基于51单片机太阳能路灯的控制系统
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。
基于单片机的太阳能路灯控制系统设计
目录
01 一、系统需求分析
02 二、系统硬件设计
03 三、系统软件设计
04 四、结语
05 参考内容
随着社会对环保和能源利用的度不断提高，太阳能路灯控制系统在城市照明 中的应用越来越广泛。这种系统可以有效降低电力消耗，减少碳排放，同时提高 能源利用效率。本次演示将探讨基于单片机的太阳能路灯控制系统的设计。
三、系统软件设计
系统软件设计主要是根据传感器的输入和预设规则来控制路灯的开关和亮度。 具体来说，程序需要实现以下几个功能：
1、实时监测环境光线和时间：通过读取光敏电阻或数字光感器的电压值以 及GPS模块或网络时间服务器的当前时间，程序可以实时获取环境光线和时间数 据。
2、控制路灯开关：根据当前时间和环境光线强度，程序可以判断是否需要 打开或关闭路灯。例如，在夜晚或光线较弱的情况下，程序可以自动打开路灯； 而在白天或光线较强的情况下，程序可以自动关闭路灯。
5、日志记录：为了方便后期维护和管理，程序需要具备日志记录功能。例 如，记录每天的开关灯时间、亮度值以及异常情况等。
四、结语
基于单片机的太阳能路灯控制系统设计可以有效提高城市照明的智能化和绿 色化水平。通过实时监测环境光线和时间，自动控制路灯的开关和亮度调节，可 以有效降低电力消耗和碳排放，同时提高能源利用效率。这种系统不仅可以广泛 应用于城市道路照明中，也可以为其他领域提供一种绿色、智能的能源利用方案。
参考内容
随着人类对可再生能源的依赖日益增加，太阳能路灯系统在公共照明领域中 的应用越来越广泛。这种系统不仅可以节约电力，降低碳排放，而且可以持续供 电，不受天气影响。然而，如何有效地管理和控制太阳能路灯系统，使其在保证 照明质量的最大限度地减少电力消耗，是当前面临的一个重要问题。本次演示提 出了一种基于单片机的太阳能路灯智能控制系统设计，以解决这一问题。
基于51单片机的太阳能热水器控制系统设计
基于51单片机的太阳能热水器控制系统设计一、本文概述随着全球对可再生能源需求的日益增加，太阳能作为一种清洁、可持续的能源形式，已经引起了广泛的关注和应用。
太阳能热水器作为一种常见的太阳能应用产品，其在节能减排、提高生活质量等方面具有显著的优势。
然而，太阳能热水器在实际使用过程中，仍存在一些问题，如水温控制不稳定、能效利用率不高等。
为了解决这些问题，本文提出了一种基于51单片机的太阳能热水器控制系统设计方案。
该系统以51单片机为核心控制器，结合温度传感器、水位传感器、执行机构等硬件设备，实现了对太阳能热水器水温和水位的精确控制。
通过实时监测水温和水位信息，系统能够自动调整加热功率和补水流量，确保水温稳定在用户设定的范围内，同时避免了水资源的浪费。
系统还具有故障诊断功能，能够及时发现并处理潜在的故障问题，提高了系统的可靠性和稳定性。
本文首先介绍了太阳能热水器的工作原理和现状，分析了传统控制系统存在的问题和不足。
然后，详细阐述了基于51单片机的太阳能热水器控制系统的硬件组成和软件设计。
在硬件设计方面，本文介绍了各个硬件模块的功能和选型原则，包括温度传感器、水位传感器、执行机构等。
在软件设计方面，本文详细说明了系统的控制算法和程序流程，包括温度控制算法、水位控制算法、故障诊断算法等。
本文通过实验验证了系统的可行性和有效性，为太阳能热水器的智能化、高效化提供了有益的探索和实践。
本文的研究不仅有助于提升太阳能热水器的能效利用率和用户体验，还为其他可再生能源应用产品的智能化控制提供了有益的参考和借鉴。
本文的研究成果对于推动太阳能热水器行业的技术进步和产业发展具有重要的现实意义和应用价值。
二、太阳能热水器控制系统总体设计太阳能热水器控制系统的总体设计是确保整个系统高效、稳定运行的关键。
在设计过程中，我们充分考虑了太阳能热水器的实际应用场景和用户需求，以及51单片机的性能特点，从而构建了一个既实用又可靠的控制系统。
基于51的太阳能LED路灯的设计与实现
基于51的太阳能LED路灯的设计与实现朱黎;陈雨佳【摘要】本文基于AT89S51单片机实现对太阳能LED路灯照明控制系统进行优化设计和研究.该系统以太阳为光源,白天充电,晚上使用,也可根据外界环境明暗的变化,能够自动进行灯亮和灯灭.整个系统分为路灯控制器、太阳能采集电路、蓄电池控制器、红外传感器距离感应电路、光敏电阻模块、负载输出控制与过流检测电路、键盘电路、节能LED电路、LCD显示等模块.通过红外传感器可以接收物体在一定范围内发出的红外线,实现行人过往时点亮路灯,改善节能环保的目的.作品整体设计由金属架子(底座有废旧木板)构成、设计作品工艺精湛、美观、实用性强、体现了绿色环保理念、极大的方便了人们的夜间出行.【期刊名称】《电子设计工程》【年(卷),期】2014(022)020【总页数】3页(P181-182,186)【关键词】太阳能;控制器;AT89S52;红外感应;蓄电池;PWM;LED【作者】朱黎;陈雨佳【作者单位】陕西工业职业技术学院陕西咸阳712000;陕西工业职业技术学院陕西咸阳712000【正文语种】中文【中图分类】TN710随着科学技术的迅速发展，世界能源危机日益严重，利用常规能源已不能适应世界经济快速增长的需要，开发和利用新能源越来越引起各国的重视。
太阳能作为一种“取之不尽，用之不竭”安全可靠、无噪声、无污染和可再生的能源越来越受到重视[1]。
加之现今光伏技术的逐渐成熟，利用光伏发电成为解决能源问题的一大途经。
随着可持续发展的不断深入，人们在积极开发各类可再生新能源的同时也在倡导节能减排的绿色环保技术而在照明领域，寿命长节能安全绿色环保色彩丰富微型化的LED固态照明也已被公认为世界一种节能环保的重要途径[2]，太阳能LED路灯同时整合了这两者的优势。
