太陽能路燈系統(tǒng)設計.doc

I 摘 要 該太陽能 LED 路燈系統(tǒng)采用 AT89C52 單片機為核心 通過 UC3906 芯片充 電 利用單片機的端口分別控制數碼管顯示和智能控制照明系統(tǒng) 本系統(tǒng)既能 通過光的強弱來控制路燈的開關 又可以通過調整時間來控制路燈的開關 實 現兩種功能 達到完美控制的效果 該系統(tǒng)操作簡單 功能齊全 界面友好 關鍵詞關鍵詞 AT89C52 UC3906 LED 路燈 太陽能路燈系統(tǒng)設計 II ABSTRACT The solar LED Street lamp system using AT89C52 MCU core through the UC3906 chip charging port are controlled by microcontroller digital display and intelligent control of lighting systems The system both by the intensity of light of street lamps to control the switch and switch can be controlled by adjusting the time street lamps achieving two features the effect perfect control The system is simple functional friendly interface Key words AT89C52 UC3906 LED Street lamp 目 錄 摘 要 I ABSTRACTABSTRACT II 前 言 1 第一章 緒 論 2 1 1 研究背景 目的與意義 2 1 2 新能源開發(fā)的必要性 2 1 3 太陽能利用的優(yōu)勢 2 1 4 太陽能 LED 路燈優(yōu)勢 3 1 5 國內外應用現狀 5 第二章 方案的論證與選擇 7 2 1 設計要求 7 2 2 設計組成方框圖 7 2 3 太陽能電池板 8 2 4 蓄電池 8 2 5 主控模塊 9 2 6 顯示模塊 9 2 7 時鐘芯片的選擇 10 2 8 路燈的選擇 10 2 9 最終方案的確定 10 第三章 硬件電路的設計 12 3 1 電路的總體結構 12 3 1 1 太陽能電池板 12 3 1 2 蓄電池 12 3 1 3 太陽能路燈光源 13 3 1 4 控制器 13 3 1 5 燈桿及燈具外殼 13 太陽能路燈系統(tǒng)設計 3 1 6 線纜和連接緊固輔件 14 3 2 控制模塊電路設計 14 3 3 電源穩(wěn)壓電路 16 3 4 UC3906 充電電路 17 3 5 光敏電阻接收電路 18 3 6 標準時鐘電路 19 3 7 按鍵可調電路 20 3 8 LED 路燈驅動電路 21 3 9 單片機最小系統(tǒng)復位電路 23 3 10 數碼管顯示電路 24 3 11 整機電路總體設計 25 第四章 系統(tǒng)軟件設計 26 4 1 主程序設計 26 4 2 計時程序設計 29 第五章 太陽能路燈的仿真 31 5 1 仿真流程 31 5 2 仿真圖 31 第六章 電路 PCB 圖 34 第七章 總 結 35 致 謝 36 參考文獻 37 附錄 整體電路圖 38 附錄 41 1 前 言 面對人類可持續(xù)發(fā)展 從現有常規(guī)能源向清潔 可再生的新能源過渡已提 到議事上來了 因為新能源是依托高新技術的發(fā)展 開辟持久可再生能源的道 路 以滿足人類不斷增長的能源需求 并保護地球的潔凈 利用太陽能發(fā)電 既不需要燃料 也沒有煙塵和灰渣 不污染環(huán)境 非常清潔 特別是太陽能電 池板 使用壽命可達 20 年以上 性能穩(wěn)定 同時維護費用較低 太陽能是取之不盡 用之不竭的 是人類能夠自由利用的能源 在世界能源 短缺 環(huán)境污染日益嚴重的今天 充分開發(fā)利用太陽能是世界各國政府可持續(xù) 發(fā)展的能源戰(zhàn)略決策 與傳統(tǒng)的照明工具相比 超高亮白光 LED 照明源體積小 重量輕 方向性好并可耐各種惡劣條件 