基于单片机的大功率太阳能LED路灯设计与仿真

基于单片机太阳能路灯控制系统的硬件设计与实现太阳能路灯控制系统是一种高效节能、环保的路灯控制系统。

它通过使用太阳能电池板来收集太阳能，将其转化为电能，然后通过单片机来控制路灯的开关和亮度。

本文将重点介绍基于单片机的太阳能路灯控制系统的硬件设计和实现。

一、硬件设计1. 单片机：本系统采用AT89C52单片机作为核心处理器，具有高性能、低功耗、易于编程等优点。

2. 太阳能电池板：太阳能电池板是收集太阳光线并将其转化为电能的设备。

本系统采用带有充电管理功能的12V/10W太阳能电池板。

3. 电源管理模块：该模块主要用于对太阳能电池板进行充放电管理，确保系统正常运行。

本系统采用TP4056芯片作为充电管理芯片。

4. 亮度传感器：亮度传感器可以检测周围环境的亮度，并将其转化为模拟信号输出。

本系统采用LDR（光敏电阻）作为亮度传感器。

5. LED驱动模块：该模块主要用于对LED灯进行控制。

本系统采用ULN2003芯片作为驱动芯片。

6. 电池：电池是太阳能路灯控制系统的重要组成部分，用于存储太阳能转化而来的电能。

本系统采用12V/7AH铅酸蓄电池。

7. 其他元器件：如稳压器、滤波电容、继电器等。

二、实现步骤1. 搭建硬件平台：将各个模块按照设计图连接起来，确保每个模块正常工作。

2. 编写程序：编写单片机程序，实现对亮度传感器和LED灯的控制，并添加充放电管理功能。

3. 调试测试：对整个系统进行测试和调试，确保每个模块正常工作，并且整个系统可以稳定运行。

4. 安装调试：将太阳能路灯控制系统安装到路灯杆上，进行最终调试和测试，确保其在实际使用中可以正常工作。

三、总结基于单片机的太阳能路灯控制系统可以有效地利用太阳能资源，实现路灯的自动控制和节能环保。

通过合理的硬件设计和程序编写，可以使该系统具有稳定性、可靠性和高效性。

本科毕业论文（设计）题目（中文）基于单片机的太阳能路灯设计及仿真（英文)Based on SCM solar street lamp design and simulation学院信息与机电工程学院年级专业 2010级电气工程及其自动化学生姓名吴昊昊学号 100154999指导教师董瑞丽完成日期 2014 年 4 月上海师范大学本科毕业论文（设计）诚信声明本人郑重声明：所呈交的毕业论文（设计），题目《基于单片机的太阳能路灯设计及仿真》是本人在指导教师的指导下，进行研究工作所取得的成果。

