一種基于單片機的太陽能路燈控制器設計畢業(yè)論文

1、 目錄摘要. 1 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc280534871 第1章 緒論.3 HYPERLINK l _Toc280534872 1.1 課題背景3 HYPERLINK l _Toc280534873 1.2 光伏發(fā)電技術現(xiàn)狀4 HYPERLINK l _Toc280534874 國內(nèi)外技術現(xiàn)狀5 HYPERLINK l _Toc280534875 光伏路燈控制器技術的現(xiàn)狀4 HYPERLINK l _Toc280534876 1.3 設計指標5 HYPERLINK l _Toc280534877 1.4 設計思路5 HYPERLINK l _Toc2

2、80534878 本章小結5 HYPERLINK l _Toc280534879 第2章 方案選擇及單元電路的設計.6 HYPERLINK l _Toc280534880 2.1 方案選擇及方框圖6 HYPERLINK l _Toc280534881 2.1.1 方案選擇6 HYPERLINK l _Toc280534882 2.1.2 方框圖6 HYPERLINK l _Toc280534883 2.2 太陽能充電器電路的原理7 HYPERLINK l _Toc280534884 太陽能電池72.2.2 單片機電路介紹. 8 HYPERLINK l _Toc280534885 2.2.3鋰蓄

3、電池的充電特性12 HYPERLINK l _Toc280534887 2.2.4 控制器充放電電路13 HYPERLINK l _Toc280534888 .5 液晶顯示電路14 2.2.6報警電路設計.15 2.2.7 PADS簡介.16 HYPERLINK l _Toc280534890 2.3 本章小結18 HYPERLINK l _Toc280534891 第三章 鋰蓄電池電壓電流的檢測. 19 HYPERLINK l _Toc280534892 鋰蓄電池電壓的檢測19 HYPERLINK l _Toc280534894 本章小結20 HYPERLINK l _Toc28053490

4、1 第四章 系統(tǒng)軟件設計. 20 HYPERLINK l _Toc280534902 5.1 設計思路20 HYPERLINK l _Toc280534903 系統(tǒng)主程序流程20 HYPERLINK l _Toc280534904 5.3 初始化子程序20 HYPERLINK l _Toc280534905 5.4 A/D轉換子程序22 . 22 HYPERLINK l _Toc280534907 本章小結22 HYPERLINK l _Toc280534908 結 論. 23 HYPERLINK l _Toc280534909 致 謝. 25參考文獻. 26 HYPERLINK l _Toc

5、280534910 附錄1 程序.27摘 要 化石能源的日益枯竭、人們對環(huán)境保護問題的重視程度也在不斷提高，尋找潔凈的替代能源問題變得越來越迫切。太陽能作為一種可再生能源它具有取之不盡、用之不竭和清潔平安等特點，因此有著廣闊的應用前景，光伏發(fā)電技術也越來越受到人們的關注，隨著光伏組件價格的不斷降低和光伏技術的開展，太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)將逐漸由現(xiàn)在的補充能源向替代能源過渡。使用 的人都有過這樣的經(jīng)歷，外出或旅游時電池突然沒電了，因不能及時找到或沒有220V市電而無法給 充電，影響了 的正常使用。為了解決這一問題，本課程設計介紹一種多用太陽能 充電器，利用單片機控制，將太陽能經(jīng)過電路變換為穩(wěn)定直流電

6、給 充電，并能在電池充電完成后自動停止充電，還可作為一般直流電源使用，從而擺脫對市電的依賴而獲得通信的自由。與常規(guī)的充電器相比，太陽能充電器有著明顯的優(yōu)勢。關鍵詞：太陽能，電池，單片機，智能AbstractIncreasing depletion of fossil energy, its emphasis on environmental protection are also rising, look for clean alternative energy issues become more urgent. Solar energy as a renewable energy it h

7、as 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 the PV module continue to lower prices and photovoltaic technology, solar PV systems will gradually supplement the energy from the curren

8、t 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 they 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 so

9、lve this problem, the course design introduces a multi-purpose solar charger, use MCU control, will transform solar energy through the circuit to stabilize the direct current to charge their cell phones and can charge the battery automatically stops charging after, but also as a general DC power use

10、, so get rid of dependence on electricity obtained the freedom of communication. Compared with the conventional charger, solar charger has a clear advantage.Key words: solar energy, battery, single chip, intelligent,第1章 緒論1.1 課題背景能源是經(jīng)濟、社會開展和提高人民生活水平的重要物質(zhì)根底，能源問題是一個國家至關重要的問題。隨著科學技術和全球經(jīng)濟地飛速開展，對能源的需求也在日

11、趨增長。自20世紀70年代的世界石油危機以來，人們才真正意識到，化石燃料的儲量是有限的，能源危機迫在眉睫。從全球來看，已探明的可支配的傳統(tǒng)能源儲量在不久的將來即將耗盡，能源問題的突出，不儀表現(xiàn)在常規(guī)能源的匱乏缺乏，更重要的是化石能源的開發(fā)利用對牛態(tài)環(huán)境的污染破壞：大氣中的顆粒物和二氧化硫濃度增高，局部地區(qū)形成酸雨。而每年排放的大量二氧化碳帶來的溫室效應，使全球氣候變暖，自然災害頻繁。常規(guī)能源在給人類社會帶來飛速開展的同時，也在很大程度上使人類社會面臨著前所未有的困難和挑戰(zhàn)。這些問題最終將迫使人們改變能源結構，依靠科技進步，大規(guī)模地開發(fā)利用可再生潔凈能源，實現(xiàn)可持續(xù)開展。雖然在可預見的將來，礦物

