基于單片機(jī)的太陽能路燈控制系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)目錄TOC\o"1-3"\h\u313551緒論 2141701.1研究背景及意義 2313991.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 353581.3太陽能路燈發(fā)展趨勢 3255391.4主要研究內(nèi)容 4326952系統(tǒng)的設(shè)計方案 4118272.1太陽能電池電壓采樣模塊 522182.2蓄電池電壓采樣模塊 5165602.3單片機(jī)處理模塊 658392.4LE顯示模塊 6236962.5照明燈具的選擇 7109802.總體設(shè)計方案 7146722.8本章小結(jié) 8228543硬件部分 8126453.1最小系統(tǒng)電路設(shè)計 8296883.1.1STC89C52單片機(jī) 8129593.1.2復(fù)位電路 9281543.1.3時鐘電路 10303743.2光照采集電路設(shè)計 1126473.2.1ADC0932模數(shù)轉(zhuǎn)換器 11277353.2.2光照采集電路 12154983.3液晶顯示電路設(shè)計 13166503.4電源電路設(shè)計 1433743.5電路按鍵部分設(shè)計 16125533.6LED發(fā)光模塊設(shè)計 17115423.7本章小結(jié) 18165764軟件設(shè)計 19292504.1系統(tǒng)主程序設(shè)計 19195654.2模數(shù)轉(zhuǎn)換子程序設(shè)計 2054464.3液晶顯示子程序設(shè)計 2126544.4按鍵子程序設(shè)計 22315184.5本章小結(jié) 23303505仿真及其調(diào)試 24276745.1原理圖 2413935.2軟件調(diào)試 24198825.3實物運(yùn)行 25150265.4本章小結(jié) 2884976總結(jié) 281緒論研究背景及意義在我國城市化工程建設(shè)進(jìn)度逐步加快和推進(jìn)的大背景下,城市照明系統(tǒng)仍然需要積極地借助電子計算機(jī)技術(shù)以及移動通訊等無線通信技術(shù)的綜合運(yùn)用,并將新一代可再生能量技術(shù)引入到系統(tǒng)中有效地融入,以此為契機(jī)來完成對城市照明系統(tǒng)的搭建。而基于對太陽能的開發(fā)利用下，太陽能路燈緊隨著就被創(chuàng)造出來，而實現(xiàn)相應(yīng)終端控制系統(tǒng)的建設(shè),則能夠為實現(xiàn)節(jié)約用電和有效管理打下基礎(chǔ)。傳統(tǒng)的路燈電能消耗大，而且不及時的操作還會導(dǎo)致過度用電，以至傳統(tǒng)的路燈不再符合當(dāng)今的價值觀。太陽能路燈是一種新型道路照明設(shè)施，擁有先進(jìn)、穩(wěn)定、智能化的特點和顯著的節(jié)能能力。太陽能可以說是地球上最多也是最潔凈的能源，地球每天能夠接受到輻射能大約等于二點多億萬桶石油，可以說是無窮無盡的。并且太陽能也屬于可再生能源，滿足我們對新能源的要求。所以在全球大力發(fā)展可持續(xù)能源趨勢下，太陽能路燈的普及應(yīng)用可以說非常重要且燃眉之急的。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀在國外，太陽能的應(yīng)用已經(jīng)有半個多世紀(jì)，特別是當(dāng)今世界發(fā)達(dá)國家，開始將目光轉(zhuǎn)投到太陽能上去。因此，很多國家，不論是日美，還是歐盟，都開始發(fā)揮太陽能的作用，將其運(yùn)用到臺燈中去。它的電量在世界占據(jù)了絕對大的比例。作為綠樹環(huán)保和可再生能源的結(jié)晶—太陽能路燈，在國外已經(jīng)是全國普及了。很多城市亮化工程和園林、景觀、廣場等路燈以及家庭庭院燈都使用太陽能路燈。我國高科技人員預(yù)計在不久將來，太陽能光伏發(fā)電的地位將會越發(fā)重要。