对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式注明。

除此之外，本论文（设计）不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。

本人完全意识到本声明应承担的法律责任。

作者签名：日期：年月日在本文中,我们计划了含有单片机STC12C2051和时钟芯片DS1302的一个结合时钟控制和光线控制的太阳能路灯控制系统(此句不通）。

使用常见的存储器AT24C02存储路灯开关时间，光敏电阻来实现光开关。

傍晚天黑时光敏电阻控制路灯开启，行人稀少的凌晨按照预先设定的时间熄灭街灯，早上行人增加时按照预先设定的时间点亮街灯，早上根据照明水平日出自动切断电路的。

本文描述了整个系统的的工作原理和大部分电路，描述了单片机的优化设计和研究。

太阳能路灯的部分构成如下：光能电池、铅酸免维护电池、超亮LED, LED 路灯系统等。

太阳能是一种取之不尽、用之不竭的能源,是人类最有发展前途的能源。

当今世界能源短缺，环境污染日益严重。

尽可能多地发展太阳能技术已成为世界各国政府在可持续发展的主要方法。

与白炽灯等照明方法相比，超高亮度LED灯体积小，重量轻，可靠性高，方向性好，并在各种恶劣的环境下工作稳定等优点。

而且除了太阳能LED 灯超节能外还有安装方便等优点。

关键词：太阳能电池； LED；时控电路；光控电路；控制器；铅酸蓄电池AbstractIn this article, we plan to contain and STC12C2051 MCU clock chip DS1302, a combination of clock control and light control of solar street light control e common memory AT24C02 street lamp switch time, photosensitive resistance to realize optical switch.In the evening when it gets dark, photosensitive resistance control street lamp open, pedestrians are according to the preset time put out the street light in the morning, morning pedestrians increases according to the preset time to light up the street light, cut off the circuit automatically according to the illumination level, in the morning.Solar street lamps parts as follows: solar batteries, lead-acid maintenance-free batteries, super bright LED, LED street lamp system, etc.Solar energy is an inexhaustible, inexhaustible energy, is the human most promising energy development.In today's world energy shortage, environment pollution is becoming more and more serious.And in addition to the solar LED lights super energy saving and convenient installation.Key words: solar cells;The LED;The control circuit;Electric circuit;The controller;Lead-acid battery目录上海师范大学本科毕业论文（设计）诚信声明 (I)上海师范大学本科毕业论文（设计）选题登记表 (II)上海师范大学本科毕业论文（设计）指导记录表 (Ⅳ)中文摘要及关键词 (Ⅴ)英文摘要及关键词 (Ⅵ)第一章绪论1.1研究背景 (1)1.2国内外研究现状和发展趋势 (1)1.3本文的主要研究内容 (2)第二章方案论证 (2)2.1设计要求 (2)2.2方案选择 (2)第三章系统总体框图 (3)第四章系统硬件设计 (4)4.1电源电路 (4)4.2太阳能电池板组件 (4)4.3蓄电池 (5)4.4照明负载 (6)4.5蓄电池和太阳能板的选用 (7)4.6显示电路 (8)4.7过充、过放控制电路 (9)4.8DS1302的结构及工作原理 (10)4.9存储器AT24C02简介 (111)第五章系统软件设计及仿真 (133)5.1系统软件设计 (13)5.2系统的仿真 (16)结束语及致谢 (21)参考文献 (222)附录 .............................................. 错误！未定义书签。

基于单片机控制的太阳能LED智能路灯照明系统我国经济的高速发展必然伴随着能源的大量消耗，节约资源和保护环境是政府坚持的基本国策，目前国家大力倡导既环保又再生的能源(水电、风电、太阳能发电等)的开发，特别是太阳能的应用。

本文基于此，结合单片机设计了一种太阳能LED路灯控制器，利用太阳能对蓄电池充电和LED路灯照明，并且具过充电、过放电保护功能、可根据白天晚上亮度自动启动和关闭LED灯等智能功能的路灯照明系统。

1 系统总体结构图1为该系统结构图，由7个模块组成，分别为主控模块、数据采集模块、显示模块、过充电保护模块、过放电保护模块、光控模块和遥控模块组成。

1)主控模块主要负责数据处理与外部电路控制；2)数据采集模块主要用于采集蓄电池两端的电压并将其转化为数字量输出；3)显示模块主要用于显示当前电压和时间；4)过充电保护模块主要用于避免蓄电池被过度充电而损坏；5)过放电模块主要用于避免蓄电池过度放电而损坏；6)光电模块主要用于根据白天和晚上的亮度自动启动和关闭LLED灯；7)遥控模块主要用于实现对LED灯的人为控制。

2 系统硬件设计2．1 主控及数据采集模块主控及数据采集电路如图2所示，包括单片机最小系统和A／D0809芯片，其中单片机P1口向数码管发送显示数据；P0口连接A／D0809芯片数据输出端，用于接收模数转换的数据；ALE(30引脚)连接A／D0809的CLOCK端，用于给A／D0809提供时钟信号；P2．7，P2．6分别用于控制过充过放电路，通过这2个端的高低电平变化，对电路进行过充过放保护以及对指示灯亮灭控制；P2．5连接A／D0809的OE 端，用于控制A／D0809转换输出允许；P2．4连接A／D0809的转换启动端START，用于控制AD转换启动信号；P2．3连接A／D0809地址锁存端ALE，用于控制地址锁存信号；P2．0，P2．1，P2．2连接A／D0809模拟通道地址端ADDA，ADDB，ADDC，用于对模拟通道进行选择。

