毕设基于GPRS的太阳能LED路灯控制器论文

1、毕设基于gprs的太阳能led路灯控制器论文兰州理工大学毕业设计(论文) lanzhou university of technology 毕业设计(论文) 题 目 学生姓名学 号专业班级指导教师学 院答辩日期 兰州理工大学毕业设计(论文)摘 要城市现代化建设步伐越来越快，对城市道路照明及城市亮化工程的要求也更高，2005年全国照明用电达3000亿度，约占全国总用电量的12左右，节电、节能、绿色照明的要求越来越迫切，国家“十一五规划纲要”明确要求要把节约资源作为国家的基本的国策，节能已成为社会发展的主流。太阳能作为一种“取之不尽，用之不竭”的安全环保的新能源越来越受到重视。同时，随着光伏技术的

2、发展和进步，太阳能路灯的应用已经形成规模。本课题主要实现用单片机控制太阳能电池对蓄电池的充电管理，控制路灯定时、低照度模式照明。通过gprs通讯实时采样当前电池电压，放电电流，可以实现远程控制路灯开关。系统主要由太阳能电池、蓄电池、充电控制、照明控制、led灯、显示模块、gprs模块、时钟电路和报警电路等部分组成。关键字：led照明；gprs通讯；充电控制 兰州理工大学毕业设计(论文)abstractincreasingly rapid pace of urban modernization, urban street lighting and city lighting engineerin

3、g requirements are higher, and the national electricity for lighting in 2005 reached 3000 billion kwh, taking up about 12% of total electricity consumption. saving electricity, energy conservation and green lighting are more and more urgent, and the national "eleventh five-year plan" clear

4、ly required that we should consider saving resources as the basic policy of a state. energy conservation has become the mainstream of social development. as one kind of inexhaustible, safe and environmental new energy, solar energy has been paid more and more attention. meanwhile, with the developme

5、nt and advancement of photovoltaic technology, solar street lamps application has been formed the scale.this subject mainly realize solar cells with single-chip microcomputer control of battery charging management, control the street lamp timing, low illumination model lighting. through gprs communi

6、cation, it can take sample of the current battery voltage and discharge current, and can realize remote control street lamp switch. the system mainly consists of solar battery, the battery, the charging control, lighting control, led lamps, display module, gprs module, clocking circuit and alarm cir

7、cuit and so on.key words: led lighting；gprs communication；charging control ii兰州理工大学毕业设计(论文)目录第1章 绪论 . 11.1 选题背景及意义 . 11.1.1 选题背景 . 11.1.2 选 题 意 义 . 31.2 主要研究系统实现的主要功能 . 41.4 解决的关键问题 . 41.5 研究的主要思路和方法 . 5第2章 系统总体结构方案设计 . 62.1 系统总体结构及其功能. 62.2 设计要求 . 72.3 模块介绍及功能 . 72.3.1 太阳能电池 . 72.3.2 蓄电池 . 92.3.3 单

8、片机 . 102.3.4 gprs模块 . 102.3.5 显示模块 . 112.3.6 时钟电路 . 112.3.7 照明控制 . 112.3.8 电流采样模块. 122.3.9 电压采样模块. 122.3.10 充电控制模块 . 12第3章 系统的硬件设计 . 133.1单片机最小系统的设计 . 133.1.1 单片机 . 133.2 蓄电池和太阳能板的设计 . 173.2.1 蓄电池的选择原则 . 173.2.2 太阳能电池板的选择 . 183.3时钟电路的设计 . 193.3.1 时钟芯片的选择 . 193.3.2 接口电路 . 203.4电压采样模块 . 213.4.1方案选择 .

9、213.4.2电压检测电路 . 213.5电流采样模块 . 223.5.1 方案选择 . 223.5.2 采样电路 . 223.6 led灯的设计 . 233.6.1 led芯片选取及组合方式 . 233.6.2 led驱动的选取 . 25 iii兰州理工大学毕业设计(论文)3.6.4 驱动电路连接图 . 283.7 输入设定模块 . 283.7.1 方案选择 . 283.7.2 键盘电路 . 293.8 报警电路设计 . 303.9 充电控制电路 . 313.10照明控制电路 . 333.10.1方案设计 . 333.10.2 光线检测电路 . 343.10.3 继电器电路设计 . 353.

