单片机的脉搏测量仪设计
单片机的脉搏测量仪设计[20200131184702]
【摘要】
随着可持续发展的不断深入，人们在积极开发各类可再生新能源的同时也在倡导节能减排的绿色环保技术。太阳能作为一种清洁的优秀的可再生能源，已成为最有价值的新能源。而在照明领域，寿命长、节能、安全、绿色环保、色彩丰富、微型化的LED固态照明也已被公认为一种节能环保的重要途径。本文研究的路灯同时整合了这两者的优势，利用清洁能源以及高效率的LED实现绿色照明。
太阳能LED路灯是一种结合太阳能光伏发电技术与LED技术的新型路灯。系统通过蓄电池将太阳电池组件产生的电能储存起来供负载在夜晚照明使用。基于单片机控制的太阳能路灯具有安全可靠，维护方便；不需要常规能源，不污染环境；安装方便，自动控制。从而不仅节约了电能，而且避免了由于四季昼夜长短不一，需要调整电路系统的麻烦，使路灯更为人性化。
*查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:】光伏发电,蓄电池,LED
一、引言 1
（一）太阳能路灯的优势 1
（二）太阳能路灯的应用现状 1
二、硬件设计 1
（一）系统方案设计 1
（二）AT89C51单片机概述 1
（三）太阳能电池板 4
（四）蓄电池的选择 5
（五）光控电路 5
（六）LED驱动电路设计 6
（七）充电电路 6
（八）过充、过放控制电路 7
（九）按键控制电路 7
（十）显示模块电路设计 8
（十一）指示电路 9
（十二）电源电路 10
三、系统软件设计 10
（一）主程序流程图 10
（二）计时程序设计 12
总结 13
附录 14
附录一 原理图 14
附录二 PCB图 15
附录三 源程序 16
参考文献 21
致谢 22
一、引言
（一）太阳能路灯的优势
太阳能路灯以太阳光为能源，不需要铺设复杂的管线，安全节能无污染。基于单片机的太阳能控制系统很好的把太阳能光伏发电技术与单片机智能控制技术结合了起来。而且具有电路结构简单、工作稳定可靠、实用性强等优点。
（二）太阳能路灯的应用现状
在国家可持续发展战略的推动下，太阳能产业从无到有、从小到大发展起来。国内各大研究单位都对太阳能路灯作了详尽的研究，特别是近几年来，在“产业上规模、技术上水平、产品上档次和市场上规范”的产业发展思路引导下，太阳能产业得到了快速发展，如太阳能热水器、太阳能光伏电池技术日趋成熟，产品质量不断提高。
欧洲各国都在开辟通向持久能源的通道，影响他们决策的主要因素是环境保护、创造就业机会和能源供应的安全可靠，可再生能源技术在这些方面有着较大优势。它对环境的影响最小、可替代部分常规能源、增加能源供应的安全性和可靠性。它要求较大的设备投资、创造了更多的就业机会、有助于经济增长。
二、硬件设计
（一）系统方案设计
系统如图2-1所示，太阳能LED路灯市场由五个部分组成，分别是：太阳能模块、LED驱动电路、蓄电池、LED灯具和控制器。首先，太阳能电池板是太阳能路灯系统中的能量来源部分，将太阳能直接变成电能，用于给太阳能电池板和负载使用。控制器的主要作用是给蓄电池提供充电电流和充电电压，能快捷、高效充电，还能在充电过程中减少损耗，能保持蓄电池的使用寿命还能防止蓄电池过充电和过放电。再者，蓄电池将太阳能阵列发出的直流电直接储存起来，供负载使用。LED驱动为LED灯具提供稳定的供电条件，使得LED路灯能够达到太阳能路灯系统的照明要求，理想的灯具既要高效照明，又要尽可能的降低功率损耗。
（二）AT89C51单片机概述
1.AT89C51单片机组成
