系部电子与通信工程系
摘 要可持续发展已经成为现在的共识，煤炭，石油等传统能源不仅产生有害气体，造成温室效应且是不可再生资源。迫于当下的局势，发展新能源迫在眉睫。我国从80年代初期开始发展光伏能源，此设计主要是用51单片机，完成太阳能电池的充电，项目中各状态均由按键控制，并以1602 点阵LCD显示，操作简单，功能齐全，界面友好。
目录
一、前言 1
（一）研究背景 1
（二）研究现状 1
（三）研究意义 2
（四）研究内容 2
二、系统方案论证 3
（一）方案论证 3
（二）实现功能 4
三、硬件电路 5
（一）单片机的最小系统设计 5
（二）充电控制模块 6
（三）电源电路 7
（四）转换电路 7
（五）显示电路 7
（六）电量显示电路 8
（七）光照电路 8
四、软件设计 10
（一）系统主程序 10
（二）转换子程序 10
（三）编写程序 11
五、焊接与系统调试 13
（一）电路焊接 13
（二）系统调试 13
（三）调试的注意事项 15
（四）软件调试 15
结束语 16
附录一 原理图 18
附录二 PCB图 19
附录三 元器件清单 20
附录四 实物图 22
附录五 源程序 23
一、前言
（一）研究背景
能源危机是现在人不得不面对的世界性难题，所以，发展清洁的可持续的能源是必不可少的。太阳能就是最为庞大的能源储备，虽然能量转换比较低，但是由于其储备量几乎是无穷无尽的，又是清洁能源，所以这些年来备受青睐。现在各国都在努力提高能量转换比。太阳能可以说是一切能源的根本，所以大力发展太阳能是具有重要意义的。
人类想要世代生存在地球上就要解决能源的问题，地球上的可开采资源是用点少点，同时还造成了很严重的温室效应，所以开发可持续能源迫在眉睫，以满足人口的增长和人类的发展。太阳能发电不产生
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
任何的废物，不会对环境造成破坏，同时太阳能发电组件成本不是很高，使用年限也够长，在材料技术、封装技术较好的情况下，正常可以使用18年左右。环境的恶化主要表现为以下几个方面：
(1)能源短缺。现在使用的能源绝大部分是化石能源，化石能源都是有限的，而且由于分布的不均，有的国家资源富足，有的国家资源短缺，而且化石能源的燃烧都是会产生有害气体的，对环境有污染。
(2)环境污染。石油，煤炭，天然气的燃烧不仅仅产生了二氧化碳，而且还有很多的硫化物。二氧化碳是造成温室效应的元凶，硫化物会产生酸雨，更会影响人体的健康。温室效应。温室效应是全球性的问题，是世界各国都关注的环境问题，现在地球的平均气温已经比20年前高了1.7度，北极的冰川已经开始融化，要是南极的冰川也融化的话，地球就会变成真正的水球。
（二）研究现状
可持续发展已经成为现在的共识，煤炭，石油等传统能源不仅产生有害气体，造成温室效应且是不可再生资源。迫于当下的局势，发展新能源迫在眉睫。我国从80年代初期开始发展光伏能源，但是由于条件限制，光伏产业并不发达，由于材料技术的不足，很多的材料需要进口，同时受限于我国的封装技术，我国的光伏发电的产出消费比较低；因此发展本国的太阳能产业是很有必要的。
欧洲各国现在重视对环境的保护，对光能产业尤为重视。德国推出免费试点地区，政府也给予补贴，丹麦等自然风景秀美的国家，则是大力发展太阳能研究，以保护环境不受破坏。
但在现在传统能源价格的冲击下，导致太阳能研发制造公司减少，但是保留下的公司依旧进行了大量的科学研究，为之后大面积普及及市场化做准备，现在的太阳能光伏产业还不发达，所以很多大型的公司都是公私合营，由国家出大部分的资金来提供高昂的研发开支。就欧洲而言现在的太阳能产业也不是很发达，但是投入的力度比国内还是大很多的，现在处于小打小闹的阶段之后就是大面积的普及，所以德国的试点工作还是很可取的。