我國太陽能路燈的主要研究方向是低成本、高效率、壽命長等。隨著太陽能相關(guān)產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，我國的太陽能路燈的發(fā)展可謂非?？?，太陽能發(fā)電組件的生產(chǎn)力量也逐漸在加強(qiáng)。隨著我國現(xiàn)代化進(jìn)程的加快，低成本、高效率、壽命長的太陽能路燈正在慢慢走入我們的視線。太陽能路燈中，在我國則處于起步階段。目前我國太陽能路燈存在的問題大多是功率不夠大，特殊天氣導(dǎo)致續(xù)航能力不足，并且在大面積使用時，太陽能路燈啟動會有較大的時差性，從而很多程度的影響了太陽能路燈的使用和推廣。1.3太陽能路燈發(fā)展趨勢目前很多國家資源都是不足的，而且綠色環(huán)保都被一定程度的破壞，所以發(fā)展受到嚴(yán)重阻礙，在他們都大力發(fā)展推進(jìn)社會進(jìn)步的時候，也大力開發(fā)和發(fā)展新能源，尤其是像清潔能源這樣可以讓我們持續(xù)生存和發(fā)展的能源。在人類進(jìn)入21世紀(jì)以來，每個國家都爭相開發(fā)綠色新能源。說到綠色能源，用的最多的就是太陽能和風(fēng)能了。特別是太陽能能源，由于它最清潔能源之一，所以不會破壞環(huán)境，而且能源數(shù)量極為龐大。如今很多國家都加大對太陽能產(chǎn)品的研發(fā)力度，開發(fā)出的許多成果，都已經(jīng)在很多領(lǐng)域得到應(yīng)用，并且很多都得到了普及。大部分國家已經(jīng)指定了道路照明工程，大量的使用太陽能路燈，它們正在不斷替代傳統(tǒng)路燈。各種太陽能技術(shù)也不斷涌現(xiàn)出來。未來的太陽能路燈可能會有兩個發(fā)展方向：（1）路燈更節(jié)能，技術(shù)含量不斷提升：想要更節(jié)能，第一就是不造成電能的浪費(fèi)，提高電能使用效率；第二就是提高光源的發(fā)光效率。智能控制系統(tǒng)則很好的提高了電能使用效率，同時也能夠提高使用壽命，有效的降低了成本。至于提升光源的發(fā)光效率，從燈泡本身的材料出發(fā)，目前沒有太多可以增強(qiáng)的空間。那么就需要通過控制設(shè)備合理利用電能。（2）路燈智能化，并融入物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)：未來隨著智慧城市的發(fā)展，更多智能技術(shù)將會和路燈相融合。城市的每一個街道可以說都安裝有太陽能路燈，而農(nóng)村發(fā)展也很迅速，太陽能路燈在農(nóng)村也有所普及?？萍嫉母咚侔l(fā)展使我們可以通過電腦或者軟件操作太陽能路燈，并且讓太陽能路燈擁有自我檢查功能。在不久的未來，太陽能路燈除了點亮街道外，還可以擴(kuò)展加入交通、安防、文化娛樂等設(shè)備，融入物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，使得太陽能路燈更加高效的服務(wù)社會。1.4主要研究內(nèi)容隨之科學(xué)技術(shù)和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我們開始重視環(huán)境的保護(hù)和能源的可持續(xù)發(fā)展。太陽能路燈無論對環(huán)境的保護(hù)還是能源的長久性都符合我們的需求，必將成為當(dāng)今社會的主流路燈，擁有廣闊的市場前景。本設(shè)計采用單片機(jī)為主控芯片，結(jié)合外圍電路，組成太陽能路燈智能控制系統(tǒng)。當(dāng)光線強(qiáng)度足夠時，路燈自動處于關(guān)閉狀態(tài)，太陽能電池工作，吸收太陽能轉(zhuǎn)化成電能，并儲存在蓄電池上；當(dāng)光線強(qiáng)度不足時，路燈自動處于開啟狀態(tài)，太陽能電池停止工作，開始使用蓄電池的電能。在本文的第二章介紹了各個模塊比較合適的方案，以及確定了以STC89C52單片機(jī)為核心芯片的總體方案。第三章說明了硬件部分的電路設(shè)計的電路圖。