历史上的今天
今天是：2025年01月31日（星期五）
2021年01月31日 | 基于STC12C2051单片机的智能太阳能路灯设计
2021-01-31 来源：eefocus
简介：太阳能路灯的应用具有重要的现实意义，尤其是靠小规模火力发电或季节性水力发电的地区，更应大力发展太阳能电力。太阳能路灯以其先进、稳定、智能、成熟的控制技术及显著的节能特性、简便的维护方式等特点得到推广。随着太阳能照明灯具产品的普及，很多应用项目存在质量和售后服务问题。
太阳能路灯的应用具有重要的现实意义，尤其是靠小规模火力发电或季节性水力发电的地区，更应大力发展太阳能电力。太阳能路灯以其先进、稳定、智能、成熟的控制技术及显著的节能特性、简便的维护方式等特点得到推广。随着太阳能照明灯具产品的普及，很多应用项目存在质量和售后服务问题。因此，需及时分析原因、规范市场，使太阳能路灯市场健康有序地发展。太阳能是地球上最为直接、普遍、清洁的能源，其作为一种可再生能源，每天达到地球表面的辐射能约2.5亿万桶石油。
1 硬件电路设计
选择DS1302计时器、AT24C02存储器、4位数码显示器、过充过放电路、STC12C2051单片机等组成智能控制系统。根据各部分电路的功能不同，整体电路可分为以下几个部分：太阳能电池板组件、过充过放电路、STC12C2051单片机、蓄电池、时控光控电路、照明负载和时间显示电路。
1.1 电源电路设计
电源电路如图1所示。系统由太阳能电池板供电，24 V蓄电池电压经过7805稳压后产生5 V电压，作为控制器的主电源。电容C2作为高频旁路电容，将高频信号旁路到地。同样电容C1为滤波电容。
1.2 方案选择
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，其可对年、月、日、周日、时、分、秒进行计时，具有闰年补偿功能，工作电压为2.5～5.5V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31×8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。
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，需隔一段时间校正一次;另一种是硬件计时，现在流行的串行时钟电路有DS1302、DS1 307、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。在设计中采用硬件定时，时钟芯片DS1302。DS1302是Dallas公司的一种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。
RST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置为低电平，则会终止此次数据传送，I/O引脚变为高阻态。
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，需人工调整开关时间，费时费力，不利于节能。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。图2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，SCL、I/O、RST与单片机连接实现1302的读写控制。
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。
AT24C02在设计中的作用是掉电存储器，是为防止电源突然断开时，用户信息不会丢失，存储当前设定的信息。AT24C02是Atmel公司的2 kB的电可擦除存储芯片，由于AT24C 02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。电压最低可达2.5 V，额定电流为1 mA，静态电流10 μA(5.5 V)，芯片内的资料可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。其与单片机的连接如图3所示。
太阳能路灯与普通路灯控制电路功能基本相同，均是为了完成晚上亮灯，早晨熄灯以及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。
2 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，程序每隔一段时间调一次1302中的时间。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 s/次，当时间相同时，则通过程序输出控制信号，如图4所示。
能源电路部分中的器件参数可以通过计算得出，驱动电路是一种成熟的电路，已经得到广泛应用，单片机的算法程序已在开发板上运行成功。其中器件参数也可确定单片机的算法程序在开发板上运行，到达预期的目的，因此该方案是可行的。图5为该系统显示部分仿真电路图，图6是过冲过放电路图。该系统理论值是12 V，实际测量值为9.4 V，存在一定的误差。
3 结束语
针对目前市场上太阳能路灯的普遍不足之处，本文提出了一种基于单片机智能控制的太阳能路灯设计方案。本方案不仅可以实现智能控制，且可使路灯系统运行在节能状态，提高能源的利用率。
下一篇:关于单片机IO口讲解
史海拾趣
|
针对动力线（三相）、讯号线、IO线、特殊电源线简介 共通点： 线材本身就是阻抗体，为何电线会发烫发热？为何会有压降？为何会耗电？ 都是电阻造成的。此阻抗来自何处？ 1、 自身材料（金、银、铜、铝、锡） 传输系数（导电率）—金最佳、最贵 ...… 查看全部问答＞ |
|
本帖最后由 paulhyde 于 2014-9-15 04:17 编辑 关于LM358的资料 Lm358内部包括两个独立的、高增益、内部频率补偿的双运算放大器，适合于电源电压范围很宽的单电源使用，也适用于双电源工作模式，再推荐工作条件下，电源电流与电源电压无关，它的 ...… 查看全部问答＞ |
|
最近翻书，发现有一个用FPGA实现uart通信的实例。于是乎就在自己的实验板上试验起来。但是有一个尚未解决：我的时钟是50mhz的，无法将153600hz整除。但是我还在不断费劲中。其它也照抄了一份，请需要的和初学者批评。我遇到的问题，请高手不吝赐教 ...… 查看全部问答＞ |
|
导航电子地图众所周知为GPS导航的核心和根本，导航地图更新和升级乃是导航地图生命线，甚至是GPS导航产品存活的标准。我国GPS导航市场经过几年的发展，现在关于导航地图的升级问题越来越来严重，成为导航电子地图商的一大难题。 &nbs ...… 查看全部问答＞ |
|
如何实现FAT配置注册表实现自动化分区功能,因为我的EBOOT没有分区功能，但又想实现HIVE-BASE+FAT? 环境：S3C2410+NAND（64）+RAM（64）… 查看全部问答＞ |
|
调用Datetime.now.tostring() 方法 模拟器上 返回2009-03-16 17:33:11 连接d600调试，datetime.now 返回 2009-03-16 星期一 17:33:11 S900返回2009-03-16 17:33:11 为啥多出个星期一呢。。忘赐教。… 查看全部问答＞ |
|
关于LQFP144的STM32，可以画成2层板吗？ 1。我参考一些开发板，大都是4层的，当然它板子尺寸比较小，而且采用0603封装。 我问做产品的，也是4层，抗干扰。 2。但是我的板子由于接插件较多，所以板子尺寸为200*250mm, 电路也不是很复杂，所 ...… 查看全部问答＞ |
|
5分钟点击一次保存，每次工作项目文件夹做两次备份！不管是软件设计还是硬件设计，还是神马的，反正打开软件了就得养成良好习惯5分钟点一次保存，最好一闲下来手痒就点保存，保存，另存，存~~~~~~~~~~~~~~~~~~… 查看全部问答＞ |