太阳能路灯控制器的设计
摘要：目前我国的路灯系统大多是整夜打开且亮度不可调的，这造成了在无人经过路灯时电能的大量浪费。基于这种现状，使用无污染的太阳能供电和低功耗的LED灯照明无疑是路灯系统节能改造的理想选择之一。本设计开发了一种基于单片机的太阳能路灯控制器，它使用光照检测模块来判别白天黑夜，用人体红外感应模块来判别是否有人经过。当白天光线较强时，LED路灯不开，此时蓄电池处于充电状态，同时配有过充保护；当夜晚或阴雨天光线较弱时，LED路灯打开，蓄电池处于放电状态，同时配有过放保护。单片机通过控制输出PWM的占空比来实现LED路灯灯光强弱的调节：当无人经过时，路灯发弱光以达到一定的照明目的，若有人通过则发强光，待人走远后，灯光将逐渐减弱为弱光照明。本设计从节能的角度出发，使用无污染的太阳能供电，这无疑是路灯系统节能改造的理想选择之一。
关键词：单片机；蓄电池；LED路灯；脉冲宽度调制；节能
Design of Controller for Solar Street Lamp
Abstract：At present most of the street lamp systems in our country are open all night and their brightness is not adjustable, which caused a large amount of waste of electricity. Based on this status, the use of pollution-free solar power and low power consumption of the LED lighting is one of ideal choices which contributes to realize street lamp systems energy-saving reform. This design developed an energy-saving solar LED street lamp system based on single chip microcomputer. The system uses light detection module to distinguish day or night. Do not turn on the LED lamps when light is strong during the day. Meanwhile, battery will be charging status and under overcharge protection; Turn on the LED lamps when light is weak during night or rainy day. Meanwhile, battery will be discharging status and under discharge protection. MCU achieves the control of the LED lamp brightness by controlling output PWM duty cycle: If no one pass by the street lamp, the lamp will give out weak light to reach a certain lighting purposes. If someone through the street lamp, the lamp will give out a strong light and gradually turn to weak light when people walk away. This design from the point of view of energy conservation, the use of non polluting solar power, which is undoubtedly one of the ideal choice for street lighting system energy saving transformation.
Keywords: single chip microcomputer; battery; LED street lamp; PWM; energy-saving
目 录
第1章 绪 论……………………………………………………………………………………………… 1
1.1 本课题的研究背景与研究意义………………………………………………………….. 1
1.2 太阳能路灯的发展现状…………………………………………………………………….. 1
1.3 相关研究领域的发展趋势…………………………………………………………………. 2
1.4 本课题的主要内容……………………………………………………………………………. 3
第2章 太阳能路灯系统的方案论证……………………………………………………………… 4
2.1 课题的主要内容与要求…………………………………………………………………….. 4
2.2 整体的设计思路……………………………………………………………………………….. 4
2.3 核心单片机模块……………………………………………………………………………….. 5
2.3.1 单片机的选择………………………………………………………………………….. 5
2.3.2 STC12C5A60S2单片机简介……………………………………………………… 5
2.4 稳压电源模块…………………………………………………………………………………… 6
2.4.1 稳压芯片的选择………………………………………………………………………. 6
2.5 人体感应模块…………………………………………………………………………………… 8
2.5.1 传感器的选择………………………………………………………………………….. 8
2.5.2 HC-SR501的特点…………………………………………………………………….. 8
2.6 本章小结………………………………………………………………………………………….. 8
第3章 太阳能路灯器件的配置…………………………………………………………………… 10
3.1 储能器的选择…………………………………………………………………………………. 10
3.1.1 蓄电池的基本介绍…………………………………………………………………. 10
3.1.2 蓄电池的结构………………………………………………………………………… 10
3.1.3 蓄电池的优点………………………………………………………………………… 10
3.2 路灯类型的选择……………………………………………………………………………… 11
3.2.1 LED简介………………………………………………………………………………… 11
3.2.2 LED路灯的亮度调节………………………………………………………………. 11
3.3 光敏电路电阻器的选择…………………………………………………………………… 12
3.3.1 光敏电阻简介………………………………………………………………………… 12
3.3.2 光敏电阻工作原理及主要特性……………………………………………….. 12
3.4 本章小结………………………………………………………………………………………… 13
第4章 太阳能路灯系统的硬件设计……………………………………………………………. 14
4.1 太阳能路灯系统的工作原理框图…………………………………………………….. 14
4.2 太阳能路灯系统各模块的设计………………………………………………………… 14
4.2.1单片机最小系统的设计…………………………………………………………… 14
4.2.2稳压电源模块的设计………………………………………………………………. 16
4.2.3蓄电池控制和保护模块的设计………………………………………………… 17
4.2.4光照检测模块的设计………………………………………………………………. 19
4.2.5人体红外感应模块的设计……………………………………………………….. 20
4.2.6 LED驱动模块的设计………………………………………………………………. 21
4.3 本章小结………………………………………………………………………………………… 22
第5章 太阳能路灯系统的软件设计……………………………………………………………. 23
5.1 软件设计总体思路………………………………………………………………………….. 23
5.2 各部分软件设计流程………………………………………………………………………. 24
5.2.1蓄电池控制与保护………………………………………………………………….. 24
5.2.2光照检测………………………………………………………………………………… 25
5.2.3人体红外检测控制LED路灯…………………………………………………… 26
5.3 本章小结………………………………………………………………………………………… 27
第6章 总 结……………………………………………………………………………………………. 28
致 谢………………………………………………………………………………………………………… 29
参考文献…………………………………………………………………………………………………….. 30
附 录………………………………………………………………………………………………………… 31