基于单片机的LED路灯控制系统设计引言：随着科技的飞速发展，节能环保成为了世界各国的共同目标。

而在城市照明领域，传统的荧光灯和高压钠灯逐渐被LED灯取代，以其高效节能、寿命长等优势成为了照明行业的主流。

本文将介绍一种基于单片机的LED路灯控制系统设计，旨在提高LED路灯的节能效果和照明质量。

一、系统设计概述本系统采用单片机作为控制核心，通过检测周围环境的亮度和路况，智能地控制LED路灯的亮度和开关状态，以达到最佳的节能效果和照明质量。

主要包括以下几个方面的设计内容：传感器模块、单片机控制模块、LED驱动模块、通信模块。

二、传感器模块设计1.光敏传感器：采用光敏电阻或光敏二极管作为感光元件，通过模拟电路将光信号转换为电信号，然后通过单片机的模拟输入引脚读取光强度数据。

2.路况传感器：采用压电材料或振动传感器，通过检测路面的振动和压力变化，判断是否有车辆经过。

同样通过模拟电路将信号转换为电信号，然后通过单片机的模拟输入引脚读取路况数据。

三、单片机控制模块设计1.单片机选型：选择一款适合的低功耗、高性能单片机，如STM32系列。

单片机通过模拟输入引脚读取传感器数据，并通过数字输出引脚控制LED的亮度和开关状态。

2.控制算法：利用单片机的计算能力，结合光强度和路况数据，设计合理的控制算法。

例如，当检测到光强度较低且无车辆经过时，路灯亮度调整到较低水平；当检测到光强度较低且有车辆经过时，路灯亮度调整到适中水平；当检测到光强度较高时，路灯关闭或亮度调整到最低水平。

3.系统界面设计：通过LCD显示屏和按键等外设，设计用户友好的系统界面，方便用户查看和设置LED路灯的工作状态和参数。

四、LED驱动模块设计将单片机的数字输出引脚连接到合适的LED驱动电路，以控制LED的亮度和开关状态。

可采用PWM调光技术控制LED的亮度，通过单片机输出不同的脉宽信号，控制LED的亮度级别。

同时，为了确保LED的正常工作，还需要设计合适的电源管理模块，提供稳定的电压和电流给LED。

基于单片机的太阳能LED路灯控制系统摘 要要本项目基于A T89C52单片机，完成了基于单片机的太阳能ＬＥＤ路灯控制系统的要求。

系统的要求。

项目电路主要分为核心单片机、项目电路主要分为核心单片机、项目电路主要分为核心单片机、太阳能采集电路、太阳能采集电路、太阳能采集电路、蓄电池存储及电蓄电池存储及电压检测电路、压检测电路、红外传感器距离感应电路、红外传感器距离感应电路、红外传感器距离感应电路、负载输出控制与过流检测电路、负载输出控制与过流检测电路、负载输出控制与过流检测电路、键盘电键盘电路、节能LED 电路、串口通信电路、LCD 显示等模块。