12、燃料仍將在世界能源結構中占有相當?shù)谋戎?，但人們對核能以及太陽能、風能、地熱能、水力能、生物能等可再生能源資源的利用日益重視，在整個能源消耗中所占的比例正在顯著地提高。其中，太陽能作為一種新型的綠色可再生能源，與其他新能源相比，是最理想的可再生能源。太陽能利用辛要有光熱利用和光伏發(fā)電利用這兩種主要形式。我國低溫光熱利用已經(jīng)具有可觀的規(guī)模，相關技術研究也比擬成熟。光伏利用近期在世界范圍內(nèi)高速開展，所謂“光伏發(fā)電是直接將太陽光轉換為電能的一種發(fā)電形式。光伏發(fā)電具有取之不盡且無污染等優(yōu)點，日前在我國，光伏發(fā)電主要應用在如下領域：西部偏遠地區(qū)電力供給、通訊及交通設施、氣象臺站、航標燈和照明路燈。光伏發(fā)電

13、的照明路燈應月J具有節(jié)能性、經(jīng)濟性和實川性等優(yōu)點，在眾多應用領域中具有最廣泛的開展前景。本課題為研制一套獨立光伏電源控制器，廊州于LED路燈照明系統(tǒng)。通常獨立照明系統(tǒng)由太陽能電池、蓄電池、充放電控制器和負載LED組成。由于系統(tǒng)的穩(wěn)定性嚴格受到蓄電池和LED壽命的影響，本課題研制的充放電控制器通過實時監(jiān)測系統(tǒng)允放電回路的相關信息，確定相應的允放電策略，實現(xiàn)了穩(wěn)定太陽能電池輸出、優(yōu)化蓄電池充電方法和保護蓄電池及負載的目的，最終提高了太陽能電池的利用率和整個照明系統(tǒng)的可靠性。1.2 光伏發(fā)電技術現(xiàn)狀1.2.1國內(nèi)外技術現(xiàn)狀太陽能是用之不盡的清潔能源，當今世界各國特別是興旺國家對光伏發(fā)電特別重視。20

14、21年世界太陽能光伏發(fā)電裝機總容量到達56Gw。目前，太陽能光伏發(fā)電主要集中在日本、歐盟和美國，其太陽能光伏發(fā)電量約占世界光伏發(fā)電量的80。今后太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)主要圍繞高效率、低本錢、長壽命、美觀實用等方向開展。專家們預測到2050年，太陽能光伏發(fā)電在發(fā)電總量中將占1315，到2100年將約占64。我國光伏組件生產(chǎn)能力逐年增強，裝機容量逐年增加，2007年累計容量達100MW。20052021年，我國的太陽能電池主要用于獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)，發(fā)電本錢到2021年將約為120元(kwh)；20212021年，太陽能光伏發(fā)電將會由獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)轉向并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)，發(fā)電本錢到2021年將約為060元(

15、kwh)。到2021年，我國太陽能光伏產(chǎn)業(yè)的技術水平有望到達世界先進行列。1.2.2光伏路燈控制器技術的現(xiàn)狀光伏電源路燈控制器是光伏發(fā)電系統(tǒng)進行控制和管理的設備。在歐美、日本和美國，并網(wǎng)發(fā)電技術已經(jīng)相對完善，對于光伏電源控制的研究主要集巾在改良逆變器的拓撲結構，優(yōu)化控制策略，孤島效應的檢測和解決、降低系統(tǒng)能耗，提高系統(tǒng)_T作效率等問題上。國內(nèi)具有代表性的光伏發(fā)電系統(tǒng)專用逆變器制造商有合肥陽光、北京日佳、北京自動化研究院、北京恒電、南京冠、北京計科等企業(yè)。中科院電工所、北京自動化研究院、北京索英、北京日佳、北京計科等氽業(yè)開發(fā)出的并網(wǎng)逆變器都在實際工程中得到了應用，性能和效果良好。在獨立光伏發(fā)電系

16、統(tǒng)中，電源控制器是整個系統(tǒng)的核心組成局部，負責對儲能設設備的充電和對負載的放電任務。目前日本、德國、美國等興旺國家外對于獨立光伏系統(tǒng)電源控制器的研究辛要側重在以下三個方面：提高太陽能電池的輸出功率、完善蓄電池允電策略和提高系統(tǒng)穩(wěn)定性。通過研究不同的電路拓撲結構和先進的控制算法，在太陽光強度、太陽能電池溫度以及負載改變的情況下，盡可能使太陽能電池時刻保持最大輸出功率狀態(tài)，即實現(xiàn)最大功率點跟蹤(MPPT)。蓄電池允電策略直接影響到蓄電池的壽命，研究智能化的充電方法，提高蓄電池的充電接受率，減少充電時問，對于整個光伏系統(tǒng)的工作狀況具有重要意義。獨立光伏系統(tǒng)的慮川環(huán)境一般比擬惡劣，如何提高系統(tǒng)穩(wěn)定性也

17、是當前所有光伏電源控制器研究者最急需解決的問題之一。 然而，現(xiàn)已研制出來的光伏電源控制器還存在許多急需解決的問題。實際上，在MPPT技術的使用和蓄電池充電策略的優(yōu)化之問存在矛盾沖突，能源利用效率較低，蓄電池充放電方式的不合理，對蓄電池的保護不夠充分，這些都是目前市場上電源控制器普遍存在的問題。為了對太陽能光伏資源進行全面的開發(fā)和利用，控制器的穩(wěn)定性和可靠性也有待進一步提高。1.3 設計指標 本設計的設計要求指標如下:1、鋰蓄電池電壓的檢測2、太陽能電池電流的檢測3、充放電控制電路的檢測4、自動報警電路1.4 設計思路 本文設計了一種基于單片機的太陽能路燈控制器。采用PWM 脈沖調(diào)制控制保護技術