第四章就是軟件設(shè)計的主程序以及子程序的流程圖。最后第五章還有原理圖以及部分運(yùn)行的實物圖，軟件調(diào)試的整體思路。2系統(tǒng)的設(shè)計方案2.1太陽能電池電壓采樣模塊在所有太陽能產(chǎn)品中，它占據(jù)著核心位置。它的工作原理是利用光電材料經(jīng)光電轉(zhuǎn)換反應(yīng)后吸收光能:它的作用是將太陽能轉(zhuǎn)化為電能。當(dāng)下，使用頻率較高的太陽能電池除了有單/多晶硅之外，還有非晶硅。就第一種而言，它具備較高的光電轉(zhuǎn)換效率，但由于生產(chǎn)成本相對較高，開發(fā)受到一定程度的限制，所以沒有得到普及推廣。第二種電池，在光電轉(zhuǎn)換效率方面趕不上上一種。不過，其成本比單晶硅太陽能電池低很多，很多的國家都研究它，所有使得多晶硅太陽能電池能夠快速發(fā)展。非晶硅太陽能電池生產(chǎn)方法跟前兩者完全不同。工藝特別簡化，材料消耗低，功效低。它的主要優(yōu)點是在弱光條件也能發(fā)電。不過因為光電轉(zhuǎn)換效率低，而且使用時間越長反而越低，使得它的性價比相對很低，所以也沒有得到普及推廣。相較于單晶硅電池，多晶硅電池只可以使用一段時間，壽命不長。不過，就性價比而言，前者更有優(yōu)勢。此外，在整個市場中，很多小型太陽能電池板，均采用了單晶硅。所以，本設(shè)計選取了單晶硅。想要蓄電池正常充電，太陽能電池的工作電壓就需要嚴(yán)格的限制，否則作為能源部分，會導(dǎo)致整個智能控制系統(tǒng)沒法正常運(yùn)行。就其電壓限制而言，太陽能是蓄電池的1.5倍左右。2.2蓄電池電壓采樣模塊對于電子元器件來說，電源的穩(wěn)定性是保證其正常運(yùn)行的門檻，一般情況下，穩(wěn)定的電源線路的構(gòu)成如下：除了整流之外，還包含了濾波和穩(wěn)壓。下面是三種方案：一：使用獨立穩(wěn)壓電源通常而言，穩(wěn)壓電源包含兩種，分別是交流和直流，通常采用后者。優(yōu)勢：電源具有明顯的穩(wěn)定性，適應(yīng)性強(qiáng)，可兼容各種電路。不足：對于不同的模塊而言，假使都運(yùn)用獨立電源，就會導(dǎo)致電路變得繁雜，使得模塊之間產(chǎn)生干擾。如此一來，會增加開發(fā)成本，使用率不高。二：通過單片機(jī)控制系統(tǒng)，提供整流濾波電路一般情況下，這種電源電路使用220伏的交流電。為了保證小額電壓的穩(wěn)定性，可以采取以下方式：其一，濾波整流；其二，對電容電阻進(jìn)行降壓；其三，進(jìn)行濾波和穩(wěn)壓。在設(shè)計過程中，先選用式整流電路。濾波時使用電容濾波。優(yōu)勢：降低不必要的成本，整個系統(tǒng)十分簡潔。不足：輸出功率低，適用范圍比較局限，僅限于小型電路。方案的選?。喝绻捎玫谝环N，就會增加電路的復(fù)雜性，同時需要耗費(fèi)更多的資金。如果使用第二種，就可以提升電路使用的便捷性，無需憂慮電源的問題。整體而言，選擇第二種。2.3單片機(jī)處理模塊以下是兩種方案：一、單片機(jī)型號為STC89C52，它的算術(shù)功能強(qiáng)，軟件編程靈活、自由度大。各種算法和邏輯控制可以通過軟件編程來實現(xiàn)。并且擁有眾多優(yōu)點，使其高性價比很高，所有得到了廣泛應(yīng)用。二、采用PIC單片機(jī)。PIC8位單片機(jī)包含以下系列：基本級、中級系列和高級系列。上述的三層次(級)的PIC在代碼兼容性方面，八位單片機(jī)性能優(yōu)異。對于用戶來說，他們輕易就可以把代碼，由某型號，轉(zhuǎn)換成另外一種。其主要產(chǎn)品是PIC

