太阳能LED路灯设计.doc

1、仲恺农业工程学院2010 届本科毕业论文（设计）论文题目：太阳能路灯设计学生姓名： 孔 繁 璋所在院系： 机电学院所学专业：工业自动化 导师姓名： 沈向阳完成时间：2011 年 12 月 8 日I摘 要本文设计了一种具有时控和光控相结合的太阳能路灯控制器，利用单片机STC12C2051 和时钟芯片 DS1302 控制路灯照明时间 ，利用低功耗的数据存 储器24C02 存储路灯点亮和熄灭时间，利用光敏 电阻实现 光电控制。傍晚光线暗时控制器自动接通路灯电源，深夜行人少时根据设置的时间熄灭路灯，早上再自动接通电源点亮路灯、天亮后自 动关断。文中 详细分析了控制器的电路组成和工作原理，简述了控制器的

2、调试过 程。太阳能路灯由太阳能电池、蓄电池、高亮度 LED, 控制器等部件组成，减少噪声污染：太阳能路灯运动部件很少，基本没有噪声。关键词：太阳能电池；LED；铅酸蓄电池；时控、光控电路；充放电控制器IISolar street lamp designAbstractThis article is designed with a control and light control when the combination of solar street lamp controller, STC12C2051 use of single-chip control and clock chip D

3、S1302 lawn lamp lighting time, the use of low-power 24C02 The data memory storage and extinguish street lamps lit at all times, using Photoelectric control of photoperiod-sensitive resistors to achieve. Controller automatically switches the evening street power, fewer pedestrians late at night time

4、set out under the streetlights, the morning light and then automatically connected to power street lights automatically turn off after dawn. In this paper, a detailed analysis of the controller circuit and working principle of the controller on the process of debugging.Solar street lights from solar

5、 cells, batteries, high-brightness LED, controller and other components to reduce noise pollution: very few moving parts solar street lighting, little noise.Key words: solar cell; LED; lead-acid batteries; when the control; light control circuit; charge-discharge controllerIII目 录1 引言 12 方案论证 12.1 设计

6、要求 .12.2 方案选择 .13 系统总体框图 24 系统硬件设计 34.1 电源电路 34.2 太阳能电池板组件 34.3 蓄电池 44.4 照明负载 54.5 蓄电池和太阳能板选用 64.6 显示电路 74.7 过充过放电路 84.8 DS1302 结构及工作原理 84.9 存储器 AT24C02 简介 105 系统软件设计 11结束语 14致谢 14参考文献 15附录 1 总体电路图 16附录 2 程序 17IV11 引言面对人类的可持续发展，从现有常规能源向清洁、可再生的新能源过渡已提到议事上来了。因为新能源是依托高新技术的发展，开辟持久可再生能源的道路，以满足人 类不断增长的能源需

7、求，并保护地球的洁净 。利用太阳能 发电，既不需要燃料，也没有烟尘和灰渣，不污染环境，非常清洁。特别是太阳能电池组件，使用寿命可达 20 年以上，性能稳定，同 时维护费用 较低。太阳辐射能是取之不尽、用之不竭的,是人类能够自由利用的能源。在世界能源短缺、环境污染日益严重的今天，充分开发利用太阳能是世界各国政府可持续发展的能源战略决策。与传统 的照明工具相比，超高亮白光 LED 照明源体积小、重量轻、方向性好并可耐各种 恶劣条件，在功耗、寿命以及 环保等方面有不可比拟的优越性，再加上太阳能灯具的节能性和安装简便，所以凡有工频交流电灯具的地方，LED 灯具的触角就会到达。21 世纪将是以固体发光材

