太阳能交通警示灯

1、基于555定时器的太阳能交通指示灯摘要随着人口的增多和工业化的影响，全球能源消耗正以惊人的速度消耗。世界各国竞相实施了可持续发展的能源政策，其中利用太阳提供能量的光伏发电最受瞩目。目前光伏电池主要应用在独立光伏系统和光伏并网系统，消费类产品的应用实例如太阳能交通警示灯。迫于全球性日益严重的资源短缺和环境污染，使得光伏产业的发展不仅仅是一个经济问题更是一个环境保护和能源替代的问题。本文描述模拟太阳能交通警示灯的工作原理，以一个555定时器为主要器件构成电压调节电路，用来产生矩形波来控制LED的通断和闪动频率，使用光控电路和蓄电池来实现白天和晚上的LED灯的通和断，由于考虑环境因素对太阳能发电的不

2、稳定性，需要使用一个LED驱动器使电源供应转换为特定的电压电流以驱动LED发光，从而能够延长LED发光的寿命，从而达到正常工作的太阳能交通警示灯产品。关键词：太阳能交通警示灯 ne555定时器 LED驱动器 光控电路蓄电池1.绪论能源危机迫使各国政府大力发展太阳能产业。随着人口的增多和工业化的影响，全球能源消耗正以惊人的速度消耗。从环保角度考虑，随着环境污染、生态破坏及资源枯竭的日趋严重近年来世界各国竞相实施了可持续发展的能源政策，其中利用太阳提供能量的光伏发电最受瞩目。光伏发电因其具有安全可靠无污染、无需消耗燃料、无需机械转动部件、故障率低、维护方便等独特优点正受到各国的普遍重视。各国政府将

3、会大力发展太阳能产业。目前光伏电池主要应用在独立光伏系统和光伏并网系统，消费类产品的应用实例如太阳能调通警示灯。迫于全球性日益严重的资源短缺和环境污染，使得光伏产业的发展不仅仅是一个经济问题更是一个环境保护和能源替代的问题。自2008年开始在各大发展中城市崭露头角,首先是深圳市深南大道科技园交叉口,开始时使用一种新型的交通警示灯“太阳能黄闪警示灯”。把它树立在人行道上，用来提醒广大过往驾驶人注意行人安全，那时还处于试点阶段，试用效果好的话将全面推广。该灯采用太阳能作为能源，白天有阳光照射到太阳能电池上时，电池将太阳能转换为电能，其中的部分电能用于维持信号灯和无线信号机正常工作，确保交通道路的畅

4、通流动。 随着现在技术与科技的不断提升,太阳能交通信号灯的使用越来越普遍,方便,新型的太阳能交通设施产品也层出不穷.最新的太阳能信号灯产品出现有:太阳能自动警示信号灯 ,抗风型太阳能交通信号灯,带有吸附面的太阳能信号灯, 道口栏木太阳能信号灯等等,功能有太阳能无线智能交通信号灯控制系统,太阳能无线遥控交通信号灯控制系统, 太阳能路口交通信号灯无线传输控制系统, 基于太阳能及风力供电的绿色无线控制交通信号灯系统。警示灯一般用在维护道路安全，通常是用在警车工程车、消防车急救车防范管理车道路维修车牵引车紧急A/S车、 机械设备等开发。一般情况下，警示灯是按车种和用处分为多样的长度，有灯罩组

5、合的构造，需要时一边方向的灯罩可以组合复合颜色。此外，还可以根据光源形式的不同，分为：1.灯泡转灯；2.LED闪光；3.氙气灯管频闪，其中LED闪光形式的是灯泡转灯形式的升级版，成为了现在太阳能交通警示灯的潮流，使用寿命更长，更节能，更低热！2. 方案选择2.1整机设计方案选择 以一个555定时器为主要器件构成电压调节电路，用来产生矩形波来控制LED的通断和闪动频率。由于要考虑天气阴晴，光照的强弱带来的太阳能发电的不稳定性，需要使用一个LED驱动器使电源供应转换为特定的电压电流以驱动LED发光，从而能够延长LED发光的寿命。这个系统还需要用到蓄电池和光控电路来实现白天和晚上LED灯的断和通。主

6、要需要解决的问题是光控电路的设计，LED驱动器的选择，以及这个电路在实验室的实际效果怎样，从而达到正常工作的太阳能调通警示灯产品。本文对系统的每个部分、实现过程做了详细介绍。整个系统的核心是以555定时器进行矩形构成多谐振荡器，产生周期性的矩形方波，完成课题所有要求。整个设计框架图如下蓄能电池光控电路555定时器LED驱动器LED灯3.光控电路3.1蓄能电池的选择蓄能电池采用4节干电池供电，并以5V电源模块稳定输出5V电压源，为555定时器与TLC5917专用LED驱动器以及光控电路工作在正常范围内。3.2 光控电路的选择以光敏电阻为核心元件，与LM393D电压比较器、普通色环电阻、电位器、三

7、极管、二极管、继电器构成，具体见下图，图中的电阻阻值未给出，可根据需要在什么范围内的光照强度进行开关控制。需要进行光照开继电器还是光暗开继电器，只需要调换LM393D的2脚和3脚即可。下面具体介绍光控电路中光敏电阻的原理、资料及应用和LM393D的资料以及其他元器件的资料。3.2.1 光敏电阻(1)电阻的概念光敏电阻器（photovaristor）又叫光感电阻，是利用半导体的光电效应制成的一种电阻值随入射光的光照强度强弱而改变的电阻器，又称光电导探器；入射光强，电阻减小，入射光弱，电阻增大。光敏电阻器一般用于光的测量、光的控制和光电转换（将光信号转变为电信号）。 通常，光敏电阻器都制成薄片结构

