太陽(yáng)能交通燈設(shè)計(jì)

1、太陽(yáng)能獨(dú)立供電交通信號(hào)燈系統(tǒng)學(xué)院：電氣與信息工程學(xué)院隊(duì)員：黃寶發(fā) 學(xué)號(hào)2012302784 黎統(tǒng)光 學(xué)號(hào)2012302746 丁凱 學(xué)號(hào) 2012302754 太陽(yáng)能獨(dú)立供電交通信號(hào)燈系統(tǒng)摘要在光伏發(fā)電應(yīng)用領(lǐng)域，太陽(yáng)能交通燈作為一種獨(dú)立的光伏發(fā)電系統(tǒng)具有重要的地位，它具有安全、環(huán)保、節(jié)能的特點(diǎn)。白天日照充足時(shí)，光伏電池發(fā)電，給蓄電池充電，蓄電池放電，向交通燈提供電能。典型的太陽(yáng)能交通燈系統(tǒng)是由光伏電池、蓄電池、負(fù)載和控制器組成，其中蓄電池是最容易受損和消耗的環(huán)節(jié)。從一定程度上來(lái)講，太陽(yáng)能交通燈系統(tǒng)的優(yōu)劣是由蓄電池的好壞決定的。為了更好的保護(hù)蓄電池，最大限度的延長(zhǎng)蓄電池的使用壽命，本文研究設(shè)計(jì)了

2、一種基于單片機(jī)的太陽(yáng)能交通燈充放電控制器。白天在控制器的作用下，光伏電池給蓄電池充電，根據(jù)蓄電池電壓采樣數(shù)值，自動(dòng)調(diào)整充放電方式，控制充電電路的通斷，防止過(guò)充。在控制器的作用下蓄電池給交通燈提供電能，控制放電通路的通斷，防止過(guò)放。關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)；太陽(yáng)能；蓄電池；交通燈 目錄1引言32方案設(shè)計(jì)33 蓄電池智能充放電控制器43.1智能型多模式充電技術(shù)43.2蓄電池智能充放電控制器硬件設(shè)計(jì)63.2.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)63.2.2主電路設(shè)計(jì)63.2.2.1太陽(yáng)能電池板63.2.2.2 蓄電池73.2.2.3主充電開(kāi)關(guān)電源電路設(shè)計(jì)73.2.3控制電路設(shè)計(jì)83.2.3.1采樣電路83.2.3.2 控制器電路設(shè)計(jì)9

3、3.2.3.3驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)103.2.3.4按鍵電路設(shè)計(jì)113.2.3.5 輔助電路設(shè)計(jì)123.3小結(jié)124 LED交通信號(hào)燈系統(tǒng)12結(jié)論15參考文獻(xiàn)16附錄A 整體電路17附錄B 元件清單201引言 在太陽(yáng)能發(fā)電應(yīng)用領(lǐng)域，太陽(yáng)能交通燈具有重要的地位。太陽(yáng)能交通燈系統(tǒng)采用“光伏+儲(chǔ)能”的模式，是一種典型的獨(dú)立太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)。白天日照充足時(shí)，光伏電池發(fā)電，給蓄電池充電，晚上蓄電池放電，向交通燈提供電能。太陽(yáng)能交通燈最顯著的特點(diǎn)是安全、環(huán)保、節(jié)能，不需要鋪設(shè)復(fù)雜昂貴的管線(xiàn)，無(wú)需人工操作自動(dòng)運(yùn)行。典型的太陽(yáng)能交通燈系統(tǒng)是由光伏電池、蓄電池、交通燈和控制器組成。在系統(tǒng)構(gòu)成中，光伏電池的使用壽命一般在2

4、0年以上；質(zhì)量好的LED交通燈可以工作50000個(gè)小時(shí)，每天10個(gè)小時(shí)，理論上可以使用10年以上；鉛酸蓄電池工作在淺充淺放的模式中，循環(huán)使用壽命約2000次，使用年限57年，在深度放電的模式下，循環(huán)使用壽命約200次，使用年限12年。 可以看出，從一定程度上來(lái)講，太陽(yáng)能交通燈系統(tǒng)的使用壽命是由作為儲(chǔ)能的鉛酸蓄電池好壞決定的。在實(shí)際應(yīng)用中，鉛酸蓄電池是最容易受損和消耗的環(huán)節(jié)，必須對(duì)其充電和放電過(guò)程進(jìn)行合理的控制，充電方式不當(dāng)、過(guò)充和過(guò)放都會(huì)影響鉛酸蓄電池的使用壽命。所以為了更好的保護(hù)蓄電池，最大限度的延長(zhǎng)蓄電池的使用壽命，延長(zhǎng)系統(tǒng)的使用壽命，降低系統(tǒng)維護(hù)成本，系統(tǒng)需要對(duì)蓄電池進(jìn)行能量管理，以有效