8、料为核心的，即以 LED 为代表的新型光源、绿色照明的世纪。今后。随着各国政府的高度重视和加大投入，LED 必将成为本世纪极具竞争力的新型 绿色环保光源而掀起一次照明领域新的革命 6。太阳能道路照明灯不需要架设输电线路或挖沟铺设电缆，不用专人管理和控制，可安装在广场、停车场、高尔夫球场、校园、公园、街道和高速公路等任何地方。道路照明与人们生产生活密切相关，随着我国城市化进程的加快，绿色、高效、长寿命的 LED 路灯逐渐走入人们的视野。2 方案论证2.1 设计要求（1）电池板功率的计算和选用；（2）蓄电池容量、充放电控制和充放电状态显示；（3）连续阴雨天三天路灯仍能照明；(4）光线暗时路灯自动点

9、亮，为节省电能晚上24点熄灭，早上5点路灯点亮，早上光线强时路灯自动熄灭（开关灯时间点可调）；（5）系统断电时可以保存用户所设定的各种参数。2.2 方案选择2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

10、展，出现了 时基集成电路，如 NE555 等，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 1。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

11、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的成本

12、。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。3 系统总体框图太阳能 LED 路灯在白天通 过太阳能电池组件采集太阳光的能量，并将其 转太阳能电池板充放电控制器蓄 电 屏路灯控制处理器LED 路灯负载图 1 总体电路方框图3化为电能存储起来，即向蓄电池充电，在晚上光 线较暗时由蓄电池经路灯控制处理器控制，点亮 LED 灯用于路灯照明。 根据各部分电路的功能不同，整体电路可以分为以下几个部分，太阳能电池板组件、 过充过放电控制电 路、 STC1

13、2C2051 单片机、蓄 电池、时控光控电路、照明负载和时间显示电路。系 统总体方框图如图 1 所示。由太阳能电池板通过 7805 稳压电路为单片机供电，并通过为蓄电池充电，当蓄电池电压较低时其容量损耗得很快，使用寿命也会缩减，为延长蓄电池的寿命，要防止蓄电池出现过充或 过放，因此本 电路加的有 过充过放控制电路。4 系统硬件设计4.1 电源电路 电源电路如图 2 所示。系统太阳能供电， 24V 蓄电池电压经过 7805 稳压后产生 5V 电压，作 为控制器的主 电源。 电容 C2、C3 作为 高频旁路电容，将高频信号旁路到地。同样电容 C1、C4 为滤波电容。Vin1GND3+5V 2U2

14、78L05C210pC310p+C1100UF +C447UF+24v +5v图 2 电源电路4.2 太阳能电池板组件在新能源中，公认技术含量最高、最有发展前途的是太阳能发电。太阳能 发电主要有太阳能热发电和太阳能光发电两种基本方式。(1) 太阳能热发电：将吸收的太阳辐射热能转换成 电能的装置，可分为两类：一类是太阳能热电直接转换，如温差发电等，目前功率都很小，有的尚 处于原理试验阶段；另一类是太阳能热动力发电，是将太阳热能通过热机带动发电机发电，其基本构成包括集热装置、 储能系统、 热机和发电机等。有些国家正在研制较大功率的装置，已达到并网发电 的实际应用水平。由于太阳能热发电技术复杂，商业

15、应用只适合比较大的容量，因此发展不快， 实际应 用不多。(2) 太阳能光 发电：不通过热过程，直接将太阳的光能转换成电能的利用方式，可分为光伏发电、光感应发电、光化学 发电和光生物 发电。目前应用的光伏发电，是将照射到太阳能电 池上的光， 产生光伏效应 直接转换成直流电能输出，4一般由太阳能电池方阵及支架、蓄电池、控制器、逆 变器等部分组成。其缺点：间歇性。受气候条件影响；能量密度低；初始投资高。迄今已有100多个国家参与太阳能光电池的开发应用。近年来，产量迅速增加生产成本开始下降 7。目前光伏发电主要用于三大方面：为无电场合提供电源；太阳能日用电子产品。如各类太阳能充电器、太阳能灯具等；并网