8、，以便吸收更多的光照。当它受到入射光的照射时，半导体片（光敏层）内就激发出电子与空穴对，参与导电，使电路中电流增强。（2）光敏电阻的分类根据光敏电阻的光谱特性，可分为三种光敏电阻器：紫外光敏电阻器：对紫外线较灵敏，包括硫化镉、硒化镉光敏电阻器等，用于探测紫外线。 红外光敏电阻器：主要有硫化铅、碲化铅、硒化铅。锑化铟等光敏电阻器，广泛用于导弹制导、天文探测、非接触测量、人体 病变探测、红外光谱，红外通信等国防、科学研究和工农业生产中。 可见光光敏电阻器：包括硒、硫化镉、硒化镉、碲化镉、砷化镓、硅、锗、硫化锌光敏电阻器等。主要用于各种光电控制系统，如光电自动开关门户，路灯、航标灯和其他照明系统装置

9、的自动亮灭，各类工农业控制装置自动给水和自动停水装置，机械上的自动保护装置和“位置检测器”，厚度极薄的零件的厚度检测器，照相机，光电计数器，烟雾报警器，光电跟踪系统等各类电子应用方面。(3)光敏电阻的材料及原理用于制造光敏电阻的材料主要是金属的硫化物、硒化物和碲化物等半导体。 在黑暗环境里，它的电阻值很高，当受到光照时，只要可见光的光子能量大于半导体材料的禁带宽度，则价带中的自由电子吸收一个光子的能量后可跃迁到导带，并在价带中产生一个带正电荷的空穴，这种由可见光光照产生的电子空穴对增加了半导体材料中载流子的数目，使其电阻率变小，从而造成光敏电阻的阻值下降。光照强度越强，光敏电阻的阻值越低。入射

10、光消失后，由光子激发产生的电子空穴对将逐渐复合，光敏电阻的阻值也就逐渐恢复原值。（4）光敏电阻的应用光敏电阻可广泛应用于各种光控电路，如对灯光的控制、调节、继电器的闭合与断开灯电子装置中，也可用于光控开关，本文中的光控电路及采用光敏电阻在光控开关中的应用，具体见上图。 3.2.2 LM393D资料（1）概述LM393D是由4个独立的 、高精度电压比较器组成的集成电路，失调电压低，最大为2.0mv,在很宽的电源电压范围内使用于双电源工作模式，也适用于单电源工作模式。无论电源电压范围大小，电源消耗的电流都很低。它还有个特性：即使是单电源供电，比较器的共模输入电压范围接近地电平。主要应用于限幅器简单

11、的数模转换器脉冲发生器延时发生器宽屏压控振荡器MOS时钟计时器多频振荡器和高电平数字逻辑门电路。LM393D被设计成能直接连接TTL电平和COMS电平；当用双电源供电时，它能兼容MOS逻辑电路这是低功耗的393相较于标准比较器的独特的优势。(2)优势高精度比较器；减少由于温漂引起的失调电压；可以单电源供电；输入共模电压范围接近地电平；兼容逻辑电路。(3) LM393D主要特点如下： 消耗电流小，Icc=0.8mA；输入失调电压小，VIO=±2mV；共模输入电压范围宽，Vic=0Vcc-1.5V；输出与TTL，DTL，MOS，CMOS 等兼容； 输出可以用开路集电极连接“或”门；（4）

12、LM393D引脚图及内部框图a.采用双列直插8 脚塑料封装（DIP8）和微形的双列8 脚塑料封装（SOP8）其引脚图如下：b.LM393引脚功能排列表：引出端序号功能符号引出端序号功能符号1 输出端1 OUT1 5 正向输入端2 1N+(2) 2 反向输入端1 1N-(1) 6 反向输入端2 1N-(2) 3 正向输入端1 1N+(1) 7 输出端2 OUT2 4 地GND 8 电源VCC c.LM393主要参数表：参数名称符号数值单位电源电压VCC ±18 或36 V 差模输入电压VID ±36 V 共模输入电压VI -0.3VCC V 功耗Pd 570 mW 工作环境温

13、度Topr 0 to +70 贮存温度Tstg -65 to 150 d.电特性（除非特别说明，VCC=5.0V， Tamb=25）参数名称符号测试条件最小典型最大单位输入失调电压VIO VCM=0 to VCC-1.5 VO(P)=1.4V, Rs=0 -±1.0 ±5.0 mV 输入失调电流IIO -±5 ±50 nA 输入偏置电流Ib-65 250 nA 共模输入电压VIC -0 -VCC-1.5 V 静态电流ICCQ RL=-0.6 1.0 mA RL=,Vcc=30V-0.8 2.5 mA 电压增益AV VCC=15V, RL15k-200 -

14、V/mV 灌电流lsink Vi(-)1V, Vi(+)=0V, Vo(p)1.5V 6 16 -mA 输出漏电流IOLE Vi(-)=0V, Vi(+)=1V, VO=5V-0.1 -nA (5)应用说明LM393是高增益,宽频带器件,和大多数电压比较器一样,如果输出端到输入端有寄生电容，因而会产生产生耦合,则很容易产生振荡现象.这种现象仅仅出现在当比较器改变原始状态时,输出电压处于过渡的间隙.所以电源既使加了旁路电容滤波也不能解决这个问题,标准PCB板的设计对减小输入输出寄生电容耦合是有助的.减小输入电阻至小于10K将减小反馈信号,而且增加甚至很小的正反馈量(滞回1.010mV)能导致快速

