电子信息工程论文 太阳能路灯控制器设计

本科毕业论文（设计）论文（设计）题目：智能太阳能路灯控制器设计学院：机械工程学院专业：机械设计制造及其自动化贵州大学本科毕业设计诚信责任书本人郑重声明：本人所呈交的课程论文（设计），是在导师的指导下独立进行研究所完成。

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特此声明。

论文（设计）作者签名：日期：目录摘要 (IV)Abstract (V)前言 (1)一、太阳能路灯控制器的介绍 (2)1.1 太阳能路灯的发展趋势 (2)1.2 太阳能路灯控制器的发展现状 (2)1.3 太阳能路灯控制器的发展趋势 (3)二、太阳能路灯的设计 (4)2.1 太阳能路灯硬件设计 (4)2.2 太阳能路灯位置跟踪装置的设计 (4)2.3 太阳能路灯行人检测装置的设计 (5)2.4 太阳能路灯控制器电路的设计 (5)三、太阳能路灯硬件的设计 (6)3.1 太阳能路灯的硬件组成 (6)3.2 LED工作原理与电路设计 (6)3.3 太阳能电池与蓄电池的选择 (7)3.4 单片机的选择 (8)3.5 A/D转换器的选择 (10)5.5.2 ADC0808简介 (10)四、太阳能路灯的电路设计 (13)4.1 蓄电池充电电路 (13)4.2 单片机电源电路 (15)4.3 蓄电池过放保护电路 (16)4.4 LED阵列驱动电路 (17)4.5 步进电动机驱动电源电路 (18)五、太阳位置追踪装置的设计 (20)5.1太阳运行规律 (21)5.2 太阳运行轨迹跟踪方式 (23)5.2.1 视日运动轨迹跟踪 (23)5.2.2 光电跟踪 (24)5.2.3 视日轨迹跟踪与光电跟踪结合 (26)5.3 太阳位置检测传感器 (27)5.3.1 方位检测传感器的选择 (29)5.3.2 太阳方位检测电路 (30)5.4 太阳光光强检测模块 (31)5.4.1 硅光电池的选择 (31)5.4.2 光电检测电路 (33)5.5 数据采集 (34)5.6 机械追踪部分的设计与选择 (35)5.6.1 蜗轮蜗杆的选择与计算 (35)5.6.2 联轴器的选择与计算 (39)5.6.3步进电动机的选择 (40)六、行人检测装置的设计 (43)6.1 热释电效应及热释电传感器 (43)6.2 菲涅尔透镜的选择 (45)6.3 热释电传感器的输出信号特性 (45)6.4热释电传感器的噪声分析 (46)6.5 LM324的介绍 (46)6.6热释电传感器放大电路的设计与分析 (47)七、控制器程序设计 (49)7.1 Keil C51软件的介绍 (49)7.2 程序流程的设计 (50)7.3 子程序的编写 (51)7.3.1 定时器定时（中断）程序 (51)7.3.2 外部中断程序 (53)7.3.3 步进电机驱动程序 (54)7.3.4 延时程序 (57)八、总结与期望 (58)参考文献 (61)致谢 (62)附录Ⅰ (63)附录Ⅱ (77)附录Ⅲ (78)附录Ⅳ (79)附录Ⅴ (80)附录Ⅵ (81)智能太阳能路灯控制器设计摘要随着社会的发展和人口的增长，人类面临这更加严峻的环境和能源危机，世界各国相继制定了各自的发展战略，于是，对于太阳路灯的研究也越来越受到关注。

学号密级武汉大学毕业论文太阳能路灯研究学院：电子信息工程学院专业：电子科学与技术姓名：指导老师：二○一一年五月BACHELOR'S DEGREE THESISOF WUHAN UNIVERSITYSolar street lamps researchCollege ：School of Electronic and information Engineering Subject ： Electronic science and technologyName ：Directed by ：May 2011郑重声明本人呈交的学位论文，是在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，所有数据、图片资料真实可靠。

尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本学位论文的研究成果不包含他人享有著作权的内容。

对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确的方式标明。

本学位论文的知识产权归属于培养单位。

本人签名：日期：摘要本文设计了一种具有时控和光控相结合的太阳能路灯控制器，利用单片机STC12C2051和时钟芯片DS1302控制路灯照明时间，利用低功耗的数据存储器AT24C02存储路灯点亮和熄灭时间，利用光敏电阻实现光电控制。