16、发电。太阳能电池的基本特性太阳能电池阵列的伏安特性具有强烈的非线性。太阳能电池阵列的额定功率是在以下条件下定义的：当日射 S=l000Wm 2；太阳能电池温度 T=25；大气质量 AM=1.5 时，太阳能电池阵列输出的最大功率便定义为它的额定功率。太阳能电池阵列额定功率的单位为“峰瓦” ，记以“Wp ”。为了让太阳能电池组件在一年中接收到的太阳辐射能尽可能的多，要为太阳能电池组件选择一个最佳倾角。关于太阳能电池组件最佳倾角问题的探讨，近年来在一些学术刊物上出现得不少。通过Hay模型的 计算，可以得到的不同倾角平面的月平均太阳辐照量变化。在不同角度倾斜面上，太阳 辐照量差别较大，要 为电 池板选

17、择合适的倾角使其能获得最大的太阳辐照量 9。太阳能电池板分为单晶硅和多晶硅两种，多晶面积较大，发电效率没有单晶高，因此根据需要本设计采用 70W 单晶硅太阳能电 池组件。4.3 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。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

18、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 12。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5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

19、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 使用寿命也会受到影响。本电路采用铅酸免维护蓄电池，不需专门的维护；即便倾倒电解液也不会溢出，不向空气中排放氢气和酸 雾；安全性能更好。但是对蓄电池的过充电更为敏感，因此对过充保护要求高；当长

20、时间反复过充电后，蓄电池极板易变形。4.4 照明负载LED 外施电压 后在其内部会 产生受激电子跃迁光辐射。按照不同半 导体基本材料的物理特性，所产生的光波长是不同的。 发光二极管的实质性结构是 PN 结，在半 导 体 PN 结通以正向电流时注入少数载流子，少数载流子的发光复合就是发光二极管的工作机理。半导体 PN 结发 光实质为固体发光，而各种固体发光都是固体内不同能量状态的电子跃迁的结果。半导体材料的发光机理决定了单一 LED 芯片不可能 发出连续光谱的白光，必须以其它的方式合成白光。白光 LED 通常是在 发射蓝 光的 InGaN 基材上涂荧 光材料，荧光材料在受到蓝光激励时会发出黄光，

21、蓝光和黄光的混合物形成白光 8。由于 LED 是直流供 电器件，很容易制成直流灯具，广泛应用于直流系统，如太阳能灯具产品。超高亮白光 LED 应用于太阳能灯具，单个束光型超高亮度LED 发光管其 产生的光线 方向性太强，综合视觉效果 较差，因此应首选平光型超高亮 LED 或平光型与束光型超高亮 LED 组合使用，将多个 LED 集中于一起，排列组合成一定规则的 LED 发光源。超高亮白光 LED 发光源既要保证有一定的照射强度，又要使其具有较 高的光效，然而 电流的增大，光通量虽然增大，但是，另一方面电流的增加会引起光源热损耗的增加，通常导致管温的增加，其综合效果是光效降低，所以把光通量和光效

22、的交合点为最佳工作点，一般为 17.5mA 。超高亮白光 LED 发光源具有如下 优点 ：(1)寿命长。LED 的寿命长达 100000h，而白炽灯的寿命一般不超 过 2000 h，荧光灯的寿命也不过 5000 h 左右。(2)效率高。相对于传统的第一代照明光源白炽灯，LED 的功耗只有前者的1020。(3)绿色环保。与广泛使用的第二代照明荧光灯相比，LED 不含汞、无频闪，6是一种环保光源。(4)耐低温。 环境使用温度在一 4080 ，环境适应性非常强 7。这种电路的关键是针对蓄电池的充放电特性设计一个比较好的电压比较点，再加上发光二极管构成的充放电状态指示电路，便成了一个具有实用功能的智能

