小型風(fēng)光互補路燈控制器論文定版

1、<p>　　小型風(fēng)光互補路燈控制器</p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　在現(xiàn)今社會的發(fā)展中，開發(fā)使用新能源、清潔能越來越顯得勢在必行。因為舊的煤炭、石油等能源越用越少，就要求人們要盡早開發(fā)新能源，而在一些舊能源的利用上，由于技術(shù)等方面的原因又對環(huán)境產(chǎn)生了巨大的侵害。所以清潔能源的利用又顯得非常重要。本文介紹了一種小型的風(fēng)光互補路燈控

2、制器的設(shè)計，介紹了對風(fēng)能、太陽能的利用，這些能源的使用不會對環(huán)境造成侵害。本設(shè)計以STC89C82單片機為核心，通過一些外設(shè)元器件實現(xiàn)了對風(fēng)能、太陽能轉(zhuǎn)化為電能，再用電能來照明的功能。設(shè)計中用到的主要原件有鋰電池充電芯片、鋰電池、風(fēng)力發(fā)電機、太陽能電池板等等。設(shè)計的功能有路燈分為手動或者自動兩種工作方式，在手動模式時，用戶可以自由開燈或者關(guān)燈；在自動模式時系統(tǒng)會自動根據(jù)光照強度控制路燈的打開或者關(guān)閉。最后經(jīng)過系統(tǒng)的軟件及硬件調(diào)試，達到了

3、預(yù)期的效果。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：路燈控制器，風(fēng)能，太陽能，單片機，STC89C52 </p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　在現(xiàn)今社會的發(fā)展中，開發(fā)使用新能源、清潔能越來越顯得勢在必行。因為舊的煤炭、石油等能源越用越少，就要求人們要盡早開發(fā)新能源，而在一些舊能源的利用上，由于技術(shù)等方面的原因又對環(huán)

4、境產(chǎn)生了巨大的侵害。所以清潔能源的利用又顯得非常重要。本文介紹了一種小型的風(fēng)光互補路燈控制器的設(shè)計，介紹了對風(fēng)能、太陽能的利用，這些能源的使用不會對環(huán)境造成侵害。本設(shè)計以STC89C82單片機為核心，通過一些外設(shè)元器件實現(xiàn)了對風(fēng)能、太陽能轉(zhuǎn)化為電能，再用電能來照明的功能。設(shè)計中用到的主要原件有鋰電池充電芯片、鋰電池、風(fēng)力發(fā)電機、太陽能電池板等等。設(shè)計的功能有路燈分為手動或者自動兩種工作方式，在手動模式時，用戶可以自由開燈或者關(guān)燈；在自動

5、模式時系統(tǒng)會自動根據(jù)光照強度控制路燈的打開或者關(guān)閉。最后經(jīng)過系統(tǒng)的軟件及硬件調(diào)試，達到了預(yù)期的效果。 </p><p>　　In the development of society, the development of new energy, clean energy increasingly imperative. Because the old coal, oil and other energy use

6、 less more, requires people to be as soon as possible the development of new energy sources, and in some old energy use, due to technical aspects on the environment has a tremendous damage. So the use of clean energy and

7、 is very important. This paper introduces a small scenery complementary design of street lamp controller, introduces the utilization o</p><p>　　關(guān)鍵詞：路燈控制器，風(fēng)能，太陽能，單片機，STC89C52</p><p>　　Keywords: s

8、treet lamp controller, wind, solar, MCU, STC89C52</p><p><b>　　緒論</b></p><p>　　隨著世界人口的不斷增長以及經(jīng)濟的持續(xù)發(fā)展，世界上對于能源的需求缺口越來越大，以目前的能源消費結(jié)構(gòu)看，一些舊能源比如煤炭、天然氣和石油等等化石燃料雖然還是占有很重要的地位，但是這些化石燃料的燃燒不僅會造成環(huán)境的

9、污染，還會致使全球氣候變暖、冰山融化及海平面上升等。所以說尋找開發(fā)新能源已經(jīng)成為今后世界上的主要任務(wù)之一。在已知的新能源中，風(fēng)能和太陽能等潔凈能源備受人們關(guān)注。 </p><p>　　太陽能、風(fēng)能這些清潔能源是一種非常理想的能源。近些年來由于大家對能源及環(huán)境問題的關(guān)注不斷加大，太陽能和風(fēng)能的應(yīng)用越來越受到世人的重視。如果能合理地利用太陽能和風(fēng)能，那么將會對人類的生產(chǎn)生活起到很大改善作用。太陽能和風(fēng)能在照明領(lǐng)域的應(yīng)

10、用并非是其最主要的應(yīng)用領(lǐng)域，更不是最能體現(xiàn)其應(yīng)用優(yōu)勢的領(lǐng)域，但是如果把他們看作是能源的表現(xiàn)形式來說，太陽能和風(fēng)能在照明領(lǐng)域的互補應(yīng)用卻是最直觀的。而在當前現(xiàn)有的技術(shù)水平下，太陽能和風(fēng)能的轉(zhuǎn)化技術(shù)卻又是有著能源的高成本、低效率的問題，特別是在單體照明的應(yīng)用中，如果不與 LED 技術(shù)相結(jié)合，就會面對能源變換效率低及經(jīng)濟效益不高等問題。LED 因為其具有低能耗和直流工作等優(yōu)勢，就成為了配合風(fēng)光互補路燈照明光源的理想產(chǎn)品。就目前的技術(shù)以及政策而

11、言，我國最有希望快速普和應(yīng)用太陽能、風(fēng)能發(fā)電技術(shù)的領(lǐng)域，應(yīng)該是風(fēng)光互補的 LED 路燈照明工程。LED 是一種可以將電能轉(zhuǎn)變?yōu)楣饽艿陌雽?dǎo)體發(fā)光器件，屬于固態(tài)光源。在常用的照明領(lǐng)域，LED 照明燈優(yōu)點有體積小、方向性好、重量輕、壽命長、節(jié)能、容易控制和耐受各種惡劣環(huán)境條件等優(yōu)點，因此，是典型的綠色照明光源。尤其是隨著大功率白光 </p><p>　　風(fēng)光互補技術(shù)，是一套完善的發(fā)電應(yīng)用系統(tǒng)，此系統(tǒng)是利用太陽能電池板和

