基于單片機(jī)控制的太陽能LED智能路燈照明系統(tǒng)分析

徐洪亮

摘? ?要：用太陽能LED智能路燈照明在現(xiàn)階段是比較常用的，該照明系統(tǒng)采用的控制芯片是單片機(jī)。單片機(jī)的是工作原理主要是對(duì)各類信號(hào)接收并進(jìn)行相關(guān)的處理，然后發(fā)出指令或者信號(hào)。太陽能LED智能路燈照明系統(tǒng)整體的運(yùn)行是以單片機(jī)和模數(shù)轉(zhuǎn)換器為核心，實(shí)現(xiàn)對(duì)電池的充能和電路的保護(hù)，然后通過光敏電阻對(duì)周邊環(huán)境做出有效的感應(yīng)，根據(jù)情況對(duì)路燈實(shí)行自由閉合和開啟。有單片機(jī)控制的太陽能LED智能路燈照明系統(tǒng)擁有著節(jié)能、高效、智能的優(yōu)點(diǎn)，很有發(fā)展前景。本文就單片機(jī)控制的太陽能LED智能路燈照明系統(tǒng)進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：單片機(jī)? 能量轉(zhuǎn)換? 智能控制? 路燈照明

中圖分類號(hào)：TP273? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1674-098X（2019）07（a）-0119-02

隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和社會(huì)的進(jìn)步，對(duì)于能源的需求也越來越多，但是大多數(shù)能源都是不可再生的，再加上我國的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略和節(jié)能減排的理念，促使了對(duì)環(huán)保再生能源的利用，尤其是太陽能的利用。太陽能環(huán)保、節(jié)能，沒有污染，而且取之不盡用之不竭，是最穩(wěn)定的可再生能源。我國對(duì)于太陽的利用技術(shù)已經(jīng)很成熟了，不管是太陽能熱水器還是太陽能電池，尤其是太陽能路燈，已經(jīng)全面鋪開使用。

1? 單片機(jī)的運(yùn)行原理和作用

太陽能LED智能路燈照明系統(tǒng)，以單片機(jī)為控制核心，能夠接收路燈外部所安裝的光敏電阻對(duì)外界的光線強(qiáng)弱的信號(hào)，進(jìn)而進(jìn)行分析和處理，然后控制路燈開啟或者是閉合。并且單片機(jī)控制器還能夠控制電流的來源，將電網(wǎng)輸送的電流和太陽能轉(zhuǎn)換的電流進(jìn)行有效管理和自動(dòng)切換。此外，以單片機(jī)為核心的控制器，不僅能智能控制充電和放電，也能夠?qū)β窡舻呢?fù)載進(jìn)行有效控制，大大提升了安全系數(shù)。基于單片機(jī)控制的太陽能LED智能路燈照明系統(tǒng)，最大的優(yōu)點(diǎn)就是節(jié)能和智能化，而且路燈的消耗比較低。

2? 太陽能LED智能路燈照明系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

控制的太陽能LED智能路燈照明系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，主要是有7個(gè)主體模塊組成，最為重要的是主控模塊和數(shù)據(jù)采集模塊。主控模塊是控制智能路燈照明系統(tǒng)的數(shù)據(jù)分析和電路問題，用來保證路燈的環(huán)境適應(yīng)的應(yīng)變。數(shù)據(jù)采集模塊只要是將蓄電池的電壓轉(zhuǎn)化，形成電流量性的輸出。控制的太陽能LED智能路燈照明系統(tǒng)結(jié)構(gòu)比較重要的是光電模塊和顯示模塊，光電模塊是智能路燈的基礎(chǔ)，是路燈實(shí)現(xiàn)白天黑夜自由切換的控制模塊;顯示模塊顧名思義就是顯示路燈當(dāng)前的電壓情況和時(shí)間情況。控制的太陽能LED智能路燈照明系統(tǒng)結(jié)構(gòu)剩下的3個(gè)模塊整體來說都是路燈照明系統(tǒng)的保護(hù)模塊，過充電模塊和過放電模塊都是針對(duì)蓄電池過度和透支電能的保護(hù)措施;遙控模塊就是人為控制，也是保護(hù)太陽能電燈的一種手段。

