小型风光互补路灯控制器论文定版.docx

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小型风光互补路灯控制器论文定版

小型风光互补路灯控制器

摘要

在现今社会的发展中，开发使用新能源、清洁能越来越显得势在必行。

因为旧的煤炭、石油等能源越用越少，就要求人们要尽早开发新能源，而在一些旧能源的利用上，由于技术等方面的原因又对环境产生了巨大的侵害。

所以清洁能源的利用又显得非常重要。

本文介绍了一种小型的风光互补路灯控制器的设计，介绍了对风能、太阳能的利用，这些能源的使用不会对环境造成侵害。

本设计以STC89C82单片机为核心，通过一些外设元器件实现了对风能、太阳能转化为电能，再用电能来照明的功能。

设计中用到的主要原件有锂电池充电芯片、锂电池、风力发电机、太阳能电池板等等。

设计的功能有路灯分为手动或者自动两种工作方式，在手动模式时，用户可以自由开灯或者关灯；在自动模式时系统会自动根据光照强度控制路灯的打开或者关闭。

最后经过系统的软件及硬件调试，达到了预期的效果。

关键词：

路灯控制器，风能，太阳能，单片机，STC89C52

Abstract

在现今社会的发展中，开发使用新能源、清洁能越来越显得势在必行。

因为旧的煤炭、石油等能源越用越少，就要求人们要尽早开发新能源，而在一些旧能源的利用上，由于技术等方面的原因又对环境产生了巨大的侵害。

所以清洁能源的利用又显得非常重要。

本文介绍了一种小型的风光互补路灯控制器的设计，介绍了对风能、太阳能的利用，这些能源的使用不会对环境造成侵害。

本设计以STC89C82单片机为核心，通过一些外设元器件实现了对风能、太阳能转化为电能，再用电能来照明的功能。

设计中用到的主要原件有锂电池充电芯片、锂电池、风力发电机、太阳能电池板等等。

设计的功能有路灯分为手动或者自动两种工作方式，在手动模式时，用户可以自由开灯或者关灯；在自动模式时系统会自动根据光照强度控制路灯的打开或者关闭。

最后经过系统的软件及硬件调试，达到了预期的效果。

Inthedevelopmentofsociety,thedevelopmentofnewenergy,cleanenergyincreasinglyimperative.Becausetheoldcoal,oilandotherenergyuselessmore,requirespeopletobeassoonaspossiblethedevelopmentofnewenergysources,andinsomeoldenergyuse,duetotechnicalaspectsontheenvironmenthasatremendousdamage.Sotheuseofcleanenergyandisveryimportant.Thispaperintroducesasmallscenerycomplementarydesignofstreetlampcontroller,introducestheutilizationofwindenergy,solarenergy,theuseoftheseenergysourceswillnotcauseharmtotheenvironment.ThedesignSTC89C82microcontrollerasthecore,throughsomeoftheperipheralcomponentsforwindenergy,solarenergyintoelectricalenergy,andelectricitytothelightingfunction.Themainoriginaldesignusedinthelithiumbatterycharger,lithiumbatteries,solarpanels,windturbines,etc..Designfeaturesastreetlampisdividedintomanualorautomatictwowaysofworking,wheninmanualmode,theusercanfreelyturningthemonoroff;intheautomaticmodethesystemwillautomaticallyaccordingtothelightintensitycontrolstreetlampopenorclose.Finallythroughthesoftwareandhardwaresystemdebugging,achievestheexpectedeffect.

关键词：

路灯控制器，风能，太阳能，单片机，STC89C52

Keywords:

streetlampcontroller,wind,solar,MCU,STC89C52

绪论

随着世界人口的不断增长以及经济的持续发展，世界上对于能源的需求缺口越来越大，以目前的能源消费结构看，一些旧能源比如煤炭、天然气和石油等等化石燃料虽然还是占有很重要的地位，但是这些化石燃料的燃烧不仅会造成环境的污染，还会致使全球气候变暖、冰山融化及海平面上升等。

所以说寻找开发新能源已经成为今后世界上的主要任务之一。

在已知的新能源中，风能和太阳能等洁净能源备受人们关注。

太阳能、风能这些清洁能源是一种非常理想的能源。

近些年来由于大家对能源及环境问题的关注不断加大，太阳能和风能的应用越来越受到世人的重视。

如果能合理地利用太阳能和风能，那么将会对人类的生产生活起到很大改善作用。

太阳能和风能在照明领域的应用并非是其最主要的应用领域，更不是最能体现其应用优势的领域，但是如果把他们看作是能源的表现形式来说，太阳能和风能在照明领域的互补应用却是最直观的。

而在当前现有的技术水平下，太阳能和风能的转化技术却又是有着能源的高成本、低效率的问题，特别是在单体照明的应用中，如果不与LED技术相结合，就会面对能源变换效率低及经济效益不高等问题。

LED因为其具有低能耗和直流工作等优势，就成为了配合风光互补路灯照明光源的理想产品。

就目前的技术以及政策而言，我国最有希望快速普和应用太阳能、风能发电技术的领域，应该是风光互补的LED路灯照明工程。

LED是一种可以将电能转变为光能的半导体发光器件，属于固态光源。

在常用的照明领域，LED照明灯优点有体积小、方向性好、重量轻、寿命长、节能、容易控制和耐受各种恶劣环境条件等优点，因此，是典型的绿色照明光源。

尤其是随着大功率白光LED的研发成功，使它在照明领域的应用会更加广泛。

风光互补技术，是一套完善的发电应用系统，此系统是利用太阳能电池板和风力发电机（将交流电转变为直流电）将发出的电能存储到储能设备中，当用户用电时，通过逆变器再储能设备中储存的电能转换为用户需要的能量。