12、風(fēng)力發(fā)電機（將交流電轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟姡l(fā)出的電能存儲到儲能設(shè)備中，當用戶用電時，通過逆變器再儲能設(shè)備中儲存的電能轉(zhuǎn)換為用戶需要的能量。風(fēng)光互補發(fā)電站一般是針對遠程的通信基站、微波站、邊遠牧區(qū)、邊防哨所、無電戶地區(qū)以及海島，在遠離國家大電網(wǎng)，不宜獲得電網(wǎng)的電能又人煙稀少，用電負荷還低且交通不便的情況下，利用本地區(qū)充裕的風(fēng)能及太陽能建設(shè)的一種經(jīng)濟實用性發(fā)電站。 </p><p>　　風(fēng)光互補系統(tǒng)構(gòu)成一般分為以下幾個部分

13、： </p><p>　　1.發(fā)電的部分：這部分一般是由一臺或者數(shù)臺風(fēng)力發(fā)電機和太陽能電池板矩陣組成，完成風(fēng)能轉(zhuǎn)換為電能和光能轉(zhuǎn)換為電能的過程，再通過智能的充電控制器與儲能設(shè)備連接，完成對能量的轉(zhuǎn)化及存儲的過程。 </p><p>　　2. 儲能部分：一般由多節(jié)蓄電池組成，完成系統(tǒng)的全部電能儲備任務(wù)。本設(shè)計采用的是新型的鋰電池儲能設(shè)備，眾所周知，鋰電池相對于蓄電池來說其使用的壽命大大

14、提高。價格以現(xiàn)在的市場來說也還是不錯的，總體來說，相對于蓄電池，其性價比還是很高的。 </p><p>　　3. 智能充電部分：首先由風(fēng)能和太陽能前端電壓轉(zhuǎn)換部分將電能做出事的轉(zhuǎn)換及穩(wěn)壓，再由充電控制器完成對鋰電池的充電的自動控制。 </p><p>　　4.供電部分：由一臺或者幾臺逆變電源組成，可把儲能設(shè)備中的直流電能變換成用戶需要的電能。（比如完成直流電轉(zhuǎn)換為交流電的過程，本

15、設(shè)計當中因為是小型的路燈，我們用的是LED,因此，未涉及這部分功能） </p><p>　　由于太陽能與風(fēng)能的互補性很強，風(fēng)光互補的發(fā)電系統(tǒng)在資源利用上彌補了風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能和光能轉(zhuǎn)換為電能獨立系統(tǒng)在資源利用上的缺陷。同時，風(fēng)能轉(zhuǎn)換為電能和光轉(zhuǎn)換為電能系統(tǒng)在電池組和逆變環(huán)節(jié)是可以通用的，所以風(fēng)光互補發(fā)電系統(tǒng)的造價可以降低，系統(tǒng)成本趨于合理。 </p><p>　　第一章 控制器總體介紹&l

16、t;/p><p>　　第一節(jié) 路燈控制器實物圖介紹</p><p>　　小型風(fēng)光互補路燈控制器實物如圖1-1所示。圖中主控芯片選用的是STC89C52單片機。除此之外，控制器又分為以下一些部分：</p><p>　　1.模擬路燈：圖中標識1部分代表LED路燈</p><p>　　2.光照強度閾值手動調(diào)節(jié)及光照強度檢測：圖中標識2部分的藍色可調(diào)電阻

17、為路燈在自動工作模式時設(shè)置光照強度閾值的電位器。舉例來說，比如設(shè)定當?shù)陀谀硞€光照強度時，路燈自動打開，高于這個光照強度時，路燈自動關(guān)閉。就可以通過調(diào)節(jié)這個電位器來手動設(shè)定。順時針調(diào)節(jié)，此閾值減??；逆時針調(diào)節(jié)，此閾值增大。圖中標識2部分上面的光敏電阻為檢測光照強度的傳感器，此電阻的特性是其阻值隨著光照強度的增加而減小，隨著光照強度是減小而增加。</p><p>　　3.電池電壓檢測及報警提示：圖中標識3部分的LED

18、燈代表電池電壓檢測的報警提示燈，當電池電壓降到設(shè)定值以下時，此燈常亮。圖中標識4部分代表電池電壓檢測設(shè)定值調(diào)節(jié)電位器。</p><p>　　圖1-1 小型風(fēng)光互補路燈控制其實物圖</p><p>　　4.電池接口：圖中標識5部分代表電池連接接口部分，圖中的接線端子上端接電鋰電池的正極，下端接電池的負極。</p><p>　　5.鋰電池充電部分：圖中標識6部分為鋰電池

19、充電管理芯片。負責(zé)鋰電池的智能充電。圖中標識7、8部分為鋰電池充電指示燈。</p><p>　　6.路燈控制部分：圖中標識15部分為當系統(tǒng)工作在手動狀態(tài)時的打開路燈開關(guān)；圖中標識14部分為當系統(tǒng)工作在手動狀態(tài)時的關(guān)閉路燈開關(guān)。圖中標識16部分為手/自動切換開關(guān)，當短路帽插上時代表系統(tǒng)工作在自動模式，當短路帽拔下時代表系統(tǒng)工作在手動模式。</p><p>　　7.單片機工作相關(guān)部分：圖中標識

20、13部分為單片機手動復(fù)位按鍵。圖中標識12部分為單片機下載程序接口，按照圖中的排針順序依次為RX、TX、VCC、GND。圖中標識10部分為單片機的晶振部分。</p><p>　　8.其他：圖中標識17部分代表風(fēng)力發(fā)電機接線端口。圖中標識11部分為整流橋，其功能為將交流電轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟?。圖中標識18部分為太陽能電池板接線端口，其接法為左邊為正，右邊為負。圖中標識9部分為5V穩(wěn)壓芯片。其功能為將高于5V的電壓穩(wěn)定在5V