傍晚光线暗时控制器自动接通路灯电源，深夜行人少时根据设置的时间熄灭路灯，早上再自动接通电源点亮路灯、天亮后自动关断。

文中详细分析了控制器的电路组成和工作原理，简述了控制器的调试过程。

太阳能路灯由太阳能电池、蓄电池、高亮度LED, 控制器等部件组成，减少噪声污染：太阳能路灯运动部件很少，基本没有噪声。

太阳辐射能是取之不尽、用之不竭的,是人类能够自由利用的能源。

在世界能源短缺、环境污染日益严重的今天，充分开发利用太阳能是世界各国政府可持续发展的能源战略决策。

与传统的照明工具相比，超高亮白光LED照明源体积小、重量轻、方向性好并可耐各种恶劣条件，在功耗、寿命以及环保等方面有不可比拟的优越性，再加上太阳能灯具的节能性和安装简便，所以凡有工频交流电灯具的地方，LED灯具的触角就会到达。

太阳能路灯控制器设计太阳能路灯控制器是一种在路灯系统中应用太阳能技术的设备。

它通过收集太阳能并将其转换为电能来为路灯提供能源，实现了路灯的绿色、高效能运行。

太阳能路灯控制器的设计是为了能够有效管理和控制太阳能路灯的运行，并确保其在各种环境条件下正常工作。

2.电池：电池是太阳能路灯的能源储存装置，可以在太阳能不足或夜晚的时候为路灯提供电能。

在控制器的设计中需要选择合适的电池，以确保路灯能够持续工作一整晚。

3.控制电路：控制电路是太阳能路灯控制器的核心部分，负责管理和控制太阳能路灯的开关、充电、放电等操作。

在控制电路的设计中需要考虑对电能的高效利用，以及对路灯的精确控制。

4.光敏电阻：光敏电阻是太阳能路灯控制器的检测器件，可以通过感应周围光照来控制路灯的开关和亮度。

在控制器的设计中需要选择合适的光敏电阻，以确保路灯能够根据环境光照情况自动调整亮度。

5.过载保护：过载保护是太阳能路灯控制器的重要功能之一，可以保护路灯免受电流过大或过载的损坏。

在控制器的设计中需要添加过载保护电路，以确保路灯系统的安全运行。

1.高效能：控制器需要具备高效能转换太阳能为电能的能力，以确保路灯系统的连续供电。

2.稳定性：控制器需要具备稳定的性能，并能适应不同天气和光照条件下的工作。

3.自动控制：控制器需要具备自动控制功能，能够根据环境光照情况自动调整路灯的亮度和开关。

4.过载保护：控制器需要具备过载保护功能，能够在电流过大或过载时及时切断电源，以保护路灯系统的安全运行。

5.节能环保：控制器需要能够最大限度地利用太阳能资源，减少对传统能源的依赖，实现节能环保的目标。

总之，太阳能路灯控制器的设计是为了能够实现太阳能路灯的高效能运行，并确保其在各种环境条件下正常工作。

通过有效管理和控制太阳能路灯的能源供给和亮度调节，太阳能路灯控制器能够为人们提供安全、节能、绿色的路灯照明服务。

浙江* * 学院毕业设计（论文）题目：路灯控制器的设计姓名 :系别、专业 :导师姓名、职称 :完成时间 :目录引言一方案论证1.1引入路灯控制器的原理1.2光敏电阻调光电路1.3光敏电阻式光控开关二电路原理图设计三路灯控制器的硬件设计3.1路灯控制器的设计3.2器件的选择3.3电路的分析四画出电路原理图五总结与体会六参考文献摘要本实验的路灯控制器是由光敏元件，放大器，继电器，受控灯和电源电路组成，运用到了模拟电子技术中的多级放大电路。

主要用于安装在公共场所或道路两旁的路灯通常希望随日照光亮度的变化而自动开启和关断，既满足行人的需要，又能节电。

一些芯片和元器件的功能及其应用，以达到将理论知识学以致用、融会贯通的目的。

关键词：继电器；光敏元件；关照变化；控制••如图所示是一个采用双向晶闸管制作的光控路灯电路，且它也采用二线制接法，所以安装比较简便。

白天，光敏电阻器RL因受自然光线照射，RL呈现低电阻，它与R1分压后，获得的电压低于双向触发二极管VDH的折转电压，故双向晶闸管VTH阻断，电灯E不亮。

当夜幕来临时，RL上分得电压逐渐升高，当高于VDH的折转电压。

1 方案论证随着能源问题越来越引起人们的重视，节能已经成为生产应用中不可忽视的一方面，路灯控制器主要用于安装在公共场所或道路两旁的路灯通常希望随日照光亮度的变化而自动开启和关断，既满足行人的需要，更重要的是它能节电。