15、转换,使得不可能产生由于寄生电容引起的自激振荡现象.除非利用滞后,否则直接插入IC并在引脚上加上电阻将引起输入输出端在很短的转换周期内产生振荡现象,如果输入信号是脉冲波形或者矩形方波信号,并且在上升和下降时间段相当快,则滞回将不需要. LM393D比较器的所有没有使用用的引脚必须保证接地. LM393偏置网络确立了其静态电流与电源电压范围 2.030V无关. 通常电源不需要加旁路电容进行滤波。差分输入电压允许大于电源电压Vcc并且不会损坏器件.保护部分必须能阻止输入电压向负端超过-0.3V. LM393的输出部分是集电极开路,发射极接地的 NPN型输出晶体三极管,可以用多集电极输出提供其功能.

16、输出负载电阻能衔接在可允许电源电压范围内的任何电源电压上,不受 Vcc端电压值的影响和限制.此输出能作为一个简单的对地的开路(当负载电阻没有被运用),输出部分的陷电流被可能得到的驱动和器件的值所限制.当达到极限电流(16mA)时,输出晶体管将退出原来的工作状态而且使输出电压将很快上升.输出饱和电压被输出晶体管大约60ohm 的限制。当负载电流值很小时,输出晶体管的低失调电压(约1.0mV)被允许输出电位在参考零电平上。3.2.3 晶体三极管的选择 该光控电路选择的晶体三极管是2sc1815,下面主要介绍该晶体管的资料及应用。2SC1815，采用TO-92 封装方式。晶体三极管的极性：NPN型电

17、压Vceo：50V截止频率 ft, 典型值:80MHz功耗, Pd:400mW集电极直流电流:0.15A直流电流增益 hFE:120针脚数:3总功率, Ptot:400mW晶体管数:1晶体管类型:通用小信号最大连续电流, Ic:0.15A最小增益带宽 ft:80MHz电压, Vcbo:60V电流, Ic hFE:2mA电流, Ic 最大:0.15A直流电流增益 hfe, 最小值:70表面安装器件:通孔安装饱和电压, Vce sat 最大:0.25V该光控系统中的晶体三极管起到了作为开关的用途，与LM393D电压比较器和光敏电阻灯构成了开关电路，使继电器在相应设定的光照范围内起到断开与闭合的作用

18、2sc1815是现在最常用的NPN型的晶体三极管，其参数与其他一些晶体三极管参数相同，其应用方面，若难没有找到合适的2sc1815晶体三极管，故可以考虑用其他的晶体三极管代替，可达到相同的效果，可选择常用的2N5551、9014、2N3904、2sc1760和国产3DA150A等晶体三极管代替。3.2.4 继电器的选择(1)概念继电器（英文名称：relay）是一种弱电电控制控制强电器件，是当输入量（激励量）的变化达到规定要求时，在电气输出电路中使被控量发生预期的阶跃变化的一种电器。它具有控制系统（又称输入回路）和被控制系统（又称输出回路）之间的互动关系。通常应用于电气自动化的控制电路中，它实际

19、上的作用是用弱电流去控制强电流电流运作的一种“自动开关”。故在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用，是一种很常用的电子器件。 (2)电符号和触点形式继电器线圈在电路原理图中用一个长方框符号表示，如果继电器内部结构有两个线圈，就画出两个并列的长方框。同时在长方框内或者长方框外旁边表上符号“J”。继电器的触点有两种表示方法：一种是把它们直接标注在长方框一侧，这种标注方法是比较直观可见的；另外一种方法是按照实际电路连接的需要，把各个触点分别画在各自需要的控制电路中，通常在同一继电器的触点与线圈旁边分别标上相同的文字标号，并且在触点上编上编码，以此作为区别。继电器的触点有三种基本形式：a.动合

20、型 （常开）（H型）线圈不通电时两触点是断开的，通电后，两个触点就闭合，以合字的拼音字头“H”表示。b.动断型（常闭）（D型）线圈不通电时两触点是闭合的，通电后两个触点就断开，用短子的拼音字头“D“表示。c.转换型（Z型）这是触点组型。这种触点组共有3个触点，即中间触点是动触点，上下各一个静触点，线圈不通电时，动触点和其中一个静触点断开和另一个静触点闭合，线圈在通电后，动触点就会移动，使原来断开的成闭合状态，原来闭合的成断开状态，达到转换目的 (3)继电器的分类a.电磁继电器：利用输入电路内电路在电磁铁铁芯 继电器与衔铁间产生的吸力作用而工作的一种电气继电器。b.固体继电器：指电子元件履行其功

21、能而无机械运动构件的，输入和输出隔离的一种继电器。c.温度继电器：当外界温度达到给定值时而动作的继电器。d.舌簧继电器：利用密封在管内，具有触电簧片和衔铁磁路双重作用的舌簧动作来开，闭或转换线路的继电器e.时间继电器：当加上或除去输入信号时，输出部分需延时或限时到规定时间才闭合或断开其被控线路继电器。f.高频继电器：用于切换高频，射频线路而具有最小损耗的继电器。g.极化继电器：有极化磁场与控制电流通过控制线圈所产生的磁场综合作用而动作的继电器。继电器的动作方向取决于控制线圈中流过的的电流方向。h.其他类型的继电器：如光继电器，声继电器，热继电器，仪表式继电器，霍尔效应继电器，差动继电器等。该光

