畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-基于單片機(jī)的太陽能路燈控制器設(shè)計(jì).doc

《畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-基于單片機(jī)的太陽能路燈控制器設(shè)計(jì).doc》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-基于單片機(jī)的太陽能路燈控制器設(shè)計(jì).doc（42頁珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、摘 要太陽能是最環(huán)保的能源，利用太陽能來照明將是低碳生活的發(fā)展趨勢(shì)。地球資源的日益貧乏，基礎(chǔ)能源的投資成本日益攀高，各種安全和污染隱患可謂無處不在，太陽能作為一種“取之不盡、用之不竭”的安全、環(huán)保新能源越來越受重視。太陽能路燈利用太陽電池的光生伏特效應(yīng)原理，白天太陽電池吸收太陽能光子能量產(chǎn)生電能，通過控制器儲(chǔ)存在蓄電池里，當(dāng)夜幕降臨或燈具周圍光照度較低時(shí)，蓄電池通過控制器向光源供電。太陽能路燈有著節(jié)能環(huán)保、可靠耐用、安裝靈活方便、安全、自主供電等功能。太陽能路燈系統(tǒng),主要由太陽能光電池組件、蓄電池、控制器和照明燈具組成。在路燈系統(tǒng)的控制下，白天有陽光就充電儲(chǔ)能，晚上光控和時(shí)空點(diǎn)亮發(fā)光負(fù)載，照明

2、道路。太陽能路燈系統(tǒng)的控制器是整個(gè)路燈系統(tǒng)中充當(dāng)管理者的關(guān)鍵部件，它的最大功能是對(duì)蓄電池進(jìn)行全面的管理，防反充電控制，防過充電控制，防過放電控制。本次設(shè)計(jì)由直流電源穩(wěn)壓電路，單片機(jī)控制電路，蓄電池過充過放控制電路，光控檢測(cè)電路，時(shí)間定時(shí)電路和市電轉(zhuǎn)換電路組成關(guān)鍵詞：太陽能；光控；定時(shí)；蓄電池；過充；自動(dòng)控制；單片機(jī)AbstractSolar energy is the most environmental protection energy, using solar energy to lighting will be the development trend of low carbon l

3、ife. The earths resources, the increasingly poor based energy investment cost of safety and pollution increasingly up, it is ubiquitous, hidden solar energy as the one kind of mine, an inexhaustible new energy safety and environmental protection are becoming more and more attention.Solar street lamp

4、s use the sun battery light born volts effect principle, the daytime solar cell absorbs solar photon energy to produce electricity, through the controller in stored in the battery, when night falls or lamps and lanterns at low light around by the controller, battery power to light. Solar street lamp

5、s with energy conservation and environmental protection, reliable and durable, installation is flexible and convenient, safety, independent power supply, and other functions. Solar street lamps system, and the main test kit, batteries, solar controller and lighting lamps and lanterns composition. Th

6、e streetlights system under the control of daytime have sunlight charge storage, evening light-activated and space-time light shine load, lighting road. Solar street lamps system controller is the whole street lamp system as the key components, managers of its biggest function is comprehensive manag

7、ement, battery charge control, prevent counter-attack charging control, prevent after discharge control.This design by dc power voltage circuit, SCM control circuit, battery overcharge had put control circuit, optical detection circuit, time timing circuits and utility of converter circuitKey words:

8、Solar; Optical; Timing; Battery; Overcharge; Automatic control; microcontroller引言21 國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀22 太陽能路燈簡介32.1 太陽能路燈基本結(jié)構(gòu)32.2 太陽能電池板組件42.3 太陽能電池的基本特性52.3.1太陽能電池的外特性52.3.2熱島效應(yīng)52.4 蓄電池62.5 控制器72.5.1防反充電控制72.5.2防過充電控制72.5.3防過放電控制72.6 光源的選擇72.7 太陽能LED路燈優(yōu)勢(shì)83單片機(jī)93.1 單片機(jī)的應(yīng)用93.2 單片機(jī)的特點(diǎn)103.3單片機(jī)的管腳圖104 時(shí)鐘芯片DS13021

9、24.1 DS132引腳功能及結(jié)構(gòu)124.2 DS1302 與微控制器的接口軟件簡單說明145 方案選擇145.1電源變換電路145.2 時(shí)間控制方式155.3 光控電路155.4 發(fā)光負(fù)載156 原理156.1 設(shè)計(jì)原理157 硬件電路設(shè)計(jì)167.1 電源電路167.2 單片機(jī)的時(shí)鐘167.3 單片機(jī)復(fù)位電路167.4 光控模塊177.5 單片機(jī)總電路187.6 充放電模塊187.7 限制過放電電路的設(shè)計(jì)197.8 LED連接電路207.9 市電轉(zhuǎn)直流電電路218 主要程序解析228.1 往DS1302寫入和讀入1Byte數(shù)據(jù)228.2 根據(jù)命令字，向1302寫和讀一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)228.3 往

10、DS1302中寫入數(shù)據(jù)，對(duì)ds1302進(jìn)行初始化238.4 獲取時(shí)鐘芯片ds1302時(shí)間的相關(guān)語句239 調(diào)試249.1 穩(wěn)壓電路249.2 太陽能電池板白天光照充電249.3 程序編寫2410 PCB元件布局、布線基本規(guī)則2610.1 元件布局基本規(guī)則26謝 辭28參考文獻(xiàn)29引言隨著太陽電池轉(zhuǎn)換效率和生產(chǎn)技術(shù)的不斷提高，太陽能光伏發(fā)電的應(yīng)用越來越廣泛，在照明領(lǐng)域，太陽能路燈作為光伏發(fā)電系統(tǒng)在國內(nèi)的主要應(yīng)用模式，被越來越多的所認(rèn)識(shí)并接受?？缛?1世紀(jì)后，人類面臨著實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的重大挑戰(zhàn)，如何能在能源有限和環(huán)境保護(hù)的雙重制約下發(fā)展經(jīng)濟(jì)已成為全球的熱點(diǎn)問題。而能源問題更為突出，不僅表

11、現(xiàn)在常規(guī)能源的匱乏，更嚴(yán)重的是化石能源的開發(fā)利用更加劇了環(huán)境的惡化。主要表現(xiàn)為以下幾個(gè)方面：(1)能源短缺。常規(guī)能源的有限性和分布不均勻，造成了世界上大部分國家能源供應(yīng)不足，不能滿足其經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需求。從長遠(yuǎn)來看，全球已探明石油儲(chǔ)量只能用到2020年，天然氣也只能延續(xù)到2040年左右，即使儲(chǔ)量豐富的煤炭資源也只能維持二三百年。因此，人類遲早要面臨化石燃料枯竭的危機(jī)局面。(2)環(huán)境污染。燃燒煤、石油等化石燃料，每年有數(shù)十萬噸硫等有害物質(zhì)排入天空，是大氣環(huán)境遭到嚴(yán)重污染，直接影響居民的身體健康和生活質(zhì)量；甚至在局部地區(qū)形成酸雨，嚴(yán)重污染水土資源。(3)溫室效應(yīng)?；茉吹睦貌粌H造成環(huán)境污染，同時(shí)會(huì)