21、直流電壓，給后面的芯片供電。</p><p>　　第二節(jié) 路燈控制器功能說明</p><p>　　本控制器設(shè)計工作模式分為手動或者自動兩種工作模式。兩種工作模式的選擇可以通過電路板上的短路帽切換開關(guān)來進行選擇。插上短路帽即為自動工作模式，拔下短路帽即為手動工作模式。</p><p>　　當在自動工作模式時，系統(tǒng)可以根據(jù)設(shè)定好的光照強度閾值自動判斷路燈的工作狀態(tài)，當檢

22、測的光照強度低于設(shè)定的閾值時，路燈打開。當檢測的光照強度高于設(shè)定的閾值時，路燈關(guān)閉。當在手動工作模式時，可以通過手動打開按鍵來打開路燈，或者通過手動關(guān)閉按鍵來關(guān)閉路燈。</p><p>　　另外，系統(tǒng)設(shè)計了電池電壓檢測功能，當電池電壓低于設(shè)定值時，LED報警燈常亮。此功能可以防止電池過于放電，影響電池使用壽命。</p><p>　　第二章 系統(tǒng)硬件介紹</p><p&g

23、t;　　第一節(jié) STC89C52RC單片機</p><p>　　STC89C52RC這個單片機是宏晶科技公司推出的新一代的高速、低功耗并有超的強抗干擾能力的單片機，它的指令代碼完全兼容傳統(tǒng)的老8051單片機，可以12 時鐘/機器周期或者是6時鐘/機器周期的任意選擇。這個單片機的主要特性如下：</p><p>　　1. 這是一款增強型的8051單片機，6時鐘/機器周期或者是12時鐘/機器周期

24、可以任意選擇，其指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051單片機的指令代碼。</p><p>　　2. 這種單片機的工作電壓范圍：5.5V～3.3V（5V單片機）或者3.8V～2.0V（3V單片機）。</p><p>　　3. 它的工作頻率范圍：0～40MHz，相對于普通8051的0～80MHz，實際上其工作頻率可達48MHz。</p><p>　　4. 用戶的應(yīng)用程序存儲空間為

25、8K字節(jié)（Flash）。 片上集成了512字節(jié)數(shù)據(jù)存數(shù)區(qū)（RAM）。</p><p>　　6. 通用I/O口有32個，復(fù)位后為：P1/P2/P3/P4是準雙向口/弱上拉的，P0口是漏極開路輸出口，當在作為總線擴展用時是不用加上拉電阻的，當作為I/O口用時，需加若上拉電阻。</p><p>　　7. ISP（在系統(tǒng)可編程）/IAP（在應(yīng)用可編程），不需要專用的編程器和專用仿真器，就可以通過串

26、口（RxD/P3.0,TxD/P3.1）將用戶程序直接下載到單片機里，數(shù)秒即可完成一片數(shù)據(jù)的寫入操作。</p><p>　　8. 新增了EEPROM功能。</p><p>　　9. 具有看門狗功能。</p><p>　　10.片上共有3個16位定時器/計數(shù)器。即定時器T0、T1、T2定時器。</p><p>　　11.有4路外部中斷，包括下降

27、沿中斷或低電平觸發(fā)電路，Power Down 模式可以由外部的中斷低電平觸發(fā)方式進行中斷喚醒。</p><p>　　12. 片上有通用的異步串行口（UART），它還可以用定時器軟件實現(xiàn)多個UART工作。</p><p>　　13. 單片機的工作溫度范圍：-40～+85℃（工業(yè)級）/0～75℃（商業(yè)級）</p><p>　　STC89C52RC單片機的工作模式模式有以

28、下四種：</p><p>　　1.典型功耗<0.1μA,可以由外部的中斷喚醒，中斷執(zhí)行并返回后，繼續(xù)執(zhí)行原用戶程序。</p><p>　　2.空閑模式：典型功耗2mA 。</p><p>　　3.正常工作模式：典型功耗4Ma～7mA 。</p><p>　　4.掉電模式可以由外部中斷來喚醒，這適用于水表、氣表等電池供電的設(shè)備及一些便攜設(shè)

29、備。</p><p>　　STC89C52RC引腳功能說明。引腳圖如圖2-1所示。</p><p>　　圖2-1 STC89C52RC引腳圖</p><p>　　VCC（40引腳）：接電源電壓。</p><p>　　VSS（20引腳）：接地。</p><p>　　P0 端口（P0.0～P0.7對應(yīng)39～32 引腳）。P

30、0端口是一個漏極開路的8 位雙向的I/O口。當作為輸出端口用時，每個引腳可以驅(qū)動8 個TTL的負載；當對P0端口寫入“1”時，它又可以作為高阻抗輸入。在訪問外部程序和數(shù)據(jù)存儲器時，P0端口也可以提供低8 位地址和8位數(shù)據(jù)的復(fù)用總線。此時，P0端口內(nèi)部的若上拉電阻有效。當在Flash ROM編程時，由P0端口接收指令字節(jié)；在校驗程序時，則輸出指令字節(jié)。在驗證時，要求要外接上拉電阻。</p><p>　　P1 端口（

31、P1.0～P1.7對應(yīng)于1～8引腳）。P1端口是一個帶內(nèi)部上拉電阻的8位的雙向I/O端口。P1的輸出緩沖器可以驅(qū)動4 個TTL的輸入。當對端口寫入1 時，內(nèi)部的上拉電阻會把端口拉到高電平，這時端口可以當做輸出使用。當P1端口作輸入口使用時，因為內(nèi)部有上拉電阻，那些被外部拉低的引腳會輸出一個電流（IIL）。</p><p>　　除此之外，P1.0端口 和P1.1端口還可以作為定時器/計數(shù)器2的外部計數(shù)輸入（P1.0