22、控系统采用的是电磁继电器，在这里着重介绍电磁继电器的构成及工作原理，上图则是电磁继电器的内部结构图。其主要工作原理是：只要在绕有铁芯的线圈两端加上一定的电压，线圈中就会通过一定的微小的电流，从而产生电磁效应，外部的衔铁就会在电磁力吸引的作用下克服返回弹簧原长的拉力被吸向铁芯，从而带动衔铁的动触点与静触点吸合。当线圈被断电后，电磁铁因没有电流通过，故磁力消失，衔铁上的吸力也随之消失，衔铁就会在弹簧的反作用力恢复原长，返回到的位置，使动触点与原来的静触点（常闭触点）释放。这样吸合、释放，从而达到了在电路中小电流对大电流装置的导通、切断的目的。有很强的可利用性和安全性。4.555定时器的选择4.1

23、概述 555 定时器又称时基电路，是一种模拟和数字功能相结合的中规模单片集成电路。555定时器按照内部元件构成分为双极型和单极型两类。一般用双极性工艺制作的称为555，用CMOS工艺制作的称为 7555，除单定时器外，还有对应的双定时器 556/7556。555定时器的电源电压范围宽，可在4.5V16V 电源电压的范围内工作,7555 可在 318V 电源电压范围内工作，输出驱动电流约为200mA，因而555定时器的输出可与TT电平、CMOS电路电平或者模拟电路电平兼容。4.2 555定时器的结构555定时器的内部结构原理和外部引脚如下图，由下图可以看出，555定时器由电阻分压器、电压分压器、

24、基本Vc1、Vc2触发器和集电极开路的放电三极管Td几部分组成。比较器C1的输入端V11接引脚6）称为阀值输入端，使用手册上用TH标注；比较器C2的输入端V12（接引脚2）称触发输入端，使用手册上用标注。C1和C2的参考电压（电压比较的基准）VR1和VR2由电源Vcc经三个5千欧的电阻分压给出。当控制电压输入端Vco悬空时，VR1=Vcc,VR2=Vcc若Vco外接固定电压，则VR1=Vco ,VR2=Vco 。RD 为异步置零端，只要在RD 端加入低电平，基本Vc1、Vc2触发器就置零，非置零时RD 处于高电平。4.3 555定时器的引脚图1脚：外接电源负端VSS或接地，一般情况下接地；8脚

25、：外接电源VCC，双极型时基电路电源电压VCC的范围是4.5 16V，CMOS型时基电路的电源电压VCC的范围为3 18V。一般用5V；3脚：输出端Vo；2脚：低触发端；6脚：TH高触发端；4脚： 是直接清零端。当此端引脚接低电平时，则时基电路不工作，则此时不论、TH处于何种电平，时基电路的输出为“0”，该端不用时应该接高电平，保证能555定时器能够正常工作；5脚：Vcc为控制电压端。若此端外接电压，则可改变内部两个比较器的基准电压，当该端不用时，应将该端串入一只0.01uf电容接地，以防引入外部的杂波的干扰。7脚：放电端。该端与放电管集电极相连，用做定时器时电容的放电作用，构成电容的充放电。

26、4.4 555定时器的应用555定时器的应用十分广泛，它可以构成单稳，双稳，多谐振荡器和施密特触发器，还可以构成各种定时器，报警装置，信号发生器等，这里仅对多谐振荡器这类应用做介绍，因为本文中则利用555定时器做多谐振荡器产生周期性的矩形脉冲或方波。a.工作原理多谐振荡器只有两个暂稳态。假设当该电路的电源接通后，电路处于某一暂稳态态过程，电容C上的电压Uc略低于Vcc ，Vo输出高电平，TD截止，电源Vcc通过R1和R2给电容C充电。随着充电的进行Vcc逐渐增高，但只要Vcc<Vc<Vcc ，输出电压Vo就一直保持高电平不变，着就是第一个暂稳态过程。当电容C上的电压Vc略微超过Vc

27、c ，基本Vc1、Vc2触发器置0，使输出电压Vo从原来的高电平翻转到低电平，即Vo=0，TD饱和导通，此时电容C通过R2和TD进行放电。随着电容C的放电，Vc下降，但只要Vcc>Vc>Vcc ,Vo就一直保持低电平不变，这就是第二个暂稳态过程。当Vc下降到略微低于Vcc时，基本Vc1、Vc2触发器置1，电路输出又变为Vo=1，TD截止，电容C又再次充电，又重复上述的两个过程，使电路产生周期性的矩形脉冲。其发生原理图和工作波形图如下图. b.多谐振荡器T的计算多谐振荡器的振荡周期为两个暂稳态过程的持续时间，即T=T1+T2 。下面给出电容C的充电时间T1和放电时间T2的公式所以振荡

28、周期为5. LED驱动器的选择5.1 LED驱动器的概念LED驱动器（LED Driver），是指驱动LED灯发光或LED模块电子电路正常工作的调整电源的电子器件。由于LED灯的PN结的导通特性决定，它能适应的电源电压和电流波动范围非常的狭窄，微小的偏离就可能造成无法点亮LED灯或者LED灯发光的现象不明显，或者降低LED灯的使用寿命甚至使芯片受到破坏。现行的工频电源和常见的电池，电源模块因为负载原因及周围坏境的影响会造成输出波动并且产生各类杂波，所以均不适合直接供电给LED灯，LED驱动器就可以稳定输出电流，使LED在最佳电压或电流状态下工作的电子芯片。5.2驱动方式可分类：5.2.1 恒流