5、的方式對(duì)蓄電池進(jìn)行充電，防止過(guò)充的同時(shí)也要防止其過(guò)度放電。 太陽(yáng)能交通燈控制器就是系統(tǒng)中配合蓄電池特性，對(duì)蓄電池充電和放電過(guò)程進(jìn)行控制的設(shè)備。白天，它控制太陽(yáng)能電池給蓄電池充電，通過(guò)采樣蓄電池的電壓，調(diào)整充電方式，避免對(duì)蓄電池過(guò)充；夜晚，它控制著蓄電池給負(fù)載提供電能，防止蓄電池過(guò)放，保護(hù)蓄電池，最大限度的延長(zhǎng)蓄電池的使用壽命。由此可見(jiàn)，太陽(yáng)能交通燈控制器在系統(tǒng)中起著樞紐的作用。蓄電池的充電過(guò)程是一個(gè)復(fù)雜的非線(xiàn)性過(guò)程，為了實(shí)現(xiàn)最優(yōu)的充電過(guò)程，更好的延長(zhǎng)蓄電池的使用壽命，蓄電池的充電控制采用智能控制是非常必要的，本文設(shè)計(jì)了一種成本較低、穩(wěn)定可靠且可以對(duì)蓄電池進(jìn)行有效保護(hù)的智能型太陽(yáng)能LED交通燈控

6、制器。2方案設(shè)計(jì)太陽(yáng)能 LED 交通信號(hào)燈由光伏極板、充放電控制器、蓄電池、LED 交通信號(hào)燈系統(tǒng)構(gòu)成。系統(tǒng)框圖如圖1所示。圖 1系統(tǒng)框圖圖 1系統(tǒng)框圖其中,光伏極板是用來(lái)將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換成電能,為系統(tǒng)供電。充放電控制器是將太陽(yáng)能產(chǎn)生的電存儲(chǔ)到蓄電池中,同時(shí)將蓄電池中的電能供給LED 交通信號(hào)燈系統(tǒng),并對(duì)蓄電池的過(guò)流、過(guò)充等起到保護(hù)作用。LED 交通信號(hào)燈系統(tǒng)是由中央控制器、LED 信號(hào)燈模塊、信號(hào)燈模塊控制系統(tǒng)等組成。3 蓄電池智能充放電控制器3.1智能型多模式充電技術(shù)充電控制技術(shù)是智能充電器系統(tǒng)中軟件設(shè)計(jì)的核心部分。隨著各種蓄電池技術(shù)的發(fā)展，國(guó)內(nèi)外電池充電技術(shù)也不斷更新。同種工藝的電池理想的充

7、電曲線(xiàn)大致相似、具體的電壓數(shù)值有所差別。針對(duì)這些特點(diǎn)，應(yīng)用單片機(jī)進(jìn)行控制，有效地使實(shí)際充電曲線(xiàn)擬合鉛酸蓄電池的最佳充電曲線(xiàn)，控制電池在正常溫升范圍之內(nèi)，提高充電的效率，達(dá)到最佳充電效果。我們?cè)趥鹘y(tǒng)充電方法的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了四階段充電法。它綜合了常規(guī)充電法和快速充電技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，使蓄電池保持較高的容量和較長(zhǎng)的使用壽命。圖3.1所示是四模式充電狀態(tài)曲線(xiàn)。圖3.1 四模式充電狀態(tài)曲線(xiàn)多模式智能充電器的四種充電狀態(tài)分別是涓流充電，大電流充電，過(guò)充電和浮充電。假設(shè)一組完全放電的電池，充電器通常按如下規(guī)律對(duì)其充電：狀態(tài)1:涓流充電如果電池電壓低于閥值電壓10.5V，充電器將用預(yù)先設(shè)定的涓流充電電流給電池充電。隨