10、11 显示电路 . 353.11.1方案选择 . 353.11.2显示模块的功能介绍 . 363.11.3 显示模块接口电路 . 383.11.4 小结 . 383.12 存储器模块 . 383.13 gprs模块 . 393.13.1 方案选择 . 393.13.2 硬件连接 . 413.14 电源设计 . 41第4章 软件设计 . 424.1系统软件的设计思想 . 424.2系统主程序的设计 . 424.3系统子程序的设计 . 434.3.1 a/d转换子程序 . 434.3.2 lcd显示子程序 . 464.3.3 键盘控制子程序 . 484.3.4 充电控制子程序 . 504.3.5

11、照明控制子程序 . 504.3.6 串口通信子程序 . 504.3.7 gprs通信子程序 . 52第5章 设计总结 . 535.1本次毕业设计的主要工作 . 545.2 需要改进的地方. 54参考文献 . 54英文原文及翻译 . 57英文原文 . 57abstract . 576.1 introduction . 576.2 energy conversion modes . 596.3 lead acid battery . 606.4 battery charging and discharging strategies . 61 iv兰州理工大学毕业设计(论文)6.4.2 fuzzif

12、ication . 636.4.3 fuzzy rule evaluation . 656.4.4 defuzzification and simulation . 666.5 system implementation . 676.6 conclusions and future works . 69英文翻译 . 70摘要 . 706.1简介 . 716.2能量转换模式 . 716.3铅酸蓄电池 . 726.4电池充电和放电策略 . 736.4.1隶属函数数据库 . 746.4.2模糊化 . 756.4.3模糊规则评估 . 766.4.4去模糊化与仿真 . 776.5系统的实现 . 786.

13、6结论与展望 . 80 致谢 . v 81兰州理工大学毕业设计(论文)第1章 绪论21 世纪以来，随着世界能源危机的加剧，太阳能作为地球上最普遍最清洁的能源，以其取之不尽、用之不竭、无污染等优点，受到人类的重视。在人类生活中，太阳能光伏的应用非常的广泛，尤其在城市建设中对城市照明也大力的推广了太阳能光伏的应用。目前，国选题背景及意义1.1.1 选题背景进入21世纪的人类面临的三大主要问题是能源、环境和经济。能源和经济问题日益成为制约社会经济发展的瓶颈，人类当前所使用的矿物能源日趋耗尽，环境污染日益严重，在严峻的能源替代形势和人类生态环境逐渐恶化的双重压力下，开发新能源成为世界各国关注的焦点。开

14、发可再生而且不污染环境的清2250年2200年2150年2100年2050年2000年太阳能石油天燃气煤铀图 1-1 能源对比图洁能源的任务已经迫在眉睫。众所周知，太阳能是取之不尽，用之不竭的 1兰州理工大学毕业设计(论文) 可再生能源。从而太阳能光伏发电越来越受到人类青睐。如图1-1所示。 太阳能是太阳内部连续不断的核聚变反应过程产生的能量，太阳能资源从根本上讲就是太阳的辐射能。在人类对未知世界的不断求索的过程中，我们开始发现太阳辐射能不仅具有含量巨大的特点，其总量相当于现在人类所利用的能源的一万多倍，太阳能到达地面的能量高达80 万kw/s，假如把地球表面0.1%的太阳能转为电能，转变率5