23、控制器，具有防蓄电池过 放电、 过充电功能。在太阳辐照不足的几个月，由于蓄电池的充电状态通常较低，使蓄电池放电时端电压也较低，这样负载工作电流较小、功率小，系统也能够工作更长的时间。反之在太阳辐照比较充足时，负载工作电流较大、功率大、也更亮。太阳能 LED 发光源：在太阳能 LED 灯具中，发光源所用的 LED 数量，从 1个到上千个不等，一定数量的 LED 组成一个发光源 时，其排列和组合是一个非常重要的关键点。即不同的排列和组合对整体的亮度都有影响。在 LED 排列组合上依据光学原理及数学推导建立数学模型，最有效地发挥超高亮白光 LED 的发光效率，并使得单位面积 LED 的数量少以降低成

24、本。本设计采用的单个高亮管的正常工作电压 3.3V，共采用 28 个 1W 高亮管，每 7 个高亮管串联成一组，共四组并连在电路中， 这样也可以减少当电路中的某一个高亮管出现故障时对其他高亮管的影响，由于高亮管的直射效果好，所以灯具的体积要尽量小一些，这样可以使高亮管的照射范围更大一些，高亮管尽量选用照射角度大一些的高亮管。4.5 蓄电池和太阳能板的选用该电源给路灯供电,该路灯的工作电压为24V ,工作电流约1.2A 。由于路灯一天要工作8个小时左右,考虑连续阴天3天情况下系统的供电,后备电源须具有24h的供电能力,且按80%的放电率计算,则蓄电池的容量如公式（1）为:Qx=(TxIs)=(2

25、41.2)/0.8=36(Ah) (1) 式中:Qx蓄电池容量;Tx蓄电池放电时间;Is设备工作电流。应选用24V/36Ah免维护蓄电池。有日照时，要求太阳能板给蓄电池充电，每天有效充电时间8H,两天充满,则可计算出太阳能板输出的功率如式(2)：P=24Ic=VgQx+Qs (D-1)/(Tc D)=24Qx/Tc=24*(36+9.6)/16=68.4W (2)7式中:蓄电池容量；xQD充满电需要的天数；Qs日耗蓄电池容量；设备工作电压；gV充电满电所用时间。cT则太阳能板取24V/70W 。太阳能 LED 灯具的具体技 术指标如表 1 所示：表 1 太阳能 LED 灯具的主要性能指 标太阳

26、能电池 70W ，24 VLED 发光源 28 只 LED、每只 1 W 工作温度 -40 +80过充保护电压 26 V(25C)过放保护电压 22 V蓄电池 24 V,36Ah照明时间天黑后，光控自动启动电光转换 功能，使路灯点亮；在深夜时控（时间点可调）自动使路灯熄灭；早晨时控（时间点可调）自动使路灯点亮；天亮后光控自动恢复到光电转换模式阴雨天保证时间 保证连续 3 个阴雨天正常工作4.6 显示电路本电路采用单片机串口显示，由 74LS164 作为数码 管驱动电路，二极管D1、D2 和 D3 起降压、保护数码管作用，数码管用四位，前两位显示小时内容，后两位显示分钟内容，电路 图如图 3。S

27、TC12C2051 单片机的串行口 RXD，TXD为一个全双工串行通信口，但工作在方式 0 下可作同步移位寄存器用，其数图 3 显示电路a bfcgdeDPY1234567a b c d e f g8dpdpU6A1B2Q03Q14Q25Q36Q410Q511Q612Q713CLK8MR9U10A1B2Q03Q14Q25Q36Q410Q511Q612Q713CLK8MR9U11A1B2Q03Q14Q25Q36Q410Q511Q612Q713CLK8MR9U12A1B2Q03Q14Q25Q36Q410Q511Q612Q713CLK8MR9U13a bfcgdeDPY1234567a b c d

28、e f g8dpdpU7 a bfcgdeDPY1234567a b c d e f g8dpdpU8 a bfcgdeDPY1234567a b c d e f g8dpdpU9RXDTXDD7D6D5+5V8据由 RXD(P3.0)端串行输出或输入；而同步移位时钟由 TXD(P3.1)端串行输出，在同步时钟作用下，实现由串行到并行的数据通信。由于 74LS164 在低电平输出时允许通过的电流达 8mA，故不必添加驱动电路，亮度也较理想。4.7 过充、过放控制电路 过充控制，就是在蓄电池处于过充状态时断开充电电路，过放控制电路就是在蓄电池处于过放状态时断开放电电路。过充、 过放控制都是为了保