1 系统的整体方案设计本论文主要研究方向是太阳能LED路灯的研究，其核心部件为蓄电池控制器和路灯控制器。
蓄电池控制器是控制太阳能电池方阵对蓄电池充电以及蓄电池给负载供电的自动控制设备，能自动防止蓄电池过充电和过放电，有效的保护蓄电池，延长使用年限。
简述基于单片机的太阳能路灯控制系统的设计[001]
![简述基于单片机的太阳能路灯控制系统的设计[001]](https://img.taocdn.com/s3/m/9ac079a9844769eae009edbc.png)
基于单片机的太阳能路灯控制系统的设计摘要：本文介绍了一种基于单片机的跟踪式太阳能路灯控制系统，该系统以单片机为核心，采用声控、红外感应、光控等模块实现智能化控制。
当太阳能光照不足时，将电路切换到市电路中给蓄电池供电。
通过蓄电池过冲、过放功能，来保护电路以及延长蓄电池使用寿命。
关键词：单片机；太阳能；双极轴追光；市电切换0 引言目前国内外太阳能路灯主要采用固定安装方式，其全天的有效平均日照时间约为3.5小时[1]。
其余日照时间因太阳光光强不足或太阳能入射角小的原因而导致发电量大幅度下降[2]。
单轴追光装置输出特性是明显的非线性，极易受到外部环境的影响，同时电池板固定装置决定了一天之内受照射的平均量很低导致成本高[3]。
而太阳能路灯具有广泛的地域应用，对比单轴追光，双轴追光更能提高太阳能利用率，在降低成本、加快太阳能路灯的普及和提高太阳能利用率的条件下，其具有较高的研究意义[4]。
1 路灯控制系统总体设计本文设计的路灯控制系统如图1所示。
通过声、光、红外等模块感知外界环境，传输给单片机并作出反馈，实现对电机的驱动以及路灯的智能调节，达到太阳能电池板跟踪式追光的要求。
编写程序算法，使传感器与控制电路输出相应的控制信号驱动电机组配合。
控制电池板的X轴的方位角和Z轴的高度角，使光线垂直射到电池板上，从而使太阳能的利用率达到最高。
根据蓄电池两端的电压与最低阀值电压或与峰值电压的比较，使电路进行市电充电与太阳能涓流充电状态间的智能切换[5]。
且该系统能通过断电保护来防止蓄电池过冲过放以及电流反涌烧坏电路。
实验室搭建模型如图2所示。
2 硬件设计2.1 硬件总体介绍该系统采用光线采集模块、声控模块、红外检测模块、市电切换模块、太阳能跟踪模块等组成。
其中以AT89C51单片机为控制核心，主控制器主要完成对光照强度检测、太阳方位检测、定时、计数、中断程序处理、电机动作等控制。
2.2 双轴跟踪装置机械结构双轴太阳跟踪装置的机械结构如图3 所示，以两个伺服电机分别控制转台，驱使高度角和方位角方向的旋转以达到平板时刻与太阳光线垂直的目的[6]。
基于51单片机的模拟路灯控制系统
中文摘要中文摘要本作品是具有自动化程度高、运行可靠、使用维护方便的照明控制系统，为城市路灯现代化提供了一些参考方案。
系统采用STC单片机为核心的最小系统板，设计了模拟路灯控制系统。
控制系统采用定时器设定时钟功能，设定、显示开关灯时间；用了基于555为核心的红外传感器检测物体的定位。
路灯单元控制系统采用恒流源供电，具有输出功率调整功能，并能定时调整功率。
阐述了基于单片机模拟路灯控制系统实现的设计思想、方法及过程。
该模拟控制系统，能有效的节约能源，减少照灯具的损耗。
城市亮化随之被政府所重视，既而大量的资金投入进行建设和改造中去，使得我们的城市夜晚变得灯火辉煌，绚丽多彩，但同时，诸多问题也随之而来：能耗的逐年攀升，产生的某些问题亦逐渐显露出来，如城市路灯的维护量增大，带来人员不足的问题，使得路灯故障时不能得到及时的修复以致造成人民生活的不便；维护费用也随之增加，社会成本过高，电费支出过多，财政承担相对困难，给政府带来了相对大的压力；光污染现象严重……这些问题的产生无疑给当地的路灯管理部门的各方面工作带来很大的压力，因此他们迫切的想解决此问题，故针对这种情况我们设计并制作了这一节能智能型的模拟路灯控制系统，其主要价值在于能更好的节能与监测，在很多方面给人们带来了方便，给维护人员降低了难度。
在白天模式的时候，还能根据环境明暗的变化控制路灯的开启和关闭路灯，在夜晚模式的情况下，根据交通路面情况自动开关灯。
当灯出现故障不亮时，能够检测并且通过声光系统报警，显示器上显示故障灯的编号。
自制的单元控制器中的LED灯恒流驱动电源，在多数情况下，具有系统稳定，功耗低等特点。
以STC89C51RC为核心，利用时钟控制LED灯的开关时间段，通过红外感应模块将物体运动的信号通过555的TTL高低电平输入单片机，并通过三红外线输入的情况判断物体运行方向，再控制LED灯的开关情况。
并完成四方面的功能：时间设定功能，环境明暗判断，独立控制功能，交通条件控制功能。
基于51单片机路灯控制系统设计概要
目录0 前言 (1)1 总体方案设计 (1)2 硬件电路设计 (2)2.1STC89C52单片机系统 (2)2.2 光电传感器模块 (3)2.3显示模块设计 (5)3 软件设计 (6)3.1 主程序设计 (6)3.2 计算流量子程序 (7)3.3 显示子程序 (8)4 调试分析及硬件组装 (9)5 结论及进一步设想 (10)参考文献 (10)课设体会 (11)附录1 电路原理图 (12)附录2 程序清单 (13)路灯控制系统设计（1）张磊沈阳航空航天大学自动化学院摘要：本设计以STC89C52单片机为核心控制芯片，此单片机可靠性高、性价比高、精度高、微型化、易于操控、管脚功能简单。
整个电路采用模块化设计，由单片机最小系统模块、显示模块、光电传感器模块组成。
光电传感器发送信号给单片机综合分析处理，实现路灯控制系统的各种功能。
在此基础上设计了系统的总体方案，最后通过硬件和软件实现了各个模块的功能。
相关模块附有硬件电路图、程序流程图、功能与原理的说明。
最后经实验证明，这套系统软硬件设计能有效结合、抗干扰能力强、功能完善，可以实现对汽车流量的监测并能达到节能的目的，可应用于马路路灯的控制。
