基于太阳能LED智能路灯控制系统设计

关键词：太阳能；LED；路灯照明；C8051F852；通用性
中图分类号：TN-9
文献标识码：A
文章编号：1674-6236（2019）05-0026-05
Design of LED streetlight controller system for solar energy
XIAO Chun⁃hua （Wuhan Vocational College of Software and Engineering，Electronic Engineering Department，Wuhan
太阳能路灯是一种利用太阳能作为能源的路 灯 ，不 受 供 电 影 响 ，不 污 染 环 境 ，而 且 太 阳 能 具 有 取 之 不 竭 用 之 不 尽 的 特 点 [1- 3]，能 够 有 效 解 决 照 明 领 域 能 源 短 缺 问 题 ，目 前 太 阳 能 路 灯 在 国 内 已 经 有 了 成 功 的 应 用 案 例 ，但 基 本 上 没 有 考 虑 到 能 源 的 有 效 利 用，控制系统也还处于研究和开发阶段[4]。本文设计 的太阳能 LED 路灯系统以 C8051F852 为主控制器， 实现 LED 路灯控制的智能管理，有效防止蓄电池因 充电不当而缩短寿命，并且具有很高的通用性。
前现有系统智能化程度不够、价格昂贵且维护成本高，设计了以 C8051F852 为主控制器、由太阳能
电池板、铅酸蓄电池以及 LED 驱动电路组成的智能路灯控制系统。实验表明，该系统能够满足极
端阴雨天情况下的 LED 路灯控制要求，有效防止蓄电池过充，通用性好且成本低廉，具有很高的使
用价值，对于智能照明领域的发展也具有一定促进作用。
第 27 卷 第 5 期 Vol.27 No.5
电子设计工程 Electronic Design Engineering
2019 年 3 月 Mar. 20Leabharlann Baidu9
基于太阳能 LED 智能路灯控制系统设计
肖春华
（武汉软件工程职业学院 电子工程学院，湖北 武汉 430205）
摘要：随着能源短缺的日益加剧，基于太阳能 LED 照明已经成功的应用到路灯照明领域。针对目
照明时，太阳能电池板开路电压为 2.1 V 左右。蓄电 池在充满的情况下其开路电压为 13.6 V 左右。白天 在 接 收 太 阳 辐 射 的 情 况 下 ，利 用 光 伏 效 应 原 理 制 成 的 太 阳 能 电 池 板 将 太 阳 能 转 化 为 电 能 输 出[9- 。 10] 当 单片机通过 AD 采样到蓄电池电压小于 13.6 V 时，利 用蓄电池充电控制模块对蓄电池充电。当采样到蓄 电池两端电压等于 13.6 V 时，停止对蓄电池充电，有 效防止因过充导致蓄电池寿命缩短。
430205，China）
Abstract: With the increasing shortage of energy，solar LED lighting has been successfully applied to the street lighting.According to the unintelligentized of existing system，expensive and high maintenance cost，a LED streetlight controller system based on C8051F852 controller，solar panel，lead- acid battery and LED driver circuitry is designed. Experiments showed that the system satisfies the requirements of LED street lamp control at the situation of extremely cloudy and rainy days，well prevent the battery overcharge，high universality ，low cost and has high use value.The system also has a certain role in promoting the development of intelligent lighting. Key words: solar energy；LED；street lighting；C8051F852；universality
文中以 12 V/100aH 规格的蓄电池作为系统设计 讲解，并采用 5 个 3 V/1 A 规格的 LED 灯珠串联成 1 路 15 V/15 W LED 灯源，每个路灯由 3 路灯源并联而 成，可以工作在 15 V，编程利用 PWM 控制可以工作 在 0~45 W。
硬件设计框图如图 2 所示。
3.1 蓄电池充电控制模块软硬件设计 经测试并根据实际需求，在晚上需要启用 LED
1 系统整体方案设计
2 硬件设计说明
本系统包含太阳能板对蓄电池充电控制模块、
以 经 济 够 用 为 原 则 ，本 系 统 采 用 C8051F852 作
收稿日期：2018-05-30 稿件编号：201805183
为主控制器，该芯片内置可编程的 12bit/10bit AD 转
基金项目：武汉市市属高校产学研项目（CXY201622）
单片机控制系统以及 LED 驱动电路。单片机采样太 阳能板的电压确定当前是白天/晚上或者是阴雨天， 从而确定 LED 的工作模式，通过采样蓄电池电压确 定是否需
要对电池充电，同时防止过充。通过采样 LED 灯具的电流实时调整 PWM 控制 LED 的功率[5]，该系 统 通 过 DC/DC 转 换 器 可 以 实 现 驱 动 电 压 为 12 V、 15 V、18 V 和 21 V 的 多 种 LED 灯 具 ，具 有 很 高 的 通 用性。系统的工作模型如图 1 所示。
作者简介：肖春华（1980—），男，湖北松滋人，硕士研究生，副教授。研究方向：嵌入式系统。 - 26 -
肖春华 基于太阳能 LED 智能路灯控制系统设计
3 系统设计的关键技术
图 1 系统工作模型 换电路、PWM 电路[6-7]，AD 采样输入通道可以编程设 置为 I/O 口，PWM 输出通道也可以根据需要设置成 任意的 I/O 口，使得编程灵活、方便。该芯片功耗低、 性能强，完全满足需求 。 [8]