29、式:a、恒定电流驱动电路在输出时的电流是恒定不变的，而输出的直流电压随着负载阻值的大小不同在一定范围内变化，负载阻值小，输出电压就低，负载的阻值越大，输出电压也就越高；b、恒流电路不怕负载电路短路，但禁止负载电路完全开路。c、恒流驱动电路驱动LED是较为理想的，但相对其他的LED驱动器来说而言市场价格价格较高。 d、应值得注意的是所使用最大承受电流和其电压值，它限制了LED灯的使用数量； 5.2.2 稳压式： a、当稳压电路中的各项电气参数被确定以后，输出的电压量是固定不变的，而输出的电流却随着负载的增减而变化；b、值得注意的是稳压电路不怕负载电路开路，但禁止负载电路完全短路；c、以稳压驱动电

30、路驱动LED灯，每串需要加上合适的限流电阻方可使每串LED灯显示亮度一样或相差甚微；d、亮度会受整流而来的电压变化的影响。在该模拟太阳能交通警示灯的电路中，使用的LED专用驱动器是TLC5917，它是8位恒流下沉式LED驱动器，LED 高压允许使用一个单一的电路输出LED灯或单多个LED指示灯。与独立控制的产出与恒定电流供应，指示灯均可合并输出更大的电流。TLC5917主要的特点为有8个恒定电流输出通道，可吸收5mA到120mA电流；它会恒定输出电流，不随负载电压而改变；它主要应用在通用型LED照明应用；LED显示系统；LED招牌；车载LED照明等等各类电子应用。下面给出了其内部的结构图现在市

31、场上LED驱动器的种类特别多：如TLC5916 TLC5917 TLC5924TLC5940 TLC5942 TLC5945 TLC59116等等。6.系统硬件原理图 7.展望与总结由于原来对实践操作没有太重视，造成现在在设计电路时出现了诸多问题，但在指导老师薛老师的指导下，以及查阅大量资料，充分利用手上的资料，利用Altium designer 6.9绘图软件，设计出了电路原理图，并按照元器件清单购买了相应的电子元器件，在学校开放性实验室中完成PCB的制作，及其焊接好电路，以及后期的调试。完成了课题所需，了解了运用在城市道路中的交通警示灯的原理。通过此次毕业设计，我再次巩固了以前所学的专业知

32、识，又在设计过程中学到了许多新的软件，比如Altium designer 6.9专业绘图软件和一些具体实验操作的注意事项，增强了在产品研发的基本思路和要求，、让我在大学期间得到了一个很好的实践锻炼的机会。在我正式踏入社会之前，我能够经历这样一个学习过程，对我日后的工作以及遇到困难时如何应对有着特殊的意义，特别是在利用555定时器的各种控制电路等基础知识的加深以及各种控制方式的利用，对我七月份即将投入工作来说，都是非常需要的，这也是此次毕业论文的又一大重要目的。致谢在我的课题和论文即将完成之际，向在我大学四年学习过程中曾经指导过我的老师，关心过我的朋友和同学，及所有帮助过我的人致以深深的感谢。首

33、先，我谨怀着真诚的心情向我的指导老师薛老师致以崇高的敬意和深深的感谢，薛老师教学、科研等工作繁忙，但他总能尽心尽职、耐心帮助，严格要求，对我的课题给予全面的指导、帮助和督促，X老师的渊博的学识，对事业的执着追求精神以及严谨的治学精神使我受益匪浅。其次，应当感谢学校给我们这次毕业设计机会，并为我们的设计提供了良好的设计环境以及各类操作设备，让我们在几个月的毕业设计中学到了非常多的宝贵的知识和实际操作的经验，让我感觉到自己的实际能力还存在很大的问题，这将成为我以后进入社会时需要注意与加强的方面。最后，在完成这篇毕业论文过程中，我参考了许多文献，对于这些文献作者，虽然在不可能一一提及，但是对他们每一

34、位表示最诚挚的谢意！参考文献1 周静.何为.龙兴明 蓄电池储能的独立光伏系统充电控制器研制 电力自动化设备2011(11)2 李景天.廖华.马煜.姚朝辉.马逊 太阳能路灯工作情况仿真研究 云南师范大学学报（自然科学版）2011(5)3 陈维;沈辉 太阳能光伏应用中的蓄电池研究 电池2006(01)4 洪峰.满瑞 高亮度LED驱动芯片概述 数字通信2011(2)5 张波.曹丰文.汪义旺 LEO路灯驱动及智能调光系统的研究与设计 照明工程学报2011(4)6 韩东霖.安强.季凌燕 智能LED照明控制系统的设计 期刊论文 -信息技术2012(1)7 555定时器的功能图表示法及其应用 - 安徽工业大

35、学学报(自然科学版) - 2002, 128 康华光. 电子技术基础M. 第五版北京：高等教育出版社，20059 罗先觉. 电路M. 第五版北京：高等教育出版社，200610 赵争鸣，刘建政，袁立强等. 太阳能光伏发电及其应用M.北京：科学出版社，200511 张伟敏，党霞 新型智能路灯的设计 硅谷 2010，（17）12 陈维;沈辉;丁孔贤 太阳能LED路灯照明系统优化设计 2005(11)13 周昶;马磊;吴春泽 使用超级电容的太阳能路灯系统的仿真研究 2010(06)14 郭廷玮. 太阳能的利用和前景M.北京：科学普及出版社，198415 Peter Baureis Compact Mo

