MSP430单片机在移动太阳能灯检测和控制中的应用
基于单片机的太阳能路灯控制系统
基于单片机的太阳能路灯控制系统概述太阳能路灯是一种节能环保的新兴路灯，其优点在于不需要外接电源，只需利用太阳能进行充电，从而在夜间提供照明服务。
本文将介绍一种基于单片机的太阳能路灯控制系统，该系统能够自动调节亮度，提高能源利用率，同时延长路灯使用寿命。
设计方案该控制系统由三个主要部分组成：太阳能电池板、可充电蓄电池和单片机控制电路。
太阳能电池板将光能转化为电能，通过充电控制电路将电能储存到可充电蓄电池中。
如图所示：system_designsystem_design在夜间，单片机控制电路将控制电路工作在路灯的亮度调节模式下。
当路灯检测到环境亮度低于一定阈值时，系统将开启路灯以提供光照服务。
当环境亮度逐渐升高时，系统将自动调整亮度，以达到最佳能耗效率。
该系统还具有手动控制功能，这意味着用户可以在必要时手动开启或关闭路灯。
系统实现该系统采用了一块ATmega328P单片机，它是一款高性能、低功耗的8位微处理器。
该单片机具有丰富的程序存储器和数据存储器，可满足我们应用程序的要求。
为了测量环境亮度，我们使用一个光敏电阻，并将其连接到单片机的模拟输入引脚。
当电阻接收到的光线强度变化时，它的阻值将发生变化，并通过模拟信号输入到单片机中。
控制电路使用的是一个H桥直流电机驱动芯片，它可用于控制电机和灯的功率输出。
我们将其配置为驱动LED灯，以提供路灯的光照服务。
该系统还配备了一个电容充放电电路，用于确保可充电蓄电池的充电和放电过程。
该电路使用一个集成电路和几个外部元器件，通过PWM输出信号进行控制。
系统测试为了测试该系统的功能，我们将其放置在光线较强的环境下进行测试。
通过多次测试，可以得出该系统具有以下功能：•延长路灯使用寿命•自动调节亮度•实现手动控制•具有过充保护和过放保护功能•系统运行稳定，可靠性高基于单片机的太阳能路灯控制系统是一种高效的节能环保产品。
该系统采用了新兴的太阳能技术，为城市的照明服务提供了更可靠、更环保的方法。
基于MSP430单片机的太阳能充电控制器设计
ｓ ・ Ｄ Ｆ
Ｔ７ ４ｏ
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图 ３ 买 际 Ｃ ｋ电 路 ｕ
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图 ２ Ｃ ｋ原 理 图 ｕ
２ ２ 基于 Ｔ ４ ４的 Ｐ Ｍ 控 制 电路 ． Ｌ９ Ｗ Ｔ ４ ４是 １个 固定 频 率 的脉 冲宽 度 调 制 电路 ， Ｌ９ 如
２ 系统 实 现
２ １ ＤＣ Ｄ 转 换 电 路 — — Ｃ ｋ 电 路 ． —Ｃ ｕ
环形 电感磁 路 闭合 性能较 好 ； ３的引入 据资 料 介绍 可 Ｄ
以使 两个 电感 互不 影 响 。
Ｃ ｋ电路 是 １种可 升 、 ｕ 降压 的直 流变 换 器 电路 ， 它
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Ｉ２ １ Ｒ １ ０来 驱 动 。
实 际 的升降压 的直 流变 换 器 电路 见 图 ３ 。由 于 电
路 工作 频率 较 高 ， 所选 器 件 均 为 高频 器 件 ， ＭＯ 即 Ｓ管 作 为功率 开关 管 ， 为它 是 高 频小 功率 条 件下 的首 选 因
器 件 ； ４为 Ｃ ｋ电路 中的 二极 管 ， 择 肖特 基二 极 Ｄ ｕ 选 管 ； 电感 选 择 为高频 环形 电流较 大 的 电感 ， ２个 因为
实 现显示 分压 前 蓄 电池 两 端 的输 入 电压 ¨ 。并 通 过
程 序 完 成 电 压 超 过 ｌ ． 上 限 时 报 警 灯 闪 烁 ，６ ２ ４ ７Ｖ １０
比较 高 的 电位 送 给 ＴＡ ４的 １端 。１脚 是 Ｔ ４ ４内部 Ｉ９ Ｌ９
误 差放大器 的同 向输入 端 ， 通过 Ｔ ４ ４改 变控制 信号 的 Ｌ９
此外 ， 由于实验 的时 间都要安 排在课 余 ， 使实验操 作 时
基于单片机MSP430的点光源跟踪系统设计说明
基于单片机MSP430的点光源跟踪系统设计摘要目前太阳能是一种清洁无污染的能源, 发展前景非常广阔, 太阳能发电已成为全球发展速度最快的技术。
然而它也存在着间歇性、光照方向和强度随时间不断变化的问题, 这就对太阳能的收集和利用提出了更高的要求。
目前很多太阳能电池板阵列基本上都是固定的, 没有充分利用太阳能资源, 发电效率低下。
据实验, 在太阳能光发电中, 一样条件下, 采用自动跟踪发电设备要比固定发电设备的发电量提高35%，因此在太阳能利用中进行跟踪是十分必要的。
本设计给出了一种基于单片机的点光源自动跟踪系统设计方案, 该设计使用TI公司的超低功耗的MSP430F149单片机作为整个系统的控制核心，主要由电机驱动模块，点光源检测模块，电源转换模块等模块组成。
利用4路光敏三极管(3DU33)来检测点光源的位置并将检测到的信号经过放大传给控制器MSP430F149单片机，经过单片机的运算和处理来确定点光源的运动趋势，并将运算的控制信号传给两台步进电机，使其跟随点光源运动。
当水平方向上的2路光敏三极管测量数值相对接近，同时竖直方向上的2路光敏三极管测量数值也相对接近时，位于竖直传感器中间的激光笔将精确的指向点光源。
同时将光敏三极管检测的信号显示在LCD液晶屏幕上。
本设计可以扩展为以后的太阳能发电的自动跟踪系统。
该系统不仅能自动根据太方向来调整太阳能电池板朝向, 结构简单、成本低, 而且在跟踪过程中能自动记忆和更正不同时间的坐标位置, 不必人工干预, 特别适合天气变化比较复杂和无人值守的情况, 有效地提高了太阳能的利用率, 有较好的推广应用价值。