15、%，每年发电量可达(5.61 012)kwh，相当于目前世界上能耗的40 倍；而且，太阳能发电具有充分的清洁性、绝对的安全性、资源的相对广泛性、充足性和长寿命以及免维护性等其它常规能源所不具备的优点，可谓是人类的生活宝库，是我们取之不尽的能量的源泉，因此光伏能源被认为是二十一世纪最重要的新能源。led 是 light emitting diode（发光二极管）的缩写，半导体发光二极管（led）是新型的发光体，led 光源具有低电压驱动、节能、长寿命、安全、响应快、体积小、高亮度、低热量、色彩丰富、可视距离远、耐振动、符合环保要求等系列独特优点，led光源比白炽灯节电87%、比荧光灯节电50%，

16、而寿命比白炽灯长20-30 倍、比荧光灯长10 倍。其已经被广泛应用于指示灯、信号灯、仪表显示、车载光源等场合。led 的光谱几乎全部集中于可见光频段，所以发光效率高，一般人都认为，节能灯可节能4/5 是伟大的创举，但led 比节能灯还要节能1/4，led 在照明工程中的运用也已非常普遍，过去10 年来，led 在颜色种类、亮度和功率都发生了极大的变化。led 以其令人惊叹的应用在城市室内外照明中发挥着传统光源无可比拟的作用。led 寿命长达约10 万小时，意味着每天工作十小时，可以有27 年免维护的理论保障，低压运行，几乎可达到100的光输出，调光时低到零输出，可以组合出成千上万种光色，而发

17、光面积可以很小，能制作成平方毫米。经过二次光学设计，照明灯具达到理想的光强分布。快速发展的led技术将为照明设计与应用带来崭新的可能性，这是固体光源伟大的改革，被认为是节电降能耗的最佳实现途径，是下一代理想的照明器件。城市的大型化和现代化，迫切需要利用先进的调控管理手段来对路灯照明系统进行调控。移动通讯gprs技术的发展为之提供了可能。由于电力通讯需要借助于高效，可靠的通信通道，将控制中心的控制命令准确地传送到为数众多的远方终端，并且将反映远方设备运行情况的数据信息收集到控制中心，从而实现对配电设备运行参数的实时监视与控制。目前最先进的通用分组无线业务(gprs)无线通讯技术，集计算机、通信、

18、机电、自动控制等多种先进技术于一体，可以实现对城市路灯照明设施大范围、多区域、全大候的实时监控和管理。通常无线网络的建网费用在无线监控系统的建设费用中占很大的比重。采用中国移动gprs网络这一公共无线网络作为其数据传输网络，极大地节省了系统的 2兰州理工大学毕业设计(论文) 建设费用和运维费用。gprs业务采用按流量计费的方法，大大的降低了数据的传输费用，系统的运营费用十分经济。通过移动通信无线网络gprs技术对城市路灯设施进行统一管理，既实现了实时和集中监控，又提高了整个路灯照明系统的运行效率，降低了维护成本。基于这些背景，提出了基于gprs技术的太阳能led路灯控制系统的设计，它通过单片机

19、输出pwm斩波控制太阳能电池板对蓄电池的充电，延长了蓄电池的寿命。用gprs这个无线通信技术来实现单片机与pc机的通信，远程控制路灯开关，从而使系统运行的更加快捷，最终实现节约能源。该系统安全可靠，可以广泛的运用于路灯照明系统。1.1.2 选 题 意 义路灯是城市照明的重要组成部分，传统的路灯常采用高压钠灯，高压钠灯整体上光效低的缺点造成了能源的巨大浪费，因此，开发新型高效、节能、寿命长、显色指数高、环保的路灯对城市照明节能具有十分重要的意义。 太阳能led路灯照明系统就是通过太阳能硅光电池板将太阳能转换为电能存储到蓄电池中，由蓄电池为整个系统提供电能。太阳能led路灯由太阳能电池、蓄电池、控