在我国，但是由于其成本、技术等诸多因素，使得其不能大面积使用。
（三）研究意义
现在太阳能发展缓慢很大一个原因是充电器的转换比较低，而且太阳能充电器与电能充电器不同，这就造成了只有专业人员会维修。增加了成本。所以提前发展充电器技术是推广太阳能发电的动力，而且太阳能技术是要有封装技术作为基础的，现在我国的封装技术还有所欠缺，所以研究太阳能及其配套设备很有必要。 （四）研究内容
1、实现太阳能电池板对蓄电池的充电功能。
2、具有过充和过放保护电路，过充（蓄电池电压高于14.4V）和过放（蓄电池电压低于10.6V）时，蓄电池必须断开负载，以保护蓄电池。
3、具有光控作用，通过8个高亮LED灯模拟路灯，晚上灯亮，白天灯不亮。
4、通过4个灯来显示蓄电池的电量，25%，50%，75%，100%。
5、LCD1602液晶显示蓄电池电压值。
6、本设计的单片机核心电路具有上电复位电路、按键复位电路和晶振电路。
二、系统方案论证
此次设计的系统包括，晶振电路、复位电路、光敏检测电路、继电器控制电路，他们统一通过单片机控制，然后单片机把信息转给显示电路及光照电路。其中最重要的是光敏检测电路，它负责检测光照的强度，判断电路是否启动。
系统整体框图如图21。
图21 系统硬件框图
（一）方案论证
1.控制模块
作为本系统的控制核心，其运算精度和功能的多样性是我所需求的。
方案一 采取52单片机作为我的设计的微处理器。52单片机具有运算速度快，功耗低，抗干扰能力强等性能有点。采用c语言对程序进行编写，对于路灯进行智能化的控制。
方案二 采取FPGA（可编程门阵列）作为系统的处理器。FPGA是将所有的元器件都集成在芯片中，是的其运算能力强，体积小处理速度快等优点。
对于两种方案的观察，他们的运算速度，抗干扰性以及功耗等特点都符合我的设计要求，在运算方面FPGA的运算能力更高。把FPGA用在太阳能路灯上显得不值当，还增加了这个设计的预算，所以我选择方案一作为控制器。
目录
一、前言 1
（一）研究背景 1
（二）研究现状 1
（三）研究意义 2
（四）研究内容 2
二、系统方案论证 3
（一）方案论证 3
（二）实现功能 4
三、硬件电路 5
（一）单片机的最小系统设计 5
（二）充电控制模块 6
（三）电源电路 7
（四）转换电路 7
（五）显示电路 7
（六）电量显示电路 8
（七）光照电路 8
四、软件设计 10
（一）系统主程序 10
（二）转换子程序 10
（三）编写程序 11
五、焊接与系统调试 13
（一）电路焊接 13
（二）系统调试 13
（三）调试的注意事项 15
（四）软件调试 15
结束语 16
附录一 原理图 18
附录二 PCB图 19
附录三 元器件清单 20
附录四 实物图 22
附录五 源程序 23
一、前言
（一）研究背景
能源危机是现在人不得不面对的世界性难题，所以，发展清洁的可持续的能源是必不可少的。太阳能就是最为庞大的能源储备，虽然能量转换比较低，但是由于其储备量几乎是无穷无尽的，又是清洁能源，所以这些年来备受青睐。现在各国都在努力提高能量转换比。太阳能可以说是一切能源的根本，所以大力发展太阳能是具有重要意义的。
人类想要世代生存在地球上就要解决能源的问题，地球上的可开采资源是用点少点，同时还造成了很严重的温室效应，所以开发可持续能源迫在眉睫，以满足人口的增长和人类的发展。太阳能发电不产生
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任何的废物，不会对环境造成破坏，同时太阳能发电组件成本不是很高，使用年限也够长，在材料技术、封装技术较好的情况下，正常可以使用18年左右。环境的恶化主要表现为以下几个方面：
