以按照時(shí)間以及光源雙重的控制方式，經(jīng)過試驗(yàn)，太陽能AT89C52單片機(jī)照明系統(tǒng)工作情況穩(wěn)定、安全，相較于其他的控制系統(tǒng)更加智能化，可以大幅度的節(jié)省電能，降低施工成本，滿足節(jié)能的要求。
 |
||
 |
||
|
||