20、制器、led灯及其恒流驱动电路等部分组成，与常规高压钠灯路灯不同的是，太阳能led路灯的光源采用低压直流供电、由gan基功率型蓝光led与黄色荧光粉合成的高效白光二极管，具有高效、安全、节能、环保、寿命长、响应速度快、显色指数高、不需要常规能源，适应了能源开发和环境保护的需求，不用连接公共电网，在安装时不必挖掘路面或草地，无须开沟埋设电缆，需要时可以移动位置，重新安装到另外的地点，灵活方便等独特优点，可广泛应用于城市道路照明。1.2 主要研究内容本设计主要实现控制太阳能电池板对蓄电池进行充放电管理，充电时，单片机主要完成对电池充电过程中状态的检测，根据蓄电池的状态选择充电方式，以及防止蓄电池过

21、充。放电时，单片机处理蓄电池放电过程中的状态检测，当检测到蓄电池电量过低时，立即停止对负载供电，起到保护蓄电池的作用。同时控制led路灯定时、低照度模式照明。gprs数据模块通过串口与单片机相连，单片机与pc机的通信，实时采样当前电池电压、放电电流，并显示电压值、电流值，当电压过低时报警，出现故障时报警。还通过gprs实现远程路灯开关控制。用一个键盘与单片机连接，设定一些相关参数，可以对led灯进行灵活的功率调节，通过降低负载的电流实现减少能耗。设计任务包括：3兰州理工大学毕业设计(论文)（1）系统总体设计；（2）硬件电路总体设计；（3）各结构单元的设计；（4）电气元器件参数的选择；（5）软件

22、设计；（6）软件调试；1.3 系统实现的主要功能（1）光控（时控）模式：开灯照度10lux，也可以在光控基础上选择时控。（2）欠压保护功能：蓄电池电压低于欠压保护值时，控制器关闭负载，停止供电。（3）防雷击保护：通过tvs防雷管进行防雷，保证了相关组件的安全。（4）负载的短路保护、极性反接保护、负载过流保护。（5）充电涓流保护：充电时，蓄电池在达到峰值电压后立即降压1v，然后进入涓流充电状态，还提升了蓄电池的充电次数，使用寿命更长。（6）调功设定：可以通过调功功能对led灯进行灵活的功率调节，通过降低负载的电流实现减少功耗。（7）gprs实时数据通讯：实时采样电池电压、充电电流，低压以及故障报

23、警，远程控制开灯。1.4 解决的关键问题本系统的技术关键在于选择哪种充电管理方式对蓄电池进行充电，可以很好的给蓄电池充电，而且使蓄电池的寿命延长、而且蓄电池的内阻与容量有着密切的关系，电池内阻的变化趋势，反映电池性能和寿命的变化趋势。因此用内阻检测法测定蓄电池的性能，实现蓄电池的在线维护是目前公认的蓄电池维护的最佳方案之一。但是蓄电池内阻的精确测量具有一定的难度，有如下几个原因。第一, 蓄电池内阻小到毫欧或者微欧数量级，这与测量夹具和电池端子间的接触电阻相当，甚至可能还小一些；第二，蓄电池有电压，这就要求测量系统能够很好地排除电池本身电压的干扰。第三，精度要求高，重复性、稳定性要好，内阻的变化

24、在一个长时间里是很小的，达不到精度, 重复性和稳定性要求，测量是没有意义的。怎样使系统总体低功耗，达到节能的目的也是技术关键之一，另外，控制照明模块选择开灯照度为10lux,光控模式还是光控与时控相结合的模式。还有gprs模块中，在gprs dtu的使用过程中，有许多参数需要经常改变，以适应不同的客户；有的参数即使同一个客户使用也是需要改变的。因此，必须全面考 4兰州理工大学毕业设计(论文) 虑设置参数的预留问题，才能使产品更好的适应市场需求。gprs dtu获取数据中心ip地址的方式是值得考虑的又一个问题。概括起来，主要有三种：一是串口配置，即终端开机时，有串口输入，存放到非遗失性存储器中，

