太阳能交通灯设计太阳能交通灯设计 设计背景v ２０世纪，石油、煤炭、天然气等主要能源面临资源枯竭的危险，同时，环保压力的不断增加，使环保、节能已经成为各行各业发展的趋势太阳能作为地球上真正取之不尽的清洁能源，将是２１世纪最理想的绿色新能源，其利用的有效途径便是利用光伏发电技术将太阳能转化为电能v ＬＥＤ是一种能将电能转化为可见光的半导体器件，凭借其节能无污染的特点已运用于多个行业的照明领域中，因此作为集成了太阳能光伏发电和ＬＥＤ固态照明优点的太阳能ＬＥＤ交通灯，也是新一代能源和新一代光源的完美结合 设计任务v（1）太阳能电池板面积，功率的计算和选用；v（2）蓄电池容量，恒流充放电控制和状态显示；v（3）放行线,绿灯亮放行26秒,黄灯亮警告4秒,然后红灯亮禁止；v（4）禁止线,红灯亮禁止26秒,然后绿灯亮26秒放行.放行线和禁止线交替变换；其他时间三种信号灯交替工作,12点以后只剩下黄灯闪烁，黄灯开始闪亮的时间可调红绿灯时间可调范围为0～99s v（5）该系统的抗干扰性v基于以上的要求，设计的系统必须有一下结构模块：太阳能光伏发电系统（太阳能电池组件，蓄电池，充放电控制电路），单片机控制电路，显示电路。
方案选择v本文介绍了一种利用太阳能电池供电系统进行供电，利用单片机进行控制的太阳能LED交通灯太阳能供电系统由太阳能电池板，太阳能控制器，蓄电池组成交通灯控制系统使AT89S51单片机实现在东西南北四个方向上各有一组红绿灯和一个时钟系统,信号灯由LED组成，用于显示红绿灯和时间的变化，南北口的变化和东西是一样的同时还具有强通功能，如果有特种车辆过来的话可以手动变绿灯此强通功能采用中断来实现，特种车过后又恢复到原有的状态 总体设计框架v 太阳能供电系统 v 硬件设计 v总体设计 交通灯控制系统 v 软件设计 整体设计框图太阳能电池板充放电控制器 蓄 电 池交通灯控制电路信号灯及倒计时显示电路 系统硬件设计系统硬件设计v1．太阳能电池供电系统．太阳能电池供电系统 太阳能电池供电就是将太阳能板吸收的太阳辐射能转化成电能以供人 们使用，由于阳光强度总在变化，要得到输出稳定的电压就要利用中间能量储存装置（蓄电池）为了保护蓄电池，还需要一个控制器来控制蓄电池的充放电状态 太阳能电池是一种能够将光直接转换成电能的半导体器件，其中硅太阳能电池是最常用的太阳电池。
太阳能控制器主要有控制蓄电池的过充和过放、稳压、自动检测及转换等功能 蓄电池是太阳能电池方阵的储能装置其作用是将太阳能电池方阵在有日照时发出的多余电能储存起来，在夜间或阴雨天使用 1．．1 太阳能供电系统的系统配置与计算太阳能供电系统的系统配置与计算 ⑴⑴ 计算负载计算负载发光二极管的工作电流为15mA，工作电压为2V每个灯的工作电流为0.15A（15 mA×10＝0.15A），而四个路口同一时间最多亮四个灯，即四个灯的最大工作电流为0.15 A×4＝0.6A 时间显示共需15×14=210mA=2.1A电流,四个方向时间显示最大工作电流是0.21A×4=0.84A.因为倒计时时并不是数字的每一段每个灯由50只发光二极管组成圆形显示,其中每5个串联在一起，然后这10个串联支路并联起来 时间显示部分，仍有LED组成，数字的每一段由5只发串联,两位数字则由14段并联 都会显示,因此，时间显示部分所需电流取其2/3即可，即0.56A,则系统一天的用电量为(0.6+0.56)×18+0.6×6×1/2=22.68Ah,一天的功耗为12×22.68=272.16Wh.(2) 蓄电池容量的计算蓄电池容量的计算 蓄电池容量选12V,且能连续工作6个阴雨天。