8、著涓流充電繼續(xù)，電池電壓逐漸升高，當(dāng)電壓升高到閥值電壓10.5V時(shí)立即轉(zhuǎn)入大電流快速充電。如果電池電壓在充電周期開(kāi)始就高于其閥值電壓時(shí)，則跳過(guò)涓流充電直接進(jìn)入大電流快速充電模式狀態(tài)2 ：大電流快速充電在這種模式下充電器以恒定的最大允許電流給電池充電。最大電流與電池容量(C)有關(guān)，往往以電池容量的數(shù)值來(lái)表示。在大電流快速充電這段時(shí)間里，電池電量迅速地恢復(fù)。當(dāng)電池電壓上升到過(guò)充電壓(Voc;)14.5V時(shí)，大電流快速充電模式結(jié)束，充電器轉(zhuǎn)入過(guò)充電狀態(tài)。狀態(tài)3:過(guò)充電如果從大電流充電狀態(tài)直接轉(zhuǎn)入浮充狀態(tài)，電池容量只能恢復(fù)到額定容量的80%?90%。在過(guò)充電狀態(tài)下，充電電壓保持恒定不變，充電電流連續(xù)下

9、降。當(dāng)充電電流下降到足夠小時(shí)，電池容量已達(dá)到額定容量的100%,充電過(guò)程實(shí)質(zhì)上已經(jīng)完成，充電器轉(zhuǎn)入浮充狀態(tài)。閥值電流一般等于最大允許充電電流的1/5。狀態(tài)4:浮充電該狀態(tài)主要用于補(bǔ)充電池自身放電所消耗的電量。在浮充電模式下，充電器輸出電壓下降到較低的浮充電壓值，充電電流通常只有l(wèi)(K30mA,用以補(bǔ)償電池因自身放電而損失的電量。當(dāng)電池電壓下降到浮充電壓的90%時(shí)，充電器將轉(zhuǎn)入大電流充電狀態(tài)，使上述充電過(guò)程重新開(kāi)始。這種多模式充電法綜合了恒流充電法快速而安全、及時(shí)補(bǔ)償蓄電池電量的優(yōu)點(diǎn)，以及恒壓充電能夠控制過(guò)充電以及在浮充狀態(tài)下保持電池100%電量的優(yōu)點(diǎn)。多模式智能充電器在滿(mǎn)足這些要求的同時(shí)可提供

10、盡可能多的功能和設(shè)計(jì)的靈活性，使之具有更多優(yōu)點(diǎn)：適時(shí)檢測(cè)充電情況并按預(yù)定的充電方案對(duì)電池充電；采用四種狀態(tài)的充電規(guī)則使電池獲得最好的特性；充滿(mǎn)電進(jìn)行聲光報(bào)警并自動(dòng)轉(zhuǎn)入浮充電狀態(tài)，最大限度地保證電池的容量。這款多模式充電電路，不僅可以實(shí)現(xiàn)恒定電壓、恒定電流等幾種基本充電模式，更可以實(shí)現(xiàn)多種混合的多階段充電模式。因此更能適應(yīng)惡劣環(huán)境的應(yīng)用。在電池設(shè)計(jì)的充電模式中，包括涓流充電、大電流充電、過(guò)充電、浮充電和均衡充電功能，在運(yùn)行中單片機(jī)會(huì)根據(jù)對(duì)被充電池的數(shù)據(jù)采樣和事先設(shè)定的程序來(lái)決定何時(shí)加入大電流充電、過(guò)充充電、浮充充電、電池充滿(mǎn)時(shí)間并停止充電過(guò)程。3.2蓄電池智能充放電控制器硬件設(shè)計(jì)該蓄電池智能充放

11、電控制器是針對(duì)閥控密封鉛酸蓄電池來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)的，以ATmegal6單片機(jī)及其應(yīng)用軟件為核心構(gòu)成這個(gè)系統(tǒng)。根據(jù)前述理論分析，對(duì)鉛酸蓄電池采用四階段充電方法，這樣既減少了極化，又防止了鹽化，延長(zhǎng)了使用壽命，提高了充電率，達(dá)到了設(shè)計(jì)目標(biāo)。3.2.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)智能充放電控制系統(tǒng)主要包括輸入電路、檢測(cè)電路、控制電路及顯示電路等幾部分，各個(gè)部分包括的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)、內(nèi)容、數(shù)據(jù)流向如圖3.2所示。圖3.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)框圖太陽(yáng)能板輸出電壓經(jīng)開(kāi)關(guān)電源控制器調(diào)節(jié)向蓄電池提供所需電壓，輔助電源為單片機(jī)、模擬開(kāi)關(guān)、放大器等提供工作電壓，由按鍵輸入充放電信號(hào)。ATmegal6單片機(jī)完成對(duì)充放電各個(gè)過(guò)程的控制，主要包括對(duì)蓄電池充電電