关键词：MSP430；光源；跟踪；检测；传感器Msp430 microcontroller-based point source trackingsystemHardware DesignDesign DescriptionCurrently solar energy is a clean and pollution-free energy, the development prospects are very bright, solar power has become the world's fastest-growing technology. But it also has intermittent, light direction and intensity of the problem change over time, which the collection and use of solar energy put forward higher requirements. At present, many solar arrays are basically fixed, do not make full use of solar energy resources, power generation efficiency is low. According to experiment, solar power, the same conditions, power generation equipment using automatic tracking equipment than the fixed power generating capacity increased by 35%, so to track utilization of solar energy is necessary.This design gives a light source based on single chip design of automatic tracking system, the design uses TI's MSP430F149 ultra-low power microcontroller controls the whole system as the core, mainly by the motor drive module, point source detection module, power supply conversion module and other modules. Using 4 phototransistor (3DU33) todetect the location of a point source is detected and amplified signal to pass the controller MSP430F149 microcontroller, operation and processing through the MCU to determine trends in the movement of light source, and operation of the control signal transmission to two stepper motors, to follow the point source movement. When the horizontal direction, 2-way phototransistor relatively close to measured values, while 2-way vertical phototransistor on the measured values are relatively close, the sensor is located in the middle of the vertical laser pointer to point to the exact point of light. Phototransistor detected the same time are shown on the LCD liquid crystal screen.This design can be extended automatically for subsequent sun tracking system. The system can not only automatically adjust the direction of sunlight solar panels toward the simple structure, low cost, but also in the process of tracking memory and can automatically correct the coordinates of the location at different times, without human intervention, especially for more complex and non-weather people on duty, effectively improving the utilization of solar energy, has a higher value.Key Words:MSP430; light source; tracking; detection; sensor目录1绪论12点光源跟踪系统硬件设计22.1系统设计概述22.2方案论证与比较32.2.1主控芯片的选择32.2.2电机的选择42.2.3电机驱动的选择52.2.4传感器的选择52.2.5 LCD液晶显示器的选择62.3系统硬件设计72.3.1硬件方框图72.3.2单片机MSP43072.3.3步进电机122.3.4液晶显示器152.3.5信号放大器192.4硬件电路图设计202.4.1电源转换电路设计202.4.2信号检测电路设计202.4.3步进电机驱动电路设计212.4.4键盘设计222.4.5液晶显示器的设计232.4.6系统原理图243印刷电路图的绘制253.1 PCB图绘制的准备253.2 PCB的绘制254仿真步进电机的控制264.1硬件仿真274.1.1方案设计274.1.2硬件仿真原理274.2软件仿真304.2.1程序流程图304.2.3源程序304.3系统调试和结果分析314.3.1电机正转运行314.3.2电机反转运行324.3.3仿真结果与分析325总结33致34参考文献35 附录351绪论该设计采用TI公司的超低功耗的MSP430F149单片机作为整个系统的核心，主要由电机驱动模块，点光源检测模块，电源转换模块等模块组成。
基于MSP430单片机的智能照明控制系统的设计
基于MSP430单片机的智能照明控制系统的设计摘要：为了解决生活中“长明灯”的浪费现象，设计了低功耗、低成本的智能照明系统。
采用单片机MSP430F149为主控制器，以热释电红外传感器来探测室内是否有人，并根据光照度传感器探测的环境亮度，来实时调节和控制室内LED的照明情况，最终达到智能照明以及节能的效果。
关键词：智能照明；MSP430F149；传感器随着经济的发展和社会的进步，生活中的照明系统也日趋智能化和节能化。