32、/T2）和定時器/計數(shù)器2 的觸發(fā)輸入（P1.1/T2EX）用，具體參見下表：</p><p>　　當在對Flash ROM 編程或者程序校驗時，P1端口接收低8位的地址數(shù)據(jù)。</p><p>　　表2-1 P1.0 和P1.1引腳復(fù)用功能</p><p>　　P2 端口（P2.0～P2.7，21～28 引腳）：P2 口是一個帶內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I/O 端口。

33、P2 的輸出緩沖器可以驅(qū)動（吸收或輸出電流方式）4 個TTL 輸入。對端口寫入1 時，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，這時可用作輸入口。P2端口作為輸入口使用時，因為有內(nèi)部的上拉電阻，那些被外部信號拉低的引腳會輸出一個電流（IIL）。</p><p>　　如果在訪問外部程序存儲器或者16位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器（例如執(zhí)行“MOVX @DPTR”指令）的時候，P2端口將送出高8位地址。當在訪問8位長度地址的外部數(shù)

34、據(jù)存儲器（如執(zhí)行“MOVX @R1”指令）的時候，P2端口引腳上的數(shù)據(jù)內(nèi)容（就是專用寄存器（SFR）區(qū)中的P2口寄存器的內(nèi)容），在整個訪問期間內(nèi)是不會改變的。</p><p>　　當在對Flash ROM 編程和程序校驗的期間內(nèi)，P2端口也將接收高位地址及一些控制信號。</p><p>　　P3端口（P3.0～P3.7對應(yīng)于10～17 引腳）。P3端口是一個帶有內(nèi)部上拉電阻的8 位的雙向I

35、/O端口。P3端口的輸出緩沖器可以驅(qū)動（吸收或輸出電流方式）4 個TTL輸入的信號。當對端口寫入“1”時，它內(nèi)部的上拉電阻會把端口拉到高電平，此時P3端口可用作輸出口。當P3端口做輸入口使用時，因為有內(nèi)部的上拉電阻，那些被外部信號拉低的引腳會輸入一個電流（IIL）。</p><p>　　當在對Flash ROM編程或程序校驗時，P3端口還接收一些控制信號。</p><p>　　P3口除作為

36、一般I/O 口外，還有其他一些復(fù)用功能，如下表所示：</p><p>　　表2-2 P3 口引腳復(fù)用功能復(fù)用功能</p><p>　　RST（9 引腳）：復(fù)位引腳。當通過此引腳給單片機連續(xù)輸入兩個機器周期以上的高電平信號時為有效，此引腳的功能為用來完成單片機的復(fù)位初始化操作。當看門狗計時完成后，RST復(fù)位引腳輸出96個晶振周期的高電平信號。特殊寄存器AUXR（地址8EH）上的DISRTO

37、位可以讓此功能無效。DISRTO在默認狀態(tài)下，復(fù)位高電平有效。</p><p>　　ALE/ ROG（30引腳）：地址鎖存控制功能：（ALE）引腳是當訪問外部程序存儲器的時候，鎖存低8位地址的輸出脈沖。當在Flash 編程時，此引腳（ROG）也可以用作編程輸入脈沖。</p><p>　　通常情況下，ALE引腳是以晶振六分之一的固定頻率輸出脈沖的，它可以用來當做外部定時器或者時鐘來使用。只是

38、需要注意的是，在每次訪問外部數(shù)據(jù)存儲器的時候，ALE的脈沖將會跳過。</p><p>　　如果需要，可以通過將地址位8EH的SFR的第0位置“1”，ALE操作將無效。這一位置“1”，ALE僅在執(zhí)行MOVX 或MOV指令時有效。否則，ALE將被微弱拉高。這個ALE使能標志位（地址位8EH的SFR的第0位）的設(shè)置對微控制器處于外部執(zhí)行模式下無效。：</p><p>　　(29引腳)：（）是外部

39、程序存儲器的選通信號。當單片機從外部程序存儲器執(zhí)行外部代碼時，會在每個機器周期被激活兩次，而訪問外部數(shù)據(jù)存儲器的時候，將不被激活。</p><p>　　EA/VPP （31引腳）：訪問外部程序存儲器的控制信號。：為了使能從0000H到FFFFH的外部程序存儲器的讀取指令，EA必須接地（GND）。注意加密方式為1時，EA將內(nèi)部鎖定為RESET。為了執(zhí)行內(nèi)部程序指令，EA應(yīng)該接VCC。在Flash 編程期間，A也接收

40、12伏特的VPP電壓。</p><p>　　XTAL1（19引腳）：振蕩器的反相放大器和內(nèi)部時鐘發(fā)生電路的輸入端。</p><p>　　XTAL2（18引腳）：振蕩器的反相放大器的輸入端。</p><p>　　第二節(jié) 鋰電池智能充放電芯片</p><p>　　HT3582DA鋰電池充電芯片是一款內(nèi)置基準電壓的萬能充電器的控制芯片，它具有自動識

41、別電池極性和短路保護以及過溫保護等功能。此芯片有如下特點：</p><p>　　1.內(nèi)置基準電壓源，空載時會穩(wěn)壓輸出，不需要用任何外圍元器件來調(diào)整空載電壓。</p><p>　　2.芯片支持普通的三燈模式或者二燈模式及七彩燈模式。</p><p>　　3.芯片的最大充電電流：300mA。</p><p>　　4.芯片支持對0V電池的充電（電池

42、正接）。 </p><p>　　5.當電池快要充滿電時會自動切換到恒壓充電模式，使電池可以充得更滿。</p><p>　　6.芯片能自動識別電池的極性。</p><p>　　7.芯片具有短路保護功能。</p><p>　　8.芯片還有過溫保護功能。 </p><p>　　9.芯片的集成度高，應(yīng)用時只需接極少的外圍器件即

