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1、 基于单片机的太阳能草坪灯的设计 学生姓名：学生学号：院（系）： 电气信息工程学院 年级专业：指导教师：助理指导教师： 二一五年五月摘要太阳能作为可再生能源的一种,可以直接转换并利用或者使用转换装置将太阳辐射转换成热能,再通过热能发电。在资源短缺的今天，开发和利用环保新型能源至关重要，是不容忽视的重要开发项目。而其中太阳能草坪灯在城市规划中能起到美观和照明的作用，是电量消耗大户，利用太阳能给其供电，不仅节约能源，也很方便安全。 该设备在白天太阳光充足的时候通过太阳能电池板的光伏作用进行发电，并存储在蓄电池中，在晚上光照不足时通过光控开关点亮草坪。也可根据要求人为控制器亮和灭本设计采用太阳能电池
2、作为能源,因此为了达到环保和节能的目的;通过单片机技术草坪灯的光电控制和节能控制,并设置在电池内部,能保证在这个多雨的天气为电池充电,用于草坪灯电源。控制电路的每个部分的电路分析和论述了原理、控制策略,可以根据光照强度和手动开关的要求决定草坪灯的开关,该系统具有良好的抗干扰,断电也可以保存用户设置得参数。关键词：太阳能，单片机，草坪灯ABSTRACT as a renewable energy, Solar energy can be converted directly and used or use conversion devices convert solar radiation to
3、 heat energy through the thermal power. The shortage of resources today, the development and utilization of new energy and environmental protection is essential, is an important development project can not be ignored. The solar lawn lamp in urban planning can play the appearance and the function of
4、lighting, power consumption is large, the use of solar energy to the power supply, not only saves energy, is also very convenient and safe. The equipment in the daytime sun light when sufficient electricity through photo voltaic solar panels, and stored in the battery, insufficient light at night by
5、 the light control switch on the lawn. Also according to the requirements of human controllers on and off This design uses the solar battery as an energy source, therefore in order to achieve the purpose of energy saving and environmental protection; through the photoelectric control and energy savi
6、ng control MCU lawn lamp, and inside the cell, can guarantee in this rainy weather for charging the battery for power lawn lamp. Analyzed and discussed the principle, control strategy of each part of the circuit of the control circuit, the switch according to the light intensity and the manual switc
7、h require lawn lamp, the system has good anti-jamming power, can save the user set parameters.Keywords: Solar cells、single chip microcomputer、lawn lamp目录摘要IABSTRACTII1绪 论11.1 本课题研究的背景及意义11.2 国内外研究现状、水平11.3 本课题的发展趋势22 方案分析与选择42.1太阳能草坪灯设计方案42.2 太阳能草坪灯方案论证42.3 本课题的研究内容和任务52.3.1 本设计实现的设计要求52.3.2 本设计的创新点