关键词：STC89C52；亮灭；流量0 前言此路灯控制系统最主要的模块是光电开关（光电传感器）模块，既是控制路灯亮灭的传感器也是计算流量的传感器。
此光电传感器是利用被检测物对光束的遮挡或反射，由同步回路选通电路，从而检测物体有无的。
物体不限于金属，所有能反射光线的物体均可被检测。
此光电开关属于漫反射式光电开关，它是一种集发射器和接收器于一体的传感器，当有被检测物体经过时，物体将光电开关发射器发射的足够量的光线反射到接收器，于是光电开关就产生了开关信号。
当被检测物体的表面光亮或其反光率极高时，对射式和镜反射式都不适用，漫反射式的光电开关才是是首选的检测模式，因为红外线光电开关在环境照度高的情况下都能稳定工作。
所以此路灯控制系统具有稳定性好，可靠性高，体积小重量轻，节能等优点。
基于51单片机的路灯控制系统设计开题报告
基于51单片机的路灯控制系统设计开题报告基于51单片机的路灯控制系统设计开题报告在经济发展迅速的今天，报告十分的重要，我们在写报告的时候要注意语言要准确、简洁。
那么，报告到底怎么写才合适呢？下面是小编帮大家整理的基于51单片机的路灯控制系统设计开题报告，欢迎阅读，希望大家能够喜欢。
一、本课题的内容及研究意义1、论文研究的目的和意义如今，照明电路的数量越来越多，使得城市街道、小区内的路灯的用电量占城市用电量的比重越来越大，在用电高峰期时，电网超负荷运行，电网电压都低于额定值，在用电低谷期供电电压又高于额定值，当电压高时不但影响照明设备的使用寿命，而且耗电量也大幅增加，当低谷时，照明设备有不能正常工作。
所以，对城市的路灯的设计已经成为了当务之急，特别是午夜之后车流量急剧减少时，应该适当的关闭路灯，节约用电。
但是我国的既节能又能延长路灯寿命的技术相比国外却是落后了，因此智能节能路灯控制系统的设计对于城市的发展至关重要。
本论文旨在设计一套对外界光线和电压信号的采集来控制路灯的自动启停以及智能调压的控制系统，它能对路灯进行稳压、调压、自启动并延长路灯寿命的作用。
2、论文研究内容本设计可以通过对外界光线和电压信号的采集来控制路灯的自动启停以及智能调压从而减少城市路灯照明耗电量，又对输入电压进行稳压调节来提高用电效率。
要求独立选择芯片、设计电路、编制程序、调试、完成整个系统功能。
主要内容如下：(1)根据控制技术的特点，进行路灯系统设计的整体研究与设计。
(2)针对光线和电压信号的采集，采用数据采集技术。
(3)通过按键可对相关的参数值进行设置，从而实现对不同时间进行不同的开灯模式。
(4)当电压符合额定电压时，系统自动进行稳压。
(5)在午夜之后降低电压以调节路灯亮度，实现调压。
二、本课题的研究现状和发展趋势目前，路灯系统一般采用钠灯、水银灯、金卤灯等灯具。
这类灯具有发光效率高、光色好、安装简易等优点，被广泛使用，但同时也存在着诸如：功率因子低、对电压要求严格、耗电量大等缺点。
基于51单片机的声控和光控路灯的设计
基于51单片机的声控和光控路灯的设计声控和光控是现代智能化路灯系统中的两种常见控制方式。
基于51单片机的声控和光控路灯设计，可以实现根据环境音量和光照强度的变化对路灯的开关进行智能控制。
设计要点：1.声音控制模块的设计：使用麦克风传感器以及电平转换电路将声音信号转换为合适的模拟电压信号，并通过模数转换电路将模拟信号转换为数字信号，输入到51单片机的AD口。
2.光强控制模块的设计：使用光敏电阻作为光感传感器，通过调整电阻的阻值来改变模拟电压信号的大小，再通过模数转换电路将模拟信号转换为数字信号，输入到51单片机的AD口。
3.路灯控制模块的设计：通过51单片机的IO口控制继电器的开关，实现对路灯的开关控制。
4.算法设计：根据声音和光照信号的变化，设计相应的算法来判断是否需要开启或关闭路灯。
设计步骤：1.搭建硬件平台：选取合适的传感器、模块和外围电路，连接到51单片机的相应引脚。
2.开发软件程序：使用汇编或C语言开发相应的程序，包括输入输出控制、AD转换、定时和中断处理等。
3.声音控制算法设计：根据声音信号的变化，设计合适的算法来判断是否需要开启或关闭路灯。
4.光强控制算法设计：根据光照信号的变化，设计合适的算法来判断是否需要开启或关闭路灯。
5.路灯控制算法设计：根据声音和光照信号的变化，结合设定的阈值，设计相应的控制算法来判断是否需要开启或关闭路灯。
6.调试和测试：将程序烧录到51单片机中，进行硬件和软件的调试和测试，确保系统能够正常运行。
设计注意事项：1.选择合适的传感器和电路，保证信号的准确性和稳定性。
2.设计合适的判断算法，避免误操作或过于灵敏。
3.根据实际需求，设定合适的阈值，确保路灯的控制精确度。
4.考虑到系统的可靠性和稳定性，需要对硬件和软件进行充分的测试和调试。
总结：基于51单片机的声控和光控路灯设计，可以实现根据环境音量和光照强度的变化对路灯的开关进行智能控制。
设计的关键点包括声音控制模块和光强控制模块的设计、路灯控制模块的设计以及相应的算法设计。
基于51单片机太阳能路灯的控制系统
本设计基于C8051F330的PWM 限流控制器结合蓄电池充放电特性和电池伏安特性，专为LED路灯设计的充放电路。
白天太阳能电池板给蓄电池充电作为供电能源，灯不亮；在晚上，蓄电池对LED路灯放电，达到照明目的。
1 太阳能路灯控制系统硬件设计1.1 硬件组成路灯控制电路系统如图1- 1 所示。
图1-1 路灯控制电路系统1.2 控制器1.2.1 充放电电路选用C8051F330 单片机作主控制芯片，检测太阳电池电压、蓄电池电压及充放电流等参数，并按一定算法控制MOS管的导通和关断，达到控制路灯系统充放电的功能。
图1- 2 为控制器充放电电路图，电池板电压经R1 和R2 分压送至A/D转换口检测，以判别光线强弱。
光照充足时，电池板给蓄电池充电。
