路燈控制系統工作原理

白天光伏電池向蓄電池充電，晚上蓄電池提供電力供路燈照明。所以蓄電池將構成一個充放電循環。太陽能路燈照明控制電路包括光伏電池、蓄電池、路燈和控制器四部分。

1、設計中采用AT89S52單片機，并將其作為智能核心模塊。外圍電路主要包括太陽能電池電壓采樣模塊、蓄電池電壓采樣模塊、鍵盤電路模塊、LED顯示模塊、充放電控制模塊等。

2、下圖是太陽能路燈控制器結構設計圖。

3、太陽能路燈控制器選擇ATMEL公司的8位單片機AT89S52為核心的智能控制模塊，在整體上具有低功耗、性能高的特點。

單片機振蕩電路

單片機振蕩電路如下圖所示。

復位電路

1、復位電路如下圖所示，電路結構簡單，穩定可靠。

2、系統正常工作電壓為5V，系統采用12V/24V的鉛酸蓄電池供電，蓄電池電壓不穩定，所以需要對電源進行穩壓。本系統采用LM7805三端穩壓器，其輸入電壓在5～24V時均可以保證輸出為穩定的+5V。LM7805組成穩壓電源只需要很少的外圍元件，使用起來非常方便，工作穩定可靠J。

系統電源電路如下圖所示。

3、太陽能電池采樣和蓄電池采樣對于系統正常運行起著非常重要的作用。

3.1、太陽能路燈控制器要對蓄電池充放電進行合理控制，即需對蓄電池、太陽能電池板電壓進行采樣。為此，AT89S52單片機就要外接A/D轉換模塊，把電壓轉換為數字信號，系統選用v/F轉換芯片LM331組成數模轉換電路J。

3.2、在系統采樣設計中，為了防止因為外部因素導致AT89S52程序跑飛或死機，提高系統穩定性，在LM331與單片機之間還需增加單通道的高速光電隔離器6n137J。下圖為太陽能電池板采樣電路圖。系統蓄電池采樣和太陽能電池板采樣電路相同。

4、照明系統框圖如下圖所示。

5、LED太陽能節能燈照明系統框圖：

5.1、單片機經由檢測電路檢測太陽能發電板所發出來的電壓，并由1組A/DCl的轉換值來判斷是否已天黑。

5.2、當光線充足時，將太陽能發電板所發出的電送至定電壓電路，此時，單片機也會由其A/DC1轉換值來監控充電電池的電量，并以綠色、黃色與紅色的LED來表示充電電池的電量。單片機以定電壓的方式來對充電電池充電，只要定電壓電路的最大輸出電壓值依充電電池的規格來設定，就不會發生電池過充而損壞的情形。

5.3、當光線不足(天黑)時，單片機經由A/DC1的轉換值檢測到太陽能發電板發出的電壓已接近于零，此時，單片機會依此A/DC1轉換后數值來判斷是否點亮LED燈，當此A/DC1轉換后的值低于某一臨界值時，該值越小，則單片機會輸出一脈寬越寬的PWM信號，使LED燈的亮度越亮。

5.4、如果僅靠太陽能電池來對充電電池充電，其充電量可能不足以提供LED燈點亮一整晚。所以我們預計入夜后，此太陽能燈約只點亮6h，此時大約已過深夜12點。

5.5、另外，我們再加入光敏電阻與人體紅外線檢測器，當太陽能燈點亮6h而熄滅后，如果光敏電阻檢測到有車輛駛近，或者人體紅外線檢測器偵測到有人靠近時，則LED燈會再點亮數分鐘，以作照明之用。如此，僅靠太陽能電池的充電量應足以供此LED燈使用。

6、定壓、穩壓電路

定壓、穩壓電路如下圖所示。

7、設計中，HT7544是1只4.4V的穩壓塊，把HT7544的GND腳接地，其輸入腳(in)輸入的電壓大于4.4V，其輸出腳(out)會固定輸出4.4V的電壓。因為HT7544的輸出腳(out)電壓~LGND大于4-4V，所以流過電阻Rl的電流為

8、在本設計中，單片機HT46R23需要的5v穩壓電源通過集成穩壓塊HT7551來供給。HT7551的GND腳接地，其輸人腳(in)輸入大于5V的電壓時，輸出腳(out)會固定輸出5V的電壓。兩只10k1)的電阻R3與R4作分壓電路，其分壓后之電壓流人單片機HT46R23的A/DC2轉換接腳(PB2)，以供單片機檢測充電電池的電壓。