18、。充放電控制器是太陽能路燈的核心部件，針對鋰蓄電池充電的特殊要求，本文巧妙地采用簡單電路檢測充放電電壓電流、軟件補償用于檢測的小電阻的溫度效應，省卻硬件補償?shù)馁M用，降低了本錢。由單片機根據(jù)采集到的充放電電壓電流參數(shù)，發(fā)出各種摔制信號，實現(xiàn)充放電控制，使充放電系統(tǒng)能穩(wěn)定何效地運行。為了保護電路本產(chǎn)品還利用二極管和蜂鳴器設計了報警電路。如果用戶把充電池接反了電路會實現(xiàn)自動報警來提醒用戶。本章小結通過查閱資料了解太陽能路燈充放電控制器的國內(nèi)外開展前景。以及介紹課題的各項檢測指標和設計思路等。第2章 方案選擇及單元電路的設計2.1 方案選擇及方框圖 方案選擇由單片機根據(jù)采集到的控制器的充放電電壓電流參

19、數(shù)，發(fā)出各種控制信號。實現(xiàn)充放電控制，是使充放電系統(tǒng)能穩(wěn)定有效地運行。更好的保護了鋰電池。延長整個太陽能路燈系統(tǒng)的使用年限。 方框圖太陽能路燈充放電控制器的電路框圖2-1所示。太陽能電池板接收光照并把太陽能轉化為電能，通過充放電控制器為鋰蓄電池充電。太陽能電池板STC12c5408ADDC/DC變換顯示電路手機電池電壓檢測按鍵圖2-12.2 太陽能充電器電路原理太陽能電池1太陽能電池的種類太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)是利用光生伏打效應原理制成的太陽能電池將太陽能直接轉換成電能的。太陽能電池單體是用于光電轉換的最小單元。它的尺寸約4平方厘米到100平方厘米。太陽能電池單體工作電壓為0.45一0.50伏，一

20、般不能單獨作為電源使用。將姍能電池單體進行串聯(lián)，并聯(lián)和封裝后，就成為太陽能電池組件。它的功率從幾瓦到幾百瓦，可以單獨作為電源使用。太陽能電池再經(jīng)過串聯(lián)，并聯(lián)并裝在支架上，就構成了大陽能電池方陣。它可以輸出幾百瓦，凡千瓦或更大的功率，是光伏電站的電能產(chǎn)生器。常用的太陽能電池主要是硅太陽能電池。目前世界上有三種己經(jīng)商品化的硅太陽能電池:單晶硅太陽能電池，多晶硅太陽能電池和非晶硅太陽能電池。單晶硅太陽電池是當前開發(fā)最快的一種太陽電池，它的結構和生產(chǎn)工藝已定型，產(chǎn)品已廣泛用于空間和地面。這種太陽電池以高純的單晶硅棒為原料，純度要求99.999%。為了降低生產(chǎn)本錢，現(xiàn)在地面應用的太陽電池等采用太陽能級的

21、單晶硅棒，材料性能指標有所放寬。單晶硅太陽能電池的制造本錢最高，但光電轉化效率也最高，最高的到達24%。目前多晶硅太陽電池使用的多晶硅材料，多半是含有大量單晶顆粒的集合體，或用廢次單晶硅材料和冶金級硅材料熔化澆鑄而成，然后注入石墨鑄模中，待慢慢凝固冷卻后，即得多晶硅錠。這種硅錠可鑄成立方體，以便切片加工成方形太陽電池片，可提高材料利用率和方便組裝。多晶硅太陽電池的制作工藝與單晶硅太陽電池差不多，其光電轉換效率約12%左右，稍低于單晶硅太陽電池，但其材料制造簡便，節(jié)約電耗，總的生產(chǎn)本錢較低，因此得到大量開展。 2太陽能電池的保護光伏系統(tǒng)在運行中要注意對太陽能電池組件(俗稱太陽能板)的保護。這種保

22、護分為兩類機械化學方面的保護和電方面的保護。機械化學方面的保護是指在封裝及安裝太陽能板的時候要考慮其防腐，防風，防雹，防雨的能力電方面的太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的根本組成與根本原理保護是指連接旁路二極管，連接防反充二極管等。在一定的條件下，一個串聯(lián)支路中被遮蔽的太陽能電池組件，將被當作負載消耗其它有光照的太陽能電池組件所產(chǎn)生的能量。被屏蔽的太陽能電池組件將發(fā)熱，這叫熱斑效應。為了防止太陽能電池組件由于熱斑效應而受到破壞，需要在太陽能電池組件的正負極間并聯(lián)一個旁路二極管。在太陽能板的保護中還用到一種防反充二極管，又稱阻塞二極管，其作用是防止由于太陽能板在陰雨天和夜間不發(fā)電時，或太陽能板出現(xiàn)短路故障時，

23、蓄電池組通過太陽能板放電。防反充二極管串聯(lián)在太陽能板中起單向導電作用。大型系統(tǒng)中還要防雷。單片機電路介紹 單片機控制電路圖 本次設計本人采用了STC12C5408AD單片機.該單片機是宏晶科技生產(chǎn)的單時鐘機器周期的單片機，是高速低功耗超強抗干擾是新一代8051單片機，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051，但速度快8-12倍，內(nèi)部集成MAX810專用復位電路，四路PWM，8位高速10位A/D轉換，針對電機控制，超強抗干擾。 STC12C5408DA管腳圖他的管腳說明圖、 具體的單片機說明我這就不說了.如果要對該單片機進一步了解，請上宏晶官網(wǎng)2.2.3鋰蓄電池的充電特性鋰蓄電池選用鋰離子電池。鋰電池具有重