传统的照明只有开、关，无逻辑时序及亮、暗调光控制，因此主要依赖于人们的主动性。
然而智能照明系统主要在很大一定程度上尽可能的满足人们的生活、工作、学习的需求，它主要是通过主电源经过可编程控制后实现，LED照明系统全自动的实现人们预先设定的适合的照明效果，从而使照明更加智能化及人性化。
另外智能照明还有减少不必要的耗电进而达到良好的节约资源的效果，它主要通过充分利用大自然的光作为光源，以人工光作为补偿，结合室内有无人员情况，在室内光不足以满足人们视觉需要时才启用照明灯，经使用证明此种方式节能可达30%上下，可见效果明显。
通过智能可以让室内照明减少过多的长明灯，也避免了很大的资源浪费。
1系统设计系统由红外探测模块、单片机控制模块、照度探测模块、驱动模块等构成（见图1）。
智能照明控制器先利用红外探测模块采集信息传送给主控制器单片机来判断室内是否有人，进而去控制照明驱动电路的开关是否闭合，再根据光照度探测模块采集到的信号送往单片机，单片机根据此信号去控制输出PWM波的占空比，进而调节照明灯的光照强度来达到恒光照照明。
2 硬件部分2.1中心控制模块在单片机控制器的选择上，本文采用TI公司生产的MSP430系列单片机中的MSP430F149。
MSP430系列单片机是美国德州仪器公司（WI）近几年开发的新一代单片机，该单片机在设计上采用了全新的概念，其功能远超过其他系列单片机的功能故称之为混合型单片机。
基于单片机的太阳能路灯控制器设计
基于单片机的太阳能路灯控制器设计太阳能路灯控制器是一种利用太阳能发电装置为太阳能路灯提供电源，并进行光控和时间控制的电子设备。
本文将基于单片机，设计一个太阳能路灯控制器。
首先，我们需要了解太阳能路灯的工作原理。
太阳能路灯通过太阳能电池板将太阳能转化为电能，并储存在电池中。
当夜晚来临时，路灯需要开启，将电池中储存的电能供应给LED灯光发光。
在白天或光线充足的情况下，路灯不需要工作，此时应该关闭。
基于上述原理，我们可以设计太阳能路灯控制器的功能如下：1.太阳能充电控制：控制太阳能电池板对电池进行充电，当充电电压达到设定值时，停止充电，避免过充电现象的发生。
2.电池电压检测：检测电池的电压，当电压降到设定值以下时，认为电池放电完毕，需要重新充电。
3.光控功能：通过光敏电阻或光照传感器感知周围光照强度，当光照强度低于一定阈值时，开启太阳能路灯，否则关闭路灯。
4.时间控制功能：在夜晚开启路灯后，设定一个时间段后自动关闭路灯，以节约能源。
1. 单片机选择：选择一款性能稳定、功耗较低的单片机，如STM32系列或Arduino系列。
这些单片机具有丰富的GPIO口和通信接口，方便我们与外围器件连接。
2.电池充电控制：使用一个充电管理芯片，如TP4056，来实现对电池的充电控制。
这样可以保证电池在充电时不会过充电。
3.电池电压检测：通过ADC模块读取电池的电压，当电压低于设定值时，触发充电电路。
4.光控功能：选择一个合适的光敏电阻或光照传感器，将其与单片机的GPIO口连接。
通过ADC模块读取光照强度，根据设定的阈值来控制路灯的开关。
5.时间控制功能：使用定时器模块来实现时间控制功能。
设定一个时间段后，自动关闭路灯或开启路灯。
6.路灯控制：选择工作电压适配的继电器或三极管，将路灯与单片机的GPIO口连接。
通过控制GPIO口的电平来开关路灯。
7.人机交互：可以使用LCD显示屏或按键等外设，实现人机交互的功能，如显示电池电压、光照强度、控制开关等。
基于MSP430单片机的光伏逆变器设计
ｅ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｉ ｎ ｖ ｅ ｒ ｔ ｅ ｒ ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ＭＳ Ｐ４ ３０ ｉ ｓ ｓ ｐ ｅ ｃ ｉ ａ ｌ ｌ ｙ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎｅ ｄ ｆ ｏ ｒ ｐ ｈ ｏ ｔ ｏｖ ｏ ｌ ｔ ａ ｉ ｃ ｅ ｎ ｅ ｒ ｇ ｙ ｇ ｅ ｎ ｅ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ． Ａｃ ｃ ｏ ｒ ｄ ｉ ｎ ｇ ｔ ｏ ｉ ｎ ｓ ｔ ａ ｂｉ ｌ ｉ — ｔ ｙ ｏ ｆ ｓ ｕ ｎ ｉ ｌ ｌ ｕｍｉ ｎ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ， ｐ ｒ ｏ ｔ ｅ ｃ ｔ ｉ ｎ ｇ ｃ ｉ ｒ ｃ ｕ ｉ ｔ ｓ ａ ｎｄ ｆ ｅ ｅ ｄ ｂａ ｃ ｋ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｃ ｉ ｒ ｃ ｕ ｉ ｔ ｓ ａ ｒ ｅ ａ ｄ ｄ ｅ ｄ ． Ｂｙ ｔ ｒ ａ ｃ ｋ ｉ ｎ ｇ ｔ ｈ ｅ ｍａ ｘ ｉ ｍｕ ｍ ｐ ｏｗ— ｅ ｒ ｐｏ ｉ ｎ ｔ ，ｓ ｏ ｌ ａ ｒ ｅ ｎｅ ｒ ｇ ｙ ｉ ｓ ｅ ｘ ｐ ｌ ｏ ｉ ｔ ｅ ｄ ｅ ｆｉ ｃ ｉ ｅ ｎｔ ｌ ｙ． Ａｆ ｔ ｅ ｒ ｂ ｅ ｉ ｎ ｇ ｐｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ ｅ ｄ ｂｙ ｉ ｎ ｖ ｅ ｒ ｔ ｉ ｎ ｇ ｃ ｉ ｒ ｃ ｕ ｉ ｔ ｓ ， ｃ ｏ ｍｍｕｔ ａ ｔ ｉ ｎ ｇ ａ ｎ ｄ ｆ ｉ ｌ ｔ ｅ ｒ － ｉ ｎ ｇ ｃ ｉ ｒ ｃ ｕ ｉ ｔ ｓ ，ａ ｓ ｔ ａ ｂ ｌ ｅ ｖ ｏｌ ｔ ａ ｇ ｅ ｏ ｆ ２ ２ ０ Ｖ ｉ ｓ ｏ ｕ ｔ ｐｕ ｔ ．Ｃｈａ ｒａ ｃ ｔ ｅ ｒ ｉ ｓ ｔ ｉ ｃ ｓ ｏ ｆ ｍａ ｓ ｔ ｅ ｒ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｃ ｈ ｉ ｐ Ｍ ＳＰ ４３ ０ Ｆ１ ４ ９ ｒｅ ａ ｉ ｎｔ ｒ ｏ —
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单片机技术在太阳能路灯管理中的应用
单片机技术在太阳能路灯管理中的应用摘要近些年，太阳能路灯控制技术在全球范围内得到了大量的优化与创新。
作为全球最大的能源消费国，中国对于太阳能路灯的自动化管理显得尤为关键。
本研究采用AT89C51作为核心处理器，成功地实现了微处理器驱动的太阳能照明系统的关键功能。