控制器实时检测蓄电池端电压，同时按设定转换点的蓄电池端电压值，控制充电各阶段的电压转换和停充。
图1-2 充放电电路1.2.2 MOSFET开关电路设计中用MOSFET 实现电路通断。
MOSFET 开关频率高适合作为PWM 控制充电开关。
采用N 沟道MOSFET ，导通电压Vth>0，由图1- 3 实现MOSFET 驱动。
R1 为基极限流电阻，C 为加速电容。
当输入信号上升、下降时，R1 电阻瞬间被旁路并提供基极电流，在晶体管由导通状态变化到截止状态时能够迅速从基区取出电子（因为R1 被旁路），消除开关的时间滞后，提高开关速度。
图1-3 MOSFET 驱动电路图1.3 电流采样电路通过康铜丝电阻采样的电压经LM358 放大输入单片机，进行数据的处理。
如下图1- 4 所示。
图1-4 电流的采样电路回路电流在康铜丝电阻上产生的压降输入到放大器的反向输入端。
其中 10-R R -U U R U R U -0V0U -U 1203231021====1.4 电源电路如图1- 5 所示，蓄电池电压经过R1 限流后输入到稳压器7812再通过IN4733 进行分压后，经稳压器AS117，将输出电压调至3.3V以供单片机工作。
基于单片机控制的太阳能路灯系统设计
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51单片机多功能太阳能路灯的设计与实现
基于51单片机多功能太阳能路灯的设计与实现随着社会发展的步伐日益加快，人们对新型能源地开发利用程度不断加大，太阳能作为一种新型能源，越来越受到人们的重视，合理有效的利用好太阳能，已逐步成为节能环保的一种趋势。
西藏太阳能资源居中国首位，也是世界上最丰富的地区之一，全年平均日照时数在3 000 小时左右。
因此为了更环保、更加节能，合理有效地利用太阳能，我们设计出一款多功能太阳能路灯。
文中采用C8051F020 作为主控芯片，通过51 单片机控制片内高速AD 对紫外线传感器、温度传感器、光照度传感器等进行采样，对拉萨环境进行监测(特别是紫外线强度的监测)，相关数据参数经过LCD 显示，用户可通过需要显示广告信息，如进行公益广告，商业广告相关信息的宣传；同时利用具有高效节能的LED 灯作为发光源提供照明，蓄电池作为储存电能的工具，将获取的太阳能存储起来。
本设计不仅具有良好的市场前景，而且实现了能源的高效利用。
1 系统设计方案1．1 系统硬件设计文中设计的硬件包括，新华龙电子公司的C8051F0201 单片机、稳压电路。
文中主要利用太阳能电池板将太阳能转化为电能，并储存在蓄电池中，由蓄电池给硬件部分提供电源，通过稳压电路提供单片机工作电压，主控芯片C8051F0201 控制LCD 显示和AD 采样，太阳系统硬件设计框图如图1 所示。
1．1．1 C8051F020 简介C8051F020(以下简称51 单片机)器件是完全集成的混合信号系统级MCU 芯片，具有32 个数字I／O 引脚。
此款51 单片机具有高速、流水线结构的8051 兼容的CIP-51 内核(可达25MIPS)。
全速、非侵入式的在系统调试接口(片内)。
12 位、100 ksps 的8 通道ADC，带PGA 和模拟多路开关。
8 位500 ksps 的ADC，带PGA 和8 通道模拟多路开关和两个12 位DAC，具有可编程数据更新方式。
64 k 字节可在系统编程的FLASH 存储器。
基于51单片机的智能路灯控制器的设计与实现
编号：毕业设计(论文)题目：基于51单片机的智能路灯控制器的设计与实现院（系）：机电工程学院专业：电气工程及其自动化学生姓名：学号：指导教师单位：电气工程及其自动化系姓名：职称：题目类型：☐理论研究☐实验研究☑工程设计☐工程技术研究☐软件开发摘要当今社会，是一个经济和科技高速发展的社会。
随着经济和科技的高速发展，城市的建设也在快速发展。
城市的基础设施也不断地与科技化、信息化、智能化和自动化接轨。
城市照明系统是城市基础设施不可缺少的一部分。
城市路灯照明系统能够发挥其作用，主要是靠路灯控制器的控制。
于是，各种各样的路灯控制器就应运而生了。
目前，由于单片机具有集成度高，处理能力强，扩展能力强，可靠性高，结构简单和价格低廉等优点，它已被广泛应用到各行各业当中。
近年来随着计算机在各个领域的广泛应用，单片机技术正在不断的进步。
单片机技术在各个领域中起着无可替代的作用。
尤其是在和控制有关的领域中，单片机技术提高了产品的智能化程度和技术水平，也降低了产品成本。
现在市场上的很多智能化产品和控制类系统基本都是以单片机技术为核心的。
因此，采用单片机技术来实现路灯的智能控制是一个非常可行的方法。
本文介绍了一个采用MCS-51系列单片机，相关的光电检测设备以及继电设备设计的智能路灯控制器系统。
本系统实现了能根据实际光线的强度来通过单片机I/O口自动控制路灯开/关的功能。
本系统还具有手动操作的功能。
本系统采用NE555芯片和光敏电阻组成光电检测电路，实现对实际光照强度的检测，并传送电平信号到单片机。
单片机通过对该电平信息进行运算，处理后，将输出信号传送给继电器执行电路，从而达到对路灯开关的自动控制。
本系统结构简单，性能稳定，实用性强，实现了路灯的智能控制，非常具有可行性。