3? 單片機(jī)的數(shù)據(jù)接收和處理

單片機(jī)作為控制的太陽能LED智能路燈照明系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中的智能控制設(shè)備，也是主控系統(tǒng)的核心。在常用的單片機(jī)應(yīng)用中，使用的芯片通常是A/D0809，單片機(jī)作為數(shù)據(jù)的發(fā)送端口，A/D0809芯片作為數(shù)據(jù)的接收端口，兩者通過信息數(shù)據(jù)的傳輸和轉(zhuǎn)換，不僅控制著過充和過放電路的運(yùn)行，而且也是通過信號(hào)傳輸控制路燈開啟和閉合的智能控制。單片機(jī)主要的電路運(yùn)行過程是單片機(jī)傳輸信號(hào)，芯片處理信號(hào)，通過對(duì)電壓高低的變化，傳輸給過、充電線路，實(shí)現(xiàn)電路的保護(hù)。通過單片機(jī)對(duì)外界傳感器的信息接收和處理，并傳輸給芯片，芯片繼續(xù)將處理結(jié)果傳輸給光電模塊，然后光電模塊在進(jìn)行相應(yīng)路燈的開啟和閉合操作。

4? 基于單片機(jī)控制的太陽能LED智能路燈照明系統(tǒng)各模塊的運(yùn)轉(zhuǎn)

4.1 過充過放電路保護(hù)模塊

過充電路保護(hù)模塊顧名思義通過在太陽能轉(zhuǎn)換的電能超出蓄電池的承受標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，自行斷開線路的傳輸。過充電路保護(hù)進(jìn)行判斷的依據(jù)是蓄電池內(nèi)的電壓，只要蓄電池內(nèi)部的電壓超過26V，就會(huì)自動(dòng)認(rèn)定系統(tǒng)處于過充狀態(tài)。這種判定相當(dāng)精準(zhǔn)，太陽能板在進(jìn)行吸收熱量轉(zhuǎn)換成電能并向蓄電池傳輸?shù)倪^程雖然快，但是相當(dāng)穩(wěn)定，這就給系統(tǒng)信息的處理提供了有效的時(shí)間，單片機(jī)就會(huì)發(fā)出信號(hào)，通過繼電器線圈，使線路閉合。過放電模塊和過充電模塊類似，過放電模塊所能接受的最低電壓是10.3V，一且低于這個(gè)數(shù)值，單片機(jī)就會(huì)啟動(dòng)智能控制程序，斷開電路的傳輸。

4.2 顯示模塊

顯示模塊主要是單片機(jī)在將信息呈現(xiàn)在數(shù)碼管上，包括電壓和時(shí)間等。由于數(shù)碼管的驅(qū)動(dòng)和電路的影響，會(huì)和單片機(jī)在對(duì)接的端口上有所不同，數(shù)碼管的選段和單片機(jī)的端口一定要一一對(duì)應(yīng)才能進(jìn)行對(duì)接工作。這也是單片機(jī)在端口的順序處理，能夠依次在數(shù)據(jù)管中傳送，形成了信息在顯示屏上靜態(tài)地滾動(dòng)播放的原因。

4.3 光敏電阻

光敏電阻是基于單片機(jī)的電壓特性，結(jié)合光照情況，利用光敏電阻對(duì)光照的敏感性，再通過在電路上的串聯(lián)，形成了對(duì)白天黑夜的判定。這個(gè)過程中最大的問題就是單片機(jī)所設(shè)定的電壓數(shù)值，一般來說，單機(jī)片的電壓數(shù)值是0.8V，超出這個(gè)控制范圍，單片機(jī)就會(huì)進(jìn)行發(fā)出放電信號(hào)，使LED路燈開啟照明工作。低于這個(gè)數(shù)值，單機(jī)片就會(huì)切斷電流供應(yīng)，路燈不再工作。