43、可應(yīng)用。</p><p>　　HT3582DA鋰電池充電芯片腳位圖及說明見表2-3。</p><p>　　表2-3 HT3582DA各個腳位描述</p><p>　　HT3582DA鋰電池充電芯片典型參數(shù)見表2-4。（除特殊說明外，所有參數(shù)均在室溫下直流測得，并以GND 端電位為 0 電位）</p><p>　　表2-4 HT3582DA

44、典型參數(shù)</p><p>　　HT3582DA鋰電池充電芯片的典型應(yīng)用電路如圖2-2所示。圖2-2中采用的是三燈充電的模式。如將L3去掉，則為普通二燈模式。</p><p>　　圖2-2 HT3582DA普通3燈應(yīng)用方案</p><p>　　HT3582DA鋰電池充電芯片的模式選擇見表2-5、表2-6、表2-7。</p><p>　　表2-5

45、 HT3582DA鋰電池充電芯片三等模式</p><p>　　表2-6 HT3582DA鋰電池充電芯片二燈模式A</p><p>　　表2-7 HT3582DA鋰電池充電芯片二燈模式B</p><p>　　在圖2-2中，HT3582DA芯片如果選用七彩燈應(yīng)用方案時，如果七彩燈品質(zhì)不是很好，可以在引腳3與GND之間并聯(lián)一個2.2uF的電容。如果七彩燈的品質(zhì)較好這個電容

46、可以不接。</p><p>　　HT3582DA鋰電池充電芯片的功能及狀態(tài)描述（參考三燈應(yīng)用電路）見表2-8所示。</p><p>　　表2-8 HT3582DA三燈模式狀態(tài)列表</p><p>　　注：(*)此處為負值，表示此時電池向電路放電（為LED供電）</p><p>　　(**)表格中所列數(shù)據(jù)均為典型值</p><

47、;p>　　HT3582DA鋰電池充電芯片如果在電源斷開的情況下接入了電池，HT3582DA 芯片會通過自動的“極性識別”系統(tǒng)對電池進行相應(yīng)的控制。此時三個LED燈的狀態(tài)參見表2-8的描述。 </p><p>　　電池空載時，當電源連通后而尚未接入電池時，BTP引腳與BTN引腳兩端之間的電壓差為4.23V（典型值），三個LED燈的狀態(tài)參見表2-8的描述。</p><p>　　正常充電及

48、飽和檢測時，當電源連通并且已經(jīng)接入未滿電池（電池電壓<4.10V【典型值】)時,電源就已經(jīng)開始通過HT3582DA芯片的控制對鋰電池進行智能充電，充電的電流約為300mA（典型值），電池檢測到電池兩端的電壓緩緩升高，并且當電池電壓升高到4.23V（典型值）的時候，電池已經(jīng)接近飽和狀態(tài)，此時就會自動轉(zhuǎn)入恒壓充電模式。在此過程中三個LED燈的狀態(tài)參見表2-8的描述。當電池電壓<4.10V（典型值），才會重新對鋰電池進行充電。

49、</p><p>　　短路保護功能，如果在電源接入后發(fā)生了電池短路的情況，那么HT3582DA芯片的內(nèi)部“短路保護”系統(tǒng)就會自動將充電電流減小至25mA（典型值）。這個時候如果電池重新以正確的極性接入則仍然可以正常的對鋰電池進行充電。</p><p>　　過溫保護功能，假如充電時芯片結(jié)溫超過了TO（150℃典型值），那么芯片內(nèi)部的“過溫保護”系統(tǒng)將會自動將充電電流減小，直到結(jié)溫下降至TR（

50、120℃ 典型值），芯片才恢復(fù)正常的充電狀態(tài)。</p><p>　　第三節(jié) 發(fā)電機及太陽能電池板</p><p>　　本發(fā)電機選用的日本小型發(fā)電機。具體的發(fā)電機參數(shù)如下：</p><p>　　電壓:在發(fā)電機大概一秒鐘轉(zhuǎn)一圈的情況下，發(fā)電電壓大概是11.5-12V。(最高可發(fā)電60V左右,差不多是一秒鐘轉(zhuǎn)五圈的速度)</p><p>　　電流

51、:短接電機兩腳最大電流1.85A。(計算12V*1.85A=22.2W)</p><p>　　此發(fā)電機輸出端的電壓是交流的，因此要經(jīng)過整流橋來進行整流，整流后再通過穩(wěn)壓芯片來穩(wěn)壓，之后才用HT3582DA鋰電池充電芯片來給鋰電池充電。關(guān)于這一部分的里將在后面詳細介紹，這里不再多敘。發(fā)電機實物如圖2-3所示。</p><p>　　圖2-3 發(fā)電機實物圖</p><p>

52、;　　太陽能電池板本設(shè)計選用的是9V/2W的多晶太陽能電池板，規(guī)格：135*125mm。本太陽能電池板的標稱功率為2W。輸出電壓/電流為9V約220mA。 工作時間的要求是要有充足的陽光的照耀就可以正常使用，本電池板非存電產(chǎn)品，電量即發(fā)即用。 使用壽命：正常情況下，一般可以使用20-25年。 本產(chǎn)品屬玻璃工藝，比較重。</p><p>　　產(chǎn)品防水，但切勿彎折！否則電流會減弱。所有產(chǎn)品的背后都可能有焊點和黑膠布，

53、焊點是為了固定正負極出線口，黑膠布是為了掩蓋住焊點，和防止運輸?shù)臅r候焊點跟其他產(chǎn)品擠壓產(chǎn)生刮花現(xiàn)象。產(chǎn)品只能在陽光下使用，標稱功率是正午陽光峰值,一早一晚的陽光和不強烈的陽光是達不到標稱的。太陽能電池板的實物如圖2-4所示。</p><p>　　圖2-4 太陽能電池板實物圖</p><p>　　第四節(jié) 硬件電路實現(xiàn)原理</p><p>　　2.4.1單片機最小系統(tǒng)&