12、壓的采樣、充電電流的采樣、蓄電池端電壓的采樣和對(duì)蓄電池充放電控制等操作。液晶顯示部分主要是對(duì)充電過(guò)程中蓄電池的充放電狀態(tài)、充電電流、充電電壓及蓄電池電壓大小進(jìn)行顯示，以便用戶(hù)了解蓄電池的充放電狀態(tài)參數(shù)。3.2.2主電路設(shè)計(jì)3.2.2.1太陽(yáng)能電池板本系統(tǒng)采用太陽(yáng)能電池板供電，太陽(yáng)能電池板在太陽(yáng)照射下可以產(chǎn)生電能， 本設(shè)計(jì)所使用的太陽(yáng)能電池板可以輸出電壓為24V。3.2.2.2 蓄電池由于系統(tǒng)中蓄電池的充電放電比較頻繁，故所以控制器要對(duì)蓄電池的充電放電進(jìn)行管理，從而延長(zhǎng)蓄電池壽命，減少系統(tǒng)的故障率，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性。本次設(shè)計(jì)將對(duì)鉛酸蓄電池智能充放電控制器進(jìn)行探討和研究。本設(shè)計(jì)按照要求，采用12V/

13、20AH的鉛酸蓄電池保存電能。3.2.2.3主充電開(kāi)關(guān)電源電路設(shè)計(jì)1. BUCK斬波電路DC/DC變換是將固定的直流電壓變換成可變的直流電壓，也稱(chēng)為直流斬波。斬波器的工作方式有兩種，一是脈寬調(diào)制方式不變，改變（通用），二足頻率調(diào)制(l)Buck電路降壓斬波器，典輸出平均電小于輸入電壓，極性相同。(2)Boost電路升壓斬波器，其輸出平均電壓大于輸入電壓，極性相同。（3)BuckBoost電路降壓或升壓斬波器，其輸出平均電壓大于或小于輸入電壓，極性相反，電感傳輸。(4)Cuk電路降壓或升壓斬波器，其輸出平均電壓大于或小于輸入電壓，極性相反，電容傳輸。在本電路中輸入始終大于輸出，所以采用脈寬調(diào)制方

14、式的BUCK變換器，BUCK變換器又稱(chēng)降壓變換器、串聯(lián)開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源、三端開(kāi)關(guān)型降壓穩(wěn)壓器。其電路如圖3.3所示。3.3 BUCK變換器電路PWM脈寬調(diào)制信號(hào)由單片機(jī)提供，控制開(kāi)關(guān)管的通斷。MOSFET、二極管、電感、電容構(gòu)成BUCK電路。在工作過(guò)程中，PWM控制倍號(hào)的高電平脈沖出現(xiàn)使MOSFET管分通，PWM控制信號(hào)的低電平脈沖出現(xiàn)使MOSFET管截止。當(dāng)開(kāi)關(guān)管接通時(shí)，電流按圖(A)所示方向流動(dòng)，電容通過(guò)電感被充電。出開(kāi)關(guān)管截止時(shí)，電感試圖保持電流不變，從而導(dǎo)致電流流過(guò)二極管、電感和電容如圖(B)所示，這是BUCK變換器的一個(gè)工作周期。如果增加占空比，開(kāi)通時(shí)間增大，斷開(kāi)時(shí)間減少，則輸出電壓將增