4.4 單片機(jī)控制的太陽能LED智能路燈照明系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)

單片機(jī)控制的太陽能LED智能路燈照明系統(tǒng)軟件一般是在太陽能板開始工作后，整個(gè)系統(tǒng)開始工作，尤其是芯片運(yùn)轉(zhuǎn)后，通過光敏電阻來決定LED路燈的工作情況。這個(gè)過程中，整個(gè)智能路燈的系統(tǒng)會(huì)全部打開運(yùn)轉(zhuǎn)，來實(shí)現(xiàn)路燈光線的智能控制。

5? 單片機(jī)控制的太陽能LED智能路燈照明系統(tǒng)的設(shè)計(jì)創(chuàng)新

5.1 光敏電阻的優(yōu)化

以單機(jī)片為控制核心的芯片，在單片機(jī)控制的太陽能LED智能路燈照明系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)路燈的智能化操作，根據(jù)光線的強(qiáng)弱決定路燈的開關(guān)。而光敏電阻即是檢測(cè)外界光線的重要設(shè)備，也是路燈能否正常工作的保證。所以針對(duì)光敏電阻的優(yōu)化，改變其電路的設(shè)計(jì)，獲取更直接方便的信號(hào)傳輸途徑，是一種有效提升路燈高質(zhì)量運(yùn)行的手段。

5.2 蓄電池采樣電路優(yōu)化設(shè)計(jì)

蓄電池的作用就是對(duì)單片機(jī)控制的太陽能LED智能路燈照明系統(tǒng)進(jìn)行能量儲(chǔ)存的工具，白天通過電池實(shí)現(xiàn)電能的轉(zhuǎn)換，晚上又將化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能用于照明，這個(gè)過程總會(huì)有能量在轉(zhuǎn)化和傳輸中損耗掉。針對(duì)傳統(tǒng)的蓄電池電路的優(yōu)化，可以采用新型轉(zhuǎn)換器集成芯片，通過轉(zhuǎn)換器內(nèi)的溫度補(bǔ)償能隙基準(zhǔn)電路，將整個(gè)電路進(jìn)行精準(zhǔn)控制，而且波動(dòng)的范圍廣。只需要連接幾個(gè)電器元件就能夠使蓄電池的線路完美運(yùn)行，不僅簡單，而且非常精準(zhǔn)。

5.3 太陽能板的電路優(yōu)化設(shè)計(jì)

太陽能板是實(shí)現(xiàn)太陽能轉(zhuǎn)換的核心硬件，也是單片機(jī)控制的太陽能LED智能路燈照明系統(tǒng)的開端和能量來源，其內(nèi)部的電路設(shè)計(jì)也是非常復(fù)雜。我國在這方面的技術(shù)已經(jīng)非常完善，太陽能板可以通過對(duì)太陽光線的判斷，能為系統(tǒng)提供白天黑夜的數(shù)據(jù)判斷，系統(tǒng)也能夠反過來對(duì)太陽能板進(jìn)行反向保護(hù)，雙向互助，完善了整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行。需要線路優(yōu)化的是內(nèi)部的電線材質(zhì)，現(xiàn)階段的電線材質(zhì)在這樣的工作強(qiáng)度中，所能使用的工作年限略短，這也是需要研究的課題。

6? 結(jié)語

現(xiàn)階段，我國對(duì)太陽能LED智能路燈的應(yīng)用非常廣泛，基于單片機(jī)控制的太陽能LED智能路燈照明的系統(tǒng)也是比較多的，其七大模塊的通力合作，讓太陽能智能路燈的質(zhì)量越來越好，再加上太陽能LED智能路燈照明具有非常多的優(yōu)點(diǎn)，所以很有發(fā)展的前景。值得注意的是，基于單片機(jī)控制的太陽能LED智能路燈照明系統(tǒng)還有很大的上升空間，需要我們共同去探索。

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