太阳能路灯控制器的设计
摘 要本课题主要以太阳能路灯控制器的设计作为了研究课题，设计了一款采用STC89C52单片机来作为内部核心控制器的智能路灯系统，这款系统实现了通过太阳能光伏板对太阳能的高效率吸收和转换，智能微处理器将光伏板生成的直流电压进行降压稳压转换后用于给电池充电进行存储并为系统的正常工作进行供电，另外这款智能路灯系统还能够实现对灯光的自动控制性能，通过系统内部的高性能光敏传感器对路灯周围的自然环境光线进行实时监测，一旦天黑即可自动开启灯光，而天亮则自动关闭路灯，实现电能的节能管理，另外系统还配置了显示屏等模块，实现对时间日期等参数的显示。由于采用的主控微处理器芯片内部资源较为丰富并且CPU的主频频率比较高，使得运算速度非常快，所以这款太阳能路灯控制器系统的整体性能经过多角度测试后表现的非常稳定和灵活，能够按照使用者的操控进行快速响应，达到了预期所有的功能设计指标。本课题对这款太阳能路灯控制器系统的设计内容分为了软件系统和硬件系统两个部分，通过长时间的测试结果可以发现这款系统非常适合推向市面，能在一定程度上降低相关产品的研发成本。
目录
一、 引言 1
（一） 太阳能路灯控制器的发展背景 1
（二） 太阳能路灯控制器的国内外发展现状 1
（三） 本文主要研究内容 2
二、 太阳能路灯控制器的方案设计 3
三、 系统硬件设计 4
（一） 太阳能路灯控制器主控电路设计 4
（二） 太阳能转换及稳压电路设计 5
（三） 光伏电压采集电路设计 6
（四） 系统的显示电路设计 7
（五） 计时电路设计 8
（六） 路灯周围自然光线检测电路设计 9
四、 系统软件设计 11
（一） 太阳能路灯控制器的主程序流程设计 11
（二） 光伏电压采集子程序流程设计 11
（三） 计时子程序流程设计 12
（四） 参数显示子程序设计 13
（五） 路灯周围自然光线检测子程序流程设计 13
五、 实物制作与安装 14
总结 17
参考文献 18
致 谢 19
附录一 原理 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
图 20
附录二 PCB图 21
附录三 元件列表 22
附录四 程序 23
引言
太阳能路灯控制器的发展背景
通过对太阳能路灯控制器系统用户所反应上来的一些建议和改进措施来看，近几年来越来越多的产品用户表现出对目前市面上大多数太阳能路灯控制器系统的使用不满，究其原因是随着科学技术的飞速发展，智能仪器智能电子设备已经在工业和民用领域取得了广泛的普及，就以智能手机来说，几乎当下所有的智能元素都能够在手机中得到实现，所以对已经习惯于使用智能产品的用户来说，太阳能路灯控制器系统中一些跟不上潮流或者人机交互不完善的操作都会被引起用户的不满，所以在太阳能路灯控制器系统的发展背景中，这种系统持续不断的被改进和优化，这个改进和优化的脚步一直没有停下来。太阳能路灯控制器系统在本课题中将通过STC89C52单片机来实现控制，考虑到目前市场上的大多数中高端性能的太阳能路灯控制器系统产品的售价都非常高，经过资料查阅后可以知道其内部的整体架构也不过是一些常用的嵌入式系统架构，以中高端的单片机等微处理器芯片做主控，在单片机外部布置了一些高性能传感器来采集信号，这种结构我们大学期间已经经过系统的学习，所以本课题决定采用一款最为熟悉的STC89C52单片机来实现程序代码执行器，实现太阳能路灯控制器系统的所有功能，从而有望能够大幅度降低目前市场上相关太阳能路灯控制器系统的整体成本水平，将具有中高端性能的太阳能路灯控制器系统实现普及化，大量淘汰一些性能低劣的产品。在这段时期这种新型的太阳能路灯控制器系统被推向市场上后，逐渐的淘汰掉了大量的传统式太阳能路灯控制器产品，由于能够很方便的实现量产，硬件电路大部分是由数字集成芯片构建，所以受到温度等因素的影响较小，批量化生产成本非常低。一些太阳能路灯控制器系统产品的技术资料里都会提到的一个关键指标就是这款产品的内核采用的是什么，按照时间线路来看，早期的太阳能路灯控制器系统产品大多数采用的是以MCS51内核作为CPU的芯片，这种类型的内核能够实现较快的数据运算，这对于太阳能路灯控制器系统的运行需求提供了基本的保障，随着时间向前推移，一些采用哈弗结构的16位CPU出现在市面上，如德州仪器公司的430式微处理器，此时太阳能路灯控制器系统开始更新换代，其内部主控开始更新成16位CPU。而到了近段时间，32位型CPU研发技术已经变得成熟，ARM公司推出的32位型CPU是当下大多数太阳能路灯控制器系统中都在使用的主控芯片。
