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LED路燈-基于單片機控制的太陽能LED智能路燈照明系統
我國經濟的高速發展必然伴隨著LED路燈能源的大量消耗，節約資源和保護環境是政府堅持的基本國策，目前國家大力倡導既環保又再生的能源(水電、風電、太陽能發電等)的開發，特別是太陽能的應用。本文基于此，結合單片機設計了一種太陽能LED路燈控制器，利用太陽能對蓄電池充電和LED路燈照明，並且具過充電、過放電保護功能、可根據白天晚上亮度自動啓動和關閉LED燈等智能功能的路燈照明系統。

　　1 系統總體結構

　　圖1爲該系統結構圖，由7個模塊組成，分別爲主控模塊、數據采集模塊、顯示模塊、過充電保護模塊、過放電保護模塊、光控模塊和遙控模塊組成。1)主控模塊主要負責數據處理與外部電路控制；2)數據采集模塊主要用于采集蓄電池兩端的電壓並將其轉化爲數字量輸出；3)顯示模塊主要用于顯示當前電壓和時間；4)過充電保護模塊主要用于避免蓄電池被過度充電而損壞；5)過放電模塊主要用于避免蓄電池過度放電而損壞；6)光電模塊主要用于根據白天和晚上的亮度自動啓動和關閉LLED燈；7)遙控模塊主要用于實現對LED燈的人爲控制。

　　2 系統硬件設計

　　2．1 主控及數據采集模塊

　　主控及數據采集電路如圖2所示，包括單片機最小系統和A／D0809芯片，其中單片機P1口向數碼管發送顯示數據；P0口連接A／D0809芯片數據輸出端，用于接收模數轉換的數據；ALE(30引腳)連接A／D0809的CLOCK端，用于給A／D0809提供時鍾信號；P2．7，P2．6分別用于控制過充過放電路，通過這2個端的高低電平變化，對電路進行過充過放保護以及對指示燈亮滅控制；P2．5連接A／D0809的OE端，用于控制A／D0809轉換輸出允許；P2．4連接A／D0809的轉換啓動端START，用于控制AD轉換啓動信號；P2．3連接A／D0809地址鎖存端ALE，用于控制地址鎖存信號；P2．0，P2．1，P2．2連接A／D0809模擬通道地址端ADDA，ADDB，ADDC，用于對模擬通道進行選擇。主控電路功能實現：單片機通過P2．0，P2．1，P2．2控制A／D0809 ADDA，ADDB，ADDC，選擇A／D0809模擬輸入IN0端作爲模擬信號輸入端，A／D0809通過內部AD轉換，將模擬電壓信號轉換成數字信號，並通過數據口傳送給單片機，單片機通過一系列處理控制數碼管顯示以及充放電控制端。

　　2．2 過充過放控制模塊

　　過充控制是在蓄電池處于過充狀態時斷開充電電路，過放控制是在蓄電池處于過放狀態時斷開放電電路。過充、過放控制都是爲了保護蓄電池，延長蓄電池的使用壽命。過充、過放判斷的依據主要是蓄電池電壓的高低。其功能實現：過充控制電路中將繼電器J1的開關串聯在充電電路中，當白天有太陽光時處于正常充電狀態時，由太陽能板吸熱經繼電器開關常閉點向蓄電池充電，當蓄電池的電壓高于26 V時，認爲蓄電池處于過充狀態，單片機向P2．6送出一個低電平，使得繼電器線圈J1通電，則繼電器常閉點斷開，常開點閉合，充電電路斷開，過充指示燈亮，停止向蓄電池充電，達到過充保護功能。過放控制電路中將繼電器J2的開關串聯在放電電路中，當處于正常放電狀態時，放電電路正常工作。在晚上由蓄電池向負載供電時，當蓄電池的電壓低于10．3 V時，認爲蓄電池處于過放狀態，此時單片機向P2．7送一個低電平，使得繼電器線圈J2通電，繼電器開關由常閉點轉到常開點，放電電路就斷開，過放指示燈亮，停止向負載供電，達到過放保護功能，該模塊電路如圖3所示。

　　2．3 顯示電路模塊

　　圖4爲數碼管顯示電路，本電路采用單片機並行口顯示，由741s373作爲數碼管驅動及位選電路，數碼管用于顯示當前時間，以及當前電壓。741s373位選端LE1，LE2，LE3，LE4分別接單片機P3．4，P3．5，P3．6，P3．7端口，單片機通過每次選擇741s373的一位位選，選擇當前顯示的數碼管送入顯示編碼，然後選擇另外一位位選，送入顯示編碼，依次類推，實現數碼管靜態顯示。

　　2．4 光敏電阻控制模塊

　　利用通常情況下單片機低電平應低于0．8 V的特點，結合光敏電阻受光照影響電阻變化靈敏的特點，通過光敏電阻與固定電阻串聯的方式，即通過檢測固定電阻的分壓值來檢測白天與黑夜。當黑夜時設計固定電阻的分壓值爲0．8 V以下，即單片機引腳低電平值範圍，此時通過單片機給P2．7送高電平，使放電電路工作，LED正常工作，否則LED滅。

　　3 系統軟件設計

　　如圖5所示爲該系統程序流程圖，上電之後進行初始化操作，包括關頭關閉LED，禁止電池充電與放電，初始化數碼管顯示等。啓動AD08 09轉換，讀取外界電壓值，判斷蓄電池是否過沖或過放，之後判斷是否有外界控制和時間是否大于6點，如果有外界控制則強制開燈或關燈，否則根據光強判斷開燈或關燈，時間小于6點時，定時爲關燈。

　　4 結束語

　　本文對基于單片機控制的太陽能LED路燈照明系統硬件進件進行了模塊化設計，並著重介紹了系統的主要模塊主控及數據采集模塊、過充過放控制模塊、顯示電路模塊、光敏電阻控制模塊。軟件設計給出了程序流程。目前系統的實驗效果良好，該設計結構簡單，數字顯示電壓值，無觸點充放電控制，外界隨時遙控LED燈的亮滅，可據外界光線的強度開燈或關燈，一定時間可定時爲滅燈狀態。本系統設計充分且可行的利用太陽能供電，節約了大量能源，對LED路燈照明系統實現了智能化，具有較強的實用性。


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