36、deling of electrical,Thermal and Optical LED Behavior 2005(16)第五届中国(甘肃)国际新能源博览会8月18日在酒泉召开2014年07月05日    人民网兰州7月5日电（呼双鹏）记者从甘肃省政府新闻办举行的新闻发布会上了解到，作为第二十届兰洽会的重要活动之一，第五届中国（甘肃）国际新能源博览会将于今年8月18日在酒泉开幕。本届博览会以“新丝路、新能源、新跨越”为主题，通过一系列活动，宣传展示新能源发展的成就，研讨新能源发展的趋势和对策，为业界搭建一个国际性、交易性、技术性的高端商贸平台。据介绍，

37、此次国际新能源博览会期间，将举办新能源产业论坛和酒泉投资合作项目签约仪式，组织参观新能源展览、新能源技术产品展览、风电场、光伏发电场和新能源及装备制造产业。届时，政府官员、企业和业内专家将围绕风能太阳能发电输出与就地消纳、太阳能应用、光伏产业发展等热点问题进行交流。据介绍，酒泉风能、光能资源充足，酒泉风能资源总储量2亿千瓦，可开发量8000万千瓦以上，占全国可开发量的七分之一；光热资源蕴藏量20亿千瓦，可开发利用面积5万平方公里，属于国家光热资源分布一类地区。目前，酒泉市风电开发总规模达到1020万千瓦，光电开发总规模达到3294兆瓦，风电光电并网总装机占到甘肃电力总装机的20%，即将建成全国

38、首个千万千瓦级风电基地和百万千瓦级光电基地，因此，酒泉新能源产业已被甘肃省列入全省5个千亿元产业链之一。酒泉市市长都伟在发布会上介绍说，酒泉区位优势独特，资源禀赋良好，投资环境优越，先后被国务院确定为全国重要的新能源基地和开发利用示范区，风电、太阳能发电示范基地，风电装备生产基地，光伏、光热产品研发制造基地。在新能源产业的带动下，当地的新能源装备制造业也初具规模，形成了1.5兆瓦到5兆瓦风机整装年产能力620万千瓦，成套光伏组件年产能力450兆瓦，电机年生产能力950台，光伏逆变器年生产能力1000兆瓦，已成为全国规模最大、集中度最高、配套最完善的风光电装备制造基地。 太阳能施工诱导牌，是根据

39、中华人民共和国国家标准GB5768-1999道路交通标志和标线中的施工区标志的工艺标准加工制造。 该产品在普通逆反射反光交通标志的基础上，应用了先进的太阳能蓄电池低压供电技术，采用LED发光管镶钳于标志板，使得指示标志无论在白天或夜间均具备良好的辩认视读性能，尤其是在阴雨大雾等恶劣天气环境下，更具备远距离光线穿透力。 太阳能施工诱导牌选用了台湾光磊芯片制造的优质高亮度LED发光管，箭头指示以超过8000mcd亮度黄色发光管。选用国际知名品牌尚德太阳能板及保护神蓄电池做为主要组件，以保证品质的稳定可用性。工艺原理：白天，太阳光照射到电池板，向蓄电池充电或者同时向标志板供电，可根据不同使用环境进行

40、调节模式。 夜间，蓄电池向标志板供电，LED发光管保持常亮或闪亮模式。 发光时间由光控开关自动控制。产品功能：在无太阳能充电条件下蓄电池可持续放电100-120小时。 LED发光在夜间直线可视距离达1000M，可读距离达500M。 电路故障时，标志板的反光材料仍然在车灯照射条件下被动反光。使用条件及品质保证：太阳能板须安装固定于一年四季均光照充足的朝南方向，能够保持板面清洁或便于清洗，使用寿命10年以上。 蓄电池控制箱尽可能安装于通风背光处，要考虑到容易更换和不易被盗损箱内温度在+45至-25摄氏度之间，使用寿命1年以上。 发光标志板须牢固安装固定在支架或杆件上，避免震动碰撞导致的板面损坏，使

41、用寿命3年以上。 强烈建议在产品安装使用期间，建立良好的维护清洁保养制度，专人定时管理。其它说明：施工诱导标为施工区专用，应注意良好的稳定性，移动搬运时小心轻放。 长途运输应用木箱或纸箱泡沫衬托包装。太阳能供电系统，高亮度LED爆闪频闪，适合户外安装，高压线路可带电拆装，使用方便免维护。最新户外警示标志产品。一款太阳能警示灯的设计和实现摘  要：为满足交通安全、市政施工及其他安全警示场合的标志需要， 设计了一款太阳能警示灯。采用AT89C2051作为主控制器， LM358构成迟滞比较器， 完成了硬件电路和软件的设计， 实现了闪烁报警功能。该系统扩充方便、使用安全、取得了良好

42、的社会效益。用太阳能作为能源， 光敏电阻作为感光元件， 闪烁时间和频率易于调节， 有效地起到了警示作用。随着城市化进程的加快， 城市建设与施工越来越多， 为防止过往车辆、行人发生事故， 通常在施工现场都要设置醒目的施工标志， 特别是夜晚和下雨、下雪、浓雾等天气危险性更大， 通常要开启警示灯以确保安全。为提高警示效果， 警示灯尽量工作在闪烁状态。文中介绍的一款太阳能警示灯， 电路采用太阳能电池板和蓄电池供电， 具有手控和光控两种功能。自动控制状态下， 天黑以后该电路能控制警示灯自动开启， 并使其工作在闪烁状态， 而在白天又能将警示灯自动关闭。也可采用手动控制， 白天也可使其工作， 便于