了解常用路灯控制的各种方法，及各自的优缺点，通过相互的比较，确定设计方案，并对所用传感器进行选型，同时加以电路的设计与分析，完成设计任务。

下面的两个小节分别对路灯控制器的原理，路灯控制器中用到的主要元件以及在电路中的作用分析。

1.1引入路灯控制器的原理此路灯控制器主要由光敏元件，放大器，继电器，受控灯和电源电路组成。

继电器是一种当输入量（电、磁、声、光、热）达到一定值时，输出量将发生跳跃式变化的自动控制器件。

在这个电路中随着光照的变化，继电器会相应的吸合或者断开，即决定路灯工作与否。

航空大学自学考试毕业论文题目太阳能智能路灯控制系统设计专业光伏材料应用技术摘要本文介绍了太阳能光伏发电系统的背景和国以与国外的太阳能发展现状与发展趋势，并介绍了离网型和并网型的太阳能光伏发电系统，分析了太阳能光伏发电的利用原理和发展优势，说明了太阳能电池最大功率跟踪的原理以与一些常用的方法，并比较了他们的优缺点，介绍了太阳能蓄电池的工作原理和一些常用方法；随着全球能源危机和环境污染的日益严重，开发利用清洁的可再生能源势在必行，太阳能成为了当今世界上最清洁、最具有规模开发前景的可再生能源之一，其中光伏并网发电是太阳能利用的主要趋势。

通过所学知识设计了一个太阳能路灯智能控制系统，整个系统运行均为自动控制，工作原理简单，安装方便。

关键词：离网光伏发电系统；并网光伏发电系统；变换器；智能路灯。

目录摘要Ⅱ第一章绪论11.1太阳能光伏发电的背景11.2太阳能光伏发电系统的现状与发展趋势31.2.1我国太阳能光伏发电的现状与发展趋势31.2.2国外太阳能光伏发电现状与发展趋势3第二章太阳能光伏发电系统的介绍42.1太阳能光伏发电的优点52.2并网型的光伏发电系统62.3离网型的光伏发电系统72.4太阳能电池最大功率点跟踪82.4.1太阳能电池最大功率点跟踪原理与方法8第三章铅酸蓄电池113.1太阳能蓄电池的工作原理113.2太阳能控制器133.2.1太阳能控制器的充电保护模式133.3光伏逆变器14第四章太阳能路灯智能控制系统设计16总结21参考文献22致22第一章绪论1.1太阳能光伏发电的背景全球石油剩余可开采年限仅有41年，天然气剩余可采年限61.9年，煤炭剩余可采年限230随着全球能源消费量不断提高，常规非可再生能源已经不能满足大多数国家的供给需求。

根据世界能源权威机构的分析，按照目前已经探明的化石能源储量以与开采速度来计算，年。

另一方面，一次性能源的开采和应用也是造成生态破坏和全球环境污染的一个重要原因。

太阳能路灯控制器设计报告专业名称：电子信息工程学生姓名：李伟班级学号： 27378382737指导教师：实习日期：太阳能路灯控制器设计摘要：近年来，随着按照全面协调可持续的科学发展观的要求，把节约资源作为基本国策，发展循环经济，保护生态环境，加快建设资源节约型、环境友好型社会，促进经济发展与人口、资源、环境相协调。

这表明，发展循环经济，实现节约发展、清洁发展、安全发展，从而实现可持续发展，然而对太阳能的利用就愈发的重要，本文综合介绍了太阳能路灯控制器的构造及其原理，并提出自己的一些看法，一边为相关研发人员提供参考。

关键词：太阳能路灯控制器，太阳能，原理一、太阳能路灯控制器的基本介绍太阳能控制器应用于太阳能光伏系统中，它全称太阳能充放电控制器，协调太阳能电池板、蓄电池、负载的工作，是光伏系统中非常重要的组件。

使整个太阳能光伏系统高效，安全的运作。

太阳能路灯控制器主要用于家庭、商业区、工厂、交通、牧区、通信以等太阳能供电系统。

作为太阳能路灯控制器应该具备以下基本功能: 过载保护、短路保护、反向放电保护、极性反接保护、雷电保护、欠压保护、过充保护、负载开机恢复设置。

二、太阳能路灯控制器工作原理新一代多功能太阳能路灯控制器。

其电子线路配备了性能优良的单片机微处理芯片，具有高效率充电、五个LED 全功能显示、可编程的路灯控制模式等功能。

1、控制器具有如下功能：带有自动温度补偿的三阶段的充电方式（强充电-均衡充电-浮充电），由脉宽调制（PWM）控制充电方式，可应用于给全密封或不密封的铅酸蓄电池充电。

用户可以自己选择，由蓄电池容量（SOC）还是蓄电池电压来控制深度放电保护功能。

五个LED可清晰地显示蓄电池的不同工作及充放电状态。

2主要技术参数：根据太阳能电池组的开路电压自动识别白天和夜晚内置温度补偿蓄电池容量（SOC）或者蓄电池电压来控制深度放电保护功能极性反接保护两种夜间照明模式，其中一种为只有光控无定时模式。