12、排放大量的溫室氣體，產(chǎn)生溫室效應(yīng)，引起全球氣候變化。地球資源的日益貧乏，基礎(chǔ)能源的投資成本日益攀高，各種安全和污染隱患可謂無處不在，太陽能作為一種“取之不盡、用之不竭”的安全、環(huán)保新能源越來越受重視。同時(shí)，也隨著太陽能光伏技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步，太陽能燈具產(chǎn)品在環(huán)保節(jié)能的雙重優(yōu)勢(shì)，太陽能路燈、庭院燈、草坪燈等方面的應(yīng)用已經(jīng)逐漸形成規(guī)模，太陽能發(fā)電在路燈照明領(lǐng)域發(fā)展已經(jīng)日趨完善。1 國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀在國家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的推動(dòng)下，太陽能產(chǎn)業(yè)從無到有、從小到大發(fā)展起來。國內(nèi)各大研究單位都對(duì)太陽能路燈作了詳盡的研究，特別是近幾年來，已經(jīng)初步形成在“產(chǎn)業(yè)上規(guī)模、技術(shù)上水平、產(chǎn)品上檔次和市場(chǎng)要規(guī)范”的產(chǎn)業(yè)發(fā)展思

13、路引導(dǎo)下，太陽能產(chǎn)業(yè)得到了快速發(fā)展，如太陽能熱水器、太陽能光伏電池技術(shù)日趨成熟，產(chǎn)品質(zhì)量不斷提高。近年來，隨著我國城市建設(shè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大和建設(shè)水平的不斷提高，我國城市的路燈總數(shù)以每年約20%的平均速度遞增，全國數(shù)千萬盞路燈的節(jié)電問題已引起政府部門的關(guān)注。在能源日趨緊張、電力供應(yīng)持續(xù)緊張的今天，低效、高耗的傳統(tǒng)城市照明已成為節(jié)能降耗的重要領(lǐng)域。為此，建設(shè)部和發(fā)改委明確提出城市道路照明要向“高效、節(jié)能、環(huán)保、健康”的“綠色照明”方向發(fā)展。隨著太陽能發(fā)電技術(shù)的不斷發(fā)展，太陽能路燈以環(huán)保、節(jié)能等優(yōu)勢(shì)成為城市道路照明行業(yè)的新寵，市場(chǎng)潛力巨大，我國太陽能路燈首先在沿海發(fā)達(dá)地區(qū)使用。上海市于2005年在崇明

14、島建成風(fēng)光互補(bǔ)道路照明工程。在我國西部，非主干道太陽能路燈、太陽能庭院燈漸成規(guī)模，太陽能資源相對(duì)豐富的青海省自2006年以來已在西寧等地安裝太陽能路燈超過200套；在北京奧運(yùn)會(huì)主要場(chǎng)館及其相關(guān)場(chǎng)所，太陽能路燈得到普遍應(yīng)用。然而，業(yè)內(nèi)人士也指出，由于存在成本、技術(shù)等諸多問題，現(xiàn)階段推廣太陽能路燈遇到“瓶頸”困擾?？傮w而言，太陽能路燈在我國城市道路照明行業(yè)中仍處于“花香”卻難“滿園綻放”的尷尬處境。在歐洲大部分地區(qū)，環(huán)保的思路推動(dòng)著替代能源技術(shù)的開發(fā)，太陽能被公認(rèn)為是一種極好的替代能源。它的利用有助于降低CO2的排放，因而達(dá)到保護(hù)環(huán)境，很多國家，如丹麥、芬蘭、德國和瑞士，都認(rèn)為氣候變暖是推動(dòng)太陽能

15、研究開發(fā)、發(fā)展和銷售活動(dòng)的主要因素。盡管受到常規(guī)能源的低價(jià)影響，在歐洲很多國家中，太陽能裝置市場(chǎng)仍然持續(xù)增長。雖然太陽能公司的數(shù)量在減少，但保留下來的公司都趨向于更具規(guī)模、更能抵御市場(chǎng)的波動(dòng)。在某些國家實(shí)行的電力公司私有化，可能提高他們將太陽能裝置推向市場(chǎng)的興趣。在奧地利等國，自己動(dòng)手建造集熱器的活動(dòng)，促進(jìn)了太陽能裝置的主動(dòng)發(fā)展。挪威已安裝70000多套小型光伏裝置，每年安裝約5000套，大多數(shù)裝置是為偏遠(yuǎn)小鎮(zhèn)、山區(qū)和沿海地帶度假旅社供電。芬蘭人每年也購買幾千套小型(40100W)光伏裝置，用于消夏小屋。此外，有些國家在高性能太陽能發(fā)電窗、太陽能熱水器、儲(chǔ)能裝置、透明隔熱材料、日光照明等產(chǎn)品的

16、商業(yè)化方面進(jìn)行努力。然而真正要用太陽能來取代一切能源還是一個(gè)長期而艱巨的任務(wù),任何新生事物最好先從小打小鬧開始，而且采用“自產(chǎn)自銷”的方式，路燈就是一個(gè)最好的采用太陽能的試點(diǎn)工程。而且，節(jié)能和減排一樣，必須先由政府倡導(dǎo)，甚至像德國那樣采用政府補(bǔ)貼的方法來推廣。我們欣喜地發(fā)現(xiàn),路燈工程原本即政府工程，是由政府來進(jìn)行招投標(biāo)的。因此,由LED路燈取代高壓鈉燈、由太陽能LED路燈取代交流電LED路燈正是大勢(shì)所趨。2 太陽能路燈簡介2.1 太陽能路燈基本結(jié)構(gòu)太陽能路燈主要由太陽電池組件、蓄電池、控制器、發(fā)光負(fù)載、組件支架、燈桿等幾部分組成。2.2 太陽能電池板組件太陽能電池板如圖2.1所示圖2.1 太陽

17、能電池板在新能源中，公認(rèn)技術(shù)含量最高、最有發(fā)展前途的是太陽能發(fā)電。太陽能發(fā)電主要有太陽能熱發(fā)電和太陽能光發(fā)電兩種基本方式。(1) 太陽能熱發(fā)電：將吸收的太陽輻射熱能轉(zhuǎn)換成電能的裝置，可分為兩類：一類是太陽能熱電直接轉(zhuǎn)換，如溫差發(fā)電等，目前功率都很小，有的尚處于原理試驗(yàn)階段；另一類是太陽能熱動(dòng)力發(fā)電，是將太陽熱能通過熱機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，其基本構(gòu)成包括集熱裝置、儲(chǔ)能系統(tǒng)、熱機(jī)和發(fā)電機(jī)等。有些國家正在研制較大功率的裝置，已達(dá)到并網(wǎng)發(fā)電的實(shí)際應(yīng)用水平。由于太陽能熱發(fā)電技術(shù)復(fù)雜，商業(yè)應(yīng)用只適合比較大的容量，因此發(fā)展不快，實(shí)際應(yīng)用不多。(2) 太陽能光發(fā)電：不通過熱過程，直接將太陽的光能轉(zhuǎn)換成電能的利用方