9、LED驅動電路

LED的驅動電路如下圖所示。

10、驅動電路中，PWM信號由單片機HT46R23的PWMO端輸出。

10.1、由上圖可知，太陽能發電板所發出來的電壓通過電阻R5與R6的分壓電路取出。因為，使用的太陽能發電板的工作電壓為7.5v，而單片機A/DCl轉換的類比輸入電壓最大為5v，使用兩只10kQ的電阻R5與R6來作分壓電路，使流入單片機A/DC1轉換(PB1)的電壓為太陽能發電板所輸出電壓的一半。

10.2、當A/DC1轉換后的數字值小于某1個臨界值時，單片機會輸出一數字信號c，該信號打開電源控制電路，使電池的電能流人驅動電路中。同時，輸出PWM的信號以點亮LED燈。A/Dc1轉換后的數字值越小，單片機輸出PWM的脈波寬度越寬。

11、檢測電路

檢測電路如下圖所示。光敏電阻(Cds)與人體紅外線傳感器(GDS)，分別檢測車輛燈光與人體的紅外線。

12、定壓、穩壓電路

12.1、上圖的最左邊是光敏電阻，為檢測車燈的電路。光敏電阻受光越強，其電阻值越小。在夜晚時，光敏電阻的電阻值變大，單片機HT46R23的PB0所檢測到的電壓值較小;當車燈照射到光敏電阻時，光敏電阻的電阻值就會變小，單片機之PB0檢測到的電壓值就會比較大。

12.2、因此在夜晚，當單片機的PB0所檢測到的電壓值大于某臨界值時，即表示有車輛接近，則單片機將點亮LED燈。

12.3、圖中的人體紅外線傳感器的檢測電路是當有人進入檢測范圍時，人體紅外線傳感器會發出1個小脈波，因為此小脈波的功率很小，需要經過幾次放大器(LM324)的放大，其信號才能有效地被單片機接收，所以平時無人進人人體紅外線檢測器的檢測范圍時，此電路的輸出為低電位;當單片機的PC0收到高電位時，表示有人進人人體紅外線傳感器的檢測范圍，單片機將點亮LED照明燈。

(1)在成品上方的太陽能發電板有受光的情形下，其輸出是否有7.5V以上的太陽能發電板之工作電壓。

(2)如果上述測試正常的話，在未接充電電池的情形下，定電壓電路.HT7544的輸出端應該會有約6V的電壓輸出。流經1個整流二極管后，約為5.4v的電壓，以供充電電池充電之用。

(3)將充電電池接至電路中穩壓電路，HT7551會輸出5V的電壓給單片機使用。

(4)以不透光物質遮蔽太陽能發電板，以模擬人夜的情形。當單片機的PB1所檢測到的太陽能發電板的輸出電壓值小于某一臨界值時，表示天色已暗。此時，單片機會輸出一高電位給控制信號c，以打開電源控制電路，使電池的電能流人LED驅動電路中。同時，單片機會輸出FWM信號以點亮LED燈。6h的時間較長，此時讓LED燈持續點亮1min，以模擬點亮6h，6h后應已過深夜，人車已少，所以熄滅LED燈。

(5)當已過6h而LED燈熄滅后，如果有人車接近，則裝在PB0的光敏電阻或裝在PCO的人體紅外線檢測器應會感應到車燈或人體所發出來的紅外線。此時，單片機會再點亮LED燈約30S，以作警示或照明之用。此情形直到單片機的PB1所檢測到的太陽能發電板所輸出的電壓值大于某1個臨界值時，表示天色已亮，程式再回到開始的狀態。

接線說明

1、?先接蓄電池的連接線

2、?再接蓄電池到控制器的線

3、?再接太陽能板到控制器的線

4、?最后接負載到控制器的線?

5、?負載為低壓鈉燈時，在做燈具的時候應該先把整流器的輸出端接光源的兩端的線先連接好(低壓鈉燈光源無正負極可任意連接)。把整流器的輸入端連接兩根足夠長的線(要能區分正負極)。在最后接負載到控制器的接線時注意正負極不能接反。

審核編輯：湯梓紅