目錄1引言.12方案論證.12.1設(shè)計(jì)要求.12.2方案選擇.13系統(tǒng)總體框圖.24系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì).34.1電源電路.34.2太陽能電池板組件.34.3蓄電池.44.4照明負(fù)載.54.5蓄電池和太陽能板選用.64.6顯示電路.74.7過充過放電路.84.8DS1302結(jié)構(gòu)及工作原理.84.9存儲器AT24C02簡介.105系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì).11結(jié)束語.14致謝.14參考文獻(xiàn).15附錄1總體電路圖.16附錄2程序.1711引言面對人類的可持續(xù)發(fā)展，從現(xiàn)有常規(guī)能源向清潔、可再生的新能源過渡已提到議事上來了。因?yàn)樾履茉词且劳懈咝录夹g(shù)的發(fā)展，開辟持久可再生能源的道路，以滿足人類不斷增長的能源需求，并保護(hù)地球的潔凈。利用太陽能發(fā)電，既不需要燃料，也沒有煙塵和灰渣，不污染環(huán)境，非常清潔。特別是太陽能電池組件，使用壽命可達(dá)20年以上，性能穩(wěn)定，同時維護(hù)費(fèi)用較低。太陽輻射能是取之不盡、用之不竭的,是人類能夠自由利用的能源。在世界能源短缺、環(huán)境污染日益嚴(yán)重的今天，充分開發(fā)利用太陽能是世界各國政府可持續(xù)發(fā)展的能源戰(zhàn)略決策。與傳統(tǒng)的照明工具相比，超高亮白光LED照明源體積小、重量輕、方向性好并可耐各種惡劣條件，在功耗、壽命以及環(huán)保等方面有不可比擬的優(yōu)越性，再加上太陽能燈具的節(jié)能性和安裝簡便，所以凡有工頻交流電燈具的地方，LED燈具的觸角就會到達(dá)。21世紀(jì)將是以固體發(fā)光材料為核心的，即以LED為代表的新型光源、綠色照明的世紀(jì)。今后。隨著各國政府的高度重視和加大投入，LED必將成為本世紀(jì)極具競爭力的新型綠色環(huán)保光源而掀起一次照明領(lǐng)域新的革命6。太陽能道路照明燈不需要架設(shè)輸電線路或挖溝鋪設(shè)電纜，不用專人管理和控制，可安裝在廣場、停車場、高爾夫球場、校園、公園、街道和高速公路等任何地方。道路照明與人們生產(chǎn)生活密切相關(guān)，隨著我國城市化進(jìn)程的加快，綠色、高效、長壽命的LED路燈逐漸走入人們的視野。2方案論證2.1設(shè)計(jì)要求（1）電池板功率的計(jì)算和選用；（2）蓄電池容量、充放電控制和充放電狀態(tài)顯示；（3）連續(xù)陰雨天三天路燈仍能照明；(4）光線暗時路燈自動點(diǎn)亮，為節(jié)省電能晚上24點(diǎn)熄滅，早上5點(diǎn)路燈點(diǎn)亮，早上光線強(qiáng)時路燈自動熄滅（開關(guān)燈時間點(diǎn)可調(diào)）；（5）系統(tǒng)斷電時可以保存用戶所設(shè)定的各種參數(shù)。2.2方案選擇太陽能路燈跟普通路燈控制電路功能基本一樣，都是為了完成晚上亮燈，早晨熄燈的作用,還有就是對蓄電池的充電管理。國內(nèi)外常用的控制器有單獨(dú)的光控制型、時鐘控器型、經(jīng)緯型控制器型等，但由于其工作原理不同，各有優(yōu)缺點(diǎn)。2單獨(dú)的光控型一般采用感光探頭，當(dāng)晚上光線弱時，自動開啟路燈；早上光線較強(qiáng)時，自動關(guān)閉路燈，達(dá)到自動控制的作用。為節(jié)省電力，早期的光控開關(guān)，使用分立半導(dǎo)體器件，電路復(fù)雜，元器件較多，體積也較大，并且故障率高。隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了時基集成電路，如NE555等，使光控開關(guān)電路簡化。感光探頭是影響光控開關(guān)性能的關(guān)鍵元器件，同時對它安裝位置也有一定要求，力求避免各種干擾光線，但在實(shí)際使用中，感光探頭難以判斷各種干擾光線，經(jīng)常會產(chǎn)生誤動作1。