18、式，可分為光伏發(fā)電、光感應(yīng)發(fā)電、光化學(xué)發(fā)電和光生物發(fā)電。目前應(yīng)用的光伏發(fā)電，是將照射到太陽能電池上的光，產(chǎn)生光伏效應(yīng)直接轉(zhuǎn)換成直流電能輸出，一般由太陽能電池方陣及支架、蓄電池、控制器、逆變器等部分組成。其缺點(diǎn)：間歇性。受氣候條件影響；能量密度低；初始投資高。迄今已有100多個(gè)國家參與太陽能光電池的開發(fā)應(yīng)用。近年來，產(chǎn)量迅速增加生產(chǎn)成本開始下降。目前光伏發(fā)電主要用于三大方面：為無電場(chǎng)合提供電源；太陽能日用電子產(chǎn)品。如各類太陽能充電器、太陽能燈具等；并網(wǎng)發(fā)電。2.3 太陽能電池的基本特性2.3.1太陽能電池的外特性從應(yīng)用的角度論述，太陽能電池的外特性是比較重要的。首先，對(duì)于單片太陽能電池來說，它是

19、一個(gè)PN結(jié)，除了當(dāng)太陽光照射在上面時(shí)，它能夠產(chǎn)生電能外，它還具有PN結(jié)的一切特性。在標(biāo)準(zhǔn)光照條件下，它的額定輸出電壓為0.48V。在太陽能照明燈具使用中的太陽能電池組件都是由多片太陽能電池連接構(gòu)成的。它具有負(fù)的溫度系數(shù)，溫度每上升一度，對(duì)于多片太陽能電池組成的太陽能電池組件，這是一個(gè)不可忽視的問題。它的輸出特性曲線如圖2.2所示。圖2.2 太陽能電池輸出特性曲線圖2.2中，Isc是短路電流，Im是峰值電流，Voc是開路電壓。Vm是峰值電壓，Pm是峰值功率。在使用中，太陽能電池開路或者短路都不會(huì)造成損壞，實(shí)際上我們也正是利用它的這個(gè)特性對(duì)系統(tǒng)蓄電池充放電進(jìn)行控制的。太陽能電池陣列的伏安特性具有強(qiáng)

20、烈的非線性。太陽能電池陣列的額定功率是在以下條件下定義的：當(dāng)日射S=l000Wm2；太陽能電池溫度T=25；大氣質(zhì)量AM=1.5時(shí)，太陽能電池陣列輸出的最大功率便定義為它的額定功率。太陽能電池陣列額定功率的單位為“峰瓦”，記以“Wp”。為了讓太陽能電池組件在一年中接收到的太陽輻射能盡可能的多，要為太陽能電池組件選擇一個(gè)最佳傾角。關(guān)于太陽能電池組件最佳傾角問題的探討，近年來在一些學(xué)術(shù)刊物上出現(xiàn)得不少。通過Hay模型的計(jì)算，可以得到的不同傾角平面的月平均太陽輻照量變化。在不同角度傾斜面上，太陽輻照量差別較大，要為電池板選擇合適的傾角使其能獲得最大的太陽輻照量。2.3.2熱島效應(yīng)單片太陽能電池一般是

21、不能使用的，實(shí)際應(yīng)用的是太陽能電池組件。太陽能電池組件是由多片太陽能電池組合而成，用以達(dá)到期望的電壓值。太陽能電池組件在使用過程中，如果有一片太陽能電池單獨(dú)被遮擋，例如樹葉鳥糞等，單獨(dú)被遮擋的太陽能電池在強(qiáng)烈陽太陽光照射下就會(huì)發(fā)熱損壞，于是整個(gè)太陽能電池組件損壞。這就是所謂熱島效應(yīng)。為了防止熱島效應(yīng)，一般是將太陽能電池傾斜放置，使樹葉等不能附著，同時(shí)在太陽能電池組件上安裝防鳥針。2.4 蓄電池蓄電池實(shí)物圖如圖2.3所示圖2.3 蓄電池蓄電池是太陽能電池方陣的儲(chǔ)能裝置，其作用是將方陣在有日照時(shí)發(fā)出的多余電能儲(chǔ)存起來，在晚間或陰雨天時(shí)供負(fù)載使用。蓄電池組由若干蓄電池串并聯(lián)而成。一般容量要能在無太陽

22、輻射的日子里，滿足用戶要求的供電時(shí)間和供電量。目前常用的是鉛酸蓄電池，重要的場(chǎng)合也有用鎘鎳蓄電池，但價(jià)格較高，相對(duì)來說應(yīng)用沒有前一種廣泛。蓄電池是一種化學(xué)電源，它將直流電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能儲(chǔ)存起來。需要時(shí)再把化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔茚尫懦鰜怼Ｄ芰哭D(zhuǎn)換過程是可逆的，前者稱為蓄電池充電，后者稱為蓄電池放電。在光伏發(fā)電系統(tǒng)中，蓄電池對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生的電能起著儲(chǔ)存和調(diào)節(jié)作用。由于光伏系統(tǒng)的功率輸出每天都在變化，在日照不足發(fā)電很少或需要維修光伏系統(tǒng)時(shí)。蓄電池也能夠提供相對(duì)穩(wěn)定的電能。在光伏發(fā)電系統(tǒng)中，蓄電池處于浮充放電狀態(tài)，夏天日照量大，方陣給蓄電池充電；冬天日照量小，這部分儲(chǔ)存的電能逐步放出。在這種季節(jié)性循環(huán)的基礎(chǔ)上還

23、要加上小得多的日循環(huán)：白天方陣給蓄電池充電，晚上負(fù)載用電則全部由蓄電池供給。因此要求蓄電池的自放電要小，耐過充放，而且充放電效率要高，當(dāng)然還要考慮價(jià)格低廉，使用方便等因素。蓄電池的循環(huán)壽命主要由電池工藝結(jié)構(gòu)與制造質(zhì)量所決定。但是使用過程和維護(hù)工作對(duì)蓄電池壽命也有很大影響，有時(shí)是重大影響。首先，放電深度對(duì)蓄電池的循環(huán)壽命影響很大，蓄電池經(jīng)常深度放電，循環(huán)壽命將縮短。其次，同一額定容量的蓄電池經(jīng)常采用大電流充電和放電，對(duì)蓄電池壽命都產(chǎn)生影響。大電流充電，特別是過充時(shí)極板活性物質(zhì)容易脫落，嚴(yán)重時(shí)使正負(fù)極板短路；大電流放電時(shí)，產(chǎn)生的硫酸鹽顆粒大，極板活性物質(zhì)不能被充分利用，長此下去電池的實(shí)際容量將逐漸

24、減小，這樣使用壽命也會(huì)受到影響。本電路采用鉛酸免維護(hù)蓄電池，不需專門的維護(hù)；即便傾倒電解液也不會(huì)溢出，不向空氣中排放氫氣和酸霧；安全性能更好。2.5 控制器控制器是整個(gè)路燈系統(tǒng)中充當(dāng)管理者的關(guān)鍵部件，它的最大功能是對(duì)蓄電池進(jìn)行全面的管理，好的控制器應(yīng)當(dāng)根據(jù)蓄電池的特性，設(shè)定各個(gè)關(guān)鍵參數(shù)點(diǎn)，比如蓄電池的過充點(diǎn)、過放點(diǎn)，恢復(fù)連接點(diǎn)及SOC放電控制等。在選擇路燈控制器時(shí)，特別需要注意控制器恢復(fù)連接點(diǎn)參數(shù)，由于蓄電池有電壓自恢復(fù)特性，當(dāng)蓄電池處于過放電狀態(tài)時(shí)，控制器切斷負(fù)載，隨后蓄電池電壓恢復(fù)，如果些時(shí)控制器各參數(shù)點(diǎn)設(shè)置不當(dāng)，則可能出現(xiàn)燈具閃爍不定，縮短蓄電池和光源的壽命。2.5.1防反充電控制防止反