25、程序启动后从非遗失性存储器读取；二是短消息配置，即通过手机给终端的sim卡发送固定格式的短消息，程序从短消息研究的主要思路和方法太阳能路灯跟普通路灯控制电路功能基本一样，都是为了完成晚上亮灯，早晨熄灯的作用,还有就是对蓄电池的充电管理。国内外常用的控制器有单独的光控制型、时钟控器型、经纬型控制器型等，但由于其工作原理不同，各有优缺点。单独的光控型一般采用感光探头，当晚上光线弱时，自动开启路灯；早上光线较强时，自动关闭路灯，达到自动控制的作用。为节省电力，早期的光控开关，使用分立半导体器件，电路复杂，元器件较多，体积也较大，并且故障率高。随着半导体技术的发展，出现了时基集成电路，如ne555等，

26、使光控开关电路简化。感光探头是影响光控开关性能的关键元器件，同时对它安装位置也有一定要求，力求避免各种干扰光线，但在实际使用中，感光探头难以判断各种干扰光线，经常会产生误动作。采用时钟控器型的路灯控制器，要预先设定开关时间，使路灯按时亮灯、准时熄灯，从而达到自动控制的目的。优点是定时开关预先设定的开关时间不受外界干扰，除本身故障外不会产生误动作。缺点是不能根据季节变化和特殊的天气情况自动变换开关时间，需人工经常调整开关时间，费时费力，不利于节省电力。定时开关又分为机械钟表型和电子钟表型，机械钟表型以石英钟为主，走时精准，但是由于机芯内使用塑料齿轮在高温下会变形，从而导致停机现象。电子钟表型定时

27、开关使用的也较多，常用lr6818、lm8650、lm8561等集成块为中心的电子钟电路。近几年还出现将电子钟led液晶显示为一体的集成块，体积小、外围元器件少，可设六组开关点，有星期功能，许多厂家大量生产该产品，现在大多用于路灯控制中。经纬型控制器采用单片机技术，模拟日照规律，晚上能自动开灯、早晨能自动关灯。它采取光控开关时间的优点，克服了光控开关易受干扰的缺点，取钟控器时间准确之长处，克服了定时开关不会自动变换开关时间之短处。目前路灯控制常采用这种控制方式，但其价格较高，在路灯中使用将会增加不必要 5兰州理工大学毕业设计(论文) 的成本。路灯的智能控制这一课题己有研究者，但目前尚未有成熟的

28、产品上市。本设计是结合以上几种控制方式的优点，综合从节电、经济和实用等方面考虑，利用定时控制和光敏电阻控制相结合的方式，实现太阳能路灯的设计。第2章 系统总体结构方案设计2.1 系统总体结构及其功能6兰州理工大学毕业设计(论文)图2-1 以单片机为处理器的系统框图本设计的系统总体结构方框图如图2-1所示。本设计主要是由太阳能电池板、蓄电池、充电控制、供电控制、照明控制、gprs模块、显示模块、时钟电路等部分组成。 太阳能电池组把太阳能转变成电能对蓄电池充电。充电控制、供电控制和照明控制主要由单片机来完成。充电时，单片机对电池充电过程中状态进行检测，根据蓄电池的状态选择充电方式，以及防止蓄电池过

29、充。放电时，单片机处理蓄电池放电过程中的状态检测，当检测到蓄电池电量过低时，立即停止对负载供电，起到保护蓄电池的作用。充电控制模块中还包括电压采样和电流采样，对电池电压和充电电流实时采样，通过单片机串口送给gprs模块，并且用液晶显示器显示出来，当电压过低或者出现故障时报警。输入设定模块可以设置相关照明参数，也可以通过修改参数调节led灯的功率。gprs模块通过rs232与单片机串口连接，进行数据通讯，把实时采样到的电压、电流值送到gprs模块。灯光控制采用光控和时控结合的方法，定时器给出所需控制时间的起始和终止范围，然后经过单片机检测外界环境的光线，判断是否开关灯。2.2 设计要求（1）电池

