1、西安科技大學高新學院畢 業 設 計（論 文） 開 題 報 告 題 目 基于單片機的太陽能路燈控制器 院（系、部) 機電信息學院 專業及班級 電氣自動化技術0904班 姓 名 李華希 指 導 教 師 昝宏洋 日 期 2012.05.10 西安科技大學高新學院畢業設計(論文)開題報告題 目基于單片機的太陽能路燈控制器選題類型硬件一、選題依據(簡述國內外研究現狀、生產需求狀況, 說明選題目的、意義，列出主要參考文獻)：1.國內外研究現狀、生產需求狀況太陽能路燈是以太陽的光為主要能源，白天可以自主充電、晚上使用。無需鋪設任何復雜、昂貴的電路管線等，同時還可以任意調整燈具的布局，安全高效節能并且無其它污

2、染，充電和使用開關的過程采用光控自動控制，無需人工操作，節省電費和電力資源，太陽能路燈的實用性已充分得到了人們的認可。在城市用電中，目前路燈普遍使用的是市電供電的高壓鈉燈結構。其中高壓鈉燈的電子驅動部分需要把市電從交流轉化為直流，再逆變到交流來驅動。太陽能路燈則利用太陽能電池板輸入直流電能，不需要通過復雜的轉換，給照明負載供電更容易，提高整個系統的效率，降低市政成本。由于太陽能照明裝置鎖具備的種種優勢，在未來的日子里，其必將會成為照明行業的新寵。然而，在現階段推廣太陽能路燈，還有很多問題需要注意。盡管太陽能照明裝置的使用已經日漸廣泛，但目前太陽能路燈在功率、光效和使用壽命上還仍然存在一些技術問

3、題。作為一種新型能源，作為一種新的技術和產業，與其它成熟技術產業相比，有優勢也有發展時間短、技術未成熟導致的尚不完善的地方，例如性價比、管理、性能、標準、維護、環保等。在歐洲大部分地區，環保的思路推動著替代能源技術的開發，太陽能被公認為是一種極好的替代能源。它的利用有助于降低CO2的排放，因而達到保護環境，很多國家，如丹麥，芬蘭，德國和瑞士，都認為氣候變暖是推動太陽能研究開發，發展和銷售活動的主要因素。盡管受到常規能源的低價影響，在歐洲很多國家中，太陽能裝置市場仍然持續增長。雖然太陽能公司的數量在減少，但保留下來的公司都趨向于更具規模，更能抵御市場的波動。在某些國家實行的電力公司私有化，可能提

4、高他們將太陽能裝置的主動發展。挪威已安裝70000多套小型光伏裝置，每年安裝約5000套，大多數裝置是為偏遠小鎮，山區和沿海地帶度假旅社供電。芬蘭人每年也購買幾千套小型(40-100w)光伏裝置，用于消夏小屋。此外，有些國家在高性能太陽能發電窗，太陽能熱水器，儲能裝置，透明隔熱材料，日光照明等產品的商業化方面進行努力。2.選題目的、意義跨入21世紀，人類面臨著實現經濟和社會可持續發展的重大挑戰，如何能在能源有限和環境保護的雙重制約下發展經濟已成為全球的熱點問題。而能源問題更為突出，不僅表現在常規能源的匱乏，更嚴重的是化石能源的開發利用更加劇了環境的惡化。主要表現在以下幾個方面：(1)能源短缺。

5、常規能源的有限性和分布不均勻，造成了世界上大部分國家能源供應不足，不能滿足其經濟發展的需求。從長遠來看。全球已探明石油儲量只能用到2020年，天然氣也只能延續到2040年左右，即使儲量豐富的煤炭資源也只能維持二三百年。因此，人類遲早要面臨化石燃料枯竭的危機局面。(2)環境污染。燃燒煤、石油等化石燃料，每年有數十萬噸硫等有害物質排入天空，是大氣環境遭到嚴重污染，直接影響居民的身體健康和生活質量；甚至在局部地區形成酸雨，嚴重污染水土資源。(3)溫室效應。化石能源的利用不僅造成環境污染，同時會排放大量的溫室氣體，產生溫室效應，引起全球氣候變化。隨著世界能源危機的加劇，各國都在尋求解決能源危機的辦法，

6、太陽能作為一種“取之不盡，用之不竭”的安全、環保的新能源越來越受到重視。近年來，太陽能路燈在國內許多城市的應用方興未艾，其良好的技術經濟性得到了一致的認可。對太陽能路燈控制系統的研究，能把太陽能資源的利用率增加，并且可以在節約能源方面起到作用。隨著人們環保意識的加強以及資源的日漸緊張，新能源的利用已快速進入人們的生活。太陽能路燈以太陽光為能源， 白天充電、晚上使用， 無需鋪設復雜、昂貴的管線， 可任意調整燈具的布局， 安全節能無污染， 充電及開/關過程采用光控自動開關， 無需人工操作， 工作穩定可靠， 節省電費， 免維護， 太陽能路燈的實用性已經得到人們的認可。3.主要參考文獻1王建華，吳季平