25、充電功能，一般來說，就是在太陽能電池回路中串聯(lián)一個(gè)二極管，二極管防止反充電，這個(gè)二極管應(yīng)該是肖特基二極管，肖特基二極管的壓降比普通二極管低。另外，還可以用場(chǎng)效應(yīng)晶體管控制防止反充電功能，它的管壓降比肖特基二極管更低，只是控制電路要比前面復(fù)雜一些。2.5.2防過充電控制防止過充電功能，可以在輸入回路中串聯(lián)或者并聯(lián)一個(gè)泄放晶體管，電壓鑒別電路控制晶體管的開關(guān)，將多余的太陽能電池能量通過晶體管泄放，保證沒有過高的電壓給蓄電池充電。2.5.3防過放電控制除了Ni-Cd電池外，其它蓄電池一般都要具有防止蓄電池過放電功能，因?yàn)闀?huì)造成蓄電池過放電永久性損壞。需要注意的是，太陽能電池系統(tǒng)一般相對(duì)蓄電池是小倍率

26、放電，所以放電截止電壓不宜過低。2.6 光源的選擇光源的選型對(duì)于太陽能路燈來說是最關(guān)鍵的一步，目前針對(duì)太陽能路燈專用的光源較少，為減少有限能量的損失，光源盡量選直流光源。目前常見的光源有直流節(jié)能燈、高頻無極燈、低壓鈉燈和LED光源。LED 作為半導(dǎo)體光源，其發(fā)展勢(shì)頭強(qiáng)勁，是太陽能路燈最為理想的光源，LED路燈光源是一款多功能、環(huán)保節(jié)能型路燈光源，適合在各種場(chǎng)合的照明使用。LED路燈驅(qū)動(dòng)器是專門針對(duì)LED路燈系統(tǒng)所研發(fā)的產(chǎn)品，用于提供LED燈具穩(wěn)定的電源。運(yùn)用先進(jìn)的電子電力技術(shù)，設(shè)計(jì)了高效率增強(qiáng)以及超節(jié)能脈波寬度調(diào)變（PWM）兩種輸出模式，配合時(shí)間控制，可以在需要的時(shí)候（上半夜天黑人多車多的時(shí)候

27、）以高效率增強(qiáng)模式點(diǎn)亮LED燈具，提供良好的照明，而其它時(shí)間段（后半夜人車稀少的時(shí)候）則以超節(jié)能模式輸出，節(jié)約蓄電池的電力的消耗。（1）低壓節(jié)能燈：功率小，光效較高，但使用壽命2000小時(shí)，電壓低燈管發(fā)黑，一般適合太陽能草坪燈、庭院燈。（2）低壓鈉燈：低壓鈉燈光效高（可達(dá)200Lm/w），但需逆變器，低壓鈉燈價(jià)格貴，整個(gè)系統(tǒng)造高，采用較少。（3）無極燈：功率小，光效較高。該燈在220V（純正弦波，頻率50赫茲）普通市電條件下使用，壽命可以達(dá)到5萬小時(shí)，在太陽能燈具上使用壽命大大減少和普通節(jié)能燈差不多（因?yàn)樘柲軣艟叨际欠讲孀兤鳎柲茈娫?20V輸出頻率、項(xiàng)位、電壓都是不能和普通市電相比的）

28、。（4）LED：LED燈光源，壽命長，可達(dá)1000000小時(shí)，工作電壓低，不需要逆變器，光效較高，國產(chǎn)50 Lm/w，進(jìn)口80 Lm/w。隨著技術(shù)進(jìn)步，LED的性能將進(jìn)一步提高。LED作為太陽能路燈的光源將是一種趨勢(shì)。2.7 太陽能LED路燈前景隨著可持續(xù)發(fā)展的不斷深入，人們?cè)诜e極開發(fā)各類可再生新能源的同時(shí)也在倡導(dǎo)節(jié)能減排的綠色環(huán)保技術(shù)而在照明領(lǐng)域，壽命長節(jié)能安全綠色環(huán)保色彩豐富微型化的 LED固態(tài)照明也已被公認(rèn)為世界一種節(jié)能環(huán)保的重要途徑，太陽能LED路燈同時(shí)整合了這兩者的優(yōu)勢(shì)。LED(Light Emitting Diode，發(fā)光二極管)是一種能夠?qū)㈦娔苻D(zhuǎn)化為可見光的半導(dǎo)體發(fā)光器件，不依靠

29、燈絲發(fā)熱來發(fā)光，而是依靠材料中的正負(fù)電荷復(fù)合來發(fā)光，能量轉(zhuǎn)化效率非常高。具有高效、節(jié)能、壽命長、免維護(hù)、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)。傳統(tǒng)的光源功耗比較大，而且大多在高壓下工作，使用升壓逆變環(huán)節(jié)又降低了能源利用率，而LED采用低壓直流供電，安全而且光源控制成本低。LED的響應(yīng)時(shí)間一般只有幾納秒至幾十納秒，使頻繁開關(guān)，調(diào)節(jié)明暗成為可能。而且LED作為全固態(tài)發(fā)光體，耐震、耐沖擊不易破碎、發(fā)熱量低、無熱輻射、是冷光源、不含汞、鈉元素等可能危害健康的物質(zhì)，廢棄物可回收、沒有污染。太陽能路燈以太陽光為能源，不需要鋪設(shè)復(fù)雜的管線，安全節(jié)能無污染?；趩纹瑱C(jī)的太陽能控制系統(tǒng)很好地把太陽能光伏技術(shù)與單片機(jī)智能控制技術(shù)結(jié)合了起來

30、。而且具有電路結(jié)構(gòu)簡單、工作穩(wěn)定可靠、實(shí)用性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。（1）節(jié)能環(huán)保:據(jù)統(tǒng)計(jì)，所有路燈改為太陽能路燈可以節(jié)省一個(gè)三峽水電站的發(fā)電量。不僅如此，太陽能是一種清潔的可再生能源，它不僅節(jié)約了電能，而且減少了二氧化碳的排放量。有關(guān)數(shù)據(jù)表明太陽能路燈每年可以減少7740萬噸二氧化碳就相當(dāng)于節(jié)省了310億美元的二氧化碳減量成本?。?）可靠耐用：太陽能路燈在惡劣的環(huán)境和氣候條件下，光伏發(fā)電系統(tǒng)很少發(fā)生故障；目前絕大多數(shù)太陽能電池組件的生產(chǎn)技術(shù)都足以保證10年以上性能不下降，太陽能電池組件可以發(fā)電25年或更長的時(shí)間。 （3）安裝組件靈活性：安裝方便，用戶根據(jù)自己的需要選擇和調(diào)整太陽能路燈的功耗和容量大小。 （