在功耗 壽命以及環(huán)保等方面有不可 比擬的優(yōu)越性 再加上太陽能燈具的節(jié)能性和安裝簡便 所以凡有工頻交流電 燈具的地方 LED 燈具的觸角就會到達 21 世紀將是以固體發(fā)光材料為核心的 即以 LED 為代表的新型光源 綠色照明的世紀 今后 隨著各國政府的高度重 視和加大投入 LED 必將成為本世紀極具競爭力的新型綠色環(huán)保光源而掀起一 次照明領域新的革命 太陽能道路照明燈不需要架設輸電線路或挖溝鋪設電纜 不用專人管理和 控制 可安裝在廣場 停車場 高爾夫球場 校園 公園 街道和高速公路等 任何地方 道路照明與人們生產生活密切相關 隨著我國城市化進程的加快 綠色 高效 長壽命的 LED 路燈逐漸走入人們的視野 太陽能路燈系統(tǒng)設計 2 第一章 緒 論 1 1 研究背景 目的與意義 由于全球性能源危機 世界普遍重視可再生能源的利用與研究 太陽能作 為一種新興的綠色能源 以其永不枯竭 無污染等優(yōu)點 正得到迅速的推廣應 用 太陽能路燈以其不用專人管理和控制 安裝一次性投資無需日后電費開支 無需架設輸電線路或挖溝鋪設電纜 可以方便安裝在廣場 校園 公園以及不 便于架設輸電線路的地方等多方面的優(yōu)點而越來越受到重視 1 1 2 新能源開發(fā)的必要性 跨入 21 世紀后 人類面臨著實現經濟和社會可持續(xù)發(fā)展的重大挑戰(zhàn) 如何 能在能源有限和環(huán)境保護的雙重制約下發(fā)展經濟已成為全球的熱點問題 而能 源問題更為突出 不僅表現在常規(guī)能源的匱乏 更嚴重的是化石能源的開發(fā)利 用更加劇了環(huán)境的惡化 主要表現為以下幾個方面 2 1 能源短缺 常規(guī)能源的有限性和分布不均勻 造成了世界上大部分國家 能源供應不足 不能滿足其經濟發(fā)展的需求 從長遠來看 全球已探明石油儲 量只能用到 2020 年 天然氣也只能延續(xù)到 2040 年左右 即使儲量豐富的煤炭 資源也只能維持二三百年 因此 人類遲早要面臨化石燃料枯竭的危機局面 2 環(huán)境污染 燃燒煤 石油等化石燃料 每年有數十萬噸硫等有害物質排 入天空 是大氣環(huán)境遭到嚴重污染 直接影響居民的身體健康和生活質量 甚 至在局部地區(qū)形成酸雨 嚴重污染水土資源 3 溫室效應 化石能源的利用不僅造成環(huán)境污染 同時會排放大量的溫室 氣體 產生溫室效應 引起全球氣候變化 1 3 太陽能利用的優(yōu)勢 人類要解決能源問題 實現可持續(xù)發(fā)展 只能依靠科技進步 大規(guī)模地開 發(fā)利用可再生潔凈能源 據預測 到本世紀中葉可再生能源在世界能源結構中 將占到 50 以上 包括太陽能在內的可再生能源在本世紀將會以前所未有的速 3 度發(fā)展 逐步成為人類社會基礎能源的重點 太陽能具有獨特的優(yōu)勢 其開發(fā) 利用必將在 21 世紀得到長足的發(fā)展 并終將在世界能源結構轉移中擔當重任 成為 21 世紀后期的主導能源 太陽能作為一種 取之不盡 用之不竭 的安全 環(huán)保新能源越來越受到重視 在這里我們就太陽能燈具和使用市電燈具的效果 作實用對比 市電照明燈具安裝復雜 在市電照明燈具工程中有復雜的作業(yè)程序 首先 要鋪設電纜 這里就要進行電纜溝的開挖 鋪設暗管 管內穿線 回填等大量 基礎工程 然后進行長時間的安裝調試 如任何一條線路有問題 則要大面積 返工 而且地勢和線路要求復雜 人工和輔助材料成本高昂 太陽能照明燈安 裝簡便 太陽能燈具安裝時 不用鋪設復雜的線路 只要做一個水泥基座 然 后用不銹鋼螺絲固定就可 市電照明燈具電費高昂 市電照明燈具工作中有固定高昂的電費 要長期 不間斷對線路和其它配置進行維護或更換 維護成本逐年遞增 太陽能照明燈 具免電費 太陽能照明燈具是一次性投入 無任何維護成本 三年可收回投資 成本 長期受益 市電照明燈具有安全隱患 市電照明燈具由于在施工質量 景觀工程的改 造 材料老化 供電不正常 水電氣管道的沖突等方面帶來諸多安全隱患 太 陽能照明沒有安全隱患 太陽能燈具是超低壓產品 運行安全可靠 太陽能燈照明的其它優(yōu)勢 綠色環(huán)保 能為高尚生態(tài)小區(qū)的開發(fā)和推廣增 