30、板功率的计算和使用（2）蓄电池容量、充放电控制和充放电状态显示（3）开关灯时间可调（4）系统断电时可以保存用户所设定的各种参数2.3 模块介绍及功能2.3.1 太阳能电池太阳能电池板是太阳能路灯中的核心部分，也是太阳能路灯中价值最高的部分。其作用是将太阳的辐射能转换为电能，或送至蓄电池中存储起来。2.3.1.1 太阳能电池的分类（1）单晶硅太阳能电池单晶硅太阳能电池是当前开发最快的一种太阳能电池，它的结构和生产工艺已基本定型，产品已广泛用于实际中。这种太阳能电池以高纯的单晶硅为原料，纯度要求99.999%。目前单晶硅太阳能电池的光电转换效率为15%左右，最高的达到24%，这是目前所有种类的太阳

31、能电池中光电转换效率最高的，技术也最为成熟但制作成本很大，以致于它还不能被大量广泛和普遍地使用。为了降低生产成本，现在地面应用的太阳能电池等采用太阳能级的单晶硅棒，材料性能指标有所放宽。有的也使用半导体器件加工的头尾料和废次单晶硅材料，经过复拉制成太阳能电池专用的单晶硅棒。单晶硅太阳能电池的单体片制成后， 7兰州理工大学毕业设计(论文) 经过检验，就可以按所需要的规格组装成太阳能电池组件，在实际应用中通过串联和并联的方法构成一定的输出电压和电流，为负载所用，使用寿命一般可达15 年，最高可达25 年。（2）多晶硅太阳能电池目前太阳能电池使用的多晶硅材料，大多是含有大量单晶颗粒的集合体，或用废次

32、单晶硅材料和冶金级硅材料融合浇铸而成，然后注入石墨铸模中，即得多晶硅锭。这种硅锭铸成立方体后通过切片加工成方形太阳能电池片，提高了材料利用率和方便组装多晶硅太阳能电池与单晶硅太阳能电池的制作工艺差不多，其光电转换率约12%左右，稍低于单晶硅太阳能电池，但其材料制造简便，节约电耗，总的生产成本较低，因此得到大量发展。(3)非晶硅薄膜太阳能电池非晶硅新型薄膜式太阳能电池，它与单晶硅和多晶硅太阳能电池的制作方法完全不同，硅材料消耗很少，电耗更低，工艺过程大大简化，成本低重量轻,转换效率较高，便于大规模生产，非常吸引人。非晶硅太阳能电池的结构各有不同，其中有一种较好的结构叫pi-n电池，它是在衬底上先

33、沉积一层掺磷的n型非晶硅，再沉积一层未掺杂的i层，然后再沉积一层掺硼的型非晶硅，最后用电子束蒸发一层减反射膜，并蒸镀银电极。此种制作工艺，可以采用一连串沉积室，在生产中构成连续程序，以实现大批量生产。同时，非晶硅太阳能电池很薄，可以制成叠层式或采用集成电路的方法制造，在一个平面上，用适当的掩模工艺，一次制作多个串联电池，以获得较高的电压。它的主要优点是在弱光条件也能发电，有极大的潜力。但非晶硅太阳电池存在的主要问题是光电转换效率偏低，目前国际先进水平为10%左右，且不够稳定，随着时间的延长，其转换效率衰减，直接影响了它的实际应用。现在日本生产的非晶硅串联太阳能电池可达2.4伏，且不够稳定，如果

34、能进一步解决稳定性问题及提高转换率问题，那么，非晶硅大阳能电池无疑是太阳能电池的主要发展产品之一。太阳能电池的工作电压约为蓄电池电压的1.5倍，才能保证给蓄电池正常充电。如6v蓄电池充电需要用89v太阳能电池，给12v蓄电池充电需要用1518v太阳能电池。2.3.1.2 太阳能电池的电气特性太阳能电池的电气特性为研究、质量保证和生产所需。对于不同的行业来说测量精度和参数的重要性会有不同，以下是太阳能电池一些在任何测试环境都必须测量的重要参数： 路电压(voc )：没有电流时的电池电压。短路电流(isc )：负载电阻为零时从电池流出的电流。电池最大功率输出(pmax )：电池产生最大功率时的电压