24、量輕容量大無記憶效應等優(yōu)點，因而得到普遍應用。鋰電池的能量密度很高，它的容量是同重量的鎳氫電池的1.5-2倍，而且具有很低的自放電率。此外，鋰電池似乎沒有記憶效應以及不含有毒物質(zhì)等優(yōu)點。但是對于鋰電池的充電過程，要求是比擬嚴格的。影響蓄電池壽命的因素有:放電深度，過充電程度等。在光伏系統(tǒng)中蓄電池的放電深度不是恒定的，它隨天氣狀況和季節(jié)而變。在天氣晴朗的夏日，蓄電池放電深度小;在天氣陰沉的冬日，蓄電池放電深度大。過充電程度也隨季節(jié)天氣變化，在冬季，蓄電池可能從沒充滿過，在夏天，蓄電池可能經(jīng)常是滿的。為了延長蓄電池的壽命，必須合理的控制蓄電池的放電與充電。當蓄電池放電到一定程度時，應停止放電，防止

25、過放電減少蓄電池壽命;當蓄電池充電到一定程度時要停止充電和減小充電電流，防止不合理的過充電對蓄電池造成損害。鋰蓄電池的充電曲線如圖2-2圖2-2 鋰蓄電池充電曲線鋰蓄電池的充電過程：1如果開始充電時，電池電量很低，那么必須用小電流大概開始充電，即涓流充電。如果電壓高于5V就不必進行這個步驟。2當電池電壓大于5V可以開始大電流充電，恒流充電。隨著充電的進行，電池電壓逐漸升高。3當電池電壓到達或接近充滿電壓如5V左右時，那么要開始轉入恒壓充電：當電流減少到大概左右，那么停止充電。2.2.4 控制器充放電電路充放電電路圖如圖2-3。圖2-3 控制器充放電電路圖單片機的PWM控制充，放電驅動Q1和Q2

26、。1當蓄電池電壓處于正常情況下，單片機控制的充電驅動三極管管Q12N5551為高電平導通，三極管Q1導通，此時太陽能電板想蓄電池恒流充電；當蓄電池電壓到達5V時，單片機控制充電驅動Q1為低電平時， Q1截止，通過控制占空比，使Q1實現(xiàn)通斷控制，此時處于恒壓浮充狀態(tài)；當電流下降到某值時，進行恒流充電；但蓄電池電壓到達設定的過充點5V時，再進行恒壓涓流充電；涓流小到某一值，單片機控制的充電驅動Q1進行短路保護；當蓄電池電壓下降到某設定值時，Q1重新導通，恢復為正常充電狀態(tài)。2.2.5 液晶顯示電路 液晶顯示電路圖管腳功能1602采用標準的16腳接口，其中：第1腳：VSS為電源地第2腳：VDD接5V

27、電源正極第3腳：V0為液晶顯示器比照度調(diào)整端，接正電源時比照度最弱，接地電源時比照度最高比照度過高時會產(chǎn)生“鬼影，使用時可以通過一個10K的電位器調(diào)整比照度。第4腳：RS為存放器選擇，高電平1時選擇數(shù)據(jù)存放器、低電平0時選擇指令存放器。第5腳：RW為讀寫信號線，高電平(1)時進行讀操作，低電平(0)時進行寫操作。第6腳：E(或EN)端為使能(enable)端。第714腳：D0D7為8位雙向數(shù)據(jù)端。第1516腳：空腳或背燈電源。15腳背光正極，16腳背光負極。1602B外觀如以下圖所示：2.26 報警電路設計 .主要利用到二極管的單向導電特性來實現(xiàn).該設計還有一個功能就是當用戶把電充滿的時候他也

28、會實現(xiàn)自動報警來提醒用戶電已充滿.請用戶注意。具體電路圖如下 PADS簡介PADS Logic是一個功能強大的、多頁的原理圖設計輸入工具，為PADS Layout原PADS LayoutPowerPCB提供了一個高效的、簡單的、前端設計環(huán)境。PADS Logic提供了在沒頁進行快速的存取、在線元件編輯和方便的庫管理，以及快速的幫助向導。與PADS Layout完全的集成提高了原理圖設計到PCB設計的轉化效率，PADS Logic允許您快速地識別相應的元件和放置和精確度。1 印制線路板的設計1印制線路板的條件1 具備電路原理圖；2 印制線路板板面需要容納的電路以及該電路內(nèi)各種元器件的型號，規(guī)那么

29、及尺寸；3 明確各元器件和導線對印制板板面安排的特殊要求；4 確定印制線路板在總體布局中的位置及其連接形式以及對印制線路板板面的尺寸限制或是要求等；2元件布局：就一般情況而言，元件布局應從以下幾個方面考慮：1面上的元件應按原理圖順序成直線排列，并力求安排緊湊，密集，以縮短引線。這對高頻和寬帶電路更為必要。2能采用單面板的盡可能使用單面板，即元件盡可能布設在印制板不焊接的一面，以便加工和安裝。3對雙面板或是多面板，元件放置的位置應與相鄰印制導線交叉，特別是電感器件，以防止電磁干擾。4元件外表溫度超過125攝氏度時，不應與基板接觸。防止熱量通過傳導，對流及輻射等而影響其他元件，并注意加用散熱器和遠

30、離熱敏元件。5圓形元件不易跨在金屬化通信孔上，以利于焊接時孔內(nèi)熱空氣的流通。變壓器或是類似的大電感器件，應定向放置或用屏蔽罩，以減少對臨近元件的干擾。6在保證電性能合理的原那么下，元件應相互平行或是垂直排列，以求整齊，美觀。一般不宜將元件重疊布置，如必須重疊跨接時，應考慮加固措施。2 布線布線是實施印制板線路設計的最后階段，要使電子電路獲得可能的最正確性能，封裝期間的布置和導線的布設是很重要的。為了使設計者設計出質(zhì)量好，造價低，加工周期短的印制板，特別提出以下原那么和要求，供大家參考。1布線原那么1一般應將公共地布置在最邊緣，便于印制板安裝在機殼上，也便于與機殼連接。2單面板印制板上的導線不能

