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1、毕业论文定稿毕业论文定稿基于单片机的太阳能路灯控制系统设基于单片机的太阳能路灯控制系统设计计密级: 学号:7 本科生毕业设计(论文)太阳能壁灯设计学 院:专 业: 班 级: 学生姓名:指导老师: 完成日期:学士学位论文原创性申明本人郑重申明:所呈交的设计(论文)是本人在指导老师的指导下独立进行研究,所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外,本设计(论文)不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式表明。本人完全意识到本申明的法律后果由本人承担。学位论文作者签名(手写): 签字日期: 年 月 日学位论文版权使用授权书本学位
2、论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。本人授权江西科技学院可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于 保 密 , 在年解密后适用本授权书。不保密 。(请在以上相应方框内打“” 学位论文作者签名(手写): 指导老师签名(手写):签字日期: 年月日签字日期: 年 月摘 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
3、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。本文研究的壁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 壁灯是一种结合太阳能光伏发电技术与 LED 技术的新型壁灯。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。太阳能壁灯有很多优点: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,使壁灯更为人性化。关键词:光伏 太阳能壁灯 AbstractWith the deepen
4、ing 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.
5、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 si
6、multaneously 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, generat
7、ed 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 elect
8、rical energy but also avoid the troubles to need adjusting the circuit system due to the different day-and-nights lengths in the four seasons, to make the street lamp more user-friendly Key Words: Solar LED lamp LED目 录第一章 绪论11.1 概述11.2 太阳能壁灯的优势 21.3 太阳能壁灯的应用现状31.4 本论文研究的主要内容5第二章 壁灯设计方案论证及选择62.1 方案比较
9、与论证62.1.1 太阳能电池板的选择62.1.2 蓄电池的选择62.1.3 照明灯具的选择 82.1.4 控制器芯片的选择92.2 方案的配置与计算 112.2.1 壁灯设计所需的数据112.2.3 壁灯设计参数的确定12第三章 太阳能壁灯设计的理论分析143.1 系统基本介绍 143.2 太阳能壁灯系统设计总体分析 153.3 太阳能光伏发电的理论153.4 控制器设计的理论基础173.5 蓄电池的充放电原理183.6 蓄电池充电技术研究203.6.1 恒流充电203.6.2 恒压充电213.6.3 恒压限流充电223.6.4 两阶段、三阶段充电223.6.5 快速充电233.6.6 智能
10、充电243.7 LED 的发光及驱动原理 253.7.1 发光原理253.7.2 驱动原理27第四章 系统的硬件设计294.1 系统电路框图 294.2 硬件设计的原理流程图304.3 电源电路设计 314.4 LED 指示电路 314.5 光控电路 324.6 LED 驱动电路设计 334.7 涓流充电电路 354.8 过充、过放控制电路354.9 单片机外围电路设计374.9.1 复位模块电路设计374.9.2 晶振电路374.9.3 按键开关电路384.9.4 显示模块电路设计38第五章 系统的软件设计405.1 系统软件框图 405.2 计时程序设计 415.3 中断程序设计 43第六