54、lt;/p><p>　　本設(shè)計選用STC89C52RC的單片機，單片機的最小系統(tǒng)如圖2-5所示。在圖中，電容C4為去耦電容，其功能是是為了保證單片機能更穩(wěn)定的工作。圖中的S1、C7及R1構(gòu)成了復(fù)位電路。此單片機是高電平復(fù)位，即當按鍵S1按下時，單片機的RST引腳被拉高，單片機被復(fù)位；當按鍵S1松開后，單片機的RST引腳被下拉電阻R1拉低，單片機開始執(zhí)行用戶程序。電容C7是濾波電容，防止按鍵S1按下的瞬間，單片機的RS

55、T引腳電平信號抖動，影響單片機的工作。</p><p>　　在圖2-5中，晶振Y1與電容C5、C6構(gòu)成了單片機的晶體振蕩電路。本設(shè)計當中的晶振選用的是無源晶振，晶振為11.0592MHz。起振電容選用的是兩個22pF的小電容。</p><p>　　圖 2-5 單片機最小系統(tǒng)</p><p>　　2.4.2單片機輸入輸出接口</p><p>　

56、　本設(shè)計中單片機的外圍接口電路如圖2-6所示。分別接有可調(diào)精密電位器、光敏電阻、LED控制電路及按鍵電路。</p><p>　　圖2-6 單片機外圍接口電路</p><p>　　在圖2-6中，單片機的P2.0端口為電池電壓檢測報警輸出用；P2.1為光照閾值設(shè)定旋鈕按鍵用；P2.2為電池電壓檢測用；P2.3為模擬路燈的LED控制輸出用；P1.0為手動/自動切換開關(guān)；P1.1為系統(tǒng)工作在手動模

57、式時，打開路燈按鍵；P1.2為系統(tǒng)工作在手動模式時，關(guān)閉路燈的按鍵。</p><p>　　單片機引腳P2.0與R2、D5構(gòu)成了電池電壓檢測報警輸出電路。其工作原理為當單片機檢測到電池電壓低于設(shè)定值時，單片機引腳P2.0給出低電平信號。此時，流過LED燈D5的電流，首先經(jīng)過限流電阻R2限流在流過D5來點亮D5；當單片機的引腳P2.0輸出高電平時，電路VCC-R2-D5-GND這個回路兩端的電壓相同，因此不能導(dǎo)通，回

58、路中無電流流過，故D5這個LED熄滅。</p><p>　　單片機的引腳P2.3與R7、D6構(gòu)成了模擬路燈LED控制輸出電路。工作原理同P2.0回路一樣。當單片機引腳P2.3給出低電平信號。此時，流過LED燈D6的電流，首先經(jīng)過限流電阻R7限流在流過D6來點亮D6；當單片機的引腳P2.3輸出高電平時，電路VCC-R7-D6-GND這個回路兩端的電壓相同，因此不能導(dǎo)通，回路中無電流流過，故D6這個LED熄滅。<

59、;/p><p>　　單片機的引腳P2.1與電位器R3及電阻R4構(gòu)成了光照強度閾值設(shè)定電路，通過調(diào)節(jié)電位器R3,可以靈活的任意設(shè)置光照強度的閾值。這部分電路的工作原理是當光照強度增加時，光敏電阻的阻值減?。幌喾?，當光照強度減小時，光敏電阻的阻值增大。而我們的設(shè)計里P2.1讀取的是開關(guān)量，就可以通過調(diào)節(jié)電位器R3來調(diào)節(jié)單片機在某個光照強度時，信號電平是“1”，或者是“0”。</p><p>　　單

60、片機的引腳P2.2與電位器R5及電阻R6構(gòu)成了電池電壓檢測電路，通過調(diào)節(jié)電位器R5,可以設(shè)置合適電池電壓檢測的閾值。電池電壓檢測部分的工作原理是當電池電壓減小時（正常值范圍3.8V-4.2V），P2.2端口檢測到的電平也會有微小的變化，可以通過調(diào)節(jié)電位器R5來設(shè)定當電池電壓減小到某個值時，P2.2端口的電平信號會有高、低電平之間的變化。利用此原理就可以檢測到電池電壓的變化，從而來對電池電壓進行監(jiān)測。 </p><p&

61、gt;　　P1.0、P1.1、P1.2分別為手動/自動切換開關(guān)，當S2閉合時為自動狀態(tài)，當S2斷開時為手動狀態(tài)。S3與S4分別為系統(tǒng)工作在手動狀態(tài)時的打開路燈和關(guān)閉路燈的按鍵。路燈在手動模式時，當按下S3時路燈打開，當按下S4時路燈關(guān)閉。圖中的R8、R9、R10都為上拉電阻，當按鍵未按下時，單片機的相應(yīng)引腳檢測到高電平，當按鍵按下時，相應(yīng)的單片機引腳檢測到低電平信號。</p><p>　　2.4.3風(fēng)力發(fā)電及太陽

62、能發(fā)電的整流及穩(wěn)壓電路</p><p>　　在圖2-7中，J2為太陽能電池板接口，其中的腳1接太陽能電池板的正極，腳2接太陽能電池板的負極，D2為防止太陽能電池板的正負極接錯的二極管。LM7805為穩(wěn)壓芯片，此芯片的功能為將前端的高于5V的電壓穩(wěn)定在5V的電壓。電容C1的功能為濾波電容，主要是去除文波電壓。</p><p>　　圖2-7 交流電整流及穩(wěn)壓電路</p><

63、p>　　圖中J1為風(fēng)力發(fā)電機接口。因為風(fēng)力發(fā)電的發(fā)電電壓是交流的，因此對于此端口的接線是不分正負的。圖2-7中的D1是一個整流橋，它的功能就是將交流電轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟?。整流后的直流電壓?jīng)過7805穩(wěn)壓最后輸出給鋰電池充電芯片。</p><p>　　2.4.4鋰電池充電電路</p><p>　　鋰電池充電電路如圖2-8所示。關(guān)于芯片HT3582DA的芯片資料前面已經(jīng)有過介紹。此芯片的引腳2