15、大。反之，輸出電壓減小。圖中二極管的作用足防止在斷電時(shí)電池反方向供電。輸出電流由PWM脈寬調(diào)制作為占空比調(diào)節(jié)，來(lái)控制電流充電、大電流充電、過(guò)充電、浮充電，完成四個(gè)狀態(tài)充電的過(guò)程。圖3.4 充放電電路原理圖在目前廣泛采用的開(kāi)關(guān)電源供電方式中，是由PWM控制器提供脈寬調(diào)制，并發(fā)出脈沖信號(hào)，使MOSFET管導(dǎo)通。同時(shí)扼流線(xiàn)圈作為儲(chǔ)能電感使用并與相接的電容組成LC濾波電路。PWM芯片包含內(nèi)部和外部線(xiàn)路，當(dāng)脈寬調(diào)制要做周期循環(huán)時(shí)將由它來(lái)決定這個(gè)頻率的快慢，當(dāng)一個(gè)信號(hào)要發(fā)送到每一個(gè)MOSFET管用以接通這些MOSFET管時(shí)它就可以直接控制進(jìn)行速度調(diào)節(jié)。本設(shè)計(jì)中由于單片機(jī)內(nèi)核中集成了 PWM驅(qū)動(dòng)單元，它能向

16、系統(tǒng)提供更為準(zhǔn)確的數(shù)字電壓。2.放電電路放電電路主要由一個(gè)大電流、較高耐壓、低導(dǎo)通電阻的N溝道場(chǎng)效應(yīng)管IRF540組成。當(dāng)電壓值小于10.5V時(shí),單片機(jī)自動(dòng)給出一個(gè)低電平信號(hào)給IRF540使其斷開(kāi)放電回路。3.2.3控制電路設(shè)計(jì)3.2.3.1采樣電路ATmegal6單片機(jī)有8路10位具有可選差分輸入級(jí)可編程增益的A/D轉(zhuǎn)換器，速度可達(dá)到250KHZ。8路電壓輸入型A/D，可做溫度檢測(cè)、電池電壓檢測(cè)、按鍵掃描、頻譜檢測(cè)等。上電復(fù)位后P1 口為弱上拉型I/O 口，用戶(hù)可以通過(guò)軟件設(shè)置將8路中的任何一路設(shè)置為A/D轉(zhuǎn)換，不需要作為A/D使用的口可繼續(xù)作為I/O 口使用。系統(tǒng)檢測(cè)電路主要由電壓檢測(cè)電路

17、、電流檢測(cè)電路組成。為了使電壓檢測(cè)電路簡(jiǎn)單而可靠，屯壓釆樣釆用精密電阻分壓的方法。將被測(cè)電壓范圍轉(zhuǎn)換成0-5V,然后通過(guò)單片機(jī)的一個(gè)ADC通道轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，單片機(jī)對(duì)測(cè)得的電壓值進(jìn)行評(píng)估分析，然后調(diào)整PWM占空比完成對(duì)充電電壓的控制與調(diào)節(jié)。 圖3.5 太陽(yáng)能板電壓檢測(cè)電路 圖3.6電池端電壓檢測(cè)電路對(duì)于電流采樣，電路中釆用了放大電路，對(duì)微小的電流信號(hào)進(jìn)行一定比例的放大后處理。下面是電源中用到的差分放大電路，電流檢測(cè)也采用了在充電主問(wèn)路中串聯(lián)采樣電阻的方法，系統(tǒng)釆用了高精度采樣電阻。首先將采樣電阻兩端的電壓信號(hào)通過(guò)運(yùn)放進(jìn)行放大，然后再送到單片機(jī)的ADC通道進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，進(jìn)而完成了對(duì)充電電流的檢測(cè)

18、。圖3.7電流檢測(cè)電路其中必須滿(mǎn)足R7=R18; R13=R16。所用運(yùn)算放大器為L(zhǎng)M358。放大倍數(shù)為：3.2.3.2 控制器電路設(shè)計(jì)本次設(shè)計(jì)利用AVR單片機(jī)Atmegal6芯片作為充電器的核心部件。本系統(tǒng)單片機(jī)主要完成的任務(wù)是控制數(shù)據(jù)的采集過(guò)程，并將采集到的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)分析處理顯示在LCD1602上，另一方面又要輸出PWM信號(hào)，控制DC/DC變換芯片。具體工作過(guò)程是上電復(fù)位，首先查詢(xún)鍵盤(pán)，確定充電器功能，確定后繼續(xù)查詢(xún)鍵盤(pán)以確定充電還是放電，分析計(jì)算PWM占空比，確定輸出電壓，并將數(shù)據(jù)送至顯示電路顯示。在輸出過(guò)程中通過(guò)單片機(jī)定時(shí)器定時(shí)檢測(cè)輸出電流或電壓。在電池充電過(guò)程中，通過(guò)檢測(cè)蓄電池端電壓大