16C系列和17C系列8位單片機(jī)。本次設(shè)計我選擇方案一，結(jié)構(gòu)緊湊，工作穩(wěn)定，性價比很高，采用STC89C52作為主控制單片機(jī)。2.4LE顯示模塊以下是兩種方案：一、LCD5110液晶顯示屏它使用的是84x48的點陣式液晶模式。漢字和數(shù)字主要通過顯示屏顯示，可讀寫四行。在通信環(huán)節(jié)，主要借助一下兩個部位：串連接口、主處理器。如此一來，可以減少信號接口線的個數(shù)。除了電源、底線之外，共計九條。就液晶顯示控制器、驅(qū)動芯片而言，都和液晶芯片綁定在一起，模塊體積不大，安裝更為便捷。不過，5110液晶屏采用了TFT，這種材質(zhì)不夠先進(jìn)，影響視覺效果。二、LCD1602液晶顯示屏這種顯示屏，可以顯示漢字或者數(shù)字，呈現(xiàn)16X2既兩行，其字符數(shù)量為三十二。在基本原理方面，和LCD5110差不多。不過，這種液晶屏選用了TFT，這種材質(zhì)比較先進(jìn)。所以可以給人們帶來良好的視覺效果，避免模糊或者變形現(xiàn)象的發(fā)生。方案的選取：選用第二種方案，在工作原理方面，兩種液晶屏差不多。站在觀察者的層面分析，方案二更合適。其設(shè)計可以給用戶帶來更好的體驗感，緊跟時代潮流。2.5照明燈具的選擇太陽能路燈采用什么樣的材質(zhì)是非常重要的，需要符合綠色環(huán)保和節(jié)能的要求，一般采用低壓節(jié)能燈、低壓鈉燈、和LED燈等。（1）低壓節(jié)能燈：低壓節(jié)能燈的光效轉(zhuǎn)換效率較高，并且功率小。就是使用壽命相對較較短，性價比不高，不適合大規(guī)模使用。（2）低壓鈉燈：低壓鈉燈的光效轉(zhuǎn)換效率較高，但是需要配上逆變器使用，并且低壓鈉燈本身價格不菲，導(dǎo)致整套下來造價很高，不適合廣泛應(yīng)用。（3）LED燈：LED燈壽命很長，工作電壓低，光效轉(zhuǎn)換效率較高。因此，為達(dá)到最佳性能要求，選用LED燈具。2.總體設(shè)計方案以下是兩種方案：此方案共包含兩個部分：其一為光控系統(tǒng)，其二為開關(guān)控制電路。工作過程中，主要借助光敏電阻、開關(guān)管的特征，予以操控。在整個電路中，需要提供一定的電路。先降壓，隨后再穩(wěn)壓供電。負(fù)載直接提供電力。借助自然光，將其作為傳感器?，F(xiàn)在，光敏電阻的使用頻率較高。之所以如此，是因為這種電阻十分敏感。除此之外，輔之以開關(guān)管的特性，采集光照。此方案由單片機(jī)組成，形成完整的光控電路。將STC89C52單片機(jī)作為核心芯片，以ADC0832作為轉(zhuǎn)換裝置來設(shè)計智能控制系統(tǒng)，系統(tǒng)的主要功能是根據(jù)外界環(huán)境的光照強(qiáng)度來決定是否打開燈光，而燈光的控制則由STC89C52單片機(jī)負(fù)責(zé)。如果四周比較亮，燈就會減弱，或者滅掉。如果情況恰恰相反，環(huán)境較暗，燈光就會增強(qiáng)，此外，人們可以根據(jù)實際情況，進(jìn)行亮度調(diào)節(jié)。綜上所述，選取第二種方案，因為它更加智能。只有這樣，才能滿足控制的初衷。提升LED照明燈的實用性，可以添加多種功能。詳見圖2.1。2.8本章小結(jié)本章分別對系統(tǒng)的太陽能電池電壓采樣模塊,蓄電池電壓采樣模塊,LE顯示模塊,單片機(jī)處理模塊和燈具的選擇提供了數(shù)種方案的選擇，并對每個方案的優(yōu)缺點分析，結(jié)合可實行性，選擇最優(yōu)方案，確保設(shè)計的成功率以及元器件購買的便利性。3硬件部分3.1最小系統(tǒng)電路設(shè)計3.1.1STC89C52單片機(jī)說明：第1～8腳：內(nèi)部帶上拉電阻的8位準(zhǔn)雙向I/O端口；第9腳：復(fù)位引腳，引腳上出現(xiàn)2個機(jī)器周期的高電平將使單片機(jī)復(fù)位。第10～17腳：內(nèi)部帶上拉電阻的8位多功能雙向I/O端口。第18腳：外部晶體振蕩器包含兩端，和其中一端相連。第19腳：和振蕩器的另一端連接。片內(nèi)是一個振蕩電路反相放大器的輸入端。第20腳：接地。第31腳：就程序存儲器而言，其內(nèi)部和外部選通。和低電平連接，從外部程序存儲器，進(jìn)行指令的讀取。假使接高電平，就從內(nèi)部進(jìn)行讀取。第32～39腳：8位漏極開關(guān)型雙向I/O端口?？梢宰鳛橥ㄓ肐/O口使用，但必須加上拉電阻。第40腳：電源輸入，接5V電源。詳見圖3.1：圖3.13.1.2復(fù)位電路復(fù)位系統(tǒng)在全部智控系統(tǒng)中都有涉及，此系統(tǒng)也是如此。