基于单片机的太阳能路灯控制器(硬件)开题报告

1、西安科技大学高新学院毕 业 设 计（论 文） 开 题 报 告 题 目 基于单片机的太阳能路灯控制器 院（系、部) 机电信息学院 专业及班级 电气自动化技术0904班 姓 名 李华希 指 导 教 师 昝宏洋 日 期 2012.05.10 西安科技大学高新学院毕业设计(论文)开题报告题 目基于单片机的太阳能路灯控制器选题类型硬件一、选题依据(简述国内外研究现状、生产需求状况, 说明选题目的、意义，列出主要参考文献)：1.国内外研究现状、生产需求状况太阳能路灯是以太阳的光为主要能源，白天可以自主充电、晚上使用。无需铺设任何复杂、昂贵的电路管线等，同时还可以任意调整灯具的布局，安全高效节能并且无其它污

2、染，充电和使用开关的过程采用光控自动控制，无需人工操作，节省电费和电力资源，太阳能路灯的实用性已充分得到了人们的认可。在城市用电中，目前路灯普遍使用的是市电供电的高压钠灯结构。其中高压钠灯的电子驱动部分需要把市电从交流转化为直流，再逆变到交流来驱动。太阳能路灯则利用太阳能电池板输入直流电能，不需要通过复杂的转换，给照明负载供电更容易，提高整个系统的效率，降低市政成本。由于太阳能照明装置锁具备的种种优势，在未来的日子里，其必将会成为照明行业的新宠。然而，在现阶段推广太阳能路灯，还有很多问题需要注意。尽管太阳能照明装置的使用已经日渐广泛，但目前太阳能路灯在功率、光效和使用寿命上还仍然存在一些技术问

3、题。作为一种新型能源，作为一种新的技术和产业，与其它成熟技术产业相比，有优势也有发展时间短、技术未成熟导致的尚不完善的地方，例如性价比、管理、性能、标准、维护、环保等。在欧洲大部分地区，环保的思路推动着替代能源技术的开发，太阳能被公认为是一种极好的替代能源。它的利用有助于降低CO2的排放，因而达到保护环境，很多国家，如丹麦，芬兰，德国和瑞士，都认为气候变暖是推动太阳能研究开发，发展和销售活动的主要因素。尽管受到常规能源的低价影响，在欧洲很多国家中，太阳能装置市场仍然持续增长。虽然太阳能公司的数量在减少，但保留下来的公司都趋向于更具规模，更能抵御市场的波动。在某些国家实行的电力公司私有化，可能提

4、高他们将太阳能装置的主动发展。挪威已安装70000多套小型光伏装置，每年安装约5000套，大多数装置是为偏远小镇，山区和沿海地带度假旅社供电。芬兰人每年也购买几千套小型(40-100w)光伏装置，用于消夏小屋。此外，有些国家在高性能太阳能发电窗，太阳能热水器，储能装置，透明隔热材料，日光照明等产品的商业化方面进行努力。2.选题目的、意义跨入21世纪，人类面临着实现经济和社会可持续发展的重大挑战，如何能在能源有限和环境保护的双重制约下发展经济已成为全球的热点问题。而能源问题更为突出，不仅表现在常规能源的匮乏，更严重的是化石能源的开发利用更加剧了环境的恶化。主要表现在以下几个方面：(1)能源短缺。

5、常规能源的有限性和分布不均匀，造成了世界上大部分国家能源供应不足，不能满足其经济发展的需求。从长远来看。全球已探明石油储量只能用到2020年，天然气也只能延续到2040年左右，即使储量丰富的煤炭资源也只能维持二三百年。因此，人类迟早要面临化石燃料枯竭的危机局面。(2)环境污染。燃烧煤、石油等化石燃料，每年有数十万吨硫等有害物质排入天空，是大气环境遭到严重污染，直接影响居民的身体健康和生活质量；甚至在局部地区形成酸雨，严重污染水土资源。(3)温室效应。化石能源的利用不仅造成环境污染，同时会排放大量的温室气体，产生温室效应，引起全球气候变化。随着世界能源危机的加剧，各国都在寻求解决能源危机的办法，

6、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。近年来，太阳能路灯在国内许多城市的应用方兴未艾，其良好的技术经济性得到了一致的认可。对太阳能路灯控制系统的研究，能把太阳能资源的利用率增加，并且可以在节约能源方面起到作用。随着人们环保意识的加强以及资源的日渐紧张，新能源的利用已快速进入人们的生活。太阳能路灯以太阳光为能源， 白天充电、晚上使用， 无需铺设复杂、昂贵的管线， 可任意调整灯具的布局， 安全节能无污染， 充电及开/关过程采用光控自动开关， 无需人工操作， 工作稳定可靠， 节省电费， 免维护， 太阳能路灯的实用性已经得到人们的认可。3.主要参考文献1王建华，吴季平