关键词：路灯；光电检测；单片机AbstractToday's society, is a rapid development of economic and technological’s society. With the rapid developed of economic and technological, urban construction has also developed rapidly. The city's infrastructure has been with the science and technology, information, intelligence and automation standards. Urban lighting system is one indispensable part of urban infrastructure . City street lighting system can play its role, is mainly controlled by the lamp controller. Thus, a variety of streetlight controller came into being.At present, due to the MCU has the advantages of high integration, processing capability, scalability, reliability and simple structure, low cost advantages etc,it has been widely applied to all walks of life .With the computer was applied in various fields in recent years, the MCU technology is constantly progress. The MCU technology plays a irreplaceable role in all fields . Especially in the areas of about control, the MCU technology not only improve the intelligentize degree and technical level of the product, but also reduce product cost. Now the MCU technology basically as the core of many intelligent products on the market and control systems. Therefore, adopt the microcontroller technology to achieve intelligent control of streetlight is a very feasible method.This article presents a intelligent streetlight controller system which designed by single chip of MCS-51 series, related photoelectric detection equipment and the relay equipment. The system realizes the function of according to the actual intensity of light and through the MCU I / O port to control the streetlights on / off automatically. The system also has the function of manual operation.This system uses the NE555 chip and photoconductive resistance to composition the photoelectric detection circuit,which realizes the detection on actual light and send level signals to the MCU. After the MCU calculations and processing the level information, it transfers the output signal to the relay circuit, then achieve the control of the streetlights on / off automatically.Key words:Streetlight; Photoelectric detection;MCU目录引言 ............................................................................................................................... 错误!未定义书签。
基于51单片机路灯控制系统设计概要
基于51单片机路灯控制系统设计概要第一部分：介绍1.1 路灯控制的背景及目的路灯是城市交通中不可或缺的一部分，它们在夜间提供照明，为人们提供安全和便利。
然而，传统的路灯控制系统不能根据实际需要调整灯光的亮度，尽管这已经成为越来越重要的问题。
此外，有些路灯控制系统还需要考虑太阳落山时间和天气等因素，以确保在需要的时候打开和关闭路灯。
因此，设计一款能够灵活控制路灯的系统，可以在夜间减少能耗，为人们带来更好的体验。
1.2 设计目标本设计以51单片机为核心，旨在设计一款能够灵活控制路灯的系统。
该系统的主要目标包括：1）实现自动化控制，根据天文时间和天气因素灵活控制路灯，减少夜间能耗，提高节能效果；2）提供手动控制功能，以方便路灯管理人员对整个系统进行控制；3）具有稳定性和高可靠性，能够适应不同环境下的使用。
第二部分：系统框图2.1 系统硬件组成本系统的硬件由单片机主控板、数据采集模块、通讯模块、电源模块和LED灯等组成。
其中，单片机主控板包括单片机、时钟模块和电源模块，可以实现路灯的自动化控制。