太阳能路灯控制器的国内外发展现状
目前国内外对于太阳能路灯控制器系统的研究方法侧重点有所差别，国外的研究者主要将研究重心放在了如何研发出更高性能的微处理器并发挥出其最大的性能，使得微处理器芯片能够在太阳能路灯控制器系统中发挥出最大的控制功效，从而实现非常智能的功能；国内的研究者则主要将重点放在了对新型传感器的研发，到目前为止已经研发出了多种用于太阳能路灯控制器系统中的传感器，这些传感器在外形体积、功耗性能以及使用稳定性等参数方面都具有突出的表现。
本文主要研究内容
本文选用了一款高性能的STC89C52单片机芯片作为主控微处理器设计了性能高于大多数相关产品的太阳能路灯控制器系统，这款系统实现了通过太阳能光伏板对太阳能的高效率吸收和转换，智能微处理器将光伏板生成的直流电压进行降压稳压转换后用于给电池充电进行存储并为系统的正常工作进行供电，另外这款智能路灯系统还能够实现对灯光的自动控制性能，通过系统内部的高性能光敏传感器对路灯周围的自然环境光线进行实时监测，一旦天黑即可自动开启灯光，而天亮则自动关闭路灯，实现电能的节能管理，另外系统还配置了显示屏等模块，实现对时间日期等参数的显示，下列为本课题将要实现的各项功能指标。
1、能够通过与STC89C52单片机之间的并行接口实现待显示数据交互，将字符显示在屏幕上；
2、能够以较为简单的驱动电路实现模数转换功能，将外部待测模拟电压值进行转换后进行换算；
3、设计DS1302时钟芯片的驱动电路，通过STC89C52单片机的三线式串行接口对该芯片驱动电路进行控制，可以快速获取到时间信息；
4、能够通过STC89C52单片机的普通GPIO管脚实现对光敏传感器输出信号的检测，通过检测结果判断当前环境光线强弱；
太阳能路灯控制器的方案设计
本部分将开始对这款太阳能路灯控制器系统的各项功能进行实现，通过Visio软件绘制了下图中的系统方案实现框图，接下来将对各个模块电路的功能原理以及与STC89C52智能微处理器之间的接口对接关系进行阐述。为了实现对太阳能的高效吸收并转换为直流电压进行输出，本课题将采用一款具有较高性能的光伏转换板模块来实现这一功能，它的主要功能是通过结构内部的光伏晶体模块实现对太阳能的吸收并通过其本身物理结构的特殊性能，将太阳能转换为电能，并通过光伏板内部处理电路将该电能转换为直流电压进行输出，在稳定工作状态光伏板将输出+12V直流电压。
目录
一、 引言 1
（一） 太阳能路灯控制器的发展背景 1
（二） 太阳能路灯控制器的国内外发展现状 1
（三） 本文主要研究内容 2
二、 太阳能路灯控制器的方案设计 3
三、 系统硬件设计 4
（一） 太阳能路灯控制器主控电路设计 4
（二） 太阳能转换及稳压电路设计 5
（三） 光伏电压采集电路设计 6
（四） 系统的显示电路设计 7
（五） 计时电路设计 8
（六） 路灯周围自然光线检测电路设计 9
四、 系统软件设计 11
（一） 太阳能路灯控制器的主程序流程设计 11
（二） 光伏电压采集子程序流程设计 11
（三） 计时子程序流程设计 12
（四） 参数显示子程序设计 13
（五） 路灯周围自然光线检测子程序流程设计 13
五、 实物制作与安装 14
总结 17
参考文献 18
致 谢 19
附录一 原理 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
图 20
附录二 PCB图 21
附录三 元件列表 22
附录四 程序 23
引言
太阳能路灯控制器的发展背景