31、4）安全：太陽能路燈不使用易燃燃料，而且不像交流電那樣聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行，導(dǎo)致在雷擊等情況下經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)高壓浪涌，對(duì)設(shè)備安全造成威脅，只要設(shè)計(jì)和安裝適當(dāng)，系統(tǒng)具有很高的安全性。（5）自主供電：以往運(yùn)行的太陽能路燈具有供電的自主性、靈活性。但是太陽能LED路燈的優(yōu)勢(shì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不僅這些。一般人認(rèn)為，節(jié)能燈可節(jié)能4/5是偉大的創(chuàng)舉，但LED比節(jié)能燈還要節(jié)能1/4，這是固體光源偉大的革新。除此之外，LED還具有光線質(zhì)量高，基本上無輻射，可靠耐用，維護(hù)費(fèi)用極為低廉等優(yōu)勢(shì)，屬于典型的綠色照明光源。超高亮LED的研制成功，大大地降低了太陽能燈具使用成本，使之達(dá)到或接近工頻交流電照明系統(tǒng)初裝的成本報(bào)價(jià)，并且具有保護(hù)環(huán)境、安裝簡

32、便、操作安全、經(jīng)濟(jì)節(jié)能等優(yōu)點(diǎn)。由于LED具有的光效率高，發(fā)熱量低等優(yōu)勢(shì)，已經(jīng)越來越多地應(yīng)用在照明領(lǐng)域，并呈現(xiàn)出取代傳統(tǒng)照明光源的趨勢(shì)。太陽能與LED相結(jié)合的技術(shù)運(yùn)用在路燈領(lǐng)域完全符合“綠色，節(jié)能，低成本”的現(xiàn)代化設(shè)計(jì)理念。而且針對(duì)現(xiàn)階段太陽能LED路燈研究遭遇技術(shù)“瓶頸”而處于“花香”卻難“滿園綻放”的尷尬境地的情況，這個(gè)課題具有很大的研究價(jià)值，而從上面一系列的分析中也不難看出這個(gè)課題本身所具有的潛在價(jià)值更是無法估量的。5 方案選擇5.1電源變換電路方案一：采用優(yōu)質(zhì)220V/12V*2，3W的成品電源變壓器。能夠提供低電壓，以免燒壞元器件，而且價(jià)格也不貴。方案二：直接采用220V的交流電源。電

33、壓太高，容易損壞元器件，為了避免燒壞，還得采用較復(fù)雜的保護(hù)電路。根據(jù)情況，采用方案一5.2 時(shí)間控制方式方案一：因?yàn)殡娐分杏胁捎脝纹瑱C(jī)控制，所以可以采用單片機(jī)內(nèi)部的時(shí)鐘進(jìn)行時(shí)間的控制。方案二：由單片機(jī)內(nèi)部時(shí)鐘有著蠻大的誤差，所以就采用外部時(shí)鐘電路，使用時(shí)鐘芯片ds1320進(jìn)行對(duì)時(shí)間的控制，所需器件不多，價(jià)格比較便宜。本次設(shè)計(jì)采用方案二。5.3 光控電路方案一：可以使用太陽能電池板作為光控信號(hào)的獲取源頭，這樣就不需要另外設(shè)計(jì)光控電路，但是帶來麻煩的是編程會(huì)變得比較麻煩。方案二：使用74hc04反相器和含有光敏電阻的分壓電路組成光控電路，器件也比較簡單，價(jià)格便宜，減少了編程的麻煩。選擇方案二。5.

34、4 發(fā)光負(fù)載方案一：使用多個(gè)小功率的白光LED燈作為發(fā)光載體，亮度也夠，功耗小，省點(diǎn)，價(jià)格便宜，壽命更長。方案二：可以使用一般的鎢絲電燈泡，但是這種燈泡功耗較高，而且大多在高壓下工作，使用升壓逆變環(huán)節(jié)又降低了能源利用率，對(duì)于LED，其采用低壓直流電，安全而且光源控制成本低比較之下，采用方案一6 基本原理太陽能路燈利用太陽電池的光生伏特效應(yīng)原理，白天太陽電池吸收太陽能光子能量產(chǎn)生電能，通過控制器儲(chǔ)存在蓄電池里，當(dāng)夜幕降臨或燈具周圍光照度較低時(shí)，蓄電池通過控制器向光源供電一直到設(shè)定的時(shí)間后切斷。做到白天有陽光就充電儲(chǔ)能，晚上光控和時(shí)空點(diǎn)亮發(fā)光負(fù)載，照明道路。太陽能電池組件光控制電路時(shí)間控制模塊蓄電

35、池組智能控制器發(fā)光負(fù)載太陽能充電電路（防過充）驅(qū)動(dòng)電路過放轉(zhuǎn)市電系統(tǒng)框圖如圖6.1所示圖6.1 系統(tǒng)框圖7 硬件電路設(shè)計(jì)7.1單片機(jī)7.1.2 單片機(jī)的特點(diǎn)（1）高集成度，體積小，高可靠性 單片機(jī)將各功能部件集成在一塊晶體芯片上，集成度很高，體積自然也是最小的。芯片本身是按工業(yè)測(cè)控環(huán)境要求設(shè)計(jì)的，內(nèi)部布線很短，其抗工業(yè)噪音性能優(yōu)于一般通用的CPU。單片機(jī)程序指令，常數(shù)及表格等固化在ROM中不易破壞，許多信號(hào)通道均在一個(gè)芯片內(nèi)，故可靠性高。 （2）控制功能強(qiáng) 為了滿足對(duì)對(duì)象的控制要求，單片機(jī)的指令系統(tǒng)均有極豐富的條件:分支轉(zhuǎn)移能力，I/O口的邏輯操作及位處理能力，非常適用于專門的控制功能。 （3

36、）低電壓，低功耗，便于生產(chǎn)便攜式產(chǎn)品 為了滿足廣泛使用于便攜式系統(tǒng)，許多單片機(jī)內(nèi)的工作電壓僅為1.8V3.6V，而工作電流僅為數(shù)百微安。 （4）易擴(kuò)展 片內(nèi)具有計(jì)算機(jī)正常運(yùn)行所必需的部件。芯片外部有許多供擴(kuò)展用的三總線及并行、串行輸入/輸出管腳，很容易構(gòu)成各種規(guī)模的計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)。 7.1.3單片機(jī)的管腳圖單片機(jī)的管腳圖如圖3.1圖3.1 單片機(jī)的管腳圖VCC：供電電壓。 GND：接地。 P0口：P0口為一個(gè)8位漏級(jí)開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當(dāng)P0口的管腳第一次寫1時(shí)，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FIASH編程時(shí)，P0

37、 口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，P0輸出原碼，此時(shí)P0外部必須被拉高。 P1口：P1口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口作為第八位地址接收。 P2口：P2口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個(gè)TTL門電流，當(dāng)P2口被寫“1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時(shí)，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)

38、器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí)，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。 P3口：P3口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個(gè)TTL門電流。當(dāng)P3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。 P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口，如下所示： P3.0 RXD：串行輸入口 P3.1 TXD：串行輸出口 P3.2 /INT0：外