加新的賣點 可持續(xù)降低物業(yè)管理成本 減少業(yè)主公共分攤部分的費用 綜上 對比所述 太陽能照明之安全無隱患 節(jié)能無消耗 綠色環(huán)保 安裝簡便 自 動控制免維護等固有的特性將為樓盤的銷售 市政工程的建設直接帶來明顯可 利用的優(yōu)勢 1 4 太陽能 LED 路燈優(yōu)勢 隨著可持續(xù)發(fā)展的不斷深入 人們在積極開發(fā)各類可再生新能源的同時也 在倡導節(jié)能減排的綠色環(huán)保技術而在照明領域 壽命長節(jié)能安全綠色環(huán)保色彩 豐富微型化的 LED 固態(tài)照明也已被公認為世界一種節(jié)能環(huán)保的重要途徑 太陽 太陽能路燈系統(tǒng)設計 4 能 LED 路燈同時整合了這兩者的優(yōu)勢 LED Light Emitting Diode 發(fā)光二極管 是一種能夠將電能轉化為可見光 的半導體發(fā)光器件 不依靠燈絲發(fā)熱來發(fā)光 而是依靠材料中的正負電荷復合 來發(fā)光 能量轉化效率非常高 具有高效 節(jié)能 壽命長 免維護 環(huán)保等優(yōu) 點 傳統(tǒng)的光源功耗比較大 而且大多在高壓下工作 使用升壓逆變環(huán)節(jié)又降 低了能源利用率 而 LED 低壓直流供電 安全而且光源控制成本低 LED 的響 應時間一般只有幾納秒至幾十納秒 使頻繁開關 調節(jié)明暗成為可能 而且 LED 作為全固態(tài)發(fā)光體 耐震 耐沖擊不易破碎 發(fā)熱量低 無熱輻射 是冷 光源 不含汞 鈉元素等可能危害健康的物質 廢棄物可回收 沒有污染 太陽能路燈以太陽光為能源 不需要鋪設復雜的管線 安全節(jié)能無污染 基于單片機的太陽能控制系統(tǒng)很好地把太陽能光伏技術與單片機智能控制技術 結合了起來 而且具有電路結構簡單 工作穩(wěn)定可靠 實用性強等優(yōu)點 1 節(jié)能環(huán)保 據統(tǒng)計 所有路燈改為太陽能路燈可以節(jié)省一個三峽水電站的 發(fā)電量 不僅如此 太陽能是一種清潔的可再生能源 它不僅節(jié)約了電能 而 且減少了二氧化碳的排放量 有關數據表明太陽能路燈每年可以減少 7740 萬噸 二氧化碳就相當于節(jié)省了 310 億美元的二氧化碳減量成本 2 可靠耐用 太陽能路燈在惡劣的環(huán)境和氣候條件下 光伏發(fā)電系統(tǒng)很少 發(fā)生故障 目前絕大多數太陽能電池組件的生產技術都足以保證 10 年以上性能 不下降 太陽能電池組件可以發(fā)電 25 年或更長的時間 3 安裝組件積木化 安裝靈活方便 便于用戶根據自己的需要選擇和調整 太陽能路燈的容量大小 4 安全 太陽能路燈不使用易燃燃料 而且不像交流電那樣聯網運行 導 致在雷擊等情況下經常會出現高壓浪涌 對設備安全造成威脅 只要設計和安 裝適當 系統(tǒng)具有很高的安全性 5 自主供電 離網運行的太陽能路燈具有供電的自主性 靈活性 但是太陽能 LED 路燈的優(yōu)勢遠遠不僅這些 一般人認為 節(jié)能燈可節(jié)能 4 5 是偉大的創(chuàng)舉 但 LED 路燈比節(jié)能燈還要節(jié)能 1 4 這是固體光源偉大的革 5 新 除此之外 LED 還具有光線質量高 基本上無輻射 可靠耐用 維護費用 極為低廉等優(yōu)勢 屬于典型的綠色照明光源 超高亮 LED 的研制成功 大大地 降低了太陽能燈具使用成本 使之達到或接近工頻交流電照明系統(tǒng)初裝的成本 報價 并且具有保護環(huán)境 安裝簡便 操作安全 經濟節(jié)能等優(yōu)點 由于 LED 具有的光效率高 發(fā)熱量低等優(yōu)勢 已經越來越多地應用在照明領域 并呈現 出取代傳統(tǒng)照明光源的趨勢 太陽能與 LED 相結合的技術運用在路燈領域完全符合 綠色 節(jié)能 低成 本 的現代化設計理念 而且針對現階段太陽能 LED 路燈研究遭遇技術 瓶頸 而處于 花香 卻難 滿園綻放 的尷尬境地的情況 我們這個課題具有很大 的研究價值 而從上面一系列的分析中也不難看出這個課題本身所具有的潛在 