太阳能路灯控制器设计

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1、本科毕业设计第33页共34页1引言由于现在社会上的工业企业大量燃烧矿物能源，造成了目前全球性的环境污染和生态破坏，对人类的生存和发展构成严重的威胁。在这样的背景情况下，在巴西召开的世界环境与发展大会，把目前的环境与发展纳入了统一的框架，确立了可持续发展的模式。在这次会议之后，世界各国都加强了清洁性能源技术的开发，将利用太阳能与环境保护紧密的结合在了一起，使太阳能得到了大家的充分的认可。世界环境发展大会之后，我国政府对目前的环境与发展十分重视，提出了相应的对策和措施，制定了《中国21世纪议程》章程，进一步明确了太阳能为国家的

2、重点发展项目。这次会议进一步表明了联合国和世界各国对开发利用太阳能的坚定决心，要求全球人们共同行动，广泛利用太阳能资源。太阳能利用与世界的可持续发展和环境保护紧密的结合在一起，要求全球共同采取行动，为实现全世界的太阳能发展战略而努力；由于人们对太阳能的利用和发展历程的认识远远不同于煤、石油和核能，这就说明了太阳能的开发和利用难度系数大，在很短的时间内很难实现大规模化得开发和利用；从另一方面也说明了太阳能的发展道路很艰难曲折。尽管如此，从目前的总体上来看，太阳能对于我们来说还是得到了一定的开发与利用【1】。太阳能路灯是近些年

3、来新开发的项目之一，由于路灯系统不受供电的影响，不用大量铺设电线，不用消耗常规电厂所发的电能，只要有太阳光照的地方就可以安装和使用，它具有不污染环境，因而人们称其为绿色环保产品。太阳能路灯既从目前来看可以被大量用于道路、公园、草坪等设施的照明，又可用于人口数量少，经济不发达、常规燃料缺乏，但是太阳能资源丰富的地区，来解决这些地区人们的日常照明用电所需。路灯系统是城市道路交通不可缺少的照明设施，对于目前生活在城市的人们来说，设计一种新型的智能化路灯控制系统，意义非常重大。目前路灯应用市场已经全面启动，随着效率的进一步提高和技

4、术水平的日趋完善，相信将有很快的发展，市场前景更为可观。面对难得的发展机遇和目前的市场需要，LED路灯虽然还存在很多不足之处，但是由于节能环保的特点，LED路灯的发展已经形成一种趋势。相信在不久的将来，太阳能的发展一定会有飞跃性的进步，并会在全球范围内开始使用【2】。本科毕业设计第33页共34页1.1太阳能路灯系统的组成及工作原理太阳能路灯控制器是路灯系统最主要的一部分，整个系统主要由六大部分组成：太阳能电池板、蓄电池、路灯控制器、充电驱动电路、放电驱动电路和负载。路灯控制器的工作原理如下：首先通过传感器将采集的信号转变为

5、模拟电压信号，然后将模拟电压信号通过放大器进行放大，当信号达到单片机可处理的范围时，送入单片机中进行处理。在单片机中对信号进行连续采样，然后单片机将检测到的信息与单片机本身的设定值进行比较，如果达到相符的范围之内，则触发控制器将路灯打开，进行照明。整个系统的基本结构图如图1.1所示。太阳能电池电池路灯蓄电池放电驱动电路充电驱动电路传感器控制器图1.1太阳能路灯太阳能LED路灯按照以下方式进行工作：在晴朗的白天，通过路灯控制器的控制，太阳能电池组件为蓄电池进行充电；当夜间的时候，路灯控制器就控制蓄电池给负载供电，使路灯点亮，

6、进行照明。然而太阳能电池容易受环境的温度、湿度、光照条件等因素的影响，所以这就有可能使路灯的供电电路部分不稳定，在这里蓄电池完全可以满足以上的要求，这是因为蓄电池可以提供恒定的电流和电压，使整个系统处于稳定的状态。1.2课题研究内容及意义本课题设计的是新型太阳能路灯控制器，它是基于单片机来设计实现的，在当前的社会需求中，具有深远的意义，此设计更符合当今可持续发展的要求。（1）课题从以下几个方面进行研究：针对目前市场上销售的太阳能路灯控制器的一些不足之处，在本课题的设计中提出了改进型的控制方案；改进后的方案中，我们通过控制蓄

7、电池的剩余荷电容量（SOC本科毕业设计第33页共34页），来实现LED路灯控制器的独立运行，这就是太阳能路灯系统的总体设计方案。在本课题的设计中，我们把软件和硬件结合在一起，经过有效的组装和仿真，最终实现了智能化控制。（2）对于本课题的设计研究意义归纳如下：本设计能够实现智能化控制，增强了控制系统的稳定性和可靠性。设计独立运行的太阳能LED路灯控制器的技术，我们可以根据此技术，进行多方面的研究，设计不同的控制器，应用于不同的领域。太阳能的开发和利用为我国乃至全人类的能源消耗模式的转变和升级做出了初步的探究，为由传统的能源开

8、发到新能源（太阳能）的利用的过渡，提供了相应的理论支持和实践探索，具有深远的意义【3】。本科毕业设计第33页共34页2.蓄电池剩余容量（SOC）控制法2.1概述蓄电池剩余容量（SOC）控制法是通过检测蓄电池的剩余容量而实现的，在本课题的设计中，系统将根据蓄电池的剩余容量（SOC），分别采取不同的方法进行