該系統(tǒng)就是當(dāng)是系統(tǒng)出現(xiàn)錯誤，任何操作未響應(yīng)時，將系統(tǒng)重置，重新開始，繼續(xù)運(yùn)行。因此，復(fù)位電路是必須的。其中，復(fù)位包含以下兩種：手動（硬）復(fù)位、軟復(fù)位。此系統(tǒng)選用了前一種，詳見圖3.2：圖3.2基于上圖，通電后，就會給C1充電，充滿后開始放電。由于C1的這一過程，會給系統(tǒng)一個上電復(fù)位。但是該系統(tǒng)中有個電阻R1。它可以避免單片機(jī)的復(fù)位引腳處于高電平。因此，系統(tǒng)復(fù)位就被很好地避免了。如需復(fù)位，點擊復(fù)位按鈕即可。復(fù)位引腳轉(zhuǎn)而進(jìn)入高電平狀態(tài)。從復(fù)位引腳開始，一直維持高電平狀態(tài)，以此為基點，進(jìn)行計時。接著執(zhí)行復(fù)位指令，重啟系統(tǒng)，進(jìn)行程序的第二次運(yùn)行。由于，這個時間其實很短，所以按下復(fù)位按鍵之后，很快就能夠響應(yīng)。3.1.3時鐘電路由于本系統(tǒng)中使用的單片機(jī)已經(jīng)在前文確定了，而該單片機(jī)的內(nèi)部是沒有時鐘鐘振蕩電路，所以在單片機(jī)，進(jìn)行時鐘振蕩電路的連接。就硬件電路而言，其連接圖詳見3.3：圖3.3基于上圖可知，第18、19引腳，先和無源晶振連接。通常情況下，連接需要達(dá)到11.0592MHZ或者12MHZ。此設(shè)計需要的波特率應(yīng)達(dá)到9600，所以，選用了選用了前者，并將其作為振蕩電路的時鐘源。該系統(tǒng)中擁有兩個電容C2、C3，它們的容值都選用22PF規(guī)格的，增加著兩個電容的原因是能夠起震，對晶振頻率進(jìn)行穩(wěn)定。就單片機(jī)而言，當(dāng)其配備時鐘振蕩電路后，就會出現(xiàn)自激振蕩，從而產(chǎn)生基準(zhǔn)信號。這時，通過單片機(jī)操控的系統(tǒng)即可正常運(yùn)行。3.2光照采集電路設(shè)計3.2.1ADC0932模數(shù)轉(zhuǎn)換器（1）0ADC0832特征如下：①八位分辨率；②雙通道A/D轉(zhuǎn)換；③輸入/出電平，可以與TTL/CMOS保持兼容；④5V電源供電過程中，保持電壓區(qū)間為（0，5）V；⑤工作頻率250KHZ，轉(zhuǎn)換時長32μS；⑥能耗通常為15mW；⑦8P、14P—DIP、PICC封裝；⑧商用級、工業(yè)級芯片而言，其溫寬分別為0°Cto70°C、?40°Cto85°C（2）接口詳見圖3.4：圖3.43.2.2光照采集電路就光敏電阻而言，由于光強(qiáng)的變動，它也會隨之變化，阻值同樣出現(xiàn)變化。但是，此單片機(jī)為數(shù)字芯片。因此，單片機(jī)不可以收集采集模擬量變化，因此，需通過模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片，對模擬量進(jìn)行轉(zhuǎn)換，使之成為數(shù)字量。此設(shè)計選用的芯片型號為ADC0832。連接圖詳見3.5：圖3.5如上述描述的，和一個和第七個通常為通信引腳。第2引腳和第3引腳為信號輸入通道。R5為光敏電阻,與第4引腳相連，另一端則并聯(lián)一個10K的上拉電阻和第2引腳。第5引腳和第6引腳分別時為信號讀取引腳和信號輸入引腳，不過由于該兩引腳不會同時使用，所以將兩個引腳連接起來。3.3液晶顯示電路設(shè)計（1）操作說明：第一：V.S.S.為地電源。第二：V.D.D.接正極電源。第三：高智能電視所表示的壓力信息。第四：信息服從選項機(jī)。第五：命令服務(wù)端。第六：高智能終端。第七至第14：Odgundb互通式線條。