数据采集模块包括温度、湿度、光线等传感器，可以对路灯周围环境变化进行实时监测。
通讯模块包括无线模块和网络通信模块，可以方便地与其他系统进行数据传输和交互。
电源模块为整个系统提供电力支持，确保它能够正常工作。
2.2 系统框图本系统的框图如下所示：单片机主控板采用设计最为简单的基本电路，以最小的成本实现最大的功效，它通过数据采集模块的监测，进行灯光的自动化控制，并通过通讯模块进一步搜集数据和信息。
在紧急情况下，人们还可以进行手动控制。
第三部分：系统功能设计3.1 自动化控制功能单片机主控板与数据采集模块联合起来，可以实现路灯的自动化控制。
在这种情况下，系统监测到天文时间和天气因素后，可以根据基于光敏电阻原理的光线连续采样值，来自适应地控制路灯的灯光亮度。
此时，单片机主控板的程序将根据采集到的数据来实现自动化控制，该过程由以下模块组成：数据采集模块单片机主控模块数据采集模块主要用于采集天气和环境因素数据，并通过通讯模块的数据传输，将数据发送给单片机主控模块进行处理。
基于单片机的太阳能路灯智能控制系统设计
基于单片机的太阳能路灯智能控制系统设计摘要：随着社会经济的快速发展能源消耗不断增加，造成极大的资源浪费。
为了应对当前日益严重的能源危机，响应生态文明建设，本小组设计了一种基于单片机控制的太阳能路灯控制系统方案。
该系统依靠太阳光为主要能量来源，白天该系统由电池板实现光电转换对蓄电池进行储能，电池负责在夜间为负载供电，该系统具有环保，节能，安全的特点。
关键词：太阳能；路灯；智能控制系统；监测引言城市照明是一种生活姿态，也是一种时尚体验。
它是城市的一面镜子，代表城市的风格，散发城市的魅力。
太阳能LED灯具得天独厚，拥有优良的节能效果、人性化的照明控制，吸引了众多客户的眼球，与传统灯具相比，优势突出，堪称性价比之王，对环境要求不高，只要有阳光，太阳能LED灯具就呈现星火燎原的态势。
太阳能LED灯具发展前景广阔，节能环保、发光效率高是它的优势所在，传统光源必将被逐步取代。
伴随着科技的进步，太阳能LED发光效率不断升高，投入成本不断下降已经是不争的事实。
1智能控制系统运行原理太阳能路灯控制系统在运行的过程中，判定恒流负载输出主要是利用采集太阳能光伏板的电压。
一旦系统检测到太阳能板电压较高，且高出蓄电池额定电压的时候，MPPT充电模式就会自动开启，这时STC单片机通过采样到的太阳能板电压和电流值通过变步长的电导增量法计算最大功率点，通过PWM信号的占空比调节太阳能板充电电压大小达到最佳充电功率点。
在充电的时候对蓄电池进行实施检测，防止其电压发生过充电现象。
太阳能板的电压降低到规定值时，系统则会自动停止冲电，进入分段式恒流负载输出控制模式。
此时主要根据不同的太阳能板电压值，通过Boost放电电路控制PWM信号的占空比方式控制负载输出电路输出不同的电流值。
2系统设计2.1系统总体结构在光照情况下,太阳能路灯系统的电池组件会自动手机太阳光的能量,将这些光能转化为电能并进行存储,对蓄电池进行蓄电过程,而在无光照情况下,太阳能路灯系统会自动转为对通过路灯控制处理器对蓄电池进行放电控制,让路灯照明。
基于单片机的太阳能路灯控制系统设计_毕业论文 精品
吉林工程技术师范学院信息工程学院学士学位论文基于单片机的太阳能路灯控制系统设计基于单片机的太阳能路灯控制系统设计The Design of Solar street lamp Control system Based on MCU学生姓名：张建木班级： D0745指导教师：吉李满职称：副教授专业名称：电子信息工程答辩时间:答辩委员会主席：毕业设计（论文）评阅人：2011 年 6 月吉林工程技术师范学院毕业论文摘要随着可持续发展的不断深入，人们在积极开发各类可再生新能源的同时也在倡导节能减排的绿色环保技术。
太阳能作为一种清洁的优秀的可再生能源，已成为最有价值的新能源。
而在照明领域，寿命长、节能、安全、绿色环保、色彩丰富、微型化的LED固态照明也已被公认为一种节能环保的重要途径。
本文研究的路灯同时整合了这两者的优势，利用清洁能源以及高效率的LED实现绿色照明。
太阳能LED路灯是一种结合太阳能光伏发电技术与LED技术的新型路灯。
系统通过蓄电池将太阳电池组件产生的电能储存起来供负载在夜晚照明使用。
基于单片机控制的太阳能路灯具有很多优点：安全可靠，维护方便；不需要常规能源，不污染环境；安装方便，自动控制。
从而不仅节约了电能，而且避免了由于四季昼夜长短不一，需要调整电路系统的麻烦，使路灯更为人性化。
关键词：光伏发电，蓄电池，发光二极管I摘要ABSTRACTWith the deepening of the sustainable development, people are active in the development of all kinds of renewable energy, while also advocating green environmental technology of energy saving and reducing emission. Solar energy as a kind of clean excellent renewable energy has become the most valuable new energy. While in the lighting area, long life, energy saving, safety, green environmental protection, rich colors, miniaturization of light emitting diode (LED) solid-state lighting has been considered as one of the important ways