31、交叉，因此迫使導線繞道或是平行布設平行線越長，不僅會使引線電感增大，而且導線之間，電路之間的寄生耦合也會增大。3對外連接宜采用接插形式的印制板，為便于安裝，往往將輸入，輸出，反響電線和地線均勻的平行排列為插頭。4印制板上每級電路的地線，在許多情況下應自成封閉回路，這樣會減小級間的低電流耦合。5印制導線需要屏蔽，但要求不高時，可采用印制屏蔽線，屏蔽網(wǎng)等屏蔽措施。2.布線要求1印制導線可以布置成單面，雙面或是多面，但應首選單面，其次是雙面。仍然不能滿足的時候再考慮多層。2作為電路的輸入和輸出兩端用的印制導線應盡量防止相鄰平行，以免發(fā)生電流反響，在這些導線之間最好加接地線。3在布線密度比擬低時，可加

32、粗導線，信號線的檢舉可適當加大。4印制導線的布局應盡可能短，特別是電子管的柵極，半導體管的基極和高頻回路等更應這樣。5印制導線拐彎一般為圓形，而直角和尖角在高頻電路和布線密度高的情況下會影響電氣的性能。6對高、低電平懸殊很大的信號線應盡可能短，并且加大間距。7印制導線在不影響電氣的根底上，應盡量采用大面積銅箔。圖1經(jīng)過3個多小時候的不屑努力，和本人的頑強精神，一塊完美的PCB圖展現(xiàn)在我的電腦顯示器上。PCB圖如下；2.3 本章小結 本章主要是介紹課題的方案選擇，確定課題方案后。仔細分析方案。整理出方案的方框圖，并重點分析介紹系統(tǒng)中的每個重點模塊。 第三章 鋰蓄電池電壓電流的檢測3.1鋰蓄電池電

33、壓的檢測STC12C5408AD單片機帶有8路10位AD轉換器，轉換器的輸入電壓范圍為：05V，轉換后相應的數(shù)字量范圍：0255。將蓄電池電壓Vd的最高值定于5V，利用電阻分壓的方式將其轉換為05V。電路如圖4-1圖4-1Vi=R2/(R1+R2) Vd，取R2=10 K，R1=10 K，代入數(shù)值那么由Vi=1/2Vd故蓄電池電壓：Vd=Vi*2； AD轉換數(shù)字波動范圍為1LSB。故電壓測量波動范圍01V。3.2本章小結 主要介紹的課題檢測的指標的各種方法，在檢測蓄電池電壓的檢測用到STC12C5408AD單片機的10位AD轉換器。在電流的檢測時用到小電阻補償?shù)姆椒ǎ箼z測結果精確。第四章 系

34、統(tǒng)軟件設計5.1 設計思路以單片機為核心的控制軟件具有實時性、靈活性、通用性及運行可靠性的特點，現(xiàn)在對太陽能充電控制器軟件的設計思路介紹如下：1、首先主程序要完成系統(tǒng)初始化，為了在初始化的過程中，防止中斷的意外到來，應在主程序的開始處先關閉中斷，完成初始化后，再翻開中斷。2、由于本系統(tǒng)是5V自動識別，因此要在程序中必須判別。具體為，當蓄電池兩端電壓大于5V時，滿足5的系統(tǒng)，否那么為5V系統(tǒng)，判別系統(tǒng)后轉到相應的程序處繼續(xù)執(zhí)行。3、在有太陽處理程序中，要判斷蓄電池的兩端電壓，在決定是否采取充電控制，充電控制方式采用PWM控制。并有指示燈時刻現(xiàn)實蓄電池兩端電壓處于何種狀態(tài)，讓用戶一目了然。4具體的

35、程序見附件5.2系統(tǒng)主程序流程主程序流程圖如圖5-1所示開始初始化電池充電充電子程序電源子程序YesNo結束圖5-1 系統(tǒng)主程序流程圖5.3 初始化子程序在初始化程序中，主要對STC12C5408AD的系統(tǒng)資源，包括定時器、中斷、串行通訊等初始化工作，還有對液晶的的驅動等等5.4 A/D采集子程序A/D轉換結果的讀入采用查詢方式。通過查詢端口的信號來判斷轉換是否結束；10位的轉換只需一次讀取，就可得到結果。對于溫度信號一般來說是緩變的，通過單片機的軟件編程，采用查表法實現(xiàn)，不同的溫度對應不同的過充點，其他點位按照電壓差值依次與過充點對應。 具體程序見附件5.5 顯示子程序 在顯示程序中.完成發(fā)

36、光二極管LED的顯示功能。通過檢測蓄電池兩端的電壓，確定LED的電位上下，使LED直觀地顯示紅色、橙色或綠色。 通過前面幾章對系統(tǒng)硬件的分析，本章仔細分析了系統(tǒng)的另一大模塊，軟件局部。要求硬件與軟件相對應，燒入程序后控制器滿足課題的各項設計指標。標志著課題設計的圓滿成功。結 論由于能源的日益緊張，引起人們對太陽能應用的熱潮，由太陽能極板、充放電控制器、蓄電池等構成的產(chǎn)品都有了相對成熟的開展，國內(nèi)外很多專家也在這方面做了深入的研究。本論文就太陽能充放電控制器對蓄電池的充放電方式、控制器的功能要求和實際應用方面做了分析，完成了硬件電路設計和軟件編制，實現(xiàn)了對蓄電池的科學管理，并將其應用到太陽能家庭