在系统的硬件设计上，我们重点考虑了最少的MCU控制、光照强度探测、智能充电与防护等关键模块。
整个系统主要由AT89C51、晶振器及重置器构成。
其中，感光传感部分使用了感光电阻器，能够有效地控制路灯的启闭；而充放电模块则采用智能管理，避免电池的过度充电。
此外，我们也深入分析了系统的软件部分，确保了硬件功能得到充分发挥，从而实现路灯的智能管理及电池的合理使用。
通过实验模拟，我们证明了该设计能确保太阳能路灯资源的实时、高效、合理和充分利用。
关键词：太阳能路灯；光强度检测；单片机；控制系统；充放电第1章绪论1.1选题背景在国内，太阳能路灯的使用量居世界首位。
很多安装和利用电灯的单位都会指定一种日光灯。
然而，目前的路灯控制系统大都是单一的灯光控制，不能与外界进行网络连接，导致了对路灯的日常维护工作采取手工巡查的方式，造成了工作效率低下，实时性较差，增加了维护费用。
另外，因为太阳能路灯的每日电池容量是有一定的不确定性的，这与气候条件、电池的品质有关。
尽管太阳能路灯通过光控技术、分时线控技术、定制控制策略以及分时降功耗技术等技术来达到节电效果，但是在没有恶劣气候条件下，依然难以有效地克服阴雨和阴天对蓄电池的不利问题。
因为充电不足、电能消耗快，造成了电池的频繁断电，严重影响了电池的使用品质，使得它在运行不足一年后，因电池破损而急需检修。
1.2选题目的及意义1.2.1选题目的这些太阳能路灯都是以太阳光为能量来源，既环保又环保。
同时，太阳能路灯的主体部分是太阳能电池组，白天充电，晚上使用，电力和电力供应都是在一个地方进行，因此无需使用繁琐的管道，安装方法也比较灵活。
基于MSP430单片机的太阳光辐照测量系统设计
山东农业大学学报(自然科学版),2019,50(4):634-637VOL.50NO.42019Journal of Shandong Agricultural University (Natural Science Edition )doi:10.3969/j.issn.1000-2324.2019.04.020数字优先出版:2019-08-04基于MSP430单片机的太阳光辐照测量系统设计摆存曦1,任勇1,董安有2,张迪1,葛益娴3*1.国网宁夏电力科学研究院,宁夏银川7500022.国网宁夏电力有限公司,宁夏银川7500023.南京信息工程大学,江苏南京210044摘要:本文设计了一种基于MSP430单片机的太阳辐照测量系统。
系统以MSP430单片机为硬件核心控制器，采用硅光电池将光照度转换为电流，经过电流-电压转换放大电路，实现微电流转换放大，使用MSP430自带的12位A/D 转换器进行处理，并且通过NRF905无线收发模块实现数据无线传输。
利用麦夸特(Levenberg-Marquardt)算法对测试数据进行拟合，结果表明，该系统使用灵活、功耗低、电路简洁，LM 算法拟合后的数据更接近标准数据，对于合理有效地利用太阳能具有重要的意义。
关键词:辐照测量;单片机;系统设计中图法分类号:TN98-34;TP216文献标识码:A 文章编号:1000-2324(2019)04-0634-04Design for the Sunlight Irradiation Measurement System Based on MSP430MicrocontrollerBAI Cun-xi 1,REN Yong 1,DONG An-you 2,ZHANG Di 1,GE Yi-xian 3*1.Ningxia Electric Power Research Institute,Yinchuan 750002,China2.State Grid Ningxia Electric Power Co.Ltd.,Yinchuan 750002,China3.Nanjing University of Information Science and Technology,Nanjing 210044,ChinaAbstract:A solar radiation measurement system based on MSP430microcontroller is designed in this paper.This system uses the MSP430microcontroller as the hardware core controller,and uses a silicon photocell to convert the illuminance into current.Through the current-voltage conversion amplifier circuit,the micro current conversion amplification is realized.The internal 12-bit A/D converter of MSP430is adopted for processing.And through the NRF905wireless transceiver module to achieve wireless data transmission.Levenberg-Marquardt algorithm is used to fit the test data.The results show that the system is flexible,low power consumption and simple circuit.The data fitted by the LM algorithm is closer to the standard data,which is of great significance for the rational and effective use of solar energy.Keywords:Irradiation measurement;microcontroller;systemic design能源是人类发展的物质基础，同时，也是人类文明发展的基础。
基于MSP430单片机的太阳能充电控制器设计
基于MSP430单片机的太阳能充电控制器设计
邬丽娜;张波
【期刊名称】《实验室研究与探索》
【年(卷),期】2012(031)005
【摘要】设计制作了一个太阳能充电控制器,可实现75W太阳能电池板对蓄电池的可靠充电.主要采用Cuk电路和光耦电压反馈,并利用TL494实现PWM控制,LM393加互补功放实现驱动.通过MSP430单片机和1602液晶进行电压采样和显示.经实验论证,本方案基本完成了设计预期.