29、护蓄电池，延长蓄电池的使用寿命。过充、 过放控制电路如图 4。过充、过放判断的依据主要是蓄电池电压的高低，其工作原理如下：过充控制电路中将继电器 J1 的开关串联在充电电 路中，当白天有太阳光时处于正常充电状态时，由太阳能板吸热经继电器开关常闭点向蓄电池充电，当蓄电池的电压高于 26V 时， 认为蓄电池处于过充状态 ，U1A“-”端电压高于“+” 端电压时 U1A 输出“-”，低 电平，使 Q1 截止，同 时 Q2 导通，继电器线圈 J1 通电，则继电器常闭点断开，常开点 闭合，充 电电路断开过充指示灯亮，停止向蓄电池充电，达到 过充保护功能。D1IN5408D2IN4007LED2LED1D

30、3IN4007ZD18.2VR110KR22KR310KR410KR6 10KR5 20K R810KR710KR92KRP115KRP215KQ18050Q38050Q28050Q48050U1AU1BR1020KR1110KR1210KR1310KF1FUSE1蓄电池K1保保保保 J2J1 K2K3保保保保保保保保保+24VCOM1 COM2保保保保图 4 过充过放控制电路过放控制电路中将继电器 J2 的开关串联在放电电 路中，当处于正常放电状态时，放 电电路正常工作。在晚上由蓄电池向负载供 电时，当蓄 电池的电压低于22V 时， 认为 蓄电池处于过 放状态，此 时 U1B“+”端电压低于

31、其“-”端电压时，U1B 输 出“-” 低电平，使 Q3 截止，同时 Q4 导通， 继电器线圈 J2 通电， 继电器开关由常闭点转到常开点，放 电电路就断开， 过放指示灯亮停止向负载供电。达到过放保护功能。4.8 DS1302 的结构及工作原理在设计中一般使用的计时功能电路有软件计时，定时器定时，但其缺点是计时有误差，需要隔一段时间 校正一次；另一种就硬件计时，现在流行的串行时钟9电路很多，如 DS1302、 DS1307、PCF8485 等。 这些电路的接口简单、价格低廉、使用方便，被广泛地采用 17。在 设计中采用是硬件定时，时钟芯片DS1302。DS1302 是 DALLAS 公司的一种

32、具有涓细电 流充电能力的电路，主要特点是采用串行数据传输，可为掉电保护电源提供可编程的充电功能，并且可以关闭充电功能。采用普通 32.768kHz 晶振。DS1302 是美国 DALLAS 公司推出的一种高性能、低功耗、带 RAM 的实时时钟电路，它可以对年、月、日、周日、时、分、秒进 行计时，具有闰年补偿功能，工作电压为 2.5V5.5V。采用三线接口与 CPU 进行同步通信，并可采用突发方式一次传送多个字节的时钟信号或 RAM 数据。 DS1302 内部有一个 318 的用于临时性存放数据的 RAM 寄存器。 DS1302 是 DS1202 的升级产品，与 DS1202 兼容，但增加了主电

33、源/后背 电源双电源引脚，同时提供了对后背电源进行涓细电流充电的能力。图 5 1302 与单片机连接图表 2 为 DS1302 引脚功能,图 5 为与单片机的连接图,其中 Vcc1 为主电源，VCC2 为后备电 源。在一般情况下，由主电源供电，同时主电源向备用电源充电，在主电源关闭的情况下，也能保持时钟的连续运行。DS1302 由 Vcc1 或 Vcc2 两者中的较大者供电。当 Vcc2 大于 Vcc10.2V 时，Vcc2 给 DS1302 供电。当Vcc2 小于 Vcc1 时，DS1302 由 Vcc1 供电。X1 和 X2 是振荡源，外接 32.768kHz晶振。RST 是复位 /片选线