37、用電系統(tǒng)中。論文的主要工作有：1、對鋰蓄蓄電池的充、放電過程、影響鉛酸蓄電池使用壽命的各種因素作了分析，確定了太陽能充電控制器的總體設計方案。2、完成了控制器的硬件設計、電路板的繪制，電路的焊接。實現(xiàn)控制器通過對單片機STC12C5408AD的PWM輸出來控制開關MOS管的通斷，從而控制充電放電。3、在硬件設計的根底上，對太陽能充電控制器進行了軟件編程，實現(xiàn)對蓄電池的保護以及過載檢測等。4、將充放電控制器應用于太陽能 充電器系統(tǒng)，設計整個系統(tǒng)的總體方案。本論文在軟硬件設計上仍有很多需要完善之處：5、在PCB板的元件布置和布線上要更加合理，以便減少干擾的引入。6、本論文所采用的軟件編程思想，還需

38、要進一步在實際的運行中驗證其穩(wěn)定性及可靠性。7、延長蓄電池壽命目前還沒有一個最好的方式，如何進一步保護蓄電池，采用更優(yōu)的控制方法需要更進一步的研究。經(jīng)過一周的努力.太陽能充電器幾乎完成了，雖然還存在一些瑕疵，但是我相信以后不斷地努力會有進步的。在這次的做板過程中與遇到了前所未有的困難，最后在老師和同學的幫助下還是解決了。在這里我非常感謝幫助我的老師和同學。同時我也大膽地將我的產(chǎn)品上傳到這里給大家一起分享。 成品圖如下：致 謝本課題在選題及研究過程中得到葉俊明老師的悉心指導。老師們屢次詢問研究進程，并為我指點迷津，幫助我開拓研究思路，精心點拔、熱忱鼓勵。老師一絲不茍的作風，嚴謹求實的態(tài)度，踏踏實

39、實的精神，不僅受我以文，而且教我做人，對老師的感謝之情是無法用語言來表達的。在此，我還要感謝我們組員王娜同學和黃宇同學，正是由于你們的幫助和支持，我才能克服一個一個的困難和疑惑，直至本文的順利完成。通過這次實訓設計，是我得到了一次用專業(yè)知識、專業(yè)技能分析和解決問題全面系統(tǒng)的鍛煉。使我在單片機的根本原理、單片機應用系統(tǒng)開發(fā)過程，以及在常用編程設計思路技巧的掌握方面都能向前邁了一大步，為日后成為合格的應用型人才打下良好的根底。不積跬步何以至千里，本設計能夠順利完成，在此向內(nèi)桂林電子科技大學電子信息工程系給我這次實訓的時機。在論文即將完成之際，我的心情無法平靜，從開始進入可提到論文的順利完成，有多少

40、可敬的師長、同學、朋友給了我無言的幫助，在這里請接受我誠摯的謝意！最后我再次感謝指導老師的關心和幫助以及在本次實訓中幫助我的所有以前幫助過我的老師和同學，是你們的幫助和支持，讓我完成了本次實訓，祝你們身體健康萬事如意！參考文獻1 葉俊明 .單片機實驗指導書2鄧長生 太陽能原來應用 3王連英,張永生，模擬電子技術4楊金煥，等一種獨立光伏系統(tǒng)設計的新方法太陽能學報，l9955馮垛生太陽能發(fā)電原理與應用M人民郵電出版社，20076張秀國單片機程序設計根底M北京航空航天大學出版社，20037周立功，夏宇文單片機與CPLD綜合應用技術M北京航空航天大學出版社，20038 郭天祥 單片機原來與應用附錄1

41、顯示程序#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=(65536-50000)/256; /定時器初始化TL1=(65536-50000)%256;t1_num+;t1_numgz+;if(t1_num=jcjg)/檢測電池板周期t1_num=0;flag_t1gz=1;if(t1_numgz=jcgzjg)/檢測過載

42、恢復周期t1_numgz=0;flag_t1gz=1;void main()init();while(1)if(flag_pv=1)/當有太陽能電池板時進入這里v_temp=Ad_Av(1);if(v_temp=qyhf) /一直等待欠壓恢復checkpv();if(flag_pv=1)pwm_1();/翻開充電cdd=0;/翻開充電指示fcd_z(); /按鍵檢測fcd_j();func();diqynum-;if(diqynum0)/報警指示didi(3);delay(10000);elsediqynum=1;didi(1);/欠壓恢復時開啟負載fz_on;delay(1);fzd=0;P

43、1M0=0X8F;/00000111P1M1=0XC1; /00000111flag_fz=1;delay(1000);qyd=1;pwm_a=20;if(v_temp=qy&v_temp=gygd)/正常工作電壓區(qū)間qyd=1;if(v_tempfcdy&v_tempgddy)/判斷是否過壓pwm_0(); /過壓后關閉充電cdd=1; else v_temp=Ad_Av(1);if(v_temp=qyhf)/等待欠壓恢復 checkpv(); /檢測電池板if(flag_pv=1)pwm_1();/翻開充電 cdd=0;/翻開充電指示fcd_z();/檢測按鍵fcd_j();func();

44、diqynum-;if(diqynum0)/報警指示didi(3);delay(1000);elsediqynum=1;didi(1);fz_on; /欠壓恢復時重新開啟負載delay(1);fzd=0;P1M0=0X8F;P1M1=0XC1;fz_off;fzd=1;flag_fz=0;while(!(Ad_Av(1)0)/報警指示didi(3);delay(1000);elsediqynum=1;didi(1);fz_on;/過壓恢復時開啟負載delay(1);fzd=0;P1M0=0X87;P1M1=0XC9;fz_on;/過壓恢復時開啟負載delay(1);fzd=0;P1M0=0X8

45、F;P1M1=0XC9;flag_fz=1;delay(1000);gyd=1; checkpv(); /檢測電池板電壓 checkgz();/檢測過載狀態(tài) fcd_z();/檢測按鍵 fcd_j(); func();河 北 工 業(yè) 大 學 畢業(yè)設計說明書(論文) 作 者： 學 號： 系 ： 電子系 專 業(yè) ： 電子信息工程 題 目： 路燈控制器電路設計 指導者： 龐晶 講師 評閱者： 2010 年 05 月25日畢業(yè)論文中文摘要路燈控制器電路設計摘要： 本文將介紹基于聲、光控路燈照明系統(tǒng)及基于鎮(zhèn)流器的全數(shù)字公共照明系統(tǒng)。重點介紹了基于鎮(zhèn)流器的全數(shù)字照明系統(tǒng)。該系統(tǒng)實現(xiàn)了遠程單個路燈節(jié)點的任意