39、部中斷0P3.3 /INT1：外部中斷1P3.4 T0：記時(shí)器0外部輸入 P3.5 T1：記時(shí)器1外部輸入P3.6 /WR：外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通P3.7 /RD：外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通 P3口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。 RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持RST腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。 ALE/PROG：當(dāng)訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時(shí)，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)

40、器時(shí)，將跳過一個(gè)ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時(shí)， ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無效。 /PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次/PSEN有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的/PSEN信號(hào)將不出現(xiàn)。 /EA/VPP：當(dāng)/EA保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（0000H-FFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。注意加密方式1時(shí)，/EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當(dāng)/EA端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在FLASH編程

41、期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。 XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。 XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。 XTAL1和XTAL2分別為反向放大器的輸入和輸出。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用外部時(shí)鐘源驅(qū)動(dòng)器件，XTAL2應(yīng)不接。有余輸入至內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)要通過一個(gè)二分頻觸發(fā)器，因此對(duì)外部時(shí)鐘信號(hào)的脈寬無任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。7.2 時(shí)鐘芯片DS1302 在設(shè)計(jì)中一般使用的計(jì)時(shí)功能電路有軟件計(jì)時(shí)，定時(shí)器定時(shí)，但其缺點(diǎn)是計(jì)時(shí)有誤差，需要隔一段時(shí)間校正一次；另一種就硬件計(jì)時(shí)，現(xiàn)在流行的串行時(shí)鐘電路很多，如

42、DS1302、 DS1307、PCF8485等。這些電路的接口簡單、價(jià)格低廉、使用方便，被廣泛地采用17。在設(shè)計(jì)中采用是硬件定時(shí)，時(shí)鐘芯片DS1302。DS1302是DALLAS公司的一種具有涓細(xì)電流充電能力的電路，主要特點(diǎn)是采用串行數(shù)據(jù)傳輸，可為掉電保護(hù)電源提供可編程的充電功能，并且可以關(guān)閉充電功能。采用普通32.768kHz晶振。DS1302 是DALLAS 公司推出的涓流充電時(shí)鐘芯片內(nèi)含有一個(gè)實(shí)時(shí)時(shí)鐘/日歷和31 字節(jié)靜態(tài)RAM 通過簡單的串行接口與單片機(jī)進(jìn)行通信實(shí)時(shí)時(shí)鐘/日歷電路提供秒分時(shí)日日期月年的信息每月的天數(shù)和閏年的天數(shù)可自動(dòng)調(diào)整時(shí)鐘操作可通過AM/PM 指示決定采用24 或12

43、 小時(shí)格式DS1302 與單片機(jī)之間能簡單地采用同步串行的方式進(jìn)行通信僅需用到三個(gè)口線1 RES 復(fù)位2 I/O 數(shù)據(jù)線3 SCLK串行時(shí)鐘時(shí)鐘/RAM 的讀/寫數(shù)據(jù)以一個(gè)字節(jié)或多達(dá)31 個(gè)字節(jié)的字符組方式通信DS1302 工作時(shí)功耗很低保持?jǐn)?shù)據(jù)和時(shí)鐘信息時(shí)功率小于1mW。7.2.1 DS132引腳功能及結(jié)構(gòu)DS1302的引腳排列,其中Vcc2為后備電源，Vcc1為主電源。在主電源關(guān)閉的情況下，也能保持時(shí)鐘的連續(xù)運(yùn)行。DS1302由Vcc1或Vcc2兩者中的較大者供電。當(dāng)Vcc2大于Vcc1+0.2V時(shí)，Vcc2給DS1302供電。當(dāng)Vcc2小于Vcc1時(shí)，DS1302由Vcc1供電。X1和X

44、2是振蕩源，外接32.768kHz晶振。RST是復(fù)位/片選線，通過把RST輸入驅(qū)動(dòng)置高電平來啟動(dòng)所有的數(shù)據(jù)傳送。RST輸入有兩種功能：首先，RST接通控制邏輯，允許地址/命令序列送入移位寄存器；其次，RST提供終止單字節(jié)或多字節(jié)數(shù)據(jù)的傳送手段。當(dāng)RST為高電平時(shí)，所有的數(shù)據(jù)傳送被初始化，允許對(duì)DS1302進(jìn)行操作。如果在傳送過程中RST置為低電平，則會(huì)終止此次數(shù)據(jù)傳送，I/O引腳變?yōu)楦咦钁B(tài)。上電運(yùn)行時(shí)，在Vcc2.0V之前，RST必須保持低電平。只有在SCLK為低電平時(shí)，才能將RST置為高電平。I/O為串行數(shù)據(jù)輸入輸出端(雙向)，后面有詳細(xì)說明。SCLK為時(shí)鐘輸入端。DS1302的引腳功能如表

45、4.1，DS1302管腳圖如圖4.1。管腳名稱功能X1、X232.768kHz晶振引腳RST復(fù)位I/O數(shù)據(jù)輸入/輸出SCLK寫保護(hù)VCC1 、VCC2電源引腳GND地表4.1 DS1302的管腳功能圖4.1 DS1302管腳圖在本次設(shè)計(jì)的電路中的接線圖如圖4.2所示圖4.2 本次設(shè)計(jì)的電路中的接線圖BT1是備用電源，正常的工作電源是Vcc1，工作電壓為2.5V5.5VP1.0、P1.1、P1.2，分別是單片機(jī)的P1.0口、 P1.1口和 P1.2口。7.2.2 DS1302 與微控制器的接口軟件簡單說明（1）寫保護(hù)寄存器操作：當(dāng)寫保護(hù)寄存器的最高位為0 時(shí)允許數(shù)據(jù)寫入寄存器寫保護(hù)寄存器可以通過

46、命令字節(jié)8E 8F 來規(guī)定禁止寫入/讀出寫保護(hù)位不能在多字節(jié)傳送模式下寫入。（2）時(shí)鐘停止位操作：當(dāng)把秒寄存器的第7 位時(shí)鐘停止位設(shè)置為0 時(shí)起動(dòng)時(shí)鐘開始（3）多字節(jié)傳送方式：當(dāng)命令字節(jié)為BE 或BF 時(shí)DS1302 工作在多字節(jié)傳送模式8 個(gè)時(shí)鐘/日歷寄存器從寄存器0 地址開始連續(xù)讀寫從0 位開始的數(shù)據(jù)當(dāng)命令字節(jié)為FE 或FF 時(shí)DS1302 工作在多字節(jié)RAM 傳送模式31 個(gè)RAM 寄存器從0 地址開始連續(xù)讀寫從0 位開始的數(shù)據(jù)（4）單字節(jié)傳送方式：例如寫入8 時(shí)12 小時(shí)模式程序設(shè)置如下Write_Singlebyte:MOV Command,#84h；命令字節(jié)為84hMOV Byte