35、和电流点，通常 8兰州理工大学毕业设计(论文) 把i-v曲线上的点pmax作为最大功率点。 pmax的电压(vmax )：电池在pmax的电压电平。 pmax的电流(imax )：电池在pmax 的电流电平。 阳能的电池的转换效率()：太阳能电池接到电路时转换(从吸收光的电能) 和收集功率的百分比。是评估太阳电池好坏的重要因素。计算方法是用标准条件(stc) 和太阳能电池表面积( ac，单位是m2 )下的最大功率点pmax 除以输入光辐照度( e，单位是w/ m2 )（式2-1） 目前：实验室：24%，产业化：15% 充因子(ff)：最大功率点max p 与开路电压(voc) 及短路电流(is

36、c) 之比为：（式2-2） 电池的二极管特性 电池的串联电阻 电池的旁路电阻太阳能电池板通常定义为封装和连接在一起的一个以上的电池。太阳能电池板有不同的电压和电流范围，但功率产生能力一般为50w至300w。太阳能电池和电池板有许多相同的参数，如voc , isc , pmax 和i -v 曲线。图2-2是太阳能电池的i-v曲线。 图 2-2 太阳能电池的i-v曲线2.3.2 蓄电池蓄电池组是太阳能电池方阵的储能装置，其作用是将方阵在有日照时发出的多余电能储存起来，在晚间或阴雨天时供负载使用。蓄电池组由若干蓄电池串并联而成。一般容量要能在无太阳辐射的日子里，满足用户要求的供电时间和供电量。目前常

37、用的是铅酸蓄电池，重要的场合也有用镉镍蓄电池，但价格较高，相对来说应用没有前一种广泛。9兰州理工大学毕业设计(论文) 蓄电池是一种化学电源，它将直流电能转变为化学能储存起来。需要时再把化学能转变为电能释放出来。能量转换过程是可逆的，前者称为蓄电池充电，后者称为蓄电池放电。在光伏发电系统中，蓄电池对系统产生的电能起着储存和调节作用。由于光伏系统的功率输出每天都在变化，在日照不足发电很少或需要维修光伏系统时。蓄电池也能够提供相对稳定的电能9。在光伏发电系统中，蓄电池处于浮充放电状态，夏天日照量大，方阵给蓄电池充电；冬天日照量小，这部分储存的电能逐步放出。在这种季节性循环的基础上还要加上小得多的日循

38、环：白天方阵给蓄电池充电，晚上负载用电则全部由蓄电池供给。因此要求蓄电池的自放电要小，耐过充放，而且充放电效率要高，当然还要考虑价格低廉，使用方便等因素。蓄电池的循环寿命主要由电池工艺结构与制造质量所决定。但是使用过程和维护工作对蓄电池寿命也有很大影响，有时是重大影响。首先，放电深度对蓄电池的循环寿命影响很大，蓄电池经常深度放电，循环寿命将缩短。其次，同一额定容量的蓄电池经常采用大电流充电和放电，对蓄电池寿命都产生影响。大电流充电，特别是过充时极板活性物质容易脱落，严重时使正负极板短路；大电流放电时，产生的硫酸盐颗粒大，极板活性物质不能被充分利用，长此下去电池的实际容量将逐渐减小，这样使用寿命

39、也会受到影响。2.3.3 单片机本设计采用单片机作为系统的控制器。主要原因是本系统对实时响应能力的。要求并不是非常的高，单片机所具有的运算能力，能够满足用软件编程实现各种算法和逻辑控制的要求，另外它的功耗低，体积小，成本非常低廉，在市场上有各种不同系列的单片机，技术已经十分成熟，在各方面的运用都十分广泛，特别是在控制系统的核心处理过程中，有它的特别的优势。使选择的余地非常的大且大多数单片机都能满足本系统的要求。单片机是系统终端的核心，其能够完成智能处理和控制的功能。2.3.4 gprs模块gprs是通用分组无线业务(general packet radio service)的英文简称，是在现有