显示等模块。

现已设计焊好整体电路，现已设计焊好整体电路，并深入调试取得成果；并深入调试取得成果；程序编写结构清晰，程序编写结构清晰，程序编写结构清晰，可读性强。

可读性强。

可读性强。

项目中各状态均由按键控项目中各状态均由按键控制，并以12864 点阵LCD 显示，操作简单，功能齐全，界面友好。

关键词：单片机关键词：单片机 负载输出控制与检测电路负载输出控制与检测电路 太阳能采集电路太阳能采集电路 红外感应红外感应 LED 目 录录第一章第一章 绪论绪论 6 1.1 研究背景、目的与意义研究背景、目的与意义 6 1.1.1 新能源开发的必要性新能源开发的必要性 6 1.1.2 太阳能利用的优势太阳能利用的优势 6 1.1.3 太阳能LED 路灯优势 8 1.1.4 系统的拓展应用系统的拓展应用 9 1.2 国内外应用现状国内外应用现状 10 1.3 项目成员的组成、特长、分工及成员间相互协调配合的情况，导师指导情况 12 第二章第二章 项目完成情况及取得的创新成果项目完成情况及取得的创新成果 13 2.1概述概述 13 2.2 系统电路研究报告系统电路研究报告 13 2.2.1 系统模块介绍系统模块介绍 13 2.2.1.1 AD 电压采样模块电压采样模块 13 2.2.1.2 物体检测模块和环境明暗检测模块物体检测模块和环境明暗检测模块 16 2.2.1.3 LCD 显示模块显示模块 17 2.2.1.4 键盘电路模块键盘电路模块 18 2.2.1.5 路灯控制模块路灯控制模块 19 2.2.1.7 串口通信模块串口通信模块 20 2.2.1.8 USB 通信模块通信模块 21 2.2.1.9 时钟模块时钟模块 21 2.2.1.10 电源模块电源模块 22 2.2.1.11 过流保护过流保护 22 2.2.1.12 太阳能电池组件及负载LED 开关控制开关控制 23 2.2.2本次系统电路搭建过程中的体会本次系统电路搭建过程中的体会 24 2.2.2.1 电路接地去噪问题电路接地去噪问题 24 2.2.2.2 布线注意事项布线注意事项 25 2.3系统软件研究报告系统软件研究报告 26 2.3.1 软件编程要点 26 2.3.2单片机软件编程单片机软件编程 26 2.3.2.1 程序主流程图程序主流程图 26 2.3.2.2 按键功能规划按键功能规划 27 2.3.2.3 AD 转换程序转换程序28 2.3.2.4 蓄电池电压检测电路蓄电池电压检测电路 29 第三章第三章 项目实施过程中的收获和体会项目实施过程中的收获和体会 30 3.1 概述概述 30 3.2 收获体会收获体会 30 袁子晴：团队合作教会我成长袁子晴：团队合作教会我成长 30 费婷婷：团队——智慧的碰撞费婷婷：团队——智慧的碰撞 32 刘蓉：平凡也能追求卓越刘蓉：平凡也能追求卓越 34 周乐意：兴趣激发创造的火花周乐意：兴趣激发创造的火花 37 结论39 参考文献 40 参考文献致谢41 附录42 第一章第一章 绪论绪论1.1 1.1 研究背景、目的与意义研究背景、目的与意义研究背景、目的与意义由于全球性能源危机，世界普遍重视可再生能源的利用与研究。