第十五：正負(fù)極的源頭。第十六：背光源負(fù)極。（2）LdBC172的arm所標(biāo)示的地點，以及他說一一對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的字體都可以通過lcb124以及amrr地址上去查詢，在系統(tǒng)里頭的儲存中，現(xiàn)目前已經(jīng)存儲了，大概有170多個樣式圖片等，這些樣式圖片呢？都是我們平時可以看得到普遍閱讀的，其中這些圖片字符等他都包括了中文的大小寫英文的大小寫，還有其最經(jīng)常用的字符標(biāo)點，還有拉伯?dāng)?shù)字。相同的圖文都有對應(yīng)的進(jìn)制碼可以通過進(jìn)制碼互相轉(zhuǎn)換例如大寫字母英文a的代號是01000110011a在系統(tǒng)存儲的顯示那塊兒可以把它變換為2h一以及它對應(yīng)的合格字體都可以查詢LCD1602的RAM地址映射以及標(biāo)準(zhǔn)字庫表，在其內(nèi)部的存儲系統(tǒng)中，已經(jīng)進(jìn)行了儲存，共計160個字符圖形，這些字符都是我們平時所接觸到的。這些字符包括英文字母的大小寫、阿拉伯?dāng)?shù)字、常用符號、標(biāo)點等，每一個字符都有它們自己的2進(jìn)制代碼，他們都可以進(jìn)行直接轉(zhuǎn)換。也可以降序能直接看得到字母通俗易懂的那種，如下面圖3.6lcb21所顯示的：圖3.6在cld1026高智能通透模板的最開始系統(tǒng)中高質(zhì)量通透模板所表示的字樣可以智能的進(jìn)行轉(zhuǎn)向，可以不用需要人為的去調(diào)節(jié)前面每一個點進(jìn)去的復(fù)為其命名，最終決定高智能通透模板的情況。Gcld1026高智能通透模板所采用的電路理念是由圖高智能洞頭模板LED顯屏器其他的理論來進(jìn)行創(chuàng)作時告知按偷偷模板具有高效的物理性質(zhì)，也就是說，首先他是通過高低電壓來對其做一個控制作用一般電力壓都可以表示它的色彩以及圖標(biāo)也可根據(jù)dcl的厚度為其匹配一個適合他的屏幕及這個屏幕應(yīng)具有普遍性的電路集成進(jìn)行啟動，同時具有高效的色彩性以及舒適的全面屏。這次采取了高效智能模板的顯屏器，dcl10260零件，怎么進(jìn)行連接？可看下圖3.7所示：圖3.73.4電源電路設(shè)計在節(jié)約省電的管控構(gòu)圖中，一般是通過太陽能為其充電供電，蓄電池給LED燈供電的模式。但它的前提是太陽光，必須要強(qiáng)大，這樣他吸收的才多，轉(zhuǎn)換出來的電才多然后將其轉(zhuǎn)移到蓄電池中進(jìn)行存儲，并對蓄電池進(jìn)行監(jiān)控，以防止過度充電損壞蓄電池。當(dāng)蓄電池需要提供電能時，由于充電時，電池內(nèi)的電壓不是穩(wěn)定狀態(tài)，會在一個范圍內(nèi)變化。所以蓄電池需要進(jìn)行升壓，穩(wěn)定在5V電壓才能進(jìn)行工作，將電能輸送到整個系統(tǒng)。為了防止長時間陰雨天氣，導(dǎo)致太陽能板一直無法提供電能給蓄電池，那么系統(tǒng)將無法工作。所以本設(shè)計加入了一個專用充電口，通過數(shù)據(jù)線來為蓄電池充電，從而應(yīng)對該事件出現(xiàn)，其電路圖如下圖3.8所顯示：圖3.8220瓦轉(zhuǎn)換為五瓦，他所采用的就是一個高效率的集成電路樣板，他所采用的整個流程是用一個比較小的降壓機(jī)來將其轉(zhuǎn)換成一個二次的改壓器，由這個改壓器連接到一個富有負(fù)值電率的連接器上轉(zhuǎn)成一個二級，腦電波，和僑中路段以及壓力穩(wěn)定表達(dá)，其中最后通過降壓解壓來實現(xiàn)。整個操作過程為：四個二級腦電波導(dǎo)流體通證急電，由正電級轉(zhuǎn)為負(fù)電極，且由BI—CD—32，此方向從負(fù)極流出流入DL—BD—11且流出時為正極。且最終流去D2。所以不管是正還是負(fù)，最后的結(jié)果都是一樣的，只是過程所留經(jīng)的地方不一樣而已。最終他的壓力數(shù)為：u.l.=0.9U.2;電.流.I.L.=0.9*(U.2/R.L)電壓UI的電路輸出要滿足以下式子：穩(wěn)壓電源輸出最大值是Uomax；（UI-UO）min輸入輸出最小電壓差是在看到集成穩(wěn)壓器顯示結(jié)果計算后得到的；濾波器輸出的電壓紋波值是URIP；電網(wǎng)波動引起輸入電壓變化用△UI來顯示。