價值更是無法估量的 1 5 國內外應用現狀 在國家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的推動下 太陽能產業(yè)從無到有 從小到大發(fā)展起 來 國內各大研究單位都對太陽能路燈作了詳盡的研究 特別是近幾年來 已 經初步形成在 產業(yè)上規(guī)模 技術上水平 產品上檔次和市場要規(guī)范 的產業(yè) 發(fā)展思路引導下 太陽能產業(yè)得到了快速發(fā)展 如太陽能熱水器 太陽能光伏 電池技術日趨成熟 產品質量不斷提高 歐洲各國都在開辟通向持久能源的通道 影響他們決策的主要因素是環(huán)境 保護 創(chuàng)造就業(yè)機會和能源供應的安全可靠 可再生能源技術在這些方面有著 較大優(yōu)勢 它對環(huán)境的影響最小 可替代部分常規(guī)能源 增加能源供應的安全 性和可靠性 它要求較大的設備投資 創(chuàng)造了更多的就業(yè)機會 有助于經濟增 長 在歐洲大部分地區(qū) 環(huán)保的思路推動著替代能源技術的開發(fā) 太陽能被公 認為是一種極好的替代能源 它的利用有助于降低CO2的排放 因而達到保護環(huán) 境 很多國家 如丹麥 芬蘭 德國和瑞士 都認為氣候變暖是推動太陽能研 究開發(fā) 發(fā)展和銷售活動的主要因素 盡管受到常規(guī)能源的低價影響 在歐洲 很多國家中 太陽能裝置市場仍然持續(xù)增長 雖然太陽能公司的數量在減少 太陽能路燈系統(tǒng)設計 6 但保留下來的公司都趨向于更具規(guī)模 更能抵御市場的波動 在某些國家實行 的電力公司私有化 可能提高他們將太陽能裝置推向市場的興趣 在奧地利等 國 自己動手建造集熱器的活動 促進了太陽能裝置的主動發(fā)展 挪威已安裝 70000多套小型光伏裝置 每年安裝約5000套 大多數裝置是為偏遠小鎮(zhèn) 山區(qū) 和沿海地帶度假旅社供電 芬蘭人每年也購買幾千套小型 40 100W 光伏裝置 用于消夏小屋 國家石油公司對進一步開發(fā)太陽能發(fā)電有著強烈的興趣 重點 為建筑物薄膜光伏組件 蓄電池和成套裝置 此外 有些國家在高性能太陽能 發(fā)電窗 太陽能熱水器 儲能裝置 透明隔熱材料 日光照明和與建筑物結合 的光伏裝置等產品的商業(yè)化方面進行努力 3 法國的太陽能設計師們 正在用 綠色設計 原則代替 太陽能 設計原 則 就是要統(tǒng)籌考慮能源性能 安全材料的應用 日光照明 居住的舒適度和 健康等因素 這種新設計方法 將應用于 Angers 的法國環(huán)境保護和能源管理署 的辦公大樓 現今 LED 路燈相對于高壓鈉燈路燈的優(yōu)越性已被絕大部分專業(yè)人 士認可 然而遺憾的是目前大多數的 LED 路燈仍然采用交流電供電 一方面是 交流電路燈的技術已經十分成熟 而太陽能路燈還有很多不確定因素 另一方 面主要的考慮仍然是太陽能的初始投資過大 從而忽略了太陽能供電的很多根 本優(yōu)越性 然而真正要用太陽能來取代一切能源還是一個長期而艱巨的任務 任何新生 事物最好先從小打小鬧開始 而且采用 自產自銷 的方式 路燈就是一個最 好的采用太陽能的試點工程 而且 節(jié)能和減排一樣 必須先由政府倡導 甚 至像德國那樣采用政府補貼的方法來推廣 我們欣喜地發(fā)現 路燈工程原本即政 府工程 是由政府來進行招投標的 因此 由 LED 路燈取代高壓鈉燈 由太陽能 LED 路燈取代交流電 LED 路燈正是大勢所趨 3 7 第二章 方案的論證與選擇 2 1 設計要求 1 能自動根據亮度開關燈 能保證連續(xù) 7 天陰天正常夜間照明 2 當開機后 經過上電復位 時鐘顯示為 00 00 00 這時可以調整時 分 秒按鈕進行精確調整到當前時間 進行正常走時 3 開機后系統(tǒng)內部自定義開路燈時間為 19 00 00 關路燈時間為 6 00 00 如果不做調整的話 時間就是下午 7 點鐘開燈 早晨 6 點鐘關燈 4 春 夏 秋 冬四季的晝夜并不相等 為了更好的節(jié)省電力資源 本設 計中可以進行手動調整 根據四季的變化來調整開路燈和關路燈的時間 更有 效的節(jié)省資源 