【总页数】4页(P70-72,98)
【作者】邬丽娜;张波
【作者单位】苏州职业大学电子信息工程系,江苏苏州215104;苏州职业大学电子信息工程系,江苏苏州215104
【正文语种】中文
【中图分类】TK513.5
【相关文献】
1.基于MSP430单片机的无线传能充电器设计 [J], 陈中瑾
2.基于STC单片机的智能太阳能充电控制器的设计 [J], 丁惠忠
3.基于ATmega128单片机的汽车太阳能充电控制器 [J], 秦俊;南洋;董劲男
4.基于MSP430F149单片机的智能快速充电机的设计 [J], 刘皓;李英顺
5.基于Arduino单片机的太阳能智能充电控制器监测系统设计 [J], 杨立英
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基于MSP430控制的太阳能遥测遥控航标终端
Tele-metering and Tele-control Beacon Terminal with Solar Energy Based on the Control of MSP430作者： 谭静霓[1,2] 明鑫[3]
作者机构： [1]广西大学,广西南宁530004 [2]广西经贸职业技术学院,广西南宁530021 [3]广西职业技术学院,广西南宁530007
出版物刊名： 广西职业技术学院学报
页码： 6-10页
年卷期： 2012年 第5期
主题词： 航标灯 GPS定位 GSM无线通信
摘要：MSP430系列单片机性能优越，集合了多种先进技术。
它是一款具有16位RISC处理器及丰富片内外设等优点的超低功耗单片机。
针对传统航标灯的不足，设计出一款利用单片机MSP430控制的、基于太阳能供电，具有GPS定位及GSM无线通信的航标灯终端，从而提高了对航标灯的管理时效。
实践表明本系统设计合理，运行可靠，有一定应用价值。
基于MSP430单片机的太阳能热水器无线监测系统设计
基于MSP430单片机的太阳能热水器无线监测系统设计赵伟光;刘勇【摘要】用更简单便捷的方法测量太阳能热水器实时的水温与水位,并在用户端显示,以实现家居现代化.监测系统分数据采集端与数据接收处理端两部分.数据采集端通过温度传感器DS18 B20测量水温,通过超声波测距模块HC-SR04测量水位,将所测数据通过无线收发模块发送至接收端.接收端接收到数据后,先进行CRC算法校验再还原出水温和水位值,并将获得的水位值与按键所设的水位值比较实现高水位报警.通过硬件仿真后已实现所有功能,可在用户端直接获得此时太阳能热水器的水温和水位值,该系统在水位测量以及数据稳定性方面具有一定的优越性.【期刊名称】《黑龙江大学工程学报》【年(卷),期】2017(008)003【总页数】6页(P76-81)【关键词】MSP430;太阳能热水器;温度测量;水位测量;无线监测系统【作者】赵伟光;刘勇【作者单位】黑龙江大学电子工程学院, 哈尔滨 150080;黑龙江大学电子工程学院, 哈尔滨 150080【正文语种】中文【中图分类】TP274目前，太阳能热水器被普遍用于居民生活，但一般都采用最老式的控制系统。
如水位测量：采用的水位测量传感器基本都是依赖RC充放电的方法，需要将传感器放置于水箱之中，随着水位的上升传感器中并联的电阻变多，从而导致电容两端电压发生变化，微处理器通过采集电容两端电压来确定水箱内水位。
该方法硬件较为复杂且测量范围不全面。
除此之外，现生产的太阳能热水器在温度测量、安全高度警示等方面也存在很大的改善空间。
国内外制造商、开发商和学术界都十分重视太阳能热水器水位检测技术，研制了电极式、浮球式和电容式等多种结构的水位传感器，但受水垢、成本和安装复杂度等因素影响均未得到广泛应用[1]。
在其基础上添加的无线系统也较为复杂，工业产品价格高，2011推出的改进型ZigBee无线传输设备适用距离短，很难满足现代智能家居的要求。
基于MSP430单片机的太阳能发电装置设计
基于MSP430单片机的太阳能发电装置设计李亚辉;王琪;李荣敏;王珂;罗光亮【摘要】太阳能作为清洁能源得到了人们广泛的认同，然而，能够随心所欲利用太阳能，并将其作为不同需求的电能输出，还是一个新的课题。
本文基于MSP430单片机设计制作了一套太阳能自动跟踪发电装置。
为便于携带，确定了装置整体结构可拆卸方案；同时，进行了跟踪算法的设计；选用了大容量铅酸蓄电池以及多通道的USB可调电压输出接口（DC：0-12V），极大方便了当前家庭数码产品的使用及其他应用。
装置通过使用，验证了设计的实用性。
%Solar energy has been widely recognized by people as clean energy. However, the arbitrary use of solar energy to meet the different electricity output needs is still a new research field. A multi-functional portable solar power device which is based on the MSP430 microcontroller has been independently designed in this paper. The overall detachable structure program has been selected so that it is convenient to carry the device. The tracking algorithm has been programmed accordingly. The selection of large-capacity lead-acid batteries and multiple adjustable voltage output USB interface (DC:0V-12V) greatly facilitates the use of daily digital products and other applications. The actual use verifies the practicality of the design.