7、，徐偉，太陽能應用研究進展J，水電能源科學，2007.2張萌，和湘，姜斌，單片機應用系統開發綜合實例M，北京，清華大學出版社，2007.3許嘉梁，太陽能與太陽能路燈應用J，燈與照明，2008年6月,第32卷第2期。4童銘，太陽能路燈控制器研發步進C，上海市照明學會2008年年會論文集，2008.5唐繼賢，51單片機工程應用實例M，北京：北京航空航天大學出版社，2009.6侯現偉，房建國，控制器在太陽能路燈中的應用J，陽光能源，2009,(1).7王文洋，基于單片機的太陽能路燈控制系統設計J，科技信息，2009,(28).二、主要研究(設計)內容、研究（設計）思路及工作方法或工作流程基本原理：太

8、陽能路燈利用太陽能電池的光生伏特效應原理，白天太陽電池吸收太陽能光子能量產生電能，通過控制器儲存在蓄電池里，當夜幕降臨或燈具周圍光照度較低時，蓄電池通過控制器向光源供電一直到設定的時間后切斷。做到白天有陽光就充電儲能，晚上光控和時空點亮發光負載，照明道路。系統框圖如圖1所示。太陽能電池組件光控制電路時間控制模版智能控制器驅動電路蓄電池組發光負載太陽能充電電路(防過充)圖1 系統硬件框圖二、主要研究(設計)內容、研究（設計）思路及工作方法或工作流程 1.主要研究(設計)內容 檢索文獻確定太陽能路燈控制器的基本組成。 完成太陽能路燈的系統總體設計,轉換電路,接口電路,控制電路等硬件系統。 2.研究

9、(設計)思路 對太陽能路燈的供電轉換以及開、關控制進行自動調節。首先,實現對太陽能路燈在正常情況下的開關。 (1)光線暗時,路燈自動點亮,直到次日早上光線強時,路燈自動熄滅。(2)設置節能模式,路燈在夜間可進入節能狀態。 (3)白天光信號接收器的光線入口被短時間遮擋時,不會出現路燈被開的情況。 (4)夜間,防止接收器由于忽然產生的光線的影響,而出現全城路燈熄滅的情況。(5)為了保護照明電路,在路燈線路出現故障時,及時發出警報。 3.工作方法或工作流程在現有的太陽能電池研究成果的基礎上了解光電轉換的原理,通過對光電池的研究,能夠設計完成所需的太陽能路燈系統,并能夠在實驗中實現設計功能,得到正確的

10、實驗結果。整個系統主要是通過單片機來完成控制和實現。單片機的主要工作是保證LED驅動電路的恒流輸出;判斷白天黑夜并以此來切換蓄電池充電和放電模式:提供監控保護、溫度監測、狀態輸出和用戶控制輸入檢測等功能。對基于單片機設計的太陽能路燈燈光控制系統進行基礎研究,闡明單片機在設計中的應用原理及設計過程,進而指導實驗完成對燈光的控制及對太陽能路燈的優化設計。硬件電路組成及工作原理：以單片機為核心的太陽能路燈控制器的設計方案，系統以較少的按鍵實現了參數設置，采用PWM技術對蓄電池進行充電管理，采取了負載過流，短路保護措施。系統具有可靠性高，操作簡單等特點。太陽能路燈智能控制器系統硬件結構如圖所示。該系統

11、以STC12C5410AD單片機為核心，外圍電路主要由電壓采集電路，負載輸出控制與檢測電路，LED顯示電路及鍵盤電路等部分組成，電壓采集電路包括太陽能電池板和蓄電池電壓采集，用于太陽光線強弱的識別以及蓄電池電壓的獲取，單片機的P3口的兩位作為鍵盤輸入口，用于工作模式等參數的設置。鍵盤LED顯示MCUSTC12C5410AD太陽能電池板保護，電池檢測蓄電池保護，電壓監測、充電負載輸出控制與檢測圖2 系統硬件結構圖其中,負載輸出控制與檢測電路模塊,本系統設計了兩路負載輸出，每路輸出均有獨立的控制和檢測，具有完善的過流、短路保護措施，設計了兩級保護，第一級采用了由R7(0.01康銅絲)以及運放LM358、比較器LM393等器件組成的過流、短路檢測電路，配合單片機的A/D轉換及外部中斷響應未實現負載過流及短路保護，是一種硬件+軟件的方式，LM358的輸出送P1.7(A/D轉換)口，用作過流信號識別，當電流超過預定電流20%并維持30s以上時，確認為過流，短路電流整定為10A，響應時間為毫秒數量級。三、畢業設計(論文)工作進度安排第1周 對設計的大體規劃,查閱