of saving energy and environmental protection. The street lamp in this paper simultaneously integrates both the advantages; utilize clean energy and high efficient LED to realize green lighting.Solar LED lamp is one new type of street lamp by uniting solar photo- voltaic (PV) power generation technology and LED technology. The system stores electrical energy via battery, generated by components of solar cells, to supply night illumination of street lamps. Solar street lamps based on MCU control have many advantages: safety, reliability, easy to maintain; energy saving, without pollution to environment; easy installation, automatic control. Consequently, not only save electrical energy but also avoid the troubles to need adjusting the circuit system due to the different day-and-night’s lengths in the four seasons, to make the street lamp more user-friendly.Key Words: PV, Battery, LEDII目录第一章绪论 (1)1.1 概述 (1)1.2 太阳能路灯的优势 (2)1.3 太阳能路灯的应用现状 (3)1.4 本论文研究的主要内容 (5)第二章系统方案论证及选择 (6)2.1 方案比较与论证 (6)2.1.1 太阳能电池板的选择 (6)2.1.2 蓄电池的选择 (6)2.1.3 照明灯具的选择 (8)2.1.4 控制器芯片的选择 (9)2.2 方案的配置与计算 (11)2.2.1 路灯设计所需的数据 (11)2.2.3 路灯设计参数的确定 (12)第三章系统设计的理论分析 (14)3.1 系统基本介绍 (14)3.2 太阳能路灯系统设计总体分析 (15)3.3 太阳能光伏发电的理论 (15)3.4 控制器设计的理论基础 (17)3.5 蓄电池的充放电原理 (18)3.6 蓄电池充电技术研究 (20)3.6.1 恒流充电 (20)3.6.2 恒压充电 (21)I3.6.3 恒压限流充电 (22)3.6.4 两阶段、三阶段充电 (22)3.6.5 快速充电 (23)3.6.6 智能充电 (25)3.7 LED的发光及驱动原理 (26)3.7.1 发光原理 (26)3.7.2 驱动原理 (28)第四章系统的硬件设计 (30)4.1 系统电路框图 (30)4.2 硬件设计的原理流程图 (31)4.3 电源电路设计 (32)4.4 LED指示电路 (32)4.5 光控电路 (33)4.6 LED驱动电路设计 (34)4.7 涓流充电电路 (36)4.8 过充、过放控制电路 (36)4.9 单片机外围电路设计 (38)4.9.1 复位模块电路设计 (38)4.9.2 晶振电路 (38)4.9.3 按键开关电路 (39)4.9.4 显示模块电路设计 (39)第五章系统的软件设计 (41)5.1 系统软件框图 (41)5.2 计时程序设计 (42)5.3 中断程序设计 (44)II第六章系统调试 (45)6.1软件调试 (45)6.2硬件及总体电路调试 (45)6.3系统改进方案 (46)第七章总结与展望 (47)附录 1 (48)附录 2 (49)参考文献 (I)致谢 (I)III前言城市照明是一门科学、一种文化、一项艺术。
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51单片机的光控路灯系统
江西理工大学应用科学学院微机控制系统课程设计报告题目：光控智能路灯系统姓名： XXX学号：专业班级：指导教师：完成时间：摘要现在，随着微电子技术和集成电路技术的快速发展，单片机技术无处不在。
单片机作为计算机科学与技术的重要组成部分，作为嵌入式系统的先头兵，片上系统的先行者，已经被广泛应用到了各行各业，尤其是与控制相关的领域，极大的提高了产品的智能化程度和技术水平，已经成为了当今社会十分重要的技术领域。
随着社会需求和单片机应用领域的不断扩展，各类智能产品、控制系统都是以单片机技术为核心来进行开发设计的。
本系统采用MSC—51系列单片机89C51和相关的光电检测设备及设计智能路灯控制器，实现了能根据实际光线条件通过8051芯片的P1口控制路灯开关功能。
随着社会文明的不断发展，城市照明已不仅局限于街道照明，而且发展成了城市景观等装饰性照明的综合市政工程。
关键词：路灯单片机技术设计第一章绪论1.1 引言随着我国加入世界贸易组织（WTO），为了创造一个良好的投资环境，塑造一个美丽的国际化城市，更好的与国际接轨，全国各大城市的市政建设步伐都逐步加快，公路系统蓬勃发展，因此装扮美丽城市夜景的路灯照明工程得以迅猛发展。
由于单片机具有集成度高，处理能力强，可靠性高，系统结构简单，价格低廉等优点，因此在路灯照明工程中被广泛应用。
近年来随着计算机在社会领域的渗透，单片机的应用正在不断走向深入。