【期刊名称】《机电设备》【年(卷),期】2013(000)004【总页数】5页(P99-103)【关键词】太阳能发电;自动跟踪;MSP430单片机;多功能;便携【作者】李亚辉;王琪;李荣敏;王珂;罗光亮【作者单位】江苏科技大学张家港校区，江苏张家港215600;江苏科技大学张家港校区，江苏张家港215600; 苏州理工学院机电与动力工程学院，江苏张家港215600;江苏科技大学张家港校区，江苏张家港215600; 苏州理工学院机电与动力工程学院，江苏张家港215600;江苏科技大学张家港校区，江苏张家港215600;江苏科技大学张家港校区，江苏张家港215600【正文语种】中文【中图分类】TN710;TK513.4当前国内外主流的太阳能跟踪发电装置，其从跟踪轴数上可分为：单轴式和双轴式，从跟踪所用方式上可分为：时钟式、程序控制式、压差式、控放式、光电式和用于天文观测和气象台的太阳跟踪装置几种[6-9]。
基于MSP430的太阳角度追踪系统
基于MSP430的太阳角度追踪系统南京航空航天大学自动化学院姚嘉俊【摘要】本文基于MSP430单片机为控制核心，设计了一种自动追踪太阳高度角与方位角转动的自动太阳追踪器，现场运行结果表明该系统跟踪准确、能耗低、可靠性高、系统性能稳定，发电效率提高25%以上，具有重大的现实意义。
【关键词】太阳追踪；单片机；效率能源是人类赖以生存和发展的物质基础。
近几十年来，能源问题一直是举世瞩目的重大问题之一。
人类正在急切寻求可替代常规能源的新能源。
太阳能作为一种清洁无污染的能源, 发展前景非常广阔。
太阳能发电技术已成为全球发展速度最快的技术之一。
然而它也存在着分散性、不稳定性、效率低和成本高的问题, 这就对太阳能的收集和利用提出了更高的要求。
要使太阳能发电真正达到实用水平，一是要提高太阳能光电变换效率并降低其成本，二是要实现太阳能发电同现在的电网联网。
目前很多太阳能电池板阵列基本上都是固定的,没有考虑到太阳光线与地表角度问题，因此没有充分利用太阳能资源, 发电效率低下。
据实验, 在太阳能光发电中, 相同条件下, 采用自动跟踪发电设备要比固定发电设备的发电量提高35 %。
当然，特殊用途和实验室中用的太阳电池效率要高得多，如美国波音公司开发的由砷化镓半导体同锑化镓半导体重叠而成的太阳电地，光电变换效率可达36％，快赶上了燃煤发电的效率。
但由于它太贵，目前只能限于在卫星上使用。
因此在太阳能利用中, 进行追踪是十分必要的。
本文提出一种新型的基于MSP430单片机的太阳光自动追踪系统设计方案, 该系统不仅能自动根据太阳光方向来调整太阳能电池板朝向, 有效的保证太阳能电池板能够时刻正对太阳，最大限度的提高太阳跟踪精度，完美实现适时跟踪，最大限度提高太阳光能利用率，提高发电效率。
一、自动追踪系统的组成和结构基本原理框图该系统时刻检测太阳与光伏阵列的位置并将其输入到控制单元，控制单元对这2个信号进行比较并产生相应的输出信号来驱动旋转机构，使太阳光时刻垂直入射到光伏阵列的表面上。
一种基于MSP430单片机的光伏充电装置设计
一种基于MSP430单片机的光伏充电装置设计【摘要】设计了一种光伏充电装置，实现了对48V20Ah 铅酸电池的光伏充电。
设计的主电路基于分离元件的BOOST 升压电路，控制器选用MSP430F5529单片机。
设计中考虑到光伏电池的功率输出问题，研究了爬坡算法的实现方式，可使光伏电池能够以最大的功率提供给后端变换电路。
同时，依据铅酸电池的物理特性，充电装置在给蓄电池充电过程中采用了常用的三段充电策略，保证了充电安全和充电可靠性。
该装置可用于日常48V20Ah铅酸电池的辅助充电，能够延长电池组使用寿命，具有良好的应用前景。
在实验室对系统进行了测试和评估，从测试测试结果来看，该系统恒压输出满足目标要求，充电效率维持在一个较高水平。
【关键词】430单片机；BOOST升压；光伏充电0 引言铅酸电池常在无法提供充电电源的环境下工作，因此如何让铅酸电池在使用过程中进行小电流充电维护以期延长电池寿命是一个亟待解决的问题。
针对这个问题，设计了基于MSP430单片机的光伏充电装置，该装置采用太阳能绿色能源对铅酸电池进行连续小电流充电，解决了电池因长期亏电而损害铅酸电池使用寿问题，实现了太阳能的有效利用，可用于日常48V20Ah铅酸电池的辅助充电。
设计主电路采用BOOST DC-DC升压电路，以MSP430F5529作为控制核心。
控制策略中，研究了爬坡算法的实现方式，可使光伏电池能够以最大的功率提供给后端变换电路。
为了防止对铅酸电池的过充和实现快速充电，采用了最大功率充电、稳压充电和浮充的三段充电控制。
设计中对BOOST升压电路中用到的功率MOSFET、储能电感、MOSFET驱动等元件进行选型，完成了硬件电路设计，并制作了一台光伏充电装置样机。
1 总体设计光伏充电装置的核心是基于分离元件的BOOST升压电路，控制器选用MSP430F5529单片机。
对单片机编程实现爬坡算法和PI调节算法，实现铅酸电池的最佳充电。
外围电路中，由运放构成电流、电压的信号调理和检测电路，输出信号送单片机AD采样接口。
基于MSP430的太阳光源跟踪控制系统设计
基于MSP430的太阳光源跟踪控制系统设计
徐艾;廉春原
【期刊名称】《传感器世界》
【年(卷),期】2010(016)012
【摘要】为了提高太阳能电池板的能量转换效率,提出了一种基于MSP430的太阳光源跟踪控制系统.系统设计原理采用光强比较法,硬件部分设计了光强信号采集电路、以MSP430为核心的主控制器、步进电机驱动电路等;软件部分采用模块化编程,加入数字滤波和控制算法.系统实现了对信号采集与处理、电机驱动等模块的控制,能够快速准确跟踪太阳光源.运行实验结果表明,系统运行稳定,控制灵活,达到预期的设计目标.