40、gsm系统上发展出来的一种新的承载业务，目的是为gsm用户提供分组形式的数据业务。gprs采用与gsm同样的无线调制标准、同样的频带、同样的突发结构、同样的跳频规则以及同样的tdma帧结构，这种新的分组数据信道与当前的电路交换的话音业务信道极其相似。因此，现有的基站子系统(bss)从一开始就可提供全面的gprs覆盖。gprs允许用户在端到端分组转移模式下发送和接收数据，而不需要利用电路交换模式的网络资源。从而提供了一种高效、低成本的无线分组数据业务。特别适用于间断的、突发性的和频繁的、少量的数据 10兰州理工大学毕业设计(论文) 传输，也适用于偶尔的大数据量传输。gprs理论带宽可达171.2

41、kbps，实际应用带宽大约在40100kbps，在此信道上提供tcp/ip连接，可以用于internet连接、数据传输等应用。gprs是一种新的移动数据通信业务，在移动用户和数据网络之间提供一种连接，给移动用户提供高速无线ip或x.25服务。gprs采用分组交换技术，每个用户可同时占用多个无线信道，同一无线信道又可以由多个用户共享，资源被有效的利用，数据传输速率高达160kbps。使用gprs技术实现数据分组发送和接收，用户永远在线且按流量计费，迅速降低了服务成本。2.3.5 显示模块为了显示参考电压以及控制时间，我们选择了液晶显示模块，此模块是 12864 点阵的汉字图形型液晶显示模块，可显

42、示汉字及图形，内置国标 gb2312 码简体中文字库（16x16 点阵）、128 个字符（8x16 点阵）及 64x256 点阵显示 ram（gdram）。可与 cpu 直接接口，提供两种界面来连接微处理机：8-位并行及串行两种连接方式。具有多种功能：光标显示、画面移位、睡眠模式等。2.3.6 时钟电路dallas半导体公司的dsl302涓流充电时钟芯片是一个可编程i2c串行接口时钟芯片，还提供31字节的非易失sram用于数据存储。优点是电路结构简单，可以通过单片机任意的i/o口作为scl和sda信号线。编程简单。成本较低。缺点是其所设置的时间范围比较小，掉电数据丢失。存储相应数据的话可用超级

43、电容或可充电电池备份系统的时间和日期。ds1302内含有一个实时时钟/日历和31 字节静态ram,通过简单的串行接口与单片机进行通信，提供秒分时、日期、月年的信息,每月的天数和闰年的天数可自动调整。时钟操作可通过am/pm 指示，决定采用24 或12 小时格式。时钟/ram 的读/写数据以一个字节或多达31个字节的字符组方式通信。ds1302 工作时功耗很低,保持数据和时钟信息时功率小于1mw。ds1302 是由ds1202 改进而来,增加了以下的特性。双电源管脚用于主电源和备份电源供应vcc1,为可编程涓流充电电源附加七个字节存储器。2.3.7 照明控制在灯光控制中，随着四季和昼夜长短变化需

44、要适时调整光源的点亮时刻，来适应人们的视觉需求。本设计采用光控和时控相结合的方法，工作过程如下：光控开关给出所需外界环境的照度值，定时器再进一步给出所需控制时间的起始和终止范围。当外界照度达到光控开关的设定值，而且定时器设定起始时间 11兰州理工大学毕业设计(论文) 到，才有输出信号，电路得电，灯具点亮；否则，即使光控开关满足条件而定时器设定时间未到电路不得电灯具不点亮。或者，定时器设定的时间到而 光控开关未满足条件，电路也不得电，灯具也不点亮。 单片机检测外界光线，当检测到外界光线达到光线照 度的设定值，再让定时器1进一步达到设定时间的范 围，继电器动作，接通开关，使路灯点亮；到清晨先 让定时器达到设定时间使路灯灭，再让光控开关达到 照度设定值进一步关断。2.3.8 电流采样模块本系统电流采样电路是由霍尔电流传感器和跟随器组成的。电流通过传感器采样之后，经两个电阻分压，通