风光互补发电站一般是针对远程的通信基站、微波站、边远牧区、边防哨所、无电户地区以及海岛，在远离国家大电网，不宜获得电网的电能又人烟稀少，用电负荷还低且交通不便的情况下，利用本地区充裕的风能及太阳能建设的一种经济实用性发电站。

风光互补系统构成一般分为以下几个部分：

1.发电的部分：

这部分一般是由一台或者数台风力发电机和太阳能电池板矩阵组成，完成风能转换为电能和光能转换为电能的过程，再通过智能的充电控制器与储能设备连接，完成对能量的转化及存储的过程。

2.储能部分：

一般由多节蓄电池组成，完成系统的全部电能储备任务。

本设计采用的是新型的锂电池储能设备，众所周知，锂电池相对于蓄电池来说其使用的寿命大大提高。

价格以现在的市场来说也还是不错的，总体来说，相对于蓄电池，其性价比还是很高的。

3.智能充电部分：

首先由风能和太阳能前端电压转换部分将电能做出事的转换及稳压，再由充电控制器完成对锂电池的充电的自动控制。

4.供电部分：

由一台或者几台逆变电源组成，可把储能设备中的直流电能变换成用户需要的电能。

（比如完成直流电转换为交流电的过程，本设计当中因为是小型的路灯，我们用的是LED,因此，未涉及这部分功能）

由于太阳能与风能的互补性很强，风光互补的发电系统在资源利用上弥补了风能转化为电能和光能转换为电能独立系统在资源利用上的缺陷。

同时，风能转换为电能和光转换为电能系统在电池组和逆变环节是可以通用的，所以风光互补发电系统的造价可以降低，系统成本趋于合理。

第一章控制器总体介绍

第一节路灯控制器实物图介绍

小型风光互补路灯控制器实物如图1-1所示。

图中主控芯片选用的是STC89C52单片机。

除此之外，控制器又分为以下一些部分：

1.模拟路灯：

图中标识1部分代表LED路灯

2.光照强度阈值手动调节及光照强度检测：

图中标识2部分的蓝色可调电阻为路灯在自动工作模式时设置光照强度阈值的电位器。

举例来说，比如设定当低于某个光照强度时，路灯自动打开，高于这个光照强度时，路灯自动关闭。

就可以通过调节这个电位器来手动设定。

顺时针调节，此阈值减小；逆时针调节，此阈值增大。

图中标识2部分上面的光敏电阻为检测光照强度的传感器，此电阻的特性是其阻值随着光照强度的增加而减小，随着光照强度是减小而增加。

3.电池电压检测及报警提示：

图中标识3部分的LED灯代表电池电压检测的报警提示灯，当电池电压降到设定值以下时，此灯常亮。

图中标识4部分代表电池电压检测设定值调节电位器。

图1-1小型风光互补路灯控制其实物图

4.电池接口：

图中标识5部分代表电池连接接口部分，图中的接线端子上端接电锂电池的正极，下端接电池的负极。

5.锂电池充电部分：

图中标识6部分为锂电池充电管理芯片。

负责锂电池的智能充电。

图中标识7、8部分为锂电池充电指示灯。

6.路灯控制部分：

图中标识15部分为当系统工作在手动状态时的打开路灯开关；图中标识14部分为当系统工作在手动状态时的关闭路灯开关。

图中标识16部分为手/自动切换开关，当短路帽插上时代表系统工作在自动模式，当短路帽拔下时代表系统工作在手动模式。

7.单片机工作相关部分：

图中标识13部分为单片机手动复位按键。

图中标识12部分为单片机下载程序接口，按照图中的排针顺序依次为RX、TX、VCC、GND。

图中标识10部分为单片机的晶振部分。

8.其他：

图中标识17部分代表风力发电机接线端口。

图中标识11部分为整流桥，其功能为将交流电转变为直流电。

图中标识18部分为太阳能电池板接线端口，其接法为左边为正，右边为负。

图中标识9部分为5V稳压芯片。

其功能为将高于5V的电压稳定在5V直流电压，给后面的芯片供电。

第二节路灯控制器功能说明

本控制器设计工作模式分为手动或者自动两种工作模式。

两种工作模式的选择可以通过电路板上的短路帽切换开关来进行选择。

插上短路帽即为自动工作模式，拔下短路帽即为手动工作模式。

当在自动工作模式时，系统可以根据设定好的光照强度阈值自动判断路灯的工作状态，当检测的光照强度低于设定的阈值时，路灯打开。

当检测的光照强度高于设定的阈值时，路灯关闭。

当在手动工作模式时，可以通过手动打开按键来打开路灯，或者通过手动关闭按键来关闭路灯。

另外，系统设计了电池电压检测功能，当电池电压低于设定值时，LED报警灯常亮。

此功能可以防止电池过于放电，影响电池使用寿命。

第二章系统硬件介绍

第一节STC89C52RC单片机

STC89C52RC这个单片机是宏晶科技公司推出的新一代的高速、低功耗并有超的强抗干扰能力的单片机，它的指令代码完全兼容传统的老8051单片机，可以12时钟/机器周期或者是6时钟/机器周期的任意选择。

这个单片机的主要特性如下：

1.这是一款增强型的8051单片机，6时钟/机器周期或者