集成三端穩(wěn)壓器中，的時候，穩(wěn)壓性是比較好的。可以計算出濾波器輸出的電壓值為：，設(shè)UI=22V.依據(jù)UI可以知道變壓器次級電壓U2。變壓器、變壓器次級電流和濾波器輸出電流的三者間的關(guān)系在橋式整流電路中可列式表達(dá)為：將變壓器的效率取值為η＝0.8，可算出變壓器的容量是：P=U2I2/η=20×0.75/0.8=18.75(W)那么就是選容量為20W的變壓器合適。流過三極管的電流在橋式整流電路中可以算出來得：在設(shè)計時，濾波電容一般采用的是，通常RLC要達(dá)到充電周期時常的2～5倍在放電的過程中。然而在我們設(shè)計的橋式整流電路中，濾波電容C的充電周期只占交流周期的二分之一，就是：，設(shè)式子中的RL=UI/II，因此可得濾波電容容量是：3.5電路按鍵部分設(shè)計按鍵設(shè)計在智能控制系統(tǒng)里也是及其重要的一環(huán)，我們可以將機(jī)械按鈕和觸摸式按鈕結(jié)合利用起來，在使用的過程中時，可以根據(jù)需要來切換不同狀態(tài)的按鍵效果，但是閉合接通還是直接使用總開關(guān)。來自于外部的壓力消失時，電路會被自動切斷。金屬彈片受力變化是影響電路的開關(guān)的重要因素，我們是靠它來實現(xiàn)其開關(guān)的。開關(guān)和單片機(jī)端口的兩種連接方式分別是獨立式和行列式的。我們這個系統(tǒng)里采用的是獨立的。數(shù)據(jù)傳輸接口是獨立按鍵電路和單片機(jī)的連接在一起的。每個單獨的單片機(jī)數(shù)據(jù)傳輸口線如果出現(xiàn)問題也不會干擾到其他的線路按鈕的工作。這次系統(tǒng)中設(shè)計的按鍵電路，按鍵都用的是低電平導(dǎo)通的方式。鍵盤進(jìn)行獨立識別、簡單的程序編寫，MCU可以直接讀取pin狀態(tài)，如果是低電平的話就延時后抖動，重新讀取按鍵數(shù)據(jù)，加入還是保持是低電平，就能判斷按鍵已經(jīng)按下；假如保持高電平，就可以判斷按鍵并沒有按下。設(shè)計過程中，運(yùn)用單片機(jī)的LED照明燈智能調(diào)光系統(tǒng)為基礎(chǔ)進(jìn)行的按鍵引腳設(shè)計，都使用的是STC89C52單片機(jī)的P2.0、P2.1IO口，負(fù)極連接在按鍵的另一端，或者使用地線接在按鍵的另一端，這樣最終就設(shè)計出獨立式按鍵電路圖，見圖3.9。圖3.93.6LED發(fā)光模塊設(shè)計在我設(shè)計的這個系統(tǒng)里，因為LED燈所需的電流比單片機(jī)所需的要高，所以不能共用一個電源。否則當(dāng)LED燈工作時，會使整個系統(tǒng)的電壓降低，就會導(dǎo)致整個系統(tǒng)的用電芯片全部癱瘓，使得系統(tǒng)停止正常運(yùn)轉(zhuǎn)。所以在這個系統(tǒng)中，我們會運(yùn)用繼電器來控制LED燈的電路線路，其電路連接圖見3.10。圖3.10從上面的圖示中，我們可以看出，若想要成功連接一個發(fā)光電路，需要以下原件:三極管、LED燈和繼電器各一個，電阻兩個。此外，對于部分原件的規(guī)格還有相應(yīng)規(guī)定，比如:三極管應(yīng)當(dāng)選擇9012PNP這一類型的。在電路中，它的存在是很重要的，能夠使信號強(qiáng)度增大。由于單片機(jī)的IO口驅(qū)動能力不足，不能直接控制繼電器。因為控制三極管導(dǎo)通的電流非常小，因此，額外添加三極管是十分必要的，只有這樣，單片機(jī)才能成功對繼電器實現(xiàn)控制。電路接通并且導(dǎo)電之后，電流在繼電器上的流向是從正極到負(fù)極。在上方的示意圖里面，LEDD4燈充當(dāng)指示的功能，如果電路成功接通之后，繼電器閉合，那么LED燈就會發(fā)光，作為指示。此外，在上方的示意圖里，電阻R7和R8所起的作用是限制電流和分散電壓。因為LED的理論電壓只有2V，而經(jīng)過三極管傳輸而來的電壓為5V，所以必須要添加一個電阻，承擔(dān)分散電壓的任務(wù)，選用的電阻阻值為1000，這樣就可以分散60%的電壓，使得LED燈只承擔(dān)40%的電壓，即2V，不僅保證了LED燈的正常使用，也使整個電路得以聯(lián)通運(yùn)行。