本設計的最大優(yōu)點在于既能通過光的強度控制路燈的開關 也能通過設置 時間來控制路燈的開關 可以靈活自如 給使用者帶來了很大的方便 又達到 了節(jié)能的效果 2 2 設計組成方框圖 太陽能 電池板 UC3906 充電模塊 鉛 酸 蓄電池 主 控 模 塊 按 鍵 摸 塊 顯 示 模 塊 PT4115 驅動模塊 LED 路燈 圖 2 1 設計方框圖 太陽能路燈系統(tǒng)設計 8 2 3 太陽能電池板 方案一 單晶硅太陽能電池板最初應用于人造衛(wèi)星電源 現在推廣到地面 應用 單晶硅太陽能電池板的光電轉換效率為15 左右 最高的可達到24 這是目前所有種類的太陽能電池板中光電轉換效率最高的 使用壽命一般為15 年左右 最高可達25年 單晶硅太陽能電池板轉換效率最高技術也最為成熟 在電池制作中一般都采用表面織構化發(fā)射區(qū)鈍化分區(qū)摻雜等技術 開發(fā)的電池 板主要有平面單晶硅電池板和刻槽埋柵電極單晶硅電池板 電池轉化效率超過 20 左右 方案二 多晶硅太陽電池 板的制作工藝與單晶硅太陽電池 板差不多 但 是多晶硅太陽能電池板的光電轉換效率則要降低不少 其光電轉換效率約12 左右 從制作成本上來講 比單晶硅太陽能電池板要便宜一些 材料制造簡便 節(jié)約電耗 總的生產成本較低 因此得到大量發(fā)展 此外 多晶硅太陽能電池 板的使用壽命也要比單晶硅太陽能電池板短 從性能價格比來講 單晶硅太陽 能電池板還略好一些 方案三 非晶硅太陽電池 板是1976年出現的新型薄膜式太陽電池板 它 與單晶硅和多晶硅太陽電池板的制作方法完全不同 工藝過程大大簡化 硅材 料消耗很少 電耗更低 它的主要優(yōu)點是在弱光條件也能發(fā)電 但非晶硅太陽 電池板存在的主要問題是非晶硅薄膜太陽能電池板與結晶硅相比轉換效率偏底 目前國際先進水平為10 左右 且不夠穩(wěn)定 隨著時間的延長 其轉換效率衰 減 在能量轉換效率和使用壽命等綜合性能方面 單晶硅 多晶硅太陽電池板 優(yōu)于其他電池板 故太陽能電池板采用多晶硅太陽能電池板 綜合設計要求 我選擇方案一 2 4 蓄電池 方案一 鉛酸免維護蓄電池 免維護蓄電池由于自身結構上的優(yōu)勢 電解液 的消耗量非常小 在使用壽命內基本不需要補充蒸餾水 它還具有耐震 耐高 溫 體積小 自放電小的特點 使用壽命一般為普通蓄電池的兩倍 市場上的 免維護蓄電池也有兩種 第一種在購買時一次性加電解液以后使用中不需要維 9 護 添加補充液 另一種是電池本身出廠時就已經加好電解液并封死 用戶根 本就不能加補充液 方案二 鎳鎘蓄電池正極活性物質主要由鎳制成 負極活性物質主要由鎘 制成的一種堿性蓄電池 正極為氫氧化鎳 負極為鎘 電解液是氫氧化鉀溶液 充電 放電的化學反應是鎳鎘蓄電池充電后 正極板上的活性物質變?yōu)闅溲趸?鎳 負極板上的活性物質變?yōu)榻饘冁k 鎳鎘電池放電后 正極板上的活性物質 變?yōu)闅溲趸瘉嗘?負極板上的活性物質變?yōu)闅溲趸k 其優(yōu)點是輕便 抗震 壽命長 常用于小型電子設備 綜合設計要求 我選擇方案一 2 5 主控模塊 方案一 采用 AT89C2051 芯片 它體積小 管腳少 沒有提供外部擴展存 儲器與 I O 設備所需的地址 數據 控制信號 因此利用 AT89C2051 構成的單片 機應用系統(tǒng)不能在 AT89C2051 之外擴展存儲器或 I O 設備 無法滿足設計所需 方案二 采用 AT89C52 芯片 具有 AT89C2051 的所有功能 管腳充足 AT89C52 設有穩(wěn)態(tài)邏輯 可以在低到零頻率的條件下靜態(tài)邏輯 支持兩種軟件 可選的掉電模式 在閑置模式下 CPU 停止工作 但 RAM 定時器 計數器 串 口和中斷系統(tǒng)仍在工作 在掉電模式下 保存 RAM 的內容并且凍結振蕩器 禁 止所用其他芯片功能 直到下一個硬件復位為止 結合設計要求 我選擇方案二 2 6 顯示模塊 方案一 采用液晶顯示屏顯示時間數字 液晶顯示屏具有低功耗 短小輕薄 無輻射危險 影像穩(wěn)定不閃爍及平面直角顯示等優(yōu)勢 可視面積大 畫面效果 好 抗干擾能力強 分辨率高等特點 但由于液晶是以點陣的模式顯示各種符 號 需要利用控制芯片創(chuàng)建字符庫 