47、Cnt,#1； 單字節(jié)傳送模式MOV R0,#XmtDat； 數(shù)據(jù)地址覆給R0MOV XmtDat,#88h； 數(shù)據(jù)內(nèi)容為88hACALL Send_Byte ； 調(diào)用寫入數(shù)據(jù)子程序RET ；返回調(diào)用本子程序處7.3 電源電路電源電路如圖7.1所示。系統(tǒng)太陽能供電，12V蓄電池電壓經(jīng)過7805穩(wěn)壓后產(chǎn)生5V電壓，作為控制器的主電源。電容C6、C7作為高頻旁路電容，將高頻信號(hào)旁路到地。同樣電容C5、C4為濾波電容圖7.1 電源電路7.4 單片機(jī)的時(shí)鐘51單片機(jī)的時(shí)鐘信號(hào)通常用兩種電路形式得到：內(nèi)部振蕩方式和外部振蕩方式。在引腳XTAL1和XTAL2外接晶體振蕩器（簡稱晶振）或陶瓷諧振器，就構(gòu)成了

48、內(nèi)部振蕩方式。由于單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)高增益反相放大器，當(dāng)外接晶振后，就構(gòu)成了自激振蕩器，并產(chǎn)生振蕩時(shí)鐘脈沖。晶振通常選用6MHz，12 MHz或24 MHz。內(nèi)部振蕩方式如圖7.2，圖中，電容器C1，C8起穩(wěn)定振蕩頻率，、快速起振的作用。電容值一般為530pF，因此電路選用30pF，內(nèi)部振蕩方式所得的時(shí)鐘信號(hào)比較穩(wěn)定，實(shí)用電路中使用較多。圖中的X1接單片機(jī)的XTAL1管腳， X2接單片機(jī)的XTAL2管腳圖7.2 單片機(jī)的時(shí)鐘內(nèi)部振蕩方式電路圖7.5 單片機(jī)復(fù)位電路REST引腳是復(fù)位信號(hào)的輸入端。復(fù)位信號(hào)是高電平有效，其有效時(shí)間應(yīng)持續(xù)24個(gè)振蕩周期(即二個(gè)機(jī)器周期)以上。復(fù)位操作有上電自動(dòng)復(fù)位相按

49、鍵手動(dòng)復(fù)位兩種方式。上電自動(dòng)復(fù)位是通過外部復(fù)位電路的電容充電來實(shí)現(xiàn)的，其電路如圖7.3（a）所示。這佯，只要電源Vcc的上升時(shí)間不超過1ms，就可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)上電復(fù)位，即接通電源就成了系統(tǒng)的復(fù)位初始化。按鍵手動(dòng)復(fù)位有電平方式和脈沖方式兩種。其中，按鍵電平復(fù)位是通過使復(fù)位端經(jīng)電阻與Vcc電源接通而實(shí)現(xiàn)的，其電路如圖7.3（b）所示；而按鍵脈沖復(fù)位則是利用RC微分電路產(chǎn)生的正脈沖來實(shí)現(xiàn)的，其電路如圖7.3（c）所示：（a）上電復(fù)位 （b）按鍵電平復(fù)位 （c）按鍵脈沖復(fù)位圖7.3復(fù)位電路本次設(shè)計(jì)采用的復(fù)位電路如圖7.4所示圖7.4 復(fù)位電路此電路屬于按鍵電平復(fù)位電路7.6 光控模塊光敏檢測(cè)主要檢測(cè)光線

50、的強(qiáng)度是否應(yīng)該開關(guān)路燈。光敏檢測(cè)電路主要利用光敏電阻的感光特性進(jìn)行工作。光敏檢測(cè)電路如圖7-5所示，當(dāng)白天光照射到光敏電阻時(shí)，光敏電阻的阻值降低，反向輸入端電壓隨之降低，當(dāng)?shù)陀诜聪嗥?4HC04的門檻電壓時(shí)，反相器發(fā)生翻轉(zhuǎn)，提供給單片機(jī)一高電平，控制LED燈關(guān)閉。當(dāng)弱光或無光照時(shí)(晚上)，由于光敏電阻的暗電阻很大，反向輸入端電壓較高，使得反相器輸出為低電平，單片機(jī)控制LED燈的自動(dòng)開啟圖7.5 光敏檢測(cè)電路7.7 單片機(jī)總電路P1插針是接led燈的插口，P2.7口接光控電路，REST是復(fù)位電路接口，X2和X1是單片機(jī)時(shí)鐘的連接口，P1.0 、P1.1和 P1.2是與時(shí)鐘芯片ds1302相連的，

51、vcc5是電源電路產(chǎn)生的5V電源。單片機(jī)總電路連接如圖7.6圖7.6 單片機(jī)電路7.8 充放電模塊利用太陽能對(duì)蓄電池充電，設(shè)計(jì)了充電電路（如圖7-7所時(shí)），其中LM324運(yùn)放這一模塊產(chǎn)生脈沖信號(hào)，LED指示燈連續(xù)閃爍，使三極管不間斷地導(dǎo)通，通過電感不間斷地對(duì)蓄電池充電，達(dá)到一定電壓，當(dāng)通過變阻器Rp，對(duì)電壓的電壓取樣，通過運(yùn)放LM324比較器，來控制LM324產(chǎn)生脈沖，即控制太陽能對(duì)蓄電池的充電過充情況，其中電阻R24和二極管組成的反饋電路與過放反饋電路的作用的一樣的。在設(shè)計(jì)中給蓄電池加上充、放電保護(hù)裝置，防止過充，見圖7-8。圖7.7 充電電路圖7.8 過充保護(hù)電路7.9 限制過放電電路的設(shè)

52、計(jì)在本限制過放電電路中，運(yùn)放起比較作用，當(dāng)運(yùn)放的正端電壓高于負(fù)端電壓，使三極管導(dǎo)通，使繼電器長閉開關(guān)斷開，從而停止工作。具體原理詳見圖7.9。其中100K電阻和二極管起正反饋?zhàn)饔?，使運(yùn)放正端電壓保持穩(wěn)定，使三極端導(dǎo)通保持穩(wěn)定性。至于電路圖參數(shù)的確定，電路正常工作時(shí)穩(wěn)壓管兩端電壓5.1V，運(yùn)放負(fù)端電壓稍大于5.1V， R22電路計(jì)算公式為 式7.1由設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)得R18通常1030K，這里取22K，計(jì)算得R22約為180K。圖7.9 限制過放電電路原理圖7.10 LED連接電路Led電路中與單片機(jī)的P0口的八個(gè)口相連，當(dāng)單片機(jī)的P0口中的某個(gè)I/O置1時(shí)，信號(hào)經(jīng)過排阻，進(jìn)而到LED，點(diǎn)亮與次連接口相

53、連的LED，電路圖如圖7.10所示圖7.10 LED連接電路7.11 市電轉(zhuǎn)直流電電路當(dāng)連續(xù)幾天都是陰雨天氣，而且蓄電池的容量已經(jīng)到了過放的時(shí)候就啟用市電模塊電路，220V交流電，經(jīng)過變壓器進(jìn)行降壓，再經(jīng)過電橋，把交流電變成直流電，然后通過穩(wěn)壓電路，輸出電壓，供電路使用。穩(wěn)壓管為三端穩(wěn)壓器是一種集成電路元件，內(nèi)部由一些三極管和電阻等構(gòu)成，在分析電路時(shí)可簡單的認(rèn)為這是一個(gè)能自動(dòng)調(diào)節(jié)電阻的元件，當(dāng)負(fù)載電流大時(shí)三端穩(wěn)壓器內(nèi)的電阻自動(dòng)變小，而當(dāng)負(fù)載電流變小時(shí)三端穩(wěn)壓器內(nèi)的電阻又會(huì)自動(dòng)變大，這樣就能保持穩(wěn)壓器的輸出電壓保持基本不變。市電轉(zhuǎn)直流電電路圖如圖7.11圖7.11 市電轉(zhuǎn)直流電電路圖8 軟件設(shè)計(jì)