7、，徐伟，太阳能应用研究进展J，水电能源科学，2007.2张萌，和湘，姜斌，单片机应用系统开发综合实例M，北京，清华大学出版社，2007.3许嘉梁，太阳能与太阳能路灯应用J，灯与照明，2008年6月,第32卷第2期。4童铭，太阳能路灯控制器研发步进C，上海市照明学会2008年年会论文集，2008.5唐继贤，51单片机工程应用实例M，北京：北京航空航天大学出版社，2009.6侯现伟，房建国，控制器在太阳能路灯中的应用J，阳光能源，2009,(1).7王文洋，基于单片机的太阳能路灯控制系统设计J，科技信息，2009,(28).二、主要研究(设计)内容、研究（设计）思路及工作方法或工作流程基本原理：太

8、阳能路灯利用太阳能电池的光生伏特效应原理，白天太阳电池吸收太阳能光子能量产生电能，通过控制器储存在蓄电池里，当夜幕降临或灯具周围光照度较低时，蓄电池通过控制器向光源供电一直到设定的时间后切断。做到白天有阳光就充电储能，晚上光控和时空点亮发光负载，照明道路。系统框图如图1所示。太阳能电池组件光控制电路时间控制模版智能控制器驱动电路蓄电池组发光负载太阳能充电电路(防过充)图1 系统硬件框图二、主要研究(设计)内容、研究（设计）思路及工作方法或工作流程 1.主要研究(设计)内容 检索文献确定太阳能路灯控制器的基本组成。 完成太阳能路灯的系统总体设计,转换电路,接口电路,控制电路等硬件系统。 2.研究

9、(设计)思路 对太阳能路灯的供电转换以及开、关控制进行自动调节。首先,实现对太阳能路灯在正常情况下的开关。 (1)光线暗时,路灯自动点亮,直到次日早上光线强时,路灯自动熄灭。(2)设置节能模式,路灯在夜间可进入节能状态。 (3)白天光信号接收器的光线入口被短时间遮挡时,不会出现路灯被开的情况。 (4)夜间,防止接收器由于忽然产生的光线的影响,而出现全城路灯熄灭的情况。(5)为了保护照明电路,在路灯线路出现故障时,及时发出警报。 3.工作方法或工作流程在现有的太阳能电池研究成果的基础上了解光电转换的原理,通过对光电池的研究,能够设计完成所需的太阳能路灯系统,并能够在实验中实现设计功能,得到正确的

10、实验结果。整个系统主要是通过单片机来完成控制和实现。单片机的主要工作是保证LED驱动电路的恒流输出;判断白天黑夜并以此来切换蓄电池充电和放电模式:提供监控保护、温度监测、状态输出和用户控制输入检测等功能。对基于单片机设计的太阳能路灯灯光控制系统进行基础研究,阐明单片机在设计中的应用原理及设计过程,进而指导实验完成对灯光的控制及对太阳能路灯的优化设计。硬件电路组成及工作原理：以单片机为核心的太阳能路灯控制器的设计方案，系统以较少的按键实现了参数设置，采用PWM技术对蓄电池进行充电管理，采取了负载过流，短路保护措施。系统具有可靠性高，操作简单等特点。太阳能路灯智能控制器系统硬件结构如图所示。该系统

11、以STC12C5410AD单片机为核心，外围电路主要由电压采集电路，负载输出控制与检测电路，LED显示电路及键盘电路等部分组成，电压采集电路包括太阳能电池板和蓄电池电压采集，用于太阳光线强弱的识别以及蓄电池电压的获取，单片机的P3口的两位作为键盘输入口，用于工作模式等参数的设置。键盘LED显示MCUSTC12C5410AD太阳能电池板保护，电池检测蓄电池保护，电压监测、充电负载输出控制与检测图2 系统硬件结构图其中,负载输出控制与检测电路模块,本系统设计了两路负载输出，每路输出均有独立的控制和检测，具有完善的过流、短路保护措施，设计了两级保护，第一级采用了由R7(0.01康铜丝)以及运放LM358、比较器LM393等器件组成的过流、短路检测电路，配合单片机的A/D转换及外部中断响应未实现负载过流及短路保护，是一种硬件+软件的方式，LM358的输出送P1.7(A/D转换)口，用作过流信号识别，当电流超过预定电流20%并维持30s以上时，确认为过流，短路电流整定为10A，响应时间为毫秒数量级。三、毕业设计(论文)工作进度安排第1周 对设计的大体规划,查阅