基于51單片機太陽能路燈的控制系統(tǒng)

本設計基于C8051F330的PWM限流限制器結(jié)合蓄電池充放電特性和電池伏安特性，專為LED路燈設計的充放電路。白天太陽能電池板給蓄電池充電作為供電能源，燈不亮；在晚上，蓄電池對LED路燈放電，達到照明目的。1太陽能路燈限制系統(tǒng)硬件設計1.1硬件組成路燈限制電路系統(tǒng)如圖1-1所示。圖1-1路燈限制電路系統(tǒng)1.2限制器1.2.1充放電電路選用C8051F330單片機作主限制芯片，檢測太陽電池電壓、蓄電池電壓及充放電流等參數(shù)，并按肯定算法限制MOS管的導通和關斷，達到限制路燈系統(tǒng)充放電的功能。圖1-2為限制器充放電電路圖，電池板電壓經(jīng)R1和R2分壓送至A/D轉(zhuǎn)換口檢測，以判別光線強弱。光照足夠時，電池板給蓄電池充電。限制器實時檢測蓄電池端電壓，同時按設定轉(zhuǎn)換點的蓄電池端電壓值，限制充電各階段的電壓轉(zhuǎn)換和停充。圖1-2充放電電路MOSFET開關電路設計中用MOSFET實現(xiàn)電路通斷。MOSFET開關頻率高適合作為PWM限制充電開關。采納N溝道MOSFET，導通電壓Vth>0，由圖1-3實現(xiàn)MOSFET驅(qū)動。R1為基極限流電阻，C為加速電容。當輸入信號上升、下降時，R1電阻瞬間被旁路并供應基極電流，在晶體管由導通狀態(tài)變更到截止狀態(tài)時能夠快速從基區(qū)取出電子（因為R1被旁路），消退開關的時間滯后，提高開關速度。圖1-3MOSFET驅(qū)動電路圖1.3電流采樣電路通過康銅絲電阻采樣的電壓經(jīng)LM358放大輸入單片機，進行數(shù)據(jù)的處理。如下圖1-4所示。圖1-4電流的采樣電路回路電流在康銅絲電阻上產(chǎn)生的壓降輸入到放大器的反向輸入端。其中1.4電源電路如圖1-5所示，蓄電池電壓經(jīng)過R1限流后輸入到穩(wěn)壓器7812再通過IN4733進行分壓后，經(jīng)穩(wěn)壓器AS117，將輸出電壓調(diào)至3.3V以供單片機工作。圖1-5電源電路1.5外圍電路的硬件設計C8051F330的P0.2為蓄電池電壓采樣值輸入，P0.3為太陽能光伏電壓采樣值輸入，P0.4為主電路中電流采樣輸入，P0.1與P0.5設計為脈寬調(diào)制信號輸出，P0.6為溫度檢測輸入，加設撥碼開關為路燈設置定時，可分別定時1～16個小時。2軟件設計2.1系統(tǒng)軟件框圖程序設計完成系統(tǒng)初始化，并以查詢方式檢測電路參數(shù)及限制充放電，其流程圖如圖2-1所示：圖2-1軟件流程圖依據(jù)鉛酸蓄電池特點，應用C8051F330的PWM功能對其進行充電管理。當太陽能電池正常充電時蓄電池開通，MCU關斷負載；夜間或太陽能電池不充電時蓄電池對LED放電。當充電電壓高于28.2V時，停止對蓄電池充電；此后當電壓掉至24.8V時，蓄電池進入浮充態(tài)，當?shù)陀?1.6V后，浮充態(tài)關閉，進入均充態(tài)。當蓄電池電壓低于21.6V時，MCU停止對負載供電，以愛護蓄電池不過放。2.2充電程序（PWM波輸出限制）C8051F330的可編程計數(shù)器陣列PCA實現(xiàn)3路8位PWM或16位PWM功能。PCA的PCA0H與PCA0L確定調(diào)制波頻率，通過變更捕獲/比較模塊的高字節(jié)PCA0CPHn與低字節(jié)PCA0CPLn可以變更調(diào)制波的占空比。本設計通過調(diào)整占空比實現(xiàn)蓄電池三個充電階段：蓄電池電量小于21.6v快充，大于21.6v小于24.8v勻稱充，大于24.8v小于28,2v浮充。采納8位PWM輸出，占空比η為η=（256-PCAOCPHn）/256附程序：voidCharge（void）{if（c>0x0f0a）//>28.2v關閉充電{PCA0CPM0|=0x40；//使能PCA模塊0的比較器功能PCA0CPL0=0x00；//設置占空比PCA0CPH0=0xFF；//占空比約為0%P0_1=1；}elseif（c>0x0d3a）//>24.8v浮充電{PCA0CPM0|=0x40；//使能PCA模塊0的比較器功能PCA0CPL0=0x00；//設置占空比PCA0CPH0=0x80；//占空比為50%P0_1=1；}elseif（c>0x0b85）//>21.6v均充電{PCA0CPM0|=0x40；//使能PCA模塊0的比較器功能PCA0CPL0=0x00；//設置占空比PCA0CPH0=0x30；//占空比為81.25%P0_1=1；}else//快充電{PCA0CPM0|=0x40；//使能PCA模塊0的比較器功能PCA0CPL0=0x00；//設置占空比PCA0CPH0=0x00；//占空比為100%P0_1=1；}3總結(jié)本設計