11、章 系统调试446.1 软件调试446.2 硬件及总体电路调试446.3 系统改进方案 45第七章 总结与展望46附录 1 47附录 2 48参考文献I致 谢 I前 言城市照明是一门科学、一种文化、一项艺术。城市照明体现了一个城市的形象,反映了一个城市的科学管理,是一项社会系统工程。太阳能 LED 灯具以其优越的节能效果、人文的光源照明控制,倍受客户青睐,其性价比与工频交流电灯具基本持平,且具有不破坏环境、不消耗不可再生能源的特点,易于客户接受,所以只要光源充足的地方就有太阳能 LED 灯具开发应用的市场。太阳能 LED 照明是未来照明的方向,其最大的特点:环保、节能、发光效率高,因此使它将会
12、逐步取代传统光源。更值得一提的是,LED 发光效率是以每十年提高十倍的速度来提高,成本也将逐年下降。1.系统技术指标:1 太阳能板:18V,110Wp2 输出电压:12V3 输出电流:恒流4 灯具:6 支 1W 大功率白光 LED5 控制器:光控,时控,防止蓄电池过度充放电6 阴雨天连续工作时间:7 天2.系统用途:1 安装在公园、小区等小路两旁当壁灯使用。2 安装在交通路段、港口等作为指示灯,保证交通航海的安全有序。3 安装在繁华闹区或旅游景区作为装饰照明,营造气氛。4 应用于果园,种植园,草坪等场所,既可以照明又可以杀虫。第一章 绪论1.1 概述跨入 21 世纪后,人类面临着实现经济和能源
13、可持续发展的重大挑战,如何能在能源有限和环境保护的双重制约下发展经济已成为全球的热点问题。而能源问题更为突出,不仅表现在常规能源的匮乏,更严重的是化石能源的开发利用更加剧了环境的恶化。主要表现为以下几个方面:1 能源短缺。常规能源的有限性和分布不均匀,造成了世界上大部分国家能源供应不足,不能满足其经济发展的需求。从长远来看,全球已探明石油储量只能用到 2020 年,天然气也只能延续到 2040 年左右,即使储量丰富的煤炭资源也只能维持二三百年。因此,人类迟早要面临化石燃料枯竭的危机局面。2 环境污染。燃烧煤、石油等化石燃料,每年有数十万吨硫等有害物质排入天空,使大气环境遭到严重污染,直接影响居
14、民的身体健康和生活质量,甚至在局部地区形成酸雨,严重污染水土资源。3 温室效应。化石能源的利用不仅造成环境污染,同时会排放大量的温室气体,产生温室效应,引起全球气候变化。太阳能作为可再生能源,很早就被人们开发和利用了。随着科学和技术的迅速发展,世界能源危机的日益严重,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,尤其是太阳能越来越引起各国政府的重视。同时,以煤、石油等作为燃料油面临严重的环境污染,再者人民生活水平的提高对能源的需求量越来越大,这就迫使政府和社会在大力发展常规能源的同时必须加大对新能源的开发和利用。为贯彻落实科学发展观,把节约资源作为基本国策,发展循环经济,保护
15、生态环境,加快建设资源节约型、环境友好型社会,促进经济与人口、资源、环境相互协调发展的要求。因而,可再生、无污染的太阳能利用在世界各国崛起,世界光伏产业迅猛发展。根据可持续发展战略和环境保护的需求,在可以预计的将来,光伏发电必将部分取代常规能源。目前太阳能企业面临新机遇,由于光伏发电技术的逐渐成熟,成本不断下降,太阳能的利用无处不在。各种各样的利用太阳能开发的太阳能电子产品发展非常迅速。1.2 太阳能壁灯的优势太阳能壁灯以太阳光为能源,不需要铺设复杂的管线,安全节能无污染。基于单片机的太阳能控制系统很好的把太阳能光伏发电技术与单片机智能控制技术结合了起来。而且具有电路结构简单、工作稳定可靠、实
16、用性强等优点。综上,太阳能壁灯较传统壁灯的优势有如下几点:1.节能环保:据统计,所有壁灯改为太阳能壁灯可以节省一个三峡水电站的发电量。不仅如此,太阳能是一种清洁的可再生能源,它不仅节约了电能,而且减少了二氧化碳的排放量。有关数据表明太阳能壁灯每年可以减少 7740 万吨二氧化碳就相当于节省了 310 亿美元的二氧化碳减量成本!2.可靠耐用:太阳能壁灯在恶劣的环境和气候条件下,光伏发电系统很少发生故障;目前绝大多数太阳能电池组件的生产技术都足以保证 10 年以上性能不下降,太阳能电池组件可以发电 25 年或更长的时间。 3.成本低廉:就产品本身价格和首次投入费用而言,太阳能壁灯比普通壁灯造价要高。若按使用寿命 15 年把运行费用和壁灯维护费用考虑进去的话,太阳能壁灯在寿命周期内所发生的总费用要比普通壁灯的总费用要低。且规模越大,普通壁灯安装的相关费用越高,如把电力增容费用、架设电力变压器、光源的功率因数补偿耗能、电力电缆、远距离线路功率损耗及壁灯开启控制系统和管理人员工资等相关费用考虑进去的话实际费用要远大于预计费用。 4.安全稳定:运行