8、53 系统硬件电路设计63.1 系统设计框图63.2 光伏发电的基本原理及其分类63.2.1光伏发电的基本原理63.2.2 太阳能光伏发电系统分类83.3 太阳能电池及其工作特性93.3.1 太阳能电池板的选择93.3.2 太阳能电池的工作原理及其组成93.3.3 太阳能电池电压-电流的特性113.4 AT89C52单片机143.4.1 AT89C52单片机简介143.4.2 AT89C52引脚功能介绍143.4.3 单片机控制的主控系统143.5 光控电路153.6 led的结构及其发光原理163.7 电池充放电控制163.8 充放电控制电路原理174 软件程序设计184.1软件设计架构18
9、4.2主控程序184.3 应用程序设计205 电路仿真225.1 Mutisim软件225.1.1 Mutisim软件的介绍225.1.2 Mutisim软件的使用225.2 Keil软件245.2.1 Keil软件的介绍245.2.2 Keil软件的使用245.3 Proteus软件265.3.1 Proteus软件的介绍265.3.2 Proteus软件的使用265.4系统仿真275.5系统仿真小结286 PCB设计296.1 PCB设计软件296.1.1 PCB原理图设计296.1.2 PCB板设计方法296.2 PCB的EMC设计306.2.1 元器件布局的基本原则306.2.2 布线
10、设计原则316.3 印制电路板316.3.1 印制电路板的结构316.3.2 印制电路板的种类316.3.3 印制电路板制作流程327组装与调试337.1系统组装337.2硬件调试337.3软件调试347.4硬件软件联合调试347.5 调试结果34结论35参 考 文 献36附录1：仿真原理图37附录2：实物图37附录3：实验程序38附录4：元件清单39致谢401绪 论1.1 本课题研究的背景及意义 各种可再生能源中太阳能是最重要的基本能源,风能、生物质能、海洋能、水能都从太阳能而来，广义来说，太阳能上面包含多种可再生能源。太阳能作为一种可再生能源,是指太阳能的直接转化和利用。通过转换装置把太阳
11、辐射转换成热能利用率属于太阳能热利用技术,称为太阳热能回收热能发电,也属于这一技术领域,通过转换装置的太阳能辐射能转换为电能使用属于太阳能光发电技术,光电转换装置通常是利用半导体器件的光伏效应原理进行光电转换,因此又称为太阳能光伏技术。自70年代以来,针对传统的限制能源供应和环境压力的增加,世界上许多国家开始开发利用太阳能和可再生能源。1973年,美国政府办公室的阳光发电计划,1980年正式将其加入公共电力规划、光伏发电累计投资超过8亿美元。1992年,政府颁布了一项新的光伏发电计划,制定了宏伟的发展目标。在70年代,日本制定了“阳光工程”,1993年把“月光计划”(节能计划)、“环境规划”、
12、“阳光工程”规划到“新阳光计划”。德国和其他欧洲国家和一些发展中国家也取得了相应的发展计划。自90年代以来,联合国举行了一系列由领导人出席的峰会,讨论并制定世界太阳能战略规划、国际太阳能公约、设立基金,如国际太阳能推动全球太阳能和可再生能源开发和利用。太阳能和可再生能源的开发和利用成为国际社会和集体行动的主要主题,成为可持续发展战略的重要内容。从“六五”以后我国政府一直把研究开发太阳能以及可再生能源技术列入国家科技攻关计划，极大地推动了我国太阳能和可再生能源技术和产业的发展。二十多年以来，太阳能利用技术在研究开发、商业化生产、市场开拓方面都取得了很大的进步，成为世界上快速、稳定发展的新兴产业之
13、一。1.2 国内外研究现状、水平国际光伏产业在过去15年的平均年增长率是20%。在90年代末,世界市场供应不足,发展更快速。美国政府(部门)从1990年开始PVMaT(光伏制造技术）的产业化计划,通过国家可再生能源实验室(NREI /实施,建立了国家光伏中心联合研究与工业、大学和研究机构,以降低成本。程序的实现产生了非常明显的效果,商业化的电池效率增加到12 - 15%。市场发展将逐渐从偏远地区和农村的补充能源的过渡到全社会的替代能源。预测到下一个世纪,太阳能光伏发电的总发电量将达到15 - 20%,成为人类能源的基础之一。第二届世界太阳能光伏会议主席Jurgen施密特在会议上说:“作为世界上
14、的一种能源,光伏发电在在下个世纪上半期将超过核能,是2030年或2050年的最后几年,只是一个时间问题。”太阳能光伏发电技术产业化和市场发展在中国经过近20年的努力,奠定了良好的基础。有四个单晶硅电池和组件工厂和两个非晶硅电池工厂。但在我国的整体水平与国外相比还有很大的差距,主要表现在以下方面:生产规模较小。目前四单晶硅电池工厂一般保持在1986 - 1990年的规模和水平。制造商的引入名义1 MW /年的生产能力,但是在不同的过程中都有一个“瓶颈”,实际生产能力在0.5 MW /年左右,所以我国太阳能电池总实际生产能力约2 MW /年,1998年中国太阳能发电生产的2兆瓦,约占世界的1.3%
15、。大规模生产程度比国外5 - 20 mw生产规模低一个数量级。现在正在扩大生产能力,预计将在1 - 2年内实际产能扩张1 mw /年,4 mw /年的总容量。多晶硅电池有利于进一步降低成本,目前我国仍是空白。(2)技术水平低。我国太阳能电池的效率低,平均14 - 16%,低水平的组件包装工程领域导致一些产品3 - 5年左右出现黄色、发泡、焊接线损失和效率的降低,产品质量在近年来有所改善,但与国外仍有一定的差距。(3)专用原材料国产化程度较低。银浆,封装玻璃等专用材料还没有完全实现国产化,国家曾把提高商业化的电池效率和材料国产化列入的“八五”计划,并取得了一些成就,但性能还有待进一步提高,各制造商部分材料仍采用