編程工作量大 控制器的資源占用較多 其成本也偏高 在使用時 不能有靜電干擾 否則易燒壞液晶的顯示芯片 不 太陽能路燈系統(tǒng)設計 10 易維護 方案二 采用傳統(tǒng)的 LED 數碼管顯示 用發(fā)光二極管 簡稱 LED 組成的 字形來顯示數字 七個條形發(fā)光二極管排列成七段組合字型 便構成了半導體 數碼管 半導體數碼光分共陽極數碼管和共陰極數碼管 此次設計采用了共陰 極數碼管顯示 即七個發(fā)光二極管的陰極連在一起接地 當共陰極數碼管的某 一陽極接高電平時 相應的二極管發(fā)光 根據字形使某幾段二極管發(fā)光 所以 共陰極數碼管需要輸出高電平有效的譯碼器來驅動 綜合設計要求 我選擇方案二 2 7 時鐘芯片的選擇 方案一 使用單片機定時計數器提供時鐘信號 用程序實現年 月 日 時 分 秒 星期計數 采用這種方案可減少芯片的使用 節(jié)約成本 但產生 的時間誤差較大 方案二 使用專用時鐘芯片 DS1302 提供時鐘信號 DS1302 芯片是一種高 性能的時鐘芯片 可自動對秒年 月 日 時 分 秒 星期計數 還有閏年 補償功能 而且精度高 工作電壓在 2 5V 5 5V 范圍內 2 5V 時耗電小于 300mA 綜合設計要求 我選擇方案二 2 8 路燈的選擇 方案一 路燈選用白熾燈 白熾燈將燈絲通電加熱到白熾狀態(tài) 利用熱輻射 發(fā)出可見光的電光源 自 1879 年 美國的愛迪生制成了碳化纖維 即碳絲 白 熾燈以來 經人們對燈絲材料 燈絲結構 充填氣體的不斷改進 白熾燈的發(fā) 光效率也相應提高 1959 年 美國在白熾燈的基礎上發(fā)展了體積和衰光極小的 鹵鎢燈 白熾燈的發(fā)展趨勢主要是研制節(jié)能型燈泡 不同用途和要求的白熾燈 其結構和部件不盡相同 白熾燈的光效雖低 但光色和集光性能好 是產量最 大 應用最廣泛的電光源 方案二 路燈選用 LED 路燈 LED 路燈是用高亮度白色發(fā)光二極管發(fā)光源 11 光效高 耗電少 壽命長 易控制 免維護 安全環(huán)保 是新一代固體冷光源 光色柔和 艷麗 豐富多彩 低損耗 低能耗 綠色環(huán)保 適用家庭 商場 銀行 醫(yī)院 賓館 飯店他各種公共場所長時間照明 無閃直流電 對眼睛起 到很好的保護作用 是臺燈 手電的最佳選擇 經比較 我選擇采用方案二 2 9 最終方案的確定 綜合上面所述 太陽能的主控部分選用 AT89C52 單片機 太陽能電池板選 擇單晶硅太陽能電池板 蓄電池選擇鉛酸免維護蓄電池 顯示部分選擇傳統(tǒng)的 LED 數碼顯示管 時鐘芯片選擇 DS1302 鍵盤模塊選擇獨立式鍵盤 路燈選擇 LED 節(jié)能燈 太陽能路燈系統(tǒng)設計 12 第三章 硬件電路的設計 3 1 電路的總體結構 LED是一種低壓直流負載 采用太陽能光伏供電的LED適合采用直流負載太 陽能獨立式發(fā)電系統(tǒng) 太陽能LED照明系統(tǒng)主要由太陽能電池板 控制器 蓄 電池等部分組成 在太陽能LED照明系統(tǒng)中 控制器的作用是利用太陽能電池板將太陽能轉換 的電能轉存在蓄電池中 當自然光照減弱到需要照明時 控制器將蓄電池存儲 的電能輸送給LED而發(fā)光 當自然光照升高到不再需要照明時 控制器則關斷蓄 電池的放電通路 使LED熄滅 不再耗電 在系統(tǒng)設計時 已經考慮了陰雨天氣 把平時多余的電能存儲在蓄電池中 從而可以保證在陰雨天氣有足夠的電能可 供使用 3 1 1 太陽能電池板 太陽能電池板是太陽能路燈中的核心部分 也是太陽能路燈中價值最高的 部分 其作用是將太陽的輻射能轉換為電能 并送至蓄電池中存儲起來 在眾 多太陽能光電池中較普遍且較實用的有單晶硅太陽能電池 多晶硅太陽能電池 及非晶硅太陽能電池三種 在太陽光充足 日照好的東西部地區(qū) 采用多晶硅 太陽能電池為好 因為多晶硅太陽能電池生產工藝相對簡單 價格比單晶硅低 在陰雨天比較多 陽光相對不是很充足的南方地區(qū) 采用單晶硅太陽能電池為 好 因為單晶硅太陽能電池性能參數比較穩(wěn)定 非晶硅太陽能電池在室外陽光 不足的情況下比較好 因為非晶硅太陽能電池對太陽光照條件要求比較低 本設計采用的太陽能電池板需要為蓄電池提供 