19、小而確定電池充電多少，從而改變充電方式。圖3.8 單片機(jī)控制電路3.2.3.3驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)系統(tǒng)中以KA7500B芯片做控制IC構(gòu)成開(kāi)關(guān)電源。電路原理圖如圖3.9所示：圖3.9驅(qū)動(dòng)電路電路中的電壓反饋的正、負(fù)極對(duì)應(yīng)KA7500B的第16、15腳，在上電后，單片機(jī)輸出PWM電壓，提供給KA7500B的15腳作為電壓基準(zhǔn)，輸出電壓經(jīng)過(guò)前面電壓取樣電阻分壓后，與電壓基準(zhǔn)比較，當(dāng)電壓太大時(shí)，則減小脈寬，太小則增加脈寬，使之保持恒定的輸出電壓值，其輸出電壓值符合下列公式：KA7500B輸出占空比可變的信號(hào)，從而改變開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通的時(shí)間，也就改變了輸出電壓。由于KA7500B的兩路反饋在其內(nèi)部是相“與”后再進(jìn)行

20、控制的，因此當(dāng)輸出電壓低于恒壓值時(shí)，電流反饋起控制作用，當(dāng)輸出電壓達(dá)到所設(shè)定的值后，電壓反饋起控制作用，這樣電路就完成了恒流/恒壓控制功能，其原理與穩(wěn)壓電源的工作原理完全一樣，只是該電路為開(kāi)關(guān)電源控制方式，因此效率高，溫升低。3.2.3.4按鍵電路設(shè)計(jì)在本設(shè)計(jì)中由于按鍵不是太多，故采用獨(dú)立按鍵法，這樣可以減小編程的難度，圖3.10為本設(shè)計(jì)的按鍵接線(xiàn)圖。圖3.10按鍵接線(xiàn)圖3.2.3.5 輔助電路設(shè)計(jì)輔助電源模塊電路主要為單片機(jī)運(yùn)行提供+5V屯壓。由蓄電池提供的12V直流電經(jīng)過(guò)LM2596開(kāi)關(guān)降壓型穩(wěn)壓器輸出+5V電壓為單片機(jī)供電。圖3.11降壓穩(wěn)壓電路3.3小結(jié)本章首先給出了基于ATmegal

21、6單片機(jī)控制的蓄電池智能充放電控制器整個(gè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖，然后對(duì)各個(gè)部分的硬件電路的工作原理和設(shè)計(jì)過(guò)程進(jìn)行了必要的詳細(xì)的介紹，包括主充電開(kāi)關(guān)電源電路、控制電路、充放電電路、電流電壓檢測(cè)電路和輔助電源電路的設(shè)計(jì)。完成太陽(yáng)能電池充電控制部分設(shè)計(jì)，有電池過(guò)充、過(guò)放電保護(hù)功能以及太陽(yáng)能電池最大功率控制。4 LED交通信號(hào)燈系統(tǒng)本系統(tǒng)是針對(duì)普通十字路口設(shè)計(jì)的交通信號(hào)燈控制系統(tǒng)在十字路口，東西向放行 XX 秒南北向放行 XX 秒，放行方向數(shù)碼管顯示倒計(jì)時(shí)的顏色為綠色，反之為紅色。每次變燈之前( 紅燈變綠燈綠燈變紅燈)會(huì)有黃燈亮起，用來(lái)清空路口未通過(guò)車(chē)輛 數(shù)碼管使用型號(hào)為SM42036的共陽(yáng)極2位碼管，數(shù)碼管

22、個(gè)位每隔一秒減一，數(shù)碼管十位上每十秒減一，個(gè)位十位都為零時(shí)，進(jìn)入下一個(gè)循環(huán)。本設(shè)計(jì)采用 STC89C52 單片機(jī)為主控芯片。單片機(jī)的P0.0P0.2分別控制東西道的紅黃綠燈，P0.3P0.5分別控制南北道的紅黃綠燈; 同時(shí)利用P0.0P0.5也控制該方向上數(shù)碼管剩余時(shí)間所顯示的顏色，其中哪個(gè)燈亮，數(shù)碼管就顯示相應(yīng)的顏色 顯示數(shù)碼管的剩余時(shí)間直接通過(guò)單片機(jī)的 P1 P2 口控制，數(shù)碼管選擇的是共陽(yáng)極數(shù)碼管 P3.0P3.4設(shè)置為按鍵，用來(lái)選擇當(dāng)前運(yùn)行哪一種模式，這個(gè)按鍵可以按在交通燈電桿下面，或者制成無(wú)線(xiàn)遙控; 也可以在交通指揮中心就可以達(dá)到可控的功能。在本設(shè)計(jì)中，要特別注意 I /O 口可能存