基于单片机路灯控制器的设计与仿真本文介绍了基于单片机的路灯控制器的设计和仿真。

路灯控制器是一种智能化系统，用于自动控制路灯的开关和亮度。

本文首先对路灯控制器的设计进行了简要介绍，然后总结了其主要功能。

随着社会的进步和发展，路灯的使用越来越普遍。

传统的路灯控制方式需要人工操作，效率低下且不够灵活。

因此，设计一种基于单片机的路灯控制器是很有必要的。

基于单片机的路灯控制器主要包括以下部分：单片机微控制器 - 用于处理路灯控制信号和控制路灯的开关和亮度。

传感器 - 用于检测环境光线和车辆等信号，以确定路灯的亮度和开关时间。

电路和继电器 - 用于将单片机的输出信号转换为电压和电流，控制路灯的开关。

为了验证设计的正确性和可行性，我们进行了路灯控制器的仿真实验。

利用仿真软件，我们可以模拟不同环境条件下的路灯工作情况，以确保路灯控制器的性能良好。

基于单片机的路灯控制器具有以下主要功能：自动控制路灯的开关和亮度，根据环境光线和车辆等信号进行智能调整。

节能功能，可以根据路灯的使用情况自动开关，减少能源浪费。

监测功能，能够实时监测路灯的工作状态，并在出现故障时进行报警和维修提示。

总之，基于单片机的路灯控制器是一种智能化系统，可以提高路灯的使用效率和节能减排。

通过设计和仿真实验，我们可以验证该控制器的正确性和可行性，为现实生活中的路灯管理提供了一种更便捷和高效的解决方案。

引言总之，基于单片机的路灯控制器是一种智能化系统，可以提高路灯的使用效率和节能减排。

通过设计和仿真实验，我们可以验证该控制器的正确性和可行性，为现实生活中的路灯管理提供了一种更便捷和高效的解决方案。

引言本文介绍了基于单片机路灯控制器的设计与仿真。

我们将阐述该研究的背景和目的，解释为什么设计基于单片机的路灯控制器是有意义的，并展示该设计对节能和自动化的重要性。

本文介绍了基于单片机路灯控制器的设计与仿真。

我们将阐述该研究的背景和目的，解释为什么设计基于单片机的路灯控制器是有意义的，并展示该设计对节能和自动化的重要性。

基于单片机路灯控制器的设计与仿真1. 引言随着城市的不断发展，路灯的重要性也日益凸显。

传统的路灯控制方式存在很多问题，如能耗高、无法智能控制等。

为了解决这些问题，本文提出了一种基于单片机的路灯控制器设计方案，并通过仿真进行验证。

2. 设计目标基于单片机的路灯控制器设计方案的目标是提高路灯的能效和智能性。

具体要求如下：•实现智能控制：路灯能够根据环境光强自动调节亮度，实现节能的效果；•支持远程控制：路灯控制器能够与远程管理中心进行通信，实现远程控制和数据监测；•具备故障检测功能：能够检测路灯的故障状况并上报；•低成本设计：设计方案应尽量降低成本，以便在实际应用中广泛使用。

3. 系统架构基于单片机的路灯控制器系统由以下几个主要部分组成：1.环境光强传感器：用于感知周围环境光的强度，将数据传输给控制器；2.路灯控制器：负责处理传感器数据、控制路灯亮度，并与远程管理中心通信；3.远程管理中心：用于远程控制和监测路灯状态；4.路灯：由LED灯组成，控制器根据传感器数据调节灯的亮度。

系统架构图如下所示：+--------------+ +-----------------+| 环境光强传感器 | ---> | 路灯控制器 | ---> | 远程管理中心 |+--------------+ +-----------------+| < || > || > || > |v | v+-----------+| 路灯 |+-----------+4. 设计流程设计基于单片机的路灯控制器的流程可以分为以下几个步骤：1.环境光强传感器的选型：选择合适的环境光强传感器，能够准确感知环境光的强度。

2.单片机的选型：根据系统要求选择合适的单片机，并购买相应的开发板。

3.开发环境的搭建：安装单片机开发工具，并进行必要的配置。

4.软件设计：使用开发工具进行软件设计，包括传感器数据处理、路灯亮度控制、通信协议等。

基于单片机控制的太阳能路灯系统设计太阳能路灯是一种利用太阳能发电来驱动灯具实现照明的系统。

它具有节能环保、无需电网供电、安装灵活等优点，被广泛应用于城市道路、公园、广场等场所。

本文将详细介绍基于单片机控制的太阳能路灯系统设计。

一、系统设计目标和功能1.照明功能：路灯在夜晚自动点亮，提供照明功能，为行人和车辆提供安全的照明环境。

2.节能环保：利用太阳能发电，减少对传统电力资源的依赖，实现节能环保的目的。

3.智能控制：通过单片机控制系统，实现夜间自动点亮、白天自动充电的功能，提高系统的智能化程度。

4.超时保护：设置定时功能和光敏传感器，在达到设定的亮度或时间后自动关闭路灯，防止能源浪费和光污染。

二、系统设计方案1.太阳能发电系统：由太阳能电池板、充电控制电路和储能电池组成，通过太阳能电池板将太阳能转换为电能，充电控制电路管理电池的充电和放电过程，储能电池储存电能供给给灯具使用。