【总页数】4页(P21-24)
【作者】徐艾;廉春原
【作者单位】常州机电职业技术学院电气工程系;常州工学院电子信息与电气工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TP273
【相关文献】
1.基于GE智能控制平台的太阳能跟踪控制系统设计 [J], 郭庆云;续明进;张振国
2.基于MSP430点光源跟踪系统设计 [J], 杨春杰;亢红波
3.基于STM32的太阳跟踪微控制系统设计 [J], 张宇思;时维铎;徐磊;丁锐
4.基于BPNN的太阳能板双轴自动跟踪控制系统设计与应用 [J], 刘东睿;马铭泽;黄敏
5.基于PLC的太阳能双轴跟踪控制系统设计 [J], 刘贤群;蒋逢灵
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MSP430单片机在移动太阳能灯检测和控制中的应用易良廷 杨海平 龙 燕(后勤工程学院军事建筑与环境工程系 重庆 400041) 伴随科学技术的进步,新材料、新器件不断涌现,为我们进一步开发利用太阳能,降低装置成本、提高装置可靠性和延长装置整体使用寿命奠定了基础。
过去的蓄电池充放电控制多采用分离元件,装置体积大、温度稳定性差、检测控制不可靠,造成装置环境适应能力差[2]。
MSP430系列单片机由美国某公司生产,是一种特别强调超低功耗的单片机品种,很适合于各种功率消耗要求特别低的场合。
在这个系列中有多个型号,如11X、31X、32X、33X、43X等,他们是分别按照不同的应用需求组合各功能模块而成[3]。
本文重点讨论11X系列的应用。
MSP43011X系列单片机,具有6μs迅速启动、ES D 保护即抗干扰能力强、118～316V低电压工作、主频1MH时011～400μA的低工作电流、64kB寻址空间和多达4kB+256B的flash存储器、多个IΠO中断口、仅仅27条核心指令、可汇编或C语言编程、工作温度范围宽(-40～85℃)等特点,特别适合于电池供电、环境温度变化大的控制装置。
1 11X1系列单片处理器结构MSP43011X1系列微处理器功能结构与其他常用系列微处理器近似。
主要有CPU和16个寄存器、系统时钟振荡器(含3个输出:MC LK—主时钟、AC LK—辅助时钟、S MC LK—系统主时钟)、多达4kB闪存、256BRAM、两个8位输入输出端口、1个看门狗定时器和3个通用计数定时器、1个比较器、16位地址和数据总线等。
该处理器上电复位时,各端口输出“0”。
处理器共有20脚,如图1。
各脚功能及使用说明如表1。
处理器内部功能框图如图2所示。
图1 MSP430F11X1I DW片脚图表1 MSP430F11X1片脚使用说明腿名IΠO说明腿名I/O说明P110IΠO通用数字IΠOΠA定时器时钟T AC LK输入P212IΠO通用数字I/O/A定时器捕捉CCI10B输入/比较器输出P111I/O通用数字I/O/A定时器捕捉CCI10A输入,比较输出P213I/O通用数字I/O/A定时器比较输出1/比较器输入(+)P112I/O通用数字I/OΠA定时器捕捉CCI11A输入,比较输出P214I/O通用数字I/O从定时器比较输出2/比较器输入(-)P113I/O通用数字I/O/A定时器捕捉CCI12A输入,比较输出P215I/O通用数字I/OΠ外接数字控制频率的电阻P114I/O通用数字I/O/S MC LK输出Π测试或程序写入时钟输入RST/NM1I复位/直接中断输入P115I/O通用数字I/O/T AOΠ测试或编程模式选择输入端TEST I选择测试时端口1的跳接脚(外接30K以上的电阻)P116IΠO通用数字I/O/T A1Π测试数据输入端VCC电源P117I/O通用数字I/O/T A2Π测试数据输出或编程时的数据校正VSS接地P210I/O通用数字I/O/AC LK输出XIN I晶振输入P211I/O通用数字I/O/A定时器时钟INC LK X OUT I/O晶振输出61中国照明电器CHI NA LIG HT&LIG HTI NG2005年第3期图2 MSP430F11X1内部结构示意 2 移动灯具所需的控制功能便携式灯具要求其体积小、重量轻,最重要的是太阳能光伏电池作为电能补充的唯一装置,灯具必须经受日晒雨淋;同时,灯具的工作状态必须清楚地告诉用户,以便其掌握电量、充放电状态、光源和其他控制装置工作是否正常;灯具在使用中也必须便于用户控制,如开、关灯等。
为此,我们为灯具设置了以下功能。
211 LC D显示为便于用户及时了解灯具的状态,我们采用LC D 图形、字符同屏显示的方式,设置蓄电池电量显示、灯管点亮指示和辅以时钟等功能。
电量显示块设置电池外框、五格条形状电量指示和“欠压”指示。
当电量足时显示满五格;当电量逐渐降低到还剩一格时报警,随即显示“欠压”;电量继续降低到一定程度,自动关灯。
212 键盘控制控制键盘采用组合膜键,在膜键上分别设置“开”、“关”、“复位”、“调时”和“调分”键。