三極管的基極和單片機(jī)的P2、3有直接的聯(lián)系，在必要的時候，設(shè)置P2.3為低額度的電平，便可以使電路正常運(yùn)行。3.7本章小結(jié)本章分別詳細(xì)介紹了整個太陽能路燈智能控制系統(tǒng)設(shè)計的硬件部分,為最小系統(tǒng)電路設(shè)計、光照采集電路設(shè)計、液晶顯示電路設(shè)計、電源電路設(shè)計、電路按鍵部分設(shè)計和LED發(fā)光模塊設(shè)計，每個設(shè)計的電路圖都在proteus中完成。所有設(shè)計電路結(jié)合在一起，由此便完成了整個太陽能路燈智能控制系統(tǒng)的硬件圖設(shè)計。4軟件設(shè)計4.1系統(tǒng)主程序設(shè)計主程序下方包含的子程序主要有三個方面，分別是按鍵處理、液晶顯示以及ADC0832轉(zhuǎn)換這三類程序。其中，按鍵處理程序主要負(fù)責(zé)設(shè)置相關(guān)閥值;而ADC0832轉(zhuǎn)換程序負(fù)責(zé)收集相關(guān)信號，包括光敏電阻采集的以及太陽能電池、蓄電池傳輸?shù)娜愋盘枺缓髮⑺鼈兡?shù)轉(zhuǎn)換，并且將全部信息輸入到單片機(jī)中；液晶顯示程序負(fù)責(zé)在LCD液晶屏上顯示信號，所顯示的信號是經(jīng)過單片機(jī)傳輸而來的，此外，它對于相關(guān)系統(tǒng)的閥值還有控制作用。主程序的具體流程見圖4.1：圖4.14.2模數(shù)轉(zhuǎn)換子程序設(shè)計這一類芯片和單片機(jī)之間的連接是通過四條數(shù)據(jù)線來完成的。其中，D0口與D1口即使都接到了同一個腳管處也不會發(fā)生排斥，系統(tǒng)可以正常運(yùn)行。當(dāng)芯片處于休息狀態(tài)的時候，CS需要接高電平。一旦進(jìn)入工作狀態(tài)，CS所接的電平必須要降低，并且持續(xù)不變。CLK是時鐘電路信號的接收器，在收到信號后，芯片會完成相應(yīng)的指令與工作。具體流程見圖4.2：圖4.24.3液晶顯示子程序設(shè)計LCD1602顯示器上面所顯示的信號是通過單片機(jī)傳輸而來的。模數(shù)轉(zhuǎn)換的工作流程是將物理信號數(shù)字化，并且將其輸入到單片機(jī)中，處理的信號主要是通過太陽能電池以及蓄電池來采集的。一系列流程都結(jié)束之后，LCD液晶屏?xí)ψ罱K得到的信號進(jìn)行顯示。大致的流程見圖4.3：圖4.34.4按鍵子程序設(shè)計在整個系統(tǒng)的設(shè)計過程當(dāng)中，所需要設(shè)置閥值的物理量只有光照強(qiáng)度而已，因此相應(yīng)的按鍵總量也不多，可以將其全部獨立化，從而使操作更加簡潔高效。按鍵程序運(yùn)行的原理大致如下:如果“加”鍵被按下，那么與這個按鍵相連的單片機(jī)IO口就會被相應(yīng)的系統(tǒng)進(jìn)行降低，從而單片機(jī)根據(jù)指令執(zhí)行程序，提升對光照強(qiáng)度設(shè)置的初始閥值?！皽p”的操作以及過程跟“加”的一樣，除了子程序不同重復(fù)即可。圖4.44.5本章小結(jié)這一個章節(jié)主要講述了本次設(shè)計各個分系統(tǒng)的運(yùn)行流程圖，其中，太陽能路燈智能控制系統(tǒng)中有四類程序的設(shè)計較為重要，分別是系統(tǒng)主程序，以及模數(shù)轉(zhuǎn)換、液晶顯示和按鍵三類子程序。該章節(jié)對其進(jìn)行了系統(tǒng)化的講解，這樣可以使讀者通過這些說明和流程圖片，更快的理解每一塊對應(yīng)的功能和這些功能是怎樣實現(xiàn)的。5仿真及其調(diào)試本次設(shè)計用到的電路仿真軟件為proteus，編程軟件為Keil。proteus和Keil均是在大學(xué)的學(xué)習(xí)過程中，在進(jìn)行相關(guān)專業(yè)的課程設(shè)計時常用到的軟件。prote