34、，通过把 RST 输入驱动置高电平来启动所有的数据传送。管脚名称 功能X1、X2 32.768kHz 晶振引脚RST 复位I/O 数据输入/输出SCLK 写保护VCC1 、VCC2 电源引脚GND 地表 2 DS1302 的管脚介绍c810pc9 10pvccp1.5p1.4p1.3vcc2x1x2gndvcc1scli/orst130210RST 输入有两种功能：首先，RST 接通控制逻辑，允许地址/ 命令序列送入移位寄存器；其次，RST 提供 终止单字节或多字节数据的 传送手段。当 RST 为高电平时，所有的数据传送被初始化，允许对 DS1302 进 行操作。如果在传送过程中RST 置为低

35、电 平， 则会终 止此次数据传送，I/O 引脚 变为高阻态。上 电运行时，在Vcc2.5V 之前，RST 必须保持低电平。只有在 SCLK 为低电平时，才能将 RST置为高电平。图中 SCL、I/O、RST 与单片机连接实现 1302 的读写控制。4.9 存储器 AT24C02 简介存储器 AT2402 的 1，2，3 脚为空脚，4 脚为接地端，5 脚为数据端，6 脚为时钟端，7 脚为写保护端口，8 脚为电源端口。其与 单 片机的连接如图 6 所示：AT24C02 在本设计中的作用是掉电存储器，是为了防止电源突然断开的时候，用户 的信息不会丢失，存储当前设定的信息。 AT24C02 是 ATM

36、EL 公司的2KB 字 节的电可擦除存储芯片，由于 AT24C02 的数据线和地址线是复用的，采用串口的方式传送数据，所以只用两根线 SCL（移位脉冲）和 SDA（数据/ 地址）与单片机传送数据。电压最低可以到 2.5V，额定电流为 1mA，静态电流 10uA(5.5V)，芯片内的资料可以在断电的情况下保存相当长的时间，而且采用 8 脚的 DIP 封装，使用方便。管脚名称 功能A0、A1、A2 器件地址选择SDA 串行数据/地址SCL 串行时钟WP 写保护VCC +1.8V 6.0V 工作 电压GND 地表 3 24C02 的管脚介绍a0a1a2a3vc cwpsclsda20c42 5.1k

37、R185.1kR19VCC P1.6 P1.7图 6 24C02 与 单片机连接图11图中 R18、R19 为上拉电阻，其作用是减少 AT24C02 的静态功耗。每当设定一次信息，系统就自动调用存 储程序，将信息保存在芯片内；当系统重新上电的时候，自 动调用读存储器程序，将存储器内的信息，读到缓存单元中，供主程序使用。5 系统软件设计系统的软件设计主要包括程序初始化、时间设定子程序、1302 的读写程序、24C02 的读写程序、 时间比 较子程序、按 键子程序、显示刷新子程序等共同组成。程序开始要进行初始化，调 用 24c02 内部存储的开关路灯 时间点，程序每各一段时间调一次 1302 中的

38、时间。通过程序将设定的时间同系统当前时间进行比较，设定的比较间隔为 1 秒一次，当时间相同时， 则通过 程序输出控制信号， 对驱动电路进行驱动。系统总体程序流程图如图 7 所示。如果想调整开关路灯时间点和 1302 中的当前时间可以通过设置的按键手动进行时间的调节图中开关 S1、S2、S3 分别为显示 1302 时间键，功能键和加一键。具体程序流程图如图 8 所示。12暗亮是否是否否否是是保护现场选定时器初值光线亮暗是否已开路灯是否到关灯时间是否到开路灯时间关 灯返 回是否是第一次检测到光线暗开 灯中断 T0调 24c02 开关灯时间调 1302 读时间扫描按键开 始初始化图 7 总体程序流程