单片机技术中的计时系统是单片机的一个典型的应用。
夜晚城市里花灯初上，人们消除了白天的繁忙，漫步穿行于城市的街道上，路灯已经成为一个城市的照明系统不可分割更是无可替代的一部分，在城市照明中发挥着举足轻重的作用，靠的就是路灯自动控制系统，路灯控制方式很多。
本系统采用MSC-51系列单片机89C51和相关的光电检测设备及继电设备来设计智能光控路灯控制器，实现了能根据实际光线条件通过8051芯片的P1口控制路灯开关的功能。
随着社会文明的不断发展，城市照明已不仅局限于街道的照明，而且发展成了城市景观等装饰性照明综合市政工程。
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本设计基于C8051F330的PWM 限流控制器结合蓄电池充放电特性和电池伏安特性，专为LED路灯设计的充放电路。
白天太阳能电池板给蓄电池充电作为供电能源，灯不亮；在晚上，蓄电池对LED路灯放电，达到照明目的。
1 太阳能路灯控制系统硬件设计
1.1 硬件组成
路灯控制电路系统如图1- 1 所示。
图1-1 路灯控制电路系统
1.2 控制器
1.2.1 充放电电路
选用C8051F330 单片机作主控制芯片，检测太阳电池电压、蓄
电池电压及充放电流等参数，并按一定算法控制MOS管的导通和关
断，达到控制路灯系统充放电的功能。
图1- 2 为控制器充放电电路图，电池板电压经R1 和R2 分压送至
A/D转换口检测，以判别光线强弱。
光照充足时，电池板给蓄电池充
电。
控制器实时检测蓄电池端电压，同时按设定转换点的蓄电池端电压
值，控制充电各阶段的电压转换和停充。
图1-2 充放电电路
1.2.2 MOSFET开关电路
设计中用MOSFET 实现电路通断。
MOSFET 开关频率高适合作为PWM 控制充电开关。
采用N 沟道MOSFET ，导通电压Vth>0，由图1- 3 实现MOSFET 驱动。
R1 为基极限流电阻，C 为加速电容。
当输入信号上升、下降时，R1 电阻瞬间被旁路并提供基极电流，在晶体管由导通状态变化到截止状态时能够迅速从基区取出电子（因为R1 被旁路），消除开关的时间滞后，提高开关速度。
图1-3 MOSFET 驱动电路图
1.3 电流采样电路
通过康铜丝电阻采样的电压经LM358 放大输入单片机，进行数据的处理。
如下图1- 4 所示。
图1-4 电流的采样电路
回路电流在康铜丝电阻上产生的压降输入到放大器的反向输入端。
其中 10-R R -U U R U R U -0V
0U -U 12032
31021====
1.4 电源电路
如图1- 5 所示，蓄电池电压经过R1 限流后输入到稳压器7812再通过IN4733 进行分压后，经稳压器AS117，将输出电压调至3.3V以供单片机工作。
图1-5 电源电路
1.5 外围电路的硬件设计
C8051F330 的P0.2 为蓄电池电压采样值输入，P0.3 为太阳能光伏电压采样值输入，P0.4 为主电路中电流采样输入，P0.1 与P0.5 设计为脉宽调制信号输出，P0.6 为温度检测输入，加设拨码开关为路灯设置定时，可分别定时1～16 个小时。
2 软件设计
2.1 系统软件框图
程序设计完成系统初始化，并以查询方式检测电路参数及控制充放电，其流程图如图2- 1 所示：
图2-1 软件流程图
根据铅酸蓄电池特点，应用C8051F330 的PWM 功能对其进行充电管理。
当太阳能电池正常充电时蓄电池开通，MCU关断负载；夜间或太阳能电池不充电时蓄电池对LED放电。
当充电电压高于28.2V时，停止对蓄电池充电；此后当电压掉至24.8V时，蓄电池进入浮充态，当低于21.6V后，浮充态关闭，进入均充态。
当蓄电池电压低于21.6V时，MCU停止对负载供电，以保护蓄电池不过放。
2.2 充电程序（PWM波输出控制）C8051F330 的可编程计数器阵列PCA实现3 路8 位PWM 或16 位PWM 功能。
PCA 的PCA0H 与PCA0L 决定调制波频率，通过改变捕捉/ 比较模块的高字节PCA0CPHn 与低字节PCA0CPLn 可以改变调制波的占空比。
本设计通过调节占空比实现蓄电池三个充电阶段：蓄电池电量小于21.6v 快充，大于21.6v 小于24.8v 均匀充，大于24.8v 小于28,2v浮充。
采用8 位PWM 输出，占空比η为η=（256- PCAOCPHn）/256
附程序：
voidCharge （void）
{
if （c>0x0f0a）//>28.2v关闭充电
{
PCA0CPM0|=0x40；// 使能PCA模块0的比较器功能
PCA0CPL0=0x00；// 设置占空比
PCA0CPH0=0xFF；// 占空比约为0%
P0_1=1；
}
else
if （c>0x0d3a）//>24.8v浮充电
{
PCA0CPM0|=0x40；// 使能PCA模块0 的比较
器功能
PCA0CPL0=0x00；// 设置占空比
PCA0CPH0=0x80；// 占空比为50%
P0_1=1；
}
else
if （c>0x0b85）//>21.6v均充电
{
PCA0CPM0|=0x40；// 使能PCA 模块0 的
比较器功能
PCA0CPL0=0x00；// 设置占空比
PCA0CPH0=0x30；// 占空比为81.25%
P0_1=1；
}
else // 快充电
{
PCA0CPM0|=0x40；// 使能PCA 模块0 的比
较器功能
PCA0CPL0=0x00；// 设置占空比
PCA0CPH0=0x00；// 占空比为100%
P0_1=1；
}
3 总结
本设计依照光伏发电的工作特点和运行规律进行试验，其高效节能的照明，准确对太阳能半导体系统进行充、放电控制，从而能有效维持蓄电池的寿命，并且蓄电池在经过4 天的连续阴雨天后，仍可以正常工作，基本符合本设计的要求。