64、、3、4都是為接LED準備的，本設(shè)計中選擇的HT3582DA芯片工作模式為2燈的七彩工作模式。芯片的引腳3接的LED為七彩LED。引腳4接的為普通的紅色LED。其中的兩個電容都為濾波電容。圖中的J3為鋰電池接口端子，此端子腳1接電池正極，腳2接電池負極。</p><p>　　圖2-8 鋰電池充電電路</p><p>　　這部分的整體電路如圖2-9所示。</p><p&g

65、t;　　圖2-9 系統(tǒng)原理圖</p><p>　　第三章 軟件方面程序編寫</p><p>　　第一節(jié) 單片機開發(fā)環(huán)境</p><p>　　Keil C51軟件是美國的Keil Software公司推出的51系列兼容單片機C語言軟件的開發(fā)環(huán)境，此款軟件與匯編相比，因為C語言在可讀性、結(jié)構(gòu)性、可維護性以及功能上都是有明顯優(yōu)勢的，因此C語言易學(xué)易用，它的程序移植非常的靈

66、活。Keil軟件提供了包括C的編譯器以及宏匯編、連接器和庫管理還有一個功能強大的在線仿真調(diào)試器等在內(nèi)的一個整套的開發(fā)方案，這些都可以通過一個集成的開發(fā)環(huán)境（uVision）將所有這些部分組合在一起。當然，運行Keil C軟件的操作系統(tǒng)要求WIN98、WIN2000、NT、WINXP等等操作系統(tǒng)。如果你選擇了C語言編程，那么Keil C軟件幾乎就是你的首選軟件，假如即使我們不選用C語言而僅使用匯編語言來編程，其方便易用，簡單直觀的集成開發(fā)

67、環(huán)境和強大的軟件仿真調(diào)試工具也會讓你開發(fā)事半功倍。</p><p>　　Keil的發(fā)展過程目前來看主要經(jīng)歷了Keil μVision2、Keil μVision3、Keil μVision4、Keil μVision5這幾個階段。本設(shè)計選用的開發(fā)環(huán)境是Keil μVision4，因為Keil μVision4是2009年2月發(fā)布的，從他的發(fā)布到現(xiàn)在已經(jīng)有一段時間了，經(jīng)過用戶的使用，這個版本還是比較穩(wěn)定的，而且一些

68、新功能對用戶的使用也很方便。而最新版的Keil μVision5是2013年10月才發(fā)布的，這個版本雖然是最新的，但是還沒有經(jīng)過時間的驗證。</p><p>　　Keil μVision4引入了靈活的窗口管理功能，這讓開發(fā)人員可以使用多臺監(jiān)視器，而且它還提供了在視覺上的表面對窗口位置的控制可以在任何地方。這個版本提供的新用戶界面可以非常好地利用用戶的屏幕空間以及更有效地組織多個窗口，提供了一個整潔的、高效的開發(fā)環(huán)

69、境讓用戶編寫程序。這個版本在支持的芯片上也是更多的支持了一些最新的ARM芯片，還添加了一些其他的新功能。</p><p>　　在2011年3月份ARM公司發(fā)布了最新的集成開發(fā)環(huán)境RealView MDK開發(fā)工具，其中就集成了這個版本的Keil uVision4，它的編譯器和調(diào)試工具實現(xiàn)了與ARM器件的最完美的匹配。</p><p>　　使用本軟件有如下有點：</p><

70、p>　　1.使用Keil C51軟件生成的目標代碼效率是非常高的，大多數(shù)語句經(jīng)過編譯后生成的匯編代碼都很緊湊，而且很容易理解。這在開發(fā)一些大型軟件的時候更能體現(xiàn)出高級語言的優(yōu)勢來。</p><p>　　2.它與匯編相比，C語言的開發(fā)在可讀性、結(jié)構(gòu)性、可維護性以及功能上都有明顯的優(yōu)勢，因此它簡單易學(xué)。如果用戶用過匯編語言后再使用C語言來開發(fā)，體會的就會更加深刻。</p><p>　　第

71、二節(jié) 項目開發(fā)過程</p><p>　　安裝好Keil uVision4后，首先打開軟件，軟件界面如圖3-1所示。進入開發(fā)環(huán)境后再點擊“project”，這時會有下拉菜單，在下拉菜單里選擇“new uVision4 project...”，來新建一個工程。接下來會彈出選擇工程路徑及給工程命名的對話框，這個根據(jù)自己的需要設(shè)置好就可以。起好工程名后，軟件會讓用戶選擇CPU，我們這里選用的是Atmel菜單下的AT89C

72、52這個CPU。這一步做完后，我們的工程就設(shè)置好了。</p><p>　　圖3-1 Keil uVision4軟件開發(fā)環(huán)境</p><p>　　接下里需要我們在新建一個“XXX.C”的文件。首先單擊“File”菜單，在下拉列表里選擇“NEW…”，新建后在點擊保存按鍵。讓用戶選擇保存C文件的路徑及文件名的對話框。我們根據(jù)自己的需要設(shè)置好。這時我們的C文件就設(shè)置好了。這個C文件最好與剛才設(shè)置的

73、工程文件最好在一個目錄下。</p><p>　　接下來我們需要添加源文件。在下面的Project一欄中的TarGet 1-Source Group 1上右擊鼠標鍵后在彈出的對話框里選擇“Add Files to Group ‘Source Group 1’…”來添加我們剛剛保存的C文件，添加好后畫面如圖3-2所示。</p><p>　　圖3-2 單片機開發(fā)環(huán)境</p><

74、;p>　　上圖中我們已經(jīng)按照C語言的語法編寫好了程序，在開發(fā)環(huán)境中我們設(shè)置的注釋語句為綠色字符，如圖中所示。</p><p>　　關(guān)于本設(shè)計的程序代碼如下：</p><p>　　#include <reg51.h> //此文件中定義了51的一些特殊功能寄存器</p><p>　　sbit alarm=P2^0; // 電池電壓報