(1)能源短缺。现在使用的能源绝大部分是化石能源，化石能源都是有限的，而且由于分布的不均，有的国家资源富足，有的国家资源短缺，而且化石能源的燃烧都是会产生有害气体的，对环境有污染。
(2)环境污染。石油，煤炭，天然气的燃烧不仅仅产生了二氧化碳，而且还有很多的硫化物。二氧化碳是造成温室效应的元凶，硫化物会产生酸雨，更会影响人体的健康。温室效应。温室效应是全球性的问题，是世界各国都关注的环境问题，现在地球的平均气温已经比20年前高了1.7度，北极的冰川已经开始融化，要是南极的冰川也融化的话，地球就会变成真正的水球。
（二）研究现状
可持续发展已经成为现在的共识，煤炭，石油等传统能源不仅产生有害气体，造成温室效应且是不可再生资源。迫于当下的局势，发展新能源迫在眉睫。我国从80年代初期开始发展光伏能源，但是由于条件限制，光伏产业并不发达，由于材料技术的不足，很多的材料需要进口，同时受限于我国的封装技术，我国的光伏发电的产出消费比较低；因此发展本国的太阳能产业是很有必要的。
欧洲各国现在重视对环境的保护，对光能产业尤为重视。德国推出免费试点地区，政府也给予补贴，丹麦等自然风景秀美的国家，则是大力发展太阳能研究，以保护环境不受破坏。
但在现在传统能源价格的冲击下，导致太阳能研发制造公司减少，但是保留下的公司依旧进行了大量的科学研究，为之后大面积普及及市场化做准备，现在的太阳能光伏产业还不发达，所以很多大型的公司都是公私合营，由国家出大部分的资金来提供高昂的研发开支。就欧洲而言现在的太阳能产业也不是很发达，但是投入的力度比国内还是大很多的，现在处于小打小闹的阶段之后就是大面积的普及，所以德国的试点工作还是很可取的。
在我国，但是由于其成本、技术等诸多因素，使得其不能大面积使用。
（三）研究意义
现在太阳能发展缓慢很大一个原因是充电器的转换比较低，而且太阳能充电器与电能充电器不同，这就造成了只有专业人员会维修。增加了成本。所以提前发展充电器技术是推广太阳能发电的动力，而且太阳能技术是要有封装技术作为基础的，现在我国的封装技术还有所欠缺，所以研究太阳能及其配套设备很有必要。 （四）研究内容
1、实现太阳能电池板对蓄电池的充电功能。
2、具有过充和过放保护电路，过充（蓄电池电压高于14.4V）和过放（蓄电池电压低于10.6V）时，蓄电池必须断开负载，以保护蓄电池。
3、具有光控作用，通过8个高亮LED灯模拟路灯，晚上灯亮，白天灯不亮。
4、通过4个灯来显示蓄电池的电量，25%，50%，75%，100%。
5、LCD1602液晶显示蓄电池电压值。
6、本设计的单片机核心电路具有上电复位电路、按键复位电路和晶振电路。
二、系统方案论证
此次设计的系统包括，晶振电路、复位电路、光敏检测电路、继电器控制电路，他们统一通过单片机控制，然后单片机把信息转给显示电路及光照电路。其中最重要的是光敏检测电路，它负责检测光照的强度，判断电路是否启动。
系统整体框图如图21。
图21 系统硬件框图
（一）方案论证
1.控制模块
作为本系统的控制核心，其运算精度和功能的多样性是我所需求的。
方案一 采取52单片机作为我的设计的微处理器。52单片机具有运算速度快，功耗低，抗干扰能力强等性能有点。采用c语言对程序进行编写，对于路灯进行智能化的控制。
方案二 采取FPGA（可编程门阵列）作为系统的处理器。FPGA是将所有的元器件都集成在芯片中，是的其运算能力强，体积小处理速度快等优点。
对于两种方案的观察，他们的运算速度，抗干扰性以及功耗等特点都符合我的设计要求，在运算方面FPGA的运算能力更高。把FPGA用在太阳能路灯上显得不值当，还增加了这个设计的预算，所以我选择方案一作为控制器。
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