设计采用的AT89C51单片机是MCS-51系列单片机的一个型号，它是由ATMEL公司生产的。AT89C51单片机内包含有1个8位的CPU、1个片内振荡器及时钟电路、4KB的ROM程序存储器、128B的RAM数据存储器、可寻址64KB外部数据存储器和64KB外部程序存储空间的控制电路、2个可编程全双工串行口、6个中断源、两个优先级嵌套中断结构。
AT89C51单片机组成结构如图2-2所示。
图2-1 系统电路框图
图2-2 AT89C51单片机组成结构图
2.AT89C51单片机引脚结构
（1）电源引脚
VCC：接+5V电源；
GND：接地。
（2）时钟引脚
XTAL1（19脚）：内部振荡电路反向放大电路的输入端，外接晶体的一个引脚。
当采用外部振荡器时，此引脚接地。
XTAL2（18脚）：内部振荡电路反向放大电路的输出端，外接晶体的另一端。
当采用外部振荡器时，此引脚接外部电源。
（3）控制线
RST(9)：复位输入端。RST为RESET，VPD为备用电源。该引脚为单片机的上电复位或掉电保护端。当振荡器工作时，RST引脚出现两个机器周期以上高电平，将使单片机复位。当VCC发生故障，该引脚可接上备用电源为内部RAM供电，以保证RAM中的数据不丢失。
/EA/VPP(31)：内、外ROM寻址范围为64KB。当/EA保持高电平时，先访问内ROM,当PC的值超过4KB时，自动转向执行外ROM中的程序。当/EA保持低电平时，只访问外ROM。
（4）P0~P3：4个8位输入/输出口，一共32条引脚。
3.AT89C51单片机的最小系统（如图2-3所示）
（1）时钟电路
单片机的时钟信号用来提供单片机内部各种操作的时间基准，时钟电路用来产生单片机工作所需要的时钟信号。
本设计采用内部时钟电路，单片机内部有一个高增益的反相放大器，其输入端XTAL1和XTAL2用于外接晶体和电容，以构成自激振荡器，其发出的脉冲直接送入内部的时钟电路外部时钟方式是把外部已有的时钟信号引入到单片机内。
图2-3 AT89C51单片机的最小系统
（2）复位电路
单片机常见的复位电路主要有上电复位电路和按键复位电路。上电复位电路见图2-4所示。
为了保证微分脉冲宽度大，RC应大于两个机器周期，一般取22uF电容、1KΩ电阻。按键复位电路见图2-5所示，该电路除具有上电复位功能外，若要复位，必须按下图中的REST键，R1、C2仍构成微分电路，使RST端产生一个微分脉冲复位，复位完毕C2经R2放电，等待下一次按下复位按钮，本设计采用的是按键复位方式。
图2-4 上电复位 图2-5按键复位
（三）太阳能电池板
1.太阳能电板的选择
太阳能电池板是太阳能路灯中的核心部分，它将太阳的辐射能转换为电能，把电能储存起来。主要有单晶硅太阳能电池、多晶硅太阳能电池和非晶硅太阳能电池。
(1)单晶硅太阳能电池性能参数比较稳定，适合在阴雨天较多、阳光相对不是很充足的南方地区使用；
(2)多晶硅太阳能电池的价格比单晶硅低，能在太阳光充足、日照好的东西部地区使用；
(3)非晶硅太阳能电池对太阳光照条件要求比较低，适合在室外阳光不足的地区使用。
太阳能电池的工作电压约为蓄电池电压的1.5倍，才能保证给蓄电池正常充电。如6V蓄电池充电需要用8~9V太阳能电池，给12V蓄电池充电需要用15~18V太阳能电池。
(四）蓄电池的选择
蓄电池是太阳能灯具的核心部件，它储存、并释放电能。能满足夜晚照明的前提下，它能够把白天吸收的太阳能储存下来，还要为连续几天的阴雨天气做好准备。如果蓄电池的容量小，就不满足照明，如果容量过大，容易使蓄电池处在亏电的不好状态，会影响蓄电池的好坏程度，还应造成浪费。它应该与太阳能电池和用电负荷相互匹配。太阳能电池的电压要比储存起来的电量要多，才能让蓄电池正常，这才是对蓄电池的最好的保护，主要要用对方法。
【摘要】