46、監(jiān)控，在基于鎮(zhèn)流器的全數(shù)字照明系統(tǒng)中重點介紹了系統(tǒng)的核心設備組群控制器的作用、組成、工作原理以及主要軟件結構框圖，硬件實現(xiàn)方式。公共照明系統(tǒng)廣泛采用高壓鈉燈high pressure sodium lamp或金屬鹵化物燈metallic halide lamp，傳統(tǒng)照明系統(tǒng)經(jīng)常采用電感鎮(zhèn)流器，照明燈具采用統(tǒng)一開關控制方案。該方案為節(jié)電節(jié)能，保證燈具壽命，夜間出行平安打下了堅實的根底。關鍵詞： 單片機 鎮(zhèn)流器 控制器 光電開關 延時電路畢業(yè)論文外文摘要Title Lamp Controller Circuit Design AbstractThis article will introduce

47、based on sound ,electric lamp lightingSystem based on digital ballast and public lighting system.The paper basedOn digital ballast public lighting system. This system in domestic has for the first time realized the long-distance single street light node willfully monitoring, and introduced with emph

48、asis the system core equipment - - group group control regulator function, the composition, the principle of work are as well as the main software architecture diagram. The public lighting system widely uses the high-pressured sodium lamp or the metal halogenide lamp, the tradition lighting system u

49、ses the inductance ballast frequently, illuminates the lamps and lanterns to use the unification switch control plan. This scheme for saving energy saving lamps and lanterns,ensure service by night, travel security laid solid foundation.Keywords： singlechip ballast controller photoswitch delay circu

50、it目 次 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc233247600 1 引言1 HYPERLINK l _Toc233247601 2 路燈控制器的分類及特點 22.1 路燈控制方法技術的分類. 22.2 各種路燈控制方法的特點. 23 基于聲、光控制的路燈照明系統(tǒng)設計. 3 HYPERLINK l _Toc233247603 總體設計方案. 33.2 原理分析. 5 HYPERLINK l _Toc233247606 4 基于全數(shù)字鎮(zhèn)流器的照明系統(tǒng)設計6 HYPERLINK l _Toc233247607 整體設計6 HYPERLINK l _Toc2332476

51、08 4.2 鎮(zhèn)流器64.3總結. 12 HYPERLINK l _Toc233247611 5 組群控制器工作原理與系統(tǒng)組成12 HYPERLINK l _Toc233247612 組群控制器系統(tǒng)組成12 HYPERLINK l _Toc233247613 5.2 GSM模塊13 HYPERLINK l _Toc233247618 電力載波通信模塊. 205.4雙CPU通信方法與RS485通信.255.5時鐘與控制. 265.6 交流接觸器與狀保持. 275.7 軟件實現(xiàn). 276 硬件實現(xiàn). 296.1 PIC16F873. 296.2 單片機及接口技術. 306.3 DS1302的結構及

52、其工作原理. 316.4 MAX485.33 HYPERLINK l _Toc233247621 結 論 34 HYPERLINK l _Toc233247622 參 考 文 獻35 HYPERLINK l _Toc233247623 致 謝36附錄一 371 引言隨著時代的開展，城市現(xiàn)代化建設步伐不斷加快，對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來越突出，節(jié)電節(jié)能、綠色照明的要求越來越迫切，越來越高?，F(xiàn)在再采用那些傳統(tǒng)的手控、鐘控城市照明系統(tǒng)的方法已不能滿足要求。如何充分利用高科技手段解決上述矛盾也就成為當前照明控制領域一個新的和緊要的課題。城市道路照明自動化控制和智能化

53、管理作為城市現(xiàn)代化的標志之一，它所帶來的經(jīng)濟和社會效益是十分顯著的，它的推廣和實施也將是市政工程建設中的一項重要內(nèi)容。本文將介紹基于聲、光控制的路燈照明系統(tǒng)及基于鎮(zhèn)流器的全數(shù)字照明系統(tǒng)，且重點介紹基于鎮(zhèn)流器的全數(shù)字公共照明系統(tǒng)。該系統(tǒng)實現(xiàn)了遠程單個路燈節(jié)點的任意監(jiān)控。在聲、光控制的路燈控制器中整個電路由電源電路、聲控電路、光控電路及延時電路等局部組成。電源由太陽能電池供電，光敏控電路對外界光亮程度進行檢測，輸出與光亮程度相對應的電壓信號。從而實現(xiàn)白天燈泡不亮晚上遇到聲響時，通過聲控電路使燈泡自動點亮，聲控電路主要將聲音信號轉變?yōu)殡娦盘?，從而要實現(xiàn)自動控制，延時電路聲音消失后延長一段光照時間。必

54、要時可加一個手動開關，以增強電路的實用性。 基于鎮(zhèn)流器的全數(shù)字公共照明系統(tǒng)：在該系統(tǒng)中，每個路燈節(jié)點采用全數(shù)字化電子鎮(zhèn)流器，可以隨時發(fā)送路燈的電流、電壓信息，并具有開路、斷路和路燈老化報警功能。利用電力載波模塊實現(xiàn)路燈節(jié)點之間以及路燈節(jié)點與組群控制器之間信息通信。組群控制器采用雙CPU結構，負責日常系統(tǒng)的正常運行控制，并可以隨時響應上位管理計算機發(fā)出的指令。組群控制器與照明管理計算機通過GSM/GPRS短信方式實現(xiàn)正常情況下的通信。2 路燈控制器的分類及特點2.1 路燈控制方法技術的分類：目前，市場上普遍采用的路燈控制方法主要有以下幾類：1) 人工干預控制；2) 時鐘控制；3) DDS獨立控制