43、调整， 成本低廉， 使用方便。1  系统概述本系统有手动控制和自动控制两种工作方式。手动控制状态下， 按下S1， 电路接通， 警示灯开始闪烁，提醒车辆或行人注意。自动控制状态下， 受环境光线控制， 光敏电阻的阻值大小可控制继电器的通断， 从而控制警示灯的工作状态。当白天光线好时， 光敏电阻阻值较小， 继电器断开， 警示灯不闪烁。当夜晚光线较暗时， 光敏电阻阻值变大， 比较器输出高电平，继电器闭合， 警示灯通电开始闪烁， 起到警示作用。2  硬件设计本系统一共由4 部分组成: 电源单元、光控单元、主控MCU单元和LED发光单元。2.1  电源单元本系统采用

44、太阳能电池板经二极管1N5403给12 V蓄电池充电， 12 V 蓄电池经7805稳压后给AT2051供电， 夜晚或阴天时由蓄电池供电。BT2为12 V蓄电池，D1 为电源指示灯。电源单元如图1所示。图1  电源单元2 .2  光控单元MG1为光敏电阻， 光敏电阻器是利用半导体光导效应制成的一种特殊电阻器元件， 其特点是对光线较敏感， 有光线照射时， 电阻阻值很小， 无光线照射时， 电阻阻值迅速增大， 呈高阻状态。VR1 为可调电阻， U21A 为LM358， VT21为8050， K 1 为JZ- 23F( 4123)型继电器。VR1、MG1、R 21、R 22、R24组

45、成迟滞型比较器， D 2 为继电器的放电二极管。R 24为正反馈电阻， 引入该电阻后， 比较器具有滞回特性 4 ， 即具有惯性， 因而也就具有一定的抗干扰能力， 如去掉该电阻， 在光线变化到临界状态时， 如有外部干扰或输入电压在阈值电压附近的任何微小变化， 都将引起输出电压的跃变， 造成继电器反复吸合， 工作状态不稳定。当白天光线强时， 光敏电阻MG1 电阻较小，压降也较小， 比较器输出电平为低， VT21截止， 继电器不导通， LED灯单元不工作。当夜晚光线较暗时，MG1 暗电阻较大， 可达上百k  以上， MG1 上电压较高， 比较器输出为高电平， VT21导通， 驱动继电器导通

46、， LED 发光单元通电后工作。S1 为手动开关， 如白天想让其工作时， 按下S1 即可。光控单元如图2所示。图2  光控单元2.3  主控MCU 单元AT89C2051是一个低电压， 高性能CMOS 8位单片机， 片内含2 kB 的可反复擦写的只读F lash程序存储器和128 B 的随机存取数据存储器( RAM ) ， 兼容标准MCS- 51指令系统， 片内置通用8位中央处理器和F lash存储单元， 功能强大， 仅有20个引脚， 其中P1 是一个完整的8位双向I/O 口。该单元采用了AT89C 2051 单片机作为中央处理芯片， 使得该系统的功能修改与扩展比较方便，如

47、需修改闪烁频率与时间， 只要更改相应的软件即可。RP1为排电阻， 阻值为5 k  ， R1 R4 为限流电阻。输出使用了P1 0 P 1 3这4个端口， 由于LED 发光单元的电流大一些， 在输出端口使用了NPN 型*率晶体管BD435来扩流， 也可采用PNP型晶体管，修改相应程序即可。主控MCU 单元如图3所示。使用Prote l 99SE 对该电路进行印制板布线， 以AT89C2051为核心布局， 电源输入端在上侧， 信号输出端在右侧， 利用感光法制作出警示灯印制板， 印制板图和实物如图4所示。图3  主控MCU单元图4  警示灯印制板图和实物2.4 

48、; LED发光单元：采用LED 做为发光单元， 具有耗电小、亮度高、稳定性好、寿命长的优点。供电电压为12 V， 一共由4个发光板组成。LED 的颜色为红色和蓝色， 考虑到不同颜色的LED压降不同， 每个发光板由3个LED串联为一组， 5组并联构成一个发光板， 每个发光板共由15只LED 组成。LED发光板原理如图5所示。图5  LED发光板3  软件设计根据视觉感受， 发光的时间在50 ms时效果较好，闪烁4次后停顿1 s， 然后依次闪烁。LED 灯闪烁的顺序为LED1闪烁4次 LED1、LED2闪烁4次 LED1、LED2、LED3闪烁4 次 LED1、LED2、LED

49、3、LED4闪烁4次 LED1闪烁4次。系统软件部分主要由延时和循环构成， 程序流程图如图6所示。图6  流程图4  结束语此警示灯系统适用于城市市政建设、道路施工现场及交通路口等， 可有效地提醒车辆或行人注意安全， 起到警示作用。该警示灯系统成本低廉、工作可靠、便于修改和扩充。浅谈LED交通信号灯的优点目前，由超高亮led取代白炽灯，用于交通信号灯、警示灯、标志灯已遍及全世界，与白炽灯相比，led交通灯的优点是耗电少、使用寿命长，而且能够全面的提高亮度，成为未来交通信号灯的最为理想的光源。1、可见度佳：LED交通 信号灯在持续光照、雨淋、灰尘等恶劣的气候条件下，仍能保持较