75、警輸出</p><p>　　sbit check_light=P2^1; // 檢測光照強度</p><p>　　sbit check_V=P2^2; // 檢測電池電壓</p><p>　　sbit lamp=P2^3; // 路燈控制</p><p>　　void Delay10ms(unsign

76、ed int); //延時函數(shù)聲明</p><p>　　/*******************************************************************************</p><p>　　* 函 數(shù) 名 : main</p><p>　　* 函數(shù)功能 : 主函數(shù)</p><p&

77、gt;　　* 輸 入 : 無</p><p>　　* 輸 出 : 無</p><p>　　*******************************************************************************/</p><p>　　void main()</p><p>

78、;<b>　　{ </b></p><p><b>　　while(1)</b></p><p><b>　　{</b></p><p>　　if (check_light==0) //若光線暗</p><p><b>　　{</b></p>

79、<p>　　lamp=0; //打開路燈</p><p><b>　　}</b></p><p>　　else //否則，光線強</p><p><b>　　{</b></p><p>　　lamp=1; //關(guān)閉路燈</p><p&g

80、t;<b>　　} </b></p><p>　　if (check_V==0) //若電壓低</p><p><b>　　{</b></p><p>　　alarm=0; //打開報警LED</p><p><b>　　}</b></p><p&

81、gt;　　else //否則</p><p><b>　　{</b></p><p>　　alarm=1; //關(guān)閉報警LED</p><p><b>　　} </b></p><p><b>　　}</b></p><p><

82、;b>　　}</b></p><p>　　現(xiàn)就程序中設(shè)計的代碼做一些解釋及說明。第一條：#include <reg51.h>語句是C語言中引用頭文件的用法，因為不論任何單片機最底層的編程都是用匯編來做的，這個頭文件“reg51.h”就是51單片機的頭文件，我們在這引用后是為了再以后可以方便的用單片機的一些寄存等，而不必再去跟手單片機的數(shù)據(jù)手冊去查找某個寄存器的地址。這個頭文件一般都是

83、廠家做好后封裝在軟件了的，我們需要做的只是會調(diào)用就好了。</p><p>　　語句“sbit alarm=P2^0;”的含義是按照位定義了一個alarm，即以后我們在程序編程時用到alarm這個變量時，就等同于用P2^0這個寄存器的位一樣。P2^0這句的含義是P2端口的第0位。這一整句含義就是定義P2端口的位0等同于alarm變量。程序中其他這種定義在這里不再多敘述。</p><p>　　

84、主程序中主要用if語句做的判斷，其中check_light為光線檢測標志；lamp為路燈控制輸出，此值為0時路燈打開，為1時路燈關(guān)閉；check_V為電池電壓檢測標志；alarm為電池電壓報警輸出控制，此值為0時報警，為1時不報警。</p><p><b>　　總 結(jié)</b></p><p>　　風(fēng)光互補發(fā)電技術(shù)，是一套比較完善的發(fā)電應(yīng)用系統(tǒng)，該系統(tǒng)是利用太陽能電池方

85、陣、風(fēng)力發(fā)電機（將交流電轉(zhuǎn)化為直流電）將發(fā)出的電能存儲到蓄電池組中，當用戶需要用電時，再將電能轉(zhuǎn)化為用戶需要的能源。本設(shè)計中以單片機STC89C52為核心作為控制路燈的主控板，經(jīng)過調(diào)試，能完全達到智能控制路燈LED的要求。電路中設(shè)計的鋰電池充電控制芯片也能很好的完成對鋰電池充電保護，從而延長了鋰電池使用壽命。設(shè)計的手自動切換功能也能方便用戶根據(jù)需要任意的控制路燈的開或者關(guān)。另外，系統(tǒng)設(shè)計了簡易的電池電壓檢測裝置，這個功能可以防止電池過放

86、電能，達到保護電池的功能。經(jīng)過實際的硬件演示，基本達到了預(yù)期目標。 </p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　這次的程設(shè)計對于我來說是一次更深入的學(xué)習(xí)本專業(yè)知識的過程，在設(shè)計之初我感到無從下手，隨著自己對相關(guān)資料的掌握，開始對這個設(shè)計一步步的有條不紊的完成，在這個期間確實遇到了很多的問題。但是在XXX老師的細心、耐心指導(dǎo)下，和自己查閱一些資料，

87、最終這些問題與難題都得到了解決。使我可以按時完成課程設(shè)計并讓自己的專業(yè)知識得到了更深層次的發(fā)展，個人的綜合能力也得到了很大的提高。在做課程設(shè)計這個過程中，XXX老師在百忙之中對我的課程設(shè)計進行了細心的指導(dǎo)。從系統(tǒng)框架的整理及思路的理清到內(nèi)容的擴充及完善；從本文用語到論文格式的規(guī)范；XXX老師都嚴格要求，力求完美。這讓我從老師那里學(xué)到了嚴謹、務(wù)實、認真的工作態(tài)度和極強的敬業(yè)精神。真的很感謝老師的對我的幫助！</p><

88、p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1] 李少林;姚國興;;風(fēng)光互補發(fā)電蓄電池超級電容器混合儲能研究[J];電力電子技術(shù);2010 年02 期8. </p><p>　　[2] 崔雪;賈廷綱;;一種小型獨立風(fēng)光互補照明裝置[J];上海電機學(xué)院學(xué)報;2010 年02 期

89、 </p><p>　　[3] 彭曉華;鄧隱北;孟雪玲;尚俊梅;;離網(wǎng)型風(fēng)光互補發(fā)電系統(tǒng)的研制與應(yīng)用[J];太陽能;2009 年02 期

90、 </p><p>　　[4] 王志新;;風(fēng)光互補技術(shù)及應(yīng)用[J];新材料產(chǎn)業(yè);2009 年02 期 </p><p>　　[5] 肖貴賢;汪有源;;風(fēng)光互補發(fā)電系統(tǒng)的研究與應(yīng)用[J];中國科技信息;2009 年22

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