路灯控制器设计论文摘要本设计的路灯控制器是由光敏元件、计数器、译码器、数码管显示器和受控灯组成，运用到了数字电路中的组合逻辑电路和时序逻辑电路的知识。

本设计能检测环境亮度，在暗环境下能自动开灯，自动记录开灯次数，同时数码管可以显示开灯时间，开灯时间可以累计。

通过对一些芯片和元器件功能的了解及其应用，以达到将理论知识学以致用、融会贯通的目的。

关键词：光敏元件；计数器；控制；光照变化一、方案论证了解常用路灯控制的各种方法，及各自的优缺点，通过相互的比较，确定设计方案，并对所用传感器进行选型，同时加以电路的设计与分析，完成设计任务。

下面将对路灯控制器的原理，路灯控制器中用到的主要元件以及在电路中的作用分析。

该路灯控制器是由光敏元件、计数器、译码器、数码管显示器和受控灯组成。

光敏电阻器又叫光感电阻，是利用半导体的光电效应制成的一种电阻值随入射光的强弱而改变的电阻器：入射光强，电阻减小，入射光弱，电阻增大。

通过光敏电阻在不同光照条件电阻的大小，从而分的的电压的大小来控制输出的高低电平，可以控制记时模块的开始、停止计时，同时也通过高低电平的变化来产生脉冲使记数模块来记数。

二、 单元电路设计2.1光电转换电路光敏电阻光强时电阻小，光暗时电阻大。

称其在这两个状态的电阻分别为亮电阻和暗电阻。

本设计所用的光敏电阻亮电阻约为2K Ω，暗电阻约为200K Ω。

电源电压为+5V ，根据环境亮暗调整电位器R1，可以实现光敏电阻上电位随环境亮度的改变而改变，从而产生高低电平。

同时图中的三极管放大电路接法有较大的输入电阻，不影响以上电路的电气性能。

图中三极管采用9014.2.2秒脉冲产生电路脉冲发生器用晶体振荡器发出的脉冲经过整形、分频获得1Hz 的秒脉冲。

晶振为32768 Hz ，通过15次二分频后可获得1Hz 的脉冲输出。

2.3时间计数器电路本部分要实现十进制记数，使显示的时间最大为99秒。

如采用十六进制计数器74LS161，需要采用置数法或置零法来获得十进制记数器，需要增加芯片，且会增加电路复杂度，故直接采用十进制计数器74LS160来实现。

太阳能路灯控制器的设计太阳能路灯控制器是一种用于控制太阳能路灯系统的重要设备。

其主要功能是对太阳能电池板充电、储能电池放电、路灯的开启和关闭进行控制，以确保太阳能路灯系统的稳定运行和节能效果。

下面将详细介绍太阳能路灯控制器的设计。

首先，太阳能路灯控制器的设计需要考虑到太阳能电池板的充电控制。

在白天，太阳能电池板吸收太阳能并将其转化为电能储存在电池组中。

控制器需要检测电池组的电压，当电池组电压超过一定阈值时，应停止充电，避免电池组过充，同时当电池组电压低于一定阈值时，应恢复充电，以尽量保持电池组的充满状态。

其次，太阳能路灯控制器还需要实现对储能电池的放电控制。

在夜间或阴天时，太阳能电池板无法提供足够的电能供给路灯使用，此时需要从储能电池中获取电能。

控制器需要监测储能电池的电压，当电压低于一定阈值时，应停止对路灯的供电，以避免电池过放，同时当电压恢复到一定阈值时，应重新启动路灯供电。

同时，太阳能路灯控制器还应该考虑到路灯的开启和关闭控制。

在夜间或阴天时，当储能电池电压低于一定阈值时，需要自动打开路灯，以提供照明服务。

控制器应检测周围环境的光照强度，当光照强度低于一定阈值时，应自动启动路灯照明；当光照强度高于一定阈值时，应自动关闭路灯，避免白天时浪费能源。

另外，太阳能路灯控制器的设计中还可以考虑加入通信功能。

通过通信功能，可以实现远程监控和控制太阳能路灯系统。

例如，通过通信功能可以实时监测太阳能电池板和储能电池的状态，以及路灯的开启和关闭情况，对太阳能路灯系统进行远程调试和维护。

在硬件设计方面，太阳能路灯控制器需要具备稳定的供电和工作温度范围。

可以考虑使用高效的切换电源以提供稳定的电源输出，并使用工业级的元器件以满足不同环境下的工作要求。

同时，为了实现更高的能源利用效率，可以使用高效节能的电路设计，减少系统能量损耗。

在软件设计方面，太阳能路灯控制器需要通过程序来实现对各个功能的控制。

可以使用微型控制器或单片机来实现控制逻辑，并编写相应的程序。