随着可持续发展的不断深入，人们在积极开发各类可再生新能源的同时也在倡导节能减排的绿色环保技术。太阳能作为一种清洁的优秀的可再生能源，已成为最有价值的新能源。而在照明领域，寿命长、节能、安全、绿色环保、色彩丰富、微型化的LED固态照明也已被公认为一种节能环保的重要途径。本文研究的路灯同时整合了这两者的优势，利用清洁能源以及高效率的LED实现绿色照明。
太阳能LED路灯是一种结合太阳能光伏发电技术与LED技术的新型路灯。系统通过蓄电池将太阳电池组件产生的电能储存起来供负载在夜晚照明使用。基于单片机控制的太阳能路灯具有安全可靠，维护方便；不需要常规能源，不污染环境；安装方便，自动控制。从而不仅节约了电能，而且避免了由于四季昼夜长短不一，需要调整电路系统的麻烦，使路灯更为人性化。
*查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:】光伏发电,蓄电池,LED
一、引言 1
（一）太阳能路灯的优势 1
（二）太阳能路灯的应用现状 1
二、硬件设计 1
（一）系统方案设计 1
（二）AT89C51单片机概述 1
（三）太阳能电池板 4
（四）蓄电池的选择 5
（五）光控电路 5
（六）LED驱动电路设计 6
（七）充电电路 6
（八）过充、过放控制电路 7
（九）按键控制电路 7
（十）显示模块电路设计 8
（十一）指示电路 9
（十二）电源电路 10
三、系统软件设计 10
（一）主程序流程图 10
（二）计时程序设计 12
总结 13
附录 14
附录一 原理图 14
附录二 PCB图 15
附录三 源程序 16
参考文献 21
致谢 22
一、引言
（一）太阳能路灯的优势
太阳能路灯以太阳光为能源，不需要铺设复杂的管线，安全节能无污染。基于单片机的太阳能控制系统很好的把太阳能光伏发电技术与单片机智能控制技术结合了起来。而且具有电路结构简单、工作稳定可靠、实用性强等优点。
（二）太阳能路灯的应用现状
在国家可持续发展战略的推动下，太阳能产业从无到有、从小到大发展起来。国内各大研究单位都对太阳能路灯作了详尽的研究，特别是近几年来，在“产业上规模、技术上水平、产品上档次和市场上规范”的产业发展思路引导下，太阳能产业得到了快速发展，如太阳能热水器、太阳能光伏电池技术日趋成熟，产品质量不断提高。
欧洲各国都在开辟通向持久能源的通道，影响他们决策的主要因素是环境保护、创造就业机会和能源供应的安全可靠，可再生能源技术在这些方面有着较大优势。它对环境的影响最小、可替代部分常规能源、增加能源供应的安全性和可靠性。它要求较大的设备投资、创造了更多的就业机会、有助于经济增长。
二、硬件设计
（一）系统方案设计
系统如图2-1所示，太阳能LED路灯市场由五个部分组成，分别是：太阳能模块、LED驱动电路、蓄电池、LED灯具和控制器。首先，太阳能电池板是太阳能路灯系统中的能量来源部分，将太阳能直接变成电能，用于给太阳能电池板和负载使用。控制器的主要作用是给蓄电池提供充电电流和充电电压，能快捷、高效充电，还能在充电过程中减少损耗，能保持蓄电池的使用寿命还能防止蓄电池过充电和过放电。再者，蓄电池将太阳能阵列发出的直流电直接储存起来，供负载使用。LED驱动为LED灯具提供稳定的供电条件，使得LED路灯能够达到太阳能路灯系统的照明要求，理想的灯具既要高效照明，又要尽可能的降低功率损耗。
（二）AT89C51单片机概述
1.AT89C51单片机组成
设计采用的AT89C51单片机是MCS-51系列单片机的一个型号，它是由ATMEL公司生产的。AT89C51单片机内包含有1个8位的CPU、1个片内振荡器及时钟电路、4KB的ROM程序存储器、128B的RAM数据存储器、可寻址64KB外部数据存储器和64KB外部程序存储空间的控制电路、2个可编程全双工串行口、6个中断源、两个优先级嵌套中断结构。