这些控制信号输入到MSP430微处理器中,通过判断,微处理器发出控制信号控制灯电路。
213 保护控制随放电的进行和环境条件的变化,蓄电池电量将逐渐下降。
如果不对用电进行控制,将造成蓄电池过放,电池寿命大大缩短。
为此,必须设置过放保护。
另外,为防止蓄电池过充,也应该设置防过充保护,但考虑到太阳能电池与蓄电池的容量比较小,充电系统电流与容量的负反馈控制,此装置中不设过充保护。
3 基本控制原理按照检测控制功能要求,在微处理器的硬件和软件设计中,我们完成了:311 A/D转换为了实现电压的检测,同时降低产品成本,我们未选用专用A/D转换器,而是利用微处理器提供的比较器作斜坡变换,其基本原理是比较器的一个输入端接参考电压,另一个输入端接RC充放电网络的电容端电压,如图3所示。
71易良廷等:MSP430单片机在移动太阳能灯检测和控制中的应用图3 斜坡变换的基本原理 图中V M 是指处理器的电源电压,系统中设置为310V ;V R =R 2V CC R 1+R 2,一般,V R ≈12V M 。
从比较器的工作原理知道:当V C <V R 时,V 0=1,当V C >V R 时,V O =0。
即可通过判断V O 的高低电平来判断比较器反向输入端的电压。
程序中,首先设置P214=0,电容放电,当I 点电位为“0”时,设置P214=1,电容开始充电,同时,启动计数器计数,直到V O =0停止计数。
如果V R 越大,则计数脉冲越多,反之越少。
因此,通过计数脉冲的多少就可判定V R 的高低。
V CCC =R 1+R 2R 2(1-e KT ΠRC ) 式中:K 为计数脉冲,T 为计数周期。
用比较器作A/D 转换,必须注意几个问题:①R 、R 1、R 2必须选用高稳定性电阻;②电容C 必须选择高稳定性电容,抗干扰能力要强;③RC 充放电时间常数不能太大,避免工作在非线性段,但也不能太小,这要与处理器工作频率和计数程序周期相配合:④R 1、R 2决定的V R 最好在充电曲线的线性段;⑤一批微处理器的一致性要好,特别是它们的逻辑低电平值要尽可能一致。
312 膜键检测与控制膜键检测采用阻容网络电平下拉电路。
平时,电容处于高电平状态,当按下任一键时,电容通过阻容网络放电。
低电平输入到微处理器的P110～P113,程序循环扫描各端口的电平状态,当检测到低电平时启动相应的控制程序。
防抖动由软件实现。
其中复位键是控制双稳态电路,继而控制开关元件,实现总电源的开关,用于灯具长期储存、运输作总开关或上电复位用。
313 液晶显示控制显示采用文字、图形混合的液晶显示块。
液晶显示块设计成自带LC D 控制器,外部只需输入5个信号:电源V C 、地G ND 、控制信号CS 、数据DAT A 、读写允许信号WR ,其中CS 、WR 低电平有效。
现用汇编语言将R4寄存器的数据送出显示如下。
TX —LOOP BIT #POS BIT ,R4 ;R4位测试J Z Clk —0;该位为0BIS.B #A ,&P2OUT ;DAT A 输出1JMPC LK —1C LK —0BIC.B#A ,P2OUT;DAT A 输出0C LK —1 BIC.B #C LK,&P2OUT ;CS 输出0BIS.B #C LK,&P2OUT ;CS 输出1R LC R4;右移1位DEC R10;数据传完了吗?JNZTX —LOOP81中国照明电器2005年第3期4 实现及结果根据以上原理和分析,用MSP430F1121I DW检测控制的便携式太阳能灯具检测电路框图如图4所示。
图4 灯具检测控制电路框图 上述框图中的稳压电路两路输出,一路电压为3V,送微处理器。
此电压的精度要求较高,否则,将引起ADC的个体差异。
另一路电压为5V,用作LC D电源。
我们设置MSP430F1121主工作频率为4MHZ,其点灯驱动时耗电大约为112mA左右。
稳压电路设计时还必须注意,稳压元件损坏将导致微处理器和LC D被烧,因此,必须要采取保护措施。
通过编程,用了不到1kB的程序量,我们较好地实现了灯具充电、放电的控制和灯具状态显示(包括辅助时钟的调整与显示)等功能,灯具整体运行稳定、可靠,达到了预期的要求。
参考文献1 李俊峰.中国光伏发电商业化发展报告.北京:中国环境科学出版社,2001.032 崔岩孙晶伟等.太阳能光伏电源控制器工作稳定性的研究.新能源,1996.063 胡大可.MSP430系列超低功耗16位单片机原理与应用.北京:北京航空航天大学出版社,2000.065 M ark buccini.An MSP430F11X1S igma2Delta T ype M illiv olt M eter.TEX ASINSTRUME NTS application report2000.116 Msp430x11x1mixed signal microcontroller.TEX AS INSTRUME NTS,2000.06(本文编辑 王东明)91易良廷等:MSP430单片机在移动太阳能灯检测和控制中的应用。