39、图13中断 T1保护现场送定时器初值是否到 30MS功能键标志位=？=0 =1 =2 =3 =4 =5 =6显示1302时间时闪烁显示1302时间分闪烁显示关路灯时间点分闪烁显示开路等时间点时闪烁，存关路灯时间显示1302时间，存开路灯时间是返 回=7显示开路灯时间点分闪烁显示1302时间显示关路灯时间点时闪烁，存1302时间图 8 功能键程序流程图14结束语本次毕业设计的太阳能路灯设计是针对已经存在的路灯进行改进，首先采用了太阳能电池作为能源，以达到环保节约的目的。设计中使用了光控和时控相结合的方法，避免了光控方法易受干扰， 时控需频繁 设置时间的麻烦， 为了节约用电，在深夜行人较少时路灯根

40、据设置的熄灯时间熄灭，早上行人多时根据设置的开灯时间亮灯。其次内部 设置有蓄电池，用于保 证 在阴雨天气供电。本 设计需要改进的地方有由于蓄电池自身的容量限制，不能保证在阴雨天长时间对外供电。希望这个问题在以后的新型能源出现之后可以得到圆满解决。致谢四个多月的毕业设计结束了，这次毕业设计让我学到了很多东西。毕业设计是大学四年所学知识的综合应用，为以后的工作打下坚定的基础。经过这次毕业设计，使我 对太阳能电池板的工作原理有了进一步的了解。在设计中我得到了老师的悉心指导，他的渊博知 识、 严格要求、 严谨作风 都给我留下了很深刻的印象，将使我受用一生，在此对老 师表示感谢，另外在 设计 当中也得到

41、了很多同学的支持，在此感谢他们。鉴于水平有限，难免存在一些错误和漏洞，望各位 专家、学者不吝 赐教，在此向大家表示衷心的感谢。15参考文献1 刘树民.太阳能光伏发电系统的设计与施工.科学出版社 ,20062 张正华.有机太阳电池与塑料太阳电池.化学工业出版社 ,2006 3 许日滔.车用 LED 头灯组研发介绍.台湾车辆研测资讯,2005 4 平远.新型太阳能照明灯J .发明与创新,2005（01）5 李朝青.单片机原理及接口技术.北京:北京航空航天出版社,19996 凌玲.太阳能半导体照明的机遇及前景.新材料产业,2003 （11）7 刘宏,张晓晶.高亮度白光 LED 直流照明灯的研究.节能

42、与环保,2005（5）8 迎接高亮度LED车头灯照明世代.新电子科技杂志,2006（1） 9 沈辉,曾祖勤.太阳能光伏发电技术可再生能源丛书. 化学工业出版社,200510 李建海.太阳能的开发与我国的可持续发展.兰州教育学院学 报,2003（3）11 项红升,李明,王志华等.LED在绿色节能照明中的应用进展.可再生能源,2004（5）12 冯昌,徐进明.超高亮度LED在太阳能城市灯光系统中的应用武汉科技学院学报，2003年（16）13 岳静,黄文轩.太阳能电源的应用与展望J .通讯世界，2002（02）:714 郭廷玮,太阳能的利用和前景M .北京：科学普及出版社 ,198415 赵争鸣,刘

43、建政等.太阳能光伏发电及其应用M. 北京 :科学出版社,2005.1016 江雪山.智能路灯控制电路.家庭电子,2006.217 赵贵顾,雷英豪.时钟控制器.新颖实用电路,2004.816附录 1总体电路图附录 2程序： BITCNT EQU 30HBYTECNT EQU 31HCOMMAND EQU 32HVin1GND 3+5V2U278L05C2 10pC310p+C1100UF+C447UF+24v+5vD1IN5408D2 IN4007LED2LED1D3 IN4007ZD1 8.2VR110KR2 2KR3 10KR4 10KR610KR520KR8 10KR7 10KR9 2KR