通过对太阳能路灯控制器系统用户所反应上来的一些建议和改进措施来看，近几年来越来越多的产品用户表现出对目前市面上大多数太阳能路灯控制器系统的使用不满，究其原因是随着科学技术的飞速发展，智能仪器智能电子设备已经在工业和民用领域取得了广泛的普及，就以智能手机来说，几乎当下所有的智能元素都能够在手机中得到实现，所以对已经习惯于使用智能产品的用户来说，太阳能路灯控制器系统中一些跟不上潮流或者人机交互不完善的操作都会被引起用户的不满，所以在太阳能路灯控制器系统的发展背景中，这种系统持续不断的被改进和优化，这个改进和优化的脚步一直没有停下来。太阳能路灯控制器系统在本课题中将通过STC89C52单片机来实现控制，考虑到目前市场上的大多数中高端性能的太阳能路灯控制器系统产品的售价都非常高，经过资料查阅后可以知道其内部的整体架构也不过是一些常用的嵌入式系统架构，以中高端的单片机等微处理器芯片做主控，在单片机外部布置了一些高性能传感器来采集信号，这种结构我们大学期间已经经过系统的学习，所以本课题决定采用一款最为熟悉的STC89C52单片机来实现程序代码执行器，实现太阳能路灯控制器系统的所有功能，从而有望能够大幅度降低目前市场上相关太阳能路灯控制器系统的整体成本水平，将具有中高端性能的太阳能路灯控制器系统实现普及化，大量淘汰一些性能低劣的产品。在这段时期这种新型的太阳能路灯控制器系统被推向市场上后，逐渐的淘汰掉了大量的传统式太阳能路灯控制器产品，由于能够很方便的实现量产，硬件电路大部分是由数字集成芯片构建，所以受到温度等因素的影响较小，批量化生产成本非常低。一些太阳能路灯控制器系统产品的技术资料里都会提到的一个关键指标就是这款产品的内核采用的是什么，按照时间线路来看，早期的太阳能路灯控制器系统产品大多数采用的是以MCS51内核作为CPU的芯片，这种类型的内核能够实现较快的数据运算，这对于太阳能路灯控制器系统的运行需求提供了基本的保障，随着时间向前推移，一些采用哈弗结构的16位CPU出现在市面上，如德州仪器公司的430式微处理器，此时太阳能路灯控制器系统开始更新换代，其内部主控开始更新成16位CPU。而到了近段时间，32位型CPU研发技术已经变得成熟，ARM公司推出的32位型CPU是当下大多数太阳能路灯控制器系统中都在使用的主控芯片。
太阳能路灯控制器的国内外发展现状
目前国内外对于太阳能路灯控制器系统的研究方法侧重点有所差别，国外的研究者主要将研究重心放在了如何研发出更高性能的微处理器并发挥出其最大的性能，使得微处理器芯片能够在太阳能路灯控制器系统中发挥出最大的控制功效，从而实现非常智能的功能；国内的研究者则主要将重点放在了对新型传感器的研发，到目前为止已经研发出了多种用于太阳能路灯控制器系统中的传感器，这些传感器在外形体积、功耗性能以及使用稳定性等参数方面都具有突出的表现。
本文主要研究内容
本文选用了一款高性能的STC89C52单片机芯片作为主控微处理器设计了性能高于大多数相关产品的太阳能路灯控制器系统，这款系统实现了通过太阳能光伏板对太阳能的高效率吸收和转换，智能微处理器将光伏板生成的直流电压进行降压稳压转换后用于给电池充电进行存储并为系统的正常工作进行供电，另外这款智能路灯系统还能够实现对灯光的自动控制性能，通过系统内部的高性能光敏传感器对路灯周围的自然环境光线进行实时监测，一旦天黑即可自动开启灯光，而天亮则自动关闭路灯，实现电能的节能管理，另外系统还配置了显示屏等模块，实现对时间日期等参数的显示，下列为本课题将要实现的各项功能指标。
1、能够通过与STC89C52单片机之间的并行接口实现待显示数据交互，将字符显示在屏幕上；
2、能够以较为简单的驱动电路实现模数转换功能，将外部待测模拟电压值进行转换后进行换算；
3、设计DS1302时钟芯片的驱动电路，通过STC89C52单片机的三线式串行接口对该芯片驱动电路进行控制，可以快速获取到时间信息；
4、能够通过STC89C52单片机的普通GPIO管脚实现对光敏传感器输出信号的检测，通过检测结果判断当前环境光线强弱；
太阳能路灯控制器的方案设计
本部分将开始对这款太阳能路灯控制器系统的各项功能进行实现，通过Visio软件绘制了下图中的系统方案实现框图，接下来将对各个模块电路的功能原理以及与STC89C52智能微处理器之间的接口对接关系进行阐述。为了实现对太阳能的高效吸收并转换为直流电压进行输出，本课题将采用一款具有较高性能的光伏转换板模块来实现这一功能，它的主要功能是通过结构内部的光伏晶体模块实现对太阳能的吸收并通过其本身物理结构的特殊性能，将太阳能转换为电能，并通过光伏板内部处理电路将该电能转换为直流电压进行输出，在稳定工作状态光伏板将输出+12V直流电压。
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