54、ds1302的總程序見附錄一。程序流程圖如圖9.1 當(dāng)7hour18且光控有效當(dāng)7hour18且光控有效讀取光控管腳信號(hào)，為零時(shí)有效當(dāng)7hour18且光控有效當(dāng)7hour18且光控有效當(dāng)7hour0; i-)T_IO = ACC0;T_CLK = 1;T_CLK = 0; /下降沿時(shí)傳數(shù)據(jù)ACC = ACC 1; /數(shù)據(jù)右移一位，等待下次傳輸從DS1302讀取1Byte數(shù)據(jù)的程序與往DS1302寫入1Byte數(shù)據(jù)的程序大同小異，控制命令是一樣的，也是下降沿時(shí)傳數(shù)據(jù)。8.2 根據(jù)命令字，向1302寫和讀一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)void v_W1302(uchar ucAddr, uchar ucDa) /

55、ucAddr: DS1302地址, ucDa: 要寫的數(shù)據(jù)T_RST = 0;/禁止數(shù)據(jù)傳遞T_CLK = 0;T_RST = 1;/允許傳送數(shù)據(jù)v_RTInputByte(ucAddr); / 寫地址 _nop_();_nop_();/ 等待，空操作v_RTInputByte(ucDa); / 寫1Byte數(shù)據(jù)T_CLK = 1; /上升沿寫入數(shù)據(jù)T_RST = 0;根據(jù)命令字，向1302讀一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)時(shí)也是先寫地址命令，任何等待，再傳數(shù)據(jù)，傳數(shù)據(jù)時(shí)要注意用程序行程脈沖，在脈沖的情況下進(jìn)行讀數(shù)據(jù)！8.3 往DS1302中寫入數(shù)據(jù)，對(duì)ds1302進(jìn)行初始化void Write_DS1302In

56、it(void)v_W1302(0 x8e,0);/根據(jù)寫狀態(tài)寄存器命令字，寫入不保護(hù)指令v_W1302(0 x80,0 x01);/寫入秒v_W1302(0 x8e,0);v_W1302(0 x82,0 x20);/寫入分v_W1302(0 x8e,0);v_W1302(0 x84,0 x15);/寫入小時(shí)v_W1302(0 x8e,0);v_W1302(0 x86,0 x21);/寫入日v_W1302(0 x8e,0);v_W1302(0 x88,0 x05);/寫入月v_W1302(0 x8e,0);v_W1302(0 x8a,0 x05);/寫入星期v_W1302(0 x8e,0);v

57、_W1302(0 x8c,0 x11);/寫入年上面的時(shí)鐘初始化程序的初始化時(shí)間是，2011年5月21日15時(shí)20分1秒，星期五！8.4 獲取時(shí)鐘芯片ds1302時(shí)間的相關(guān)語句v_W1302(0 x8f, 0);sec = bcdtodec(uc_R1302(0 x81); /讀出DS1302中的秒 v_W1302(0 x8f, 0);min = bcdtodec(uc_R1302(0 x83); /讀出DS1302中的分v_W1302(0 x8f, 0);hour = bcdtodec(uc_R1302(0 x85); /讀出DS1302中的小時(shí)v_W1302(0 x8f, 0);day =

58、 bcdtodec(uc_R1302(0 x87); /讀出DS1302中的日v_W1302(0 x8f, 0);month = bcdtodec(uc_R1302(0 x89); /讀出DS1302中的月v_W1302(0 x8f, 0);year = bcdtodec(uc_R1302(0 x8d); /讀出DS1302中的年9 調(diào)試9.1 穩(wěn)壓電路一開始7805三端穩(wěn)壓管輸出為8.3V，這完全不是一個(gè)正常的電壓。而此時(shí)，7805當(dāng)中的地端的電壓為3.3V，不是0V，這完全不合常理。經(jīng)過檢驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)7805的地端為虛焊，而當(dāng)焊好之后，再通電，7805輸出為5.12V，輸出電壓處在了正常范圍。

59、9.2 太陽能電池板白天光照充電白天，在有陽光的情況下，對(duì)太陽能電池板進(jìn)行了測(cè)試，數(shù)據(jù)如表9.1表9.1 太陽能電池板測(cè)試數(shù)據(jù)測(cè)試類型數(shù)據(jù)峰值電壓17.28v峰值電流0.29A最大開路電壓21.24V短路電流0.33A因?yàn)榘滋礻柟獗容^強(qiáng)烈，使光伏板兩端能產(chǎn)生足夠的電壓，對(duì)蓄電池進(jìn)行充電。在測(cè)試中，把電路板放到屋外陽光直射下，發(fā)現(xiàn)指示充電的紅色二極管在閃爍。過了一小時(shí)，經(jīng)過電壓表測(cè)試，電壓比一小時(shí)前有明顯的上升。9.3 程序編寫使用keil軟件，用C語言進(jìn)行編寫程序，并在單片機(jī)開發(fā)板上進(jìn)行程序的驗(yàn)證。點(diǎn)亮LED的相關(guān)語句如下if（(0=hour)&( hour 5) /晚上0點(diǎn)到5點(diǎn)已經(jīng)是晚上了

60、，不需要光控信號(hào)P0=0 xae;if(5= hour)&( hour7)&(guangkong=0) /因?yàn)樘炝習(xí)r間的不同，所以要時(shí)空光控并用 P0=0 x08; if(7= hour)&( hour18)&(guangkong=0) / 白天大霧和陰雨比較暗那時(shí)候，點(diǎn)亮led P0=0 xae;if(18= hour)&( hour 20)&(guangkong=0) / 由于季節(jié)的原因，日落時(shí)間不一樣，所以要根據(jù)時(shí)間控制和光控制雙重有效P0=0 x5b;if（(20= hour)&( hour 24) /晚上8點(diǎn)到12點(diǎn)，已經(jīng)天黑，不用光敏電阻控制 P0=0 xff;10 PCB元件布局、布線基本規(guī)則10.1 元件布局基本規(guī)則(1)按電路模塊進(jìn)行布局，實(shí)現(xiàn)同一功能的相關(guān)電路稱為一個(gè)模塊，電路模塊中的元件應(yīng)采用就近集中原則，同時(shí)數(shù)字電路和模擬電路分開。(2)定位孔、標(biāo)準(zhǔn)孔等非安裝孔周圍1.27mm 內(nèi)不得貼裝元、器件，螺釘?shù)劝惭b孔周圍3.5mm（對(duì)于M2.5）、4mm（對(duì)于M3）內(nèi)不得貼裝元器件。(3)臥裝電阻、電感（插件）、電解電容等元件的下方避免布過孔，以免波峰焊后過孔與元件殼體短路。(4)元器件的外側(cè)距板邊的距離為5mm。(5)貼裝元件焊盤的外側(cè)與相鄰插裝元件的外側(cè)