12V 的直流電 當地光照時 間日均為 4 小時 我選擇可提供 20V 電壓的太陽能電池板 電池板預留容量 20 所以 WP 20V 1A 10h 120 4h WP 60W 由于電池板損耗在 10 左右 我選擇實際功率為 70W 工作電壓為 20V 的單晶硅太陽能電池板 電池板采用 可折疊的柔性板 13 3 1 2 蓄電池 本設計采用鉛酸免維護蓄電池 由于具有密封性好 泄漏 無污染 免維 護等優(yōu)點 近年來在國內外得到廣泛的應用 本設計要滿足連續(xù) 7 個陰雨天供 電 每日放電 10 小時 蓄電池容量 1A 10h 7 70AH 蓄電池充放電預留 10 容 量 所以實際蓄電池為 12V 80AH 3 1 3 太陽能路燈光源 LED 燈壽命長 可達 1000000h 工作電壓低 不需要逆變器 光效較高 國產為 50lm W 進口為 80lm W 隨著技術的進步 LED 燈的性能將進一步提 高 LED 燈是一種通過直流低壓點亮發(fā)光二極管組來實現照明需求的一種新型 照明方式 具有亮度高 顯色性好等特點 另外 由于 LED 路燈的輸入為低壓 電流 能與太陽能結合起來 LED 作為太陽能路燈的光源將是今后發(fā)展的趨勢 本設計選用功率為 10W 工作電流為 1A 的 LED 路燈 它相當于 100W 的白熾 燈 3 1 4 控制器 無論太陽能燈具大小 一個性能良好的充電放電控制器是必不可少的 為 了延長蓄電池的使用壽命 必須對它的充放電條件加以限制 防止蓄電池過充 電及深度充電 在溫差較大的地方 合格的控制器還應具備溫度補償功能 同 時太陽能控制器成兼有路燈控制功能 具有光控 時控功能 并應具有夜間自 動切控制負載功能 便于陰雨天延長路燈工作時間 對任何一個太陽能照明系統(tǒng)來說 充放電控制電路的優(yōu)劣將直接影響到系 統(tǒng)應用的成敗 由于太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)輸入的能力極不穩(wěn)定 光伏發(fā)電系統(tǒng) 中對蓄電池充電的控制要比普通發(fā)電系統(tǒng)對蓄電池充電的控制復雜 一個性能 良好的光伙控制器應具有控制蓄電池充放電 溫度調節(jié) 過充保護 過放保護 短路保護 反接保護等多種保護功能以及自動開關和時間調整功能 從而保證 系統(tǒng)可靠運行 同時使太陽能電池板可以在不同溫度和輻照情況下智能輸出最 大功率 使照明系統(tǒng)具有很高的效率 太陽能路燈系統(tǒng)設計 14 3 1 5 燈桿及燈具外殼 燈桿的高度應根據道路的寬度 燈具的間距 道路的照度標準確定 燈具 一般是指用于安裝照明光源的部分 也就是通常所說的燈頭 燈桿分為變徑桿 錐形桿 組合桿等多種形式 并通過挑臂與燈具連接 一般的燈桿 燈具都可 作為太陽能燈的選擇對象 如果采用在燈桿上直接安裝太陽能電池組件的方案 需根據太陽能電池組件面積加工制作太陽能電池組件的支架 同時考慮燈桿的 抗風強度問題 燈具和燈桿的選擇面較寬 一般滿足實用 美觀的要求即可 3 1 6 線纜和連接緊固輔件 線纜用于連接太陽能電池板 蓄電池 充放電控制器 光源等器件 線纜 的線徑標準隨系統(tǒng)配置需要確定 線纜的長度隨燈桿高度和器件安裝位置確定 連接緊固輔件用于固定各器件連線的輸入 輸出端子 固定燈桿及燈具 3 2 控制模塊電路設計 此電路采用 AT89C52 芯片對整個系統(tǒng)進行控制 AT89C52 為 8 位通用微處 理器 采用工業(yè)標準的 C51 內核 在內部功能及管腳排布上與通用的 M51 系列 相同 其主要用于會聚調整時的功能控制 功能包括對會聚主 IC 內部寄存器 數據 RAM 及外部接口等功能部件的初始化 會聚調整控制 會聚測試圖控制 紅外遙控信號 IR 的接收解碼及與主板 CPU 通信等 主要管腳有 XTAL1 19 腳 和 XTAL2 18 腳 為振蕩器輸入輸出端口 外接 12MHz 晶振 RST Vpd 9 腳 為復位輸入端口 外接電阻電容組成的復位電路 VCC 40 腳 和 VSS 20 腳 為供電端口 分別接 5V 電源的正負端 P0 P3 為可編程通用 I O 腳 其功能 用途由軟件定義 在本設計中 P0 端口 32 