55、技術；。2.2 各種路燈控制方法的特點1人工干預控制：在道路照明設施建設之初，按照需要的照明方式施工建設以實現(xiàn)路燈的隔一亮一等特殊照明模式。在需要開啟/關閉路燈時派出人員操作控制開關來實現(xiàn)對路燈的控制。優(yōu)點：具有一定的應變能力。缺點：管理難度大、平安系數(shù)低、工作量大，不能檢測整個線路的工作狀況。2時鐘控制： 其原理是將原人工控制開關更換為時鐘控制器，由此實現(xiàn)一般狀況下的路燈自動控制。優(yōu)點：一般狀況下可免除人干預，工作量降低，本錢較低；缺點：應變能力較差，如果將時鐘控制器設置在每天19：00開啟次日08：00關閉，那么無論在任何季節(jié)以及任何氣象條件與能見度的情況下都將死板的按照預定時間工作。3D

56、DS獨立控制技術： 其原理是在每個路燈的線路上加裝控制檢測器，并采用無線或有線的方式與控制主機相連再采用有線或無線的方式與控制系統(tǒng)連接，以此來實現(xiàn)對路燈的開關控制或定時開關控制。并可實現(xiàn)預設的工作模式如隔一亮一等，以及對路燈故障精確偵測并報告。優(yōu)點：高程度自動化，高應變能力，提供多樣的工作模式，并可檢測路燈故障。缺點：造價高昂，施工難度大：要在每盞路燈下安裝獨立的控制器施工難度可想而知，由此又使得工程造價過高。下面將介紹聲光控路燈照明系統(tǒng)及基于鎮(zhèn)流器的全數(shù)字公共照明系統(tǒng)。且較詳細介紹了基于鎮(zhèn)流器的全數(shù)字公共照明系統(tǒng)，該系統(tǒng)在國內(nèi)首次實現(xiàn)了遠程單個路燈節(jié)點的任意監(jiān)控，并重點介紹了系統(tǒng)的核心設備組

57、群控制器的作用、組成、工作原理以及主要軟件結構框圖。3 基于聲、光控的路燈照明系統(tǒng)電路設計3.1總體設計方案 設計思路：整個電路由電源電路、聲控電路、光控電路及延時電路等局部組成。電源由太陽能電池供電，光敏控電路對外界光亮程度進行檢測，輸出與光亮程度相對應的電壓信號。從而實現(xiàn)白天燈泡不亮晚上遇到聲響時，通過聲控電路使燈泡自動點亮，聲控電路主要將聲音信號轉變?yōu)殡娦盘?，從而實現(xiàn)自動控制，延時電路聲音消失后延長一段光照時間。必要時可加一個手動開關，以增強電路的實用性?？傮w方框圖如下圖。 總體方框圖聲控電路光控電路延時電路電源電路負載電路 圖 路燈控制器原理組成方框圖 主要電路 聲光控路燈控制器原理如

58、圖3.2所示。圖 聲光控路燈控制器原理圖1 ) 電源電路：由太陽能電池組成，大約輸出10V左右的直流電壓供后級電路使用。 2 光控電路: 該電路主要由R4和光敏電阻GR組成，白天因光敏電阻GR受光線照射，電阻變小，IC的1腳呈低電位，IC的輸出端為低電平，VS阻斷，燈路關閉，這時，無論有多大聲響，燈都不會亮。到夜晚，GR的電阻隨環(huán)境光線的減弱而增大，與上述過程相反，VS導通。假設出現(xiàn)光控時間偏早或偏晚，可調(diào)節(jié)R4阻值，使GR兩端的電壓在閾值附近變化天黑亮燈前后。3 聲控電路：圖3.3 聲控電路該電路主要由R1，BW以及根本放大電路R2，R3，VT組成。如圖3.3所示，白天，因為光控電路阻斷，所

59、以無論多大聲，燈都不會亮。到夜晚，光控電路導通，當人走動的腳步聲傳到傳聲器BW時，聲波轉換為電信號，經(jīng)三極管VT放大，使腳2的電位由低變高，門2輸出高電平，通過二極管D1向C2迅速充電到閾值電壓，門4輸出高電平，VS導通，燈亮。假設聲控靈敏度偏低，可增大R1阻值，或換高放大倍數(shù)的三極管。4延時電路 延時電路主要由電容C2，電阻R5組成。當夜晚人走動時，燈路導通，門G2輸出高電平，通過二極管D1向C2迅速充電；人過聲息，門G2輸出電平變低，由C2電壓 維持門G3輸入的高電平，門G4輸出狀態(tài)不變，燈不熄。這時右D1隔離C2經(jīng)R5緩慢放電，大約50S后電壓降到關門電壓值時，門G3,門G4翻轉，VS截

60、止，燈自動熄滅。假設要變動延時的長短，可改變C2的容量。人走燈熄的延時照明控制作用，從而到達節(jié)約電能延長使用壽命的目的。5 其他電路：(1)負載電路 負載電路上接上一定功率的燈泡。(2)穩(wěn)壓電路 270K電阻，DW限流穩(wěn)壓，向CD4011等局部電路提供約10V直流電壓和100mA的工作電流。(3)數(shù)字電路 門G1，門G2，門G3，門G4是4個與非門。門G1、門G2用于鑒別輸入動態(tài)；門G3、門G4反向后，VS導通，接通燈路。3.2 原理分析 工作原理：電路中集成電路IC的門G1和門G2接成“與輸入，用以鑒別輸入動態(tài)。按邏輯功能只有當門G1兩輸入端都呈高電平時，門G2的輸出端才為高電平，再經(jīng)過門G