采用時鐘控器型的路燈控制器，要預(yù)先設(shè)定開關(guān)時間，使路燈按時亮燈、準(zhǔn)時熄燈，從而達(dá)到自動控制的目的。優(yōu)點(diǎn)是定時開關(guān)預(yù)先設(shè)定的開關(guān)時間不受外界干擾，除本身故障外不會產(chǎn)生誤動作。缺點(diǎn)是不能根據(jù)季節(jié)變化和特殊的天氣情況自動變換開關(guān)時間，需人工經(jīng)常調(diào)整開關(guān)時間，費(fèi)時費(fèi)力，不利于節(jié)省電力。定時開關(guān)又分為機(jī)械鐘表型和電子鐘表型，機(jī)械鐘表型以石英鐘為主，走時精準(zhǔn)，但是由于機(jī)芯內(nèi)使用塑料齒輪在高溫下會變形，從而導(dǎo)致停機(jī)現(xiàn)象。電子鐘表型定時開關(guān)使用的也較多，常用LR6818、LM8650、LM8561等集成塊為中心的電子鐘電路。近幾年還出現(xiàn)將電子鐘LED液晶顯示為一體的集成塊，體積小、外圍元器件少，可設(shè)六組開關(guān)點(diǎn)，有星期功能，許多廠家大量生產(chǎn)該產(chǎn)品，現(xiàn)在大多用于路燈控制中。經(jīng)緯型控制器采用單片機(jī)技術(shù)，模擬日照規(guī)律，晚上能自動開燈、早晨能自動關(guān)燈。它采取光控開關(guān)時間的優(yōu)點(diǎn)，克服了光控開關(guān)易受干擾的缺點(diǎn)，取鐘控器時間準(zhǔn)確之長處，克服了定時開關(guān)不會自動變換開關(guān)時間之短處。目前路燈控制常采用這種控制方式，但其價格較高，在路燈中使用將會增加不必要的成本。路燈的智能控制這一課題己有研究者，但目前尚未有成熟的產(chǎn)品上市。本設(shè)計(jì)是結(jié)合以上幾種控制方式的優(yōu)點(diǎn)，綜合從節(jié)電、經(jīng)濟(jì)和實(shí)用等方面考慮，利用定時控制和光敏電阻控制相結(jié)合的方式，實(shí)現(xiàn)太陽能路燈的設(shè)計(jì)。3系統(tǒng)總體框圖太陽能LED路燈在白天通過太陽能電池組件采集太陽光的能量，并將其轉(zhuǎn)太陽能電池板充放電控制器蓄電屏路燈控制處理器LED路燈負(fù)載圖1總體電路方框圖3化為電能存儲起來，即向蓄電池充電，在晚上光線較暗時由蓄電池經(jīng)路燈控制處理器控制，點(diǎn)亮LED燈用于路燈照明。根據(jù)各部分電路的功能不同，整體電路可以分為以下幾個部分，太陽能電池板組件、過充過放電控制電路、STC12C2051單片機(jī)、蓄電池、時控光控電路、照明負(fù)載和時間顯示電路。系統(tǒng)總體方框圖如圖1所示。由太陽能電池板通過7805穩(wěn)壓電路為單片機(jī)供電，并通過為蓄電池充電，當(dāng)蓄電池電壓較低時其容量損耗得很快，使用壽命也會縮減，為延長蓄電池的壽命，要防止蓄電池出現(xiàn)過充或過放，因此本電路加的有過充過放控制電路。4系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)4.1電源電路電源電路如圖2所示。系統(tǒng)太陽能供電，24V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C2、C3作為高頻旁路電容，將高頻信號旁路到地。同樣電容C1、C4為濾波電容。Vin1GND3+5V2U278L05C210pC310p+C1100UF+C447UF+24v+5v圖2電源電路4.2太陽能電池板組件在新能源中，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力發(fā)電，是將太陽熱能通過熱機(jī)帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電，其基本構(gòu)成包括集熱裝置、儲能系統(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)