蓄电池容量的大小，主要考虑负载的耗电情况 .蓄电池容量的计算化公式为（Ah）: 式中：P为负载的平均功率，h为负载每天工作的时间，N为连续无日照的天数，U为蓄电池的额定电压，为富余系数，取1.43，T0为温度修正系数，（一般0度以上取1，0度以下取1.1或1.2） 本系统蓄电池容量选择： 考虑到现场气候和环境温度，可选择容量为200Ah/12V的免维护铅酸蓄电池,其容量设计在连续6个阴雨天也能正常工作3) 太阳能电池功率的计算太阳能电池功率的计算 太阳能电池功率的计算工式为： 式中：t为每天平均光照小时数，M为太阳能电池板给蓄电池充满需要的天数 按平均每天日照7个小时，3天给蓄电池充满，则太阳能电池板的功率为： 1.2 充放电控制器的设计充放电控制器的设计 充放电控制器是具有自动防止太阳能光伏电源系统的贮能蓄电池组过充电和过放电的设备，它是光伏发电系统的核心部件之一。
控制器最重要的作用就是防止蓄电池过度充电和过度放电下面是充放电控制器的原理框图控 制 器负载光 伏 组 件蓄电池开关1开关2 控制过程：开关1和开关2分别为充电开关和放电开关开关1闭合时，由光伏组件给蓄电池供电，当蓄电池出现过充时，开关1能及时切断充电回路，使光伏组件停止向蓄电池供电，开关1还能按照预先设定的保护模式自动恢复对蓄电池的充电开关2闭合时，由蓄电池给负载供电，当蓄电出现过放电时，开关2能及时切断放电回路，蓄电池停止向负载供电当蓄电池再次充电并达到预先设定的恢复充电时，开关2又能自动恢复供电开关1时和开关2是广义上的开关，它可以由各种开关元件构成 2 .交通灯控制系统设计交通灯控制系统设计 交通灯控制系统采用AT89S51做为核心控制部件,并且根据设计要求还设计有掉电存储电路,时钟电路等.下面是控制系统的原理框图. ⑵⑵时间调整显示电路：因为需要对红绿灯和开关的时间进行调整，因此，利用八段数码管设计的时间调整量示电路，可以使调整人员很直观的看到的所调整的过程及结果⑶⑶键控电路：根据设计任务的要求，红绿的时间要求可调，并且开关灯的时间也要求可调，设计了键控电路就可完成这些要求. ⑷⑷ 时钟电路：设计要求在夜间12点以后，只有黄信号灯闪亮，这就要求电路中需要有时钟电路， DS1302是基于SPI总线的高性能、低功耗的时钟芯片，可实时的对时、分、秒以及星期等多种信息进行计数处理。
其原理图如下所示: ⑴⑴ 掉电存储电路:掉电存储单元的作用是在电源断开的时候,存储当前的定时信息AT24C02是2KB字节的电可擦除存储芯片,采用两线串行的总线和单片机通讯，电压最低可达到2.5V，静态电流为10uA（5.5V），额定电流为1mA,芯片内的资料可以在断电的情况下保存40年以上，而且采用八脚的DIP封装，使用方便原理图如下所示:AT89S51单 片 机掉电存储电路键控电路时间调整显示电路时钟电路 总总 结结 本系统采用MSC一51系列单片机AT89S51为中心器件来设计交通灯控制器，实现了设置红、绿灯燃亮时间的功能，显示时间的功能系统设计简便、实用性强、操作简单系统不足之处不能控制车的左转、右转以及自动根据车流改变红绿灯时间等，如果需要亦可以扩充原系统硬件控制电路简单，可降低生产成本， 采用单片机可提高系统的可靠性和稳定性, 缩小系统的体积，调试和维护方便，并可根据具体情况修改程序中的参数对灵活有效地利用交通灯控制行车安全，车辆分流有一定的实际意义, 而且解决了紧急车的通行问题 软软 件件 设设 计计 该系的统软件程序设计主要有主程序，中断程序，显示子程序和延时子程序。
主程序主要任务是调用子程序从而实现红绿灯的轮流显示及秒倒计时显示 ，中断服务程序的主要功能是进行计时操作 开始读取AT24C02信息S3是否按下S1是否按下S2是否按下程序初始化NYY设置红绿灯时间和开关机时间N东西绿灯亮南北红灯亮东西红灯亮南北绿灯亮NY 。