2.灯具控制系统：通过单片机控制灯具的开关，根据光敏传感器检测到的光线强度和设定的时间，控制灯具的亮度和开启时长。

3.时序控制电路：采用单片机作为主控芯片，编写程序实现夜间自动点亮、白天自动充电的控制逻辑。

4.光敏传感器：用于检测环境光线强度，控制灯具的亮度和开关。

三、系统硬件设计1.太阳能电池板：选用高效率的太阳能电池板，将太阳能转换为电能供给系统使用。

2.充电控制电路：使用电池管理芯片实现对储能电池的充放电管理，保证电池的安全性和稳定性。

3.储能电池：选择容量适中的储能电池，储存白天通过太阳能电池板充电获得的电能。

4.单片机控制电路：选用常用的单片机控制芯片，并设计合适的电路板布局和连接方式。

5.光敏传感器：选用高精度的光敏传感器，检测环境光线情况，控制灯具的亮度和开关。

四、系统软件设计1.程序设计：利用C语言编程，编写单片机控制程序，实现路灯的智能控制。

2.功能设计：设计程序逻辑，实现夜间自动点亮、白天自动充电、定时关灯等功能。

基于单⽚机的LED路灯模拟控制系统的设计与实现基于单⽚机的LED路灯模拟控制系统的设计与实现0 引⾔ LED照明系统具有省电、轻巧、寿命长、⾼耐久性等特征，近年来已经越来越多地应⽤于路灯照明系统中，其趋势是取代⽬前⼴泛采⽤的⾼压汞灯的路灯照明。

针对⽬前⽐较先进的LED路灯LED路灯控制系统进⾏了模拟路灯控制系统设计，实现了整条⽀路的LED路灯定时控制开关灯、⾃动开关灯、独⽴控制开关灯及故障报警等多项功能。

对1 W LED路灯单元可调恒流驱动电源，可以按照设定要求调节LED输出功率⼤⼩，实现调光功能。

1 系统硬件设计1．1 系统总体设计为了能够真实地模拟实际LED路灯的控制，设计了模拟路灯控制系统。

控制系统结构，该系统主要由输⼊显⽰装置、⽀路控制器和2个单元控制器模块组成。

⽀路控制器主要⽤来对整个模拟LED路灯⽀路进⾏控制；对于输⼊显⽰装置，当按键时输⼊控制信息，LCD显⽰相关的控制信息；2个单元控制器受⽀路控制器控制LED1和LED2的电源供电和功率的输出。

1．2 ⽀路控制器模拟LED路灯控制系统的重点在⽀路控制器，其电路框图。

AT89S52单⽚机单⽚机作为控制核⼼，时钟电路将时钟信息送显⽰和时钟存储；光敏检测主要⽤来检测光线的强度是否应该开关路灯；在路灯出现故障(断路)时将产⽣声光报警，并指⽰那⼀路发⽣故障。

1．2．1 时钟电路基于DS1302的时钟电路设计采⽤24 h计时⽅式，时、分、秒并⽤LCD显⽰。

采⽤AT89S52单⽚机和DS1302实时时钟芯⽚，使⽤5 V电源供电，采⽤按键控制，可以进⾏时间校正，并且可对LED灯的开关时间进⾏控制和调节。

DS1302的VCC2加⼊3 V锂可充电电池实现时钟掉电保护。

通过AT24C02存储时钟信息实现程序掉电保护功能。

1．2．2光敏检测电路光敏检测主要检测光线的强度是否应该开关路灯。

光敏检测电路主要利⽤光敏电阻的感光特性进⾏⼯作。

光敏检测电路，当⽩天光照射到光敏电阻时，光敏电阻的阻值降低，反向输⼊端电压随之降低，当低于反相器74HC04的门槛电压时，反相器发⽣翻转，提供给单⽚机⼀⾼电平，控制LED灯关闭。