44、P115KRP2 15KQ1 8050 Q3 8050Q2 8050 Q4 8050U1A U1BR10 20KR1110KR12 10KR13 10KF1 FUSE1 蓄电池K1 保保保保J2J1K2K3 保保保 保保保保保保R15 10KR16 10KR17 10KR22 2KR21 2KR20 2KR185.1KR195.1KR24 1KR14 10KR232KC722uY1 12MRP310KS3S2S1C5 30p C6 30pvcc1X2X1vcc2SCLI/ORSTGNDU5A0 A1 A2 A3VCCWPSCLSDAU3LED5LED4LED3D4RST1RXD2TXD3XTA

45、L14XTAL25P3.26P3.37P3.48P3.59GND10VCC20P1.719P1.618P1.517P1.416P1.315P1.214P1.113P1.012P3.011U4 2051B13V Y232.768KHZ J3+5V保保保保+5Vab fcgd eDPY 1234567abcdefg 8dpdpU6A 1B 2Q03 Q14Q25 Q36Q410 Q511Q612 Q713 CLK 8MR 9U10A 1B 2Q03 Q14Q25 Q36Q410 Q511Q612 Q713 CLK 8MR 9U11A 1B 2Q03 Q14Q25 Q36Q410 Q511Q612

46、Q713 CLK 8MR 9U12A 1B 2Q03 Q14Q25 Q36Q410 Q511Q612 Q713 CLK 8MR 9U13ab fcgd eDPY 1234567abcdefg 8dpdpU7ab fcgd eDPY 1234567abcdefg 8dpdpU8ab fcgd eDPY 1234567abcdefg 8dpdpU9RXD TXDD7D6D5+5V+24VCOM1COM2保保保保C810pC910pQ5 855017RCUDAT EQU 33H ； 定义 1302 读出地址XMTDAT EQU 3BH ； 定义 1302 写入地址IO_DATA BIT P1.4 ；

47、 定义 1302 数据输入/输出端SCLK BIT P1.3 ; 定义 1302 串行时钟RST BIT P1.5 ; 定义 1302 复位SCL BIT P1.6 ; 定义 24c02 串行时钟SDA BIT P1.7 ; 定义 24c02 串行数据XSJ BIT P3.2 ; 定义显示开关键GNJ BIT P3.3 ; 定义功能键JYJ BIT P3.4 ; 定义加 1 键GM BIT P3.5 ; 定义光敏电阻输入端TS2 BIT P1.0 ; 定 义调时钟指示发光二极管TGLD BIT P1.1 ;定义调关路灯指示发光二极管TKLD BIT P1.2 ;定义调开路灯指示发光二极管ORG

48、 0000HAJMP MAIN ;主程序入口地址ORG 000BHAJMP T0INT ;T0 中断入口地址ORG 001BHAJMP T1INT ;T1 中断入口地址ORG 0030H MAIN： MOV TMOD,#11H ;设置定时器 T0,T1 工作于模式 1SETB 30HCLR 31HMOV 73H，#0 ; 功能键标志位MOV 72H，#0 ; 闪烁标志位CLR 32H CLR 33H ; 闪烁标志位MOV 70H，#0MOV TH0，#0D8HMOV TL0，#0F0HMOV TH1，#0D8H MOV TL1，#0F0H ; 定时 10ms 初值MOV R3 ，#0AIH M

49、OV R4 ，#00HMOV R1 ，#76H MOV R7 ，#04H ; 读出 24c02 操作LCALL EEPRLCALL OSC_ENABLE ; 初始化 1302 时钟启动操作LCALL WRIT_ENABLE ; 初始化 1302 允许数据输入LCALL R_MANY ; 调 1302 多字节读出程序SETB TR0KGXS： LCALL R_MANY*按键扫描程序*18JB XSJ ，XSBZLCALL YS10MSJB XSJ， XSBZ ; 判断 显示开关键CPL 30H ; 显 示标志位MOV 7BH ，75HMOV 7AH ，74HLCALL XSXSBZ： JB30H ，PDGX ; 判断标志位SETB TR1JB GNJ ，PDGX ; 判断功能键LCALL YS10MSJB