23、在驅(qū)動(dòng)能力不夠的問(wèn)題。因此，給單片機(jī) I /O 口與數(shù)碼管之間加CMOS型三態(tài)緩沖門(mén)電路74HC245芯片，以增強(qiáng) I /O 口驅(qū)動(dòng)能力使用三極管9012進(jìn)行給LED 紅綠燈擴(kuò)流，使 LED 燈的亮度達(dá)到很好的效果。交通燈系統(tǒng)電路圖如圖3 所示圖3 交通燈系統(tǒng)電路本設(shè)計(jì)中信號(hào)燈分東西、南北四個(gè)方向，其中南北方向?yàn)橹髀罚看瓮ㄐ袝r(shí)間為60秒，東西方向?yàn)檩o路，每次通行時(shí)間30秒；各組信號(hào)燈分別由紅、綠、黃組成，綠燈最后3秒閃爍；夜間22:00至早上6:00只有黃燈閃爍。其中，STC89C52 單片機(jī)自帶兩個(gè)定時(shí)器，編程實(shí)現(xiàn)其定時(shí)功能。用脈寬調(diào)制方法來(lái)實(shí)現(xiàn)灰度控制，也就是周期性改變光脈沖寬度（即占空

24、比） ，只要這個(gè)重復(fù)點(diǎn)亮的周期,人眼是感覺(jué)不到發(fā)光象素在抖動(dòng)。用脈寬調(diào)制方法來(lái)實(shí)現(xiàn)夠短（即刷新頻率足夠高），人眼是感覺(jué)不到發(fā)光象素在抖動(dòng)。由于脈寬調(diào)制更適合于數(shù)字控制，所以在普遍采用微機(jī)來(lái)提供 LED 顯示內(nèi)容的今天，幾乎所有的 LED 屏都 是采用脈寬調(diào)制來(lái)控制灰度等級(jí)的。信息條形如果是 LED 的做的數(shù)碼管，因?yàn)?器件響應(yīng)速度快，可以用 PWM（脈寬調(diào)制）來(lái)調(diào)節(jié)亮度。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是調(diào)占空比。設(shè)每個(gè)周期為 T，亮的時(shí)間 Ton 與總時(shí)間的比例就決定了亮度，用這個(gè)方法可以在非常寬的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)亮度，而且是線(xiàn)性的，可以精細(xì)調(diào)節(jié)。 結(jié)論本文通過(guò)對(duì)各種蓄電池充電器及充電方法的性能進(jìn)行探討，提出

25、了一種基于單片機(jī)控制的四階段模式蓄電池智能充放電控制器的太陽(yáng)能獨(dú)立供電交通信號(hào)燈系統(tǒng)。通過(guò)反復(fù)調(diào)試，各硬件電路的參數(shù)已經(jīng)確定，系統(tǒng)軟件部分程序也調(diào)試完成，系統(tǒng)各項(xiàng)工作指標(biāo)己基本完成。文中進(jìn)行了系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)、硬件設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)、軟件編程和整個(gè)系統(tǒng)的調(diào)試工作，并對(duì)該太陽(yáng)能獨(dú)立供電交通信號(hào)燈系統(tǒng)的性能指標(biāo)進(jìn)行了分析。論文討論了太陽(yáng)能獨(dú)立供電交通信號(hào)燈系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)。最后，用所設(shè)計(jì)的智能充電器給12V, 20Ah的密封鉛蓄電池充電，實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)表明，該蓄電池智能充放電控制器能按照涓流充電、恒流充電、過(guò)充電和浮充電四個(gè)模式給電池進(jìn)行充電，還可隨時(shí)監(jiān)測(cè)蓄電池端電壓的大小，當(dāng)電池電壓放電到10.5V時(shí)，自動(dòng)停止向負(fù)載放電，完成太陽(yáng)能電池充電控制部分設(shè)計(jì)，有電池過(guò)充、過(guò)放電