AT89C51单片机组成结构如图2-2所示。
图2-1 系统电路框图
图2-2 AT89C51单片机组成结构图
2.AT89C51单片机引脚结构
（1）电源引脚
VCC：接+5V电源；
GND：接地。
（2）时钟引脚
XTAL1（19脚）：内部振荡电路反向放大电路的输入端，外接晶体的一个引脚。
当采用外部振荡器时，此引脚接地。
XTAL2（18脚）：内部振荡电路反向放大电路的输出端，外接晶体的另一端。
当采用外部振荡器时，此引脚接外部电源。
（3）控制线
RST(9)：复位输入端。RST为RESET，VPD为备用电源。该引脚为单片机的上电复位或掉电保护端。当振荡器工作时，RST引脚出现两个机器周期以上高电平，将使单片机复位。当VCC发生故障，该引脚可接上备用电源为内部RAM供电，以保证RAM中的数据不丢失。
/EA/VPP(31)：内、外ROM寻址范围为64KB。当/EA保持高电平时，先访问内ROM,当PC的值超过4KB时，自动转向执行外ROM中的程序。当/EA保持低电平时，只访问外ROM。
（4）P0~P3：4个8位输入/输出口，一共32条引脚。
3.AT89C51单片机的最小系统（如图2-3所示）
（1）时钟电路
单片机的时钟信号用来提供单片机内部各种操作的时间基准，时钟电路用来产生单片机工作所需要的时钟信号。
本设计采用内部时钟电路，单片机内部有一个高增益的反相放大器，其输入端XTAL1和XTAL2用于外接晶体和电容，以构成自激振荡器，其发出的脉冲直接送入内部的时钟电路外部时钟方式是把外部已有的时钟信号引入到单片机内。
图2-3 AT89C51单片机的最小系统
（2）复位电路
单片机常见的复位电路主要有上电复位电路和按键复位电路。上电复位电路见图2-4所示。
为了保证微分脉冲宽度大，RC应大于两个机器周期，一般取22uF电容、1KΩ电阻。按键复位电路见图2-5所示，该电路除具有上电复位功能外，若要复位，必须按下图中的REST键，R1、C2仍构成微分电路，使RST端产生一个微分脉冲复位，复位完毕C2经R2放电，等待下一次按下复位按钮，本设计采用的是按键复位方式。
图2-4 上电复位 图2-5按键复位
（三）太阳能电池板
1.太阳能电板的选择
太阳能电池板是太阳能路灯中的核心部分，它将太阳的辐射能转换为电能，把电能储存起来。主要有单晶硅太阳能电池、多晶硅太阳能电池和非晶硅太阳能电池。
(1)单晶硅太阳能电池性能参数比较稳定，适合在阴雨天较多、阳光相对不是很充足的南方地区使用；
(2)多晶硅太阳能电池的价格比单晶硅低，能在太阳光充足、日照好的东西部地区使用；
(3)非晶硅太阳能电池对太阳光照条件要求比较低，适合在室外阳光不足的地区使用。
太阳能电池的工作电压约为蓄电池电压的1.5倍，才能保证给蓄电池正常充电。如6V蓄电池充电需要用8~9V太阳能电池，给12V蓄电池充电需要用15~18V太阳能电池。
(四）蓄电池的选择
蓄电池是太阳能灯具的核心部件，它储存、并释放电能。能满足夜晚照明的前提下，它能够把白天吸收的太阳能储存下来，还要为连续几天的阴雨天气做好准备。如果蓄电池的容量小，就不满足照明，如果容量过大，容易使蓄电池处在亏电的不好状态，会影响蓄电池的好坏程度，还应造成浪费。它应该与太阳能电池和用电负荷相互匹配。太阳能电池的电压要比储存起来的电量要多，才能让蓄电池正常，这才是对蓄电池的最好的保护，主要要用对方法。
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