50、好的可见度及性能指标。LED发出的光是单色光，因而不需要用色片来产生红、黄、绿的信号顏色;LED发出的光具有方向性，并有一定的发散角，由此可以摒弃传统信号灯中使用的非球面反光镜。LED的这个特点解决了传统信号灯存在的幻像(俗称假显示)和色片褪色问题，提高了光效。2、省电：LED光源在节能方面的优势是非常明显的，其显着的特点之一就是能耗低，这对灯具的应用而言是很有意义的。LED交通信号灯几乎100%LED的激发能量成为可见光，相较之下白炽灯泡有80%成为热损失，只有20%成为可见光。3、低热能：LED是由电能直接换成光源，产生的热极低，几乎不发热。LED交通信号灯冷却的表面可避免维修人员烫伤，且

51、可得到较长寿命。4、寿命长：灯的工作环境相对比较恶劣，严寒酷暑、日晒雨淋，因而对灯具的可靠性要求较高。一般信号灯用白炽灯泡的平均寿命是1000h，低压卤钨灯泡的平均寿命是2000h，由此而产生的维护费用很高。LED交通信号灯无灯丝震盪导致损坏，同时比较没有玻璃罩破裂问题。5、反应快：卤钨灯泡等所不及LED交通 信号灯的是回应时间快，从而减少交事故的发生。由于交通指挥灯在城市交通中的重要作用，每年都有大量的交通信号灯需要更新，进而引出一块比较大的市场，毕竟高利润也有利于LED生产与设计公司的发展，对于整个LED产业来说也会产生良性刺激。LED交通信号灯的优势及存在问题目前，高功率LED除了在汽车

52、照明、照明灯具、LCD 背光、LED路灯等高附件值产品中得到应用外，并且可以获得相当丰厚的利润。不过，随着老式普通交通灯以及前些年不够成熟的led信号灯更换的时机到来，新型高亮三色LED交通指挥灯者到了广泛的推广应用。事实上，一整套功能完善、品质较高的LED交通指挥灯售价是非常昂贵的，但是由于交通指挥灯在城市交通中的重要作用，每年都有大量的交通信号灯需要更新，进而引出一块比较大的市场，毕竟高利润也有利于LED生产与设计公司的发展，对于整个LED产业来说也会产生良性刺激。交通领域应用的LED产品主要有红、绿、黄信号指示，数位计时显示、箭头指示等。产品要求白天高强度环境光时，要亮，晚上亮度要降低一

53、些，避免刺眼。LED交通信号指挥灯的光源由多个LED组成，所要光源设计时就要考虑多个焦点，并且对LED的安装也有一定的要求，如果安装不一致就会影响发光面的光效均匀性，因此在设计中就要考虑如何避免这种缺陷的出现，如果光学设计过于简单，信号灯的光分布主要是靠LED本身的视角来保证，那麽对LED本身光分布的要求以及安装要求都比较严格，否则这种现象就会十分明显。LED交通信号灯在配光时与其他信号灯（ 如汽车的前照灯等 ） 也有一定的区别，虽然一样有光强分布的要求。而汽车前照灯在光截止线上的要求更加严格。汽车前照灯的设计只要把足够的光线配置到相应的地方，而不必考虑该光线由哪里发出，设计者可以分区域分小块

54、来设计透镜的配光区域，但交通信号灯还需要顾及到整个发光表面光效的均匀性，它必须满足从信号灯使用的任何工作区域观察信号发光面时，信号的图案都需清晰，视觉效果都需均匀。虽然白炽灯和卤钨灯光源信号灯发光稳定、均匀，但是存在能耗高、寿命低、易产生幻像信号显示、色片易褪色等缺陷。若能减少LED死灯现象、降低光衰那麽高亮度、低能耗LED在信号灯上的应用，绝对会给信号灯产品带来革命性的变化。LED在交通领域的应用主要有以下几个方面： 一、交通信号灯。LED信号灯以其高亮度、高可靠性、低使用成本、长寿命等特点，得到城市交通管理部门的青睐。二、高速公路交通诱导系统。随着高速公路建设水准的提高，LED交通诱导系统

55、已经成为标准配置产品，市场需求量大。三、城市道路交通诱导、标志。随着各大中城市的交通拥堵现象日益严重，道路交通诱导LED显示在各个城市都在迅速增长。LED在信号灯中的应用优势如下：1、单色光，具有发散角LED发出的光是单色光，因而不需要用色片来产生红、黄、绿的信号颜色；LED发出的光具有方向性，并有一定的发散角，由此可以摒弃传统信号灯中使用的非球面反光镜。LED的这个特点解决了传统信号灯存在的幻像（俗称假显示）和色片褪色问题，提高了光效。2、冷光源，能耗低LED光源在节能方面的优势是非常明显的，其显着的特点之一就是能耗低，这对灯具的应用而言是很有意义的。3、可靠性好，寿命长信号灯的工作环境相对

56、比较恶劣，严寒酷暑、日晒雨淋，因而对灯具的可靠性要求较高。一般信号灯用白炽灯泡的平均寿命是1000h,低压卤钨灯泡的平均寿命是2000h,由此而产生的维护费用很高。在实际使用中，已经有许多LED交通信号灯使用时间超过5年，并且LED未有损坏。还有个比较大的优点是卤钨灯泡等所不及的是回应时间快，从而减少交事故的发生。LED交通信号灯等解决的几个问题：1、大功率LED的应用，优点是大幅减少LED的数量，但是需要解决的问题是散热和成本。2、虽然LED交通信号灯的光强指标、电学指标和电磁相容要求在逐步提高，但是，LED信号灯的光学设计、电路设计还需要进一步优化，才能成为交通信号灯设计的主流。3、随着节能、环保要求的提高，LED与太阳能结合的信号灯将普及，但需解决与交通信号控制机的配合问题。总而言之，LED在交通信号灯方面的应用，其发展非常迅速，并用