39 腳 被定義為 N1 功能控制端口 分別與 N1 的相應功能管腳相連接 13 腳定義為 IR 輸入端 10 腳和 11 腳定義 為 I2C 總線控制端口 分別連接 N1 的 SDAS 18 腳 和 SCLS 19 腳 端口 12 腳 27 腳及 28 腳定義為握手信號功能端口 連接主板 CPU 的相應功能端 用 于當前制式的檢測及會聚調整狀態(tài)進入的控制功能 AT89C52 的芯片管腳圖如圖 3 1 所示 其中 P0 口控制數碼管的 7 段的亮暗 15 情況 P1 口控制光敏電阻接收電路 P2 口控制選擇數碼管的位數 P3 口用于 按鍵輸入的控制和路燈照明電路 圖 3 1 AT89C52 芯片管腳圖 1 P0 口 P0 口是一組 8 位漏極開路型雙向 I O 口 即地址 數據總線是復 用口 作為輸出口用時 每位能吸收電流的方式驅動 8 個 TTL 邏輯門電路 對 端口 P0 寫 1 時 可作為高阻抗輸入端用 在訪問外部數據存儲器或程序存 儲器時 這組口線分時轉換地址 低 8 位 和數據總線復用 在訪問期間激活 內部上拉電阻 在 Flash 編程時 P0 口接收指令字節(jié) 而在程序校驗時 輸出 指令字節(jié) 校驗時 要求外接上拉電阻 2 P1 口 P1 口是一個帶內部上拉電阻的 8 位雙向 I O 口 P1 口的輸出緩 沖級可驅動 吸收或輸出電流 4 個 TTL 邏輯門電路 對端口寫 1 通過內 部的上拉電阻把端口拉到高電平 此時可作輸入口 作輸入口使用時 因為內 部存在上拉電阻 某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流 IIL 與 AT89C51 不同之處是 P1 0 和 P1 1 還可分別作為定時 計數器 2 的外部計數輸 入 P1 0 T2 和輸入 P1 1 T2EX 3 P2 口 P2 口是一個帶有內部上拉電阻的 8 位雙向 I O 口 P2 的輸出緩 沖級可驅動 吸收或輸出電流 4 個 TTL 邏輯門電路 對端口 P2 寫 1 通過 內部的上拉電阻把端口拉到高電平 此時可作輸入口 作輸入口使用時 因為 太陽能路燈系統(tǒng)設計 16 內部存在上拉電阻 某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流 IIL 在訪問 外部程序存儲器或 16 位地址的外部數據存儲器 例如執(zhí)行 MOVX DPTR 指令 時 P2 口送出高 8 位地址數據 在訪問 8 位地址的外部數據存儲器 如執(zhí)行 MOVX RI 指令 時 P2 口輸出 P2 鎖存器的內容 Flash 編程或校驗時 P2 亦接 收高位地址和一些控制信號 4 P3 口 P3 口是一組帶有內部上拉電阻的 8 位雙向 I O 口 P3 口輸出緩 沖級可驅動 吸收或輸出電流 4 個 TTL 邏輯門電路 對 P3 口寫入 1 時 它們被內部上拉電阻拉高并可作為輸入端口 此時 被外部拉低的 P3 口將用上 拉電阻輸出電流 IIL P3 口除了作為一般的 I O 口線外 更重要的用途是它 的第二功能 P3 口還接收一些用于 Flash 閃速存儲器編程和程序校驗的控制信 號 5 RST 復位輸入 工作時 RST 引腳出現兩個機器周期以上高電平將使單 片機復位 6 ALE PROG 當訪問外部程序存儲器或數據存儲器時 ALE 地址鎖存允許 輸出脈沖用于鎖存地址的低 8 位字節(jié) 一般情況下 ALE 仍以時鐘振蕩頻率的 1 6 輸出固定的脈沖信號 因此它可對外輸出時鐘或用于定時目的 要注意的 是 每當訪問外部數據存儲器時將跳過一個 ALE 脈沖 對 Flash 存儲器編程期 間 該引腳還用于輸入編程脈沖 PROG 如有必要 可通過對特殊功能寄存器 SFR 區(qū)中的 8EH 單元的 D0 位置位 可禁止 ALE 操作 該位置位后 只有一 條 MOVX 和 MOVC 指令才能將 ALE 激活 此外 該引腳會被微弱拉高 單片機執(zhí) 行外部程序時 應設置 ALE 禁止位無效 7 PSEN 程序儲存允許 PSEN 輸出是外部程序存儲器的讀選通信號 當 AT89C52 由外部程序存儲器取指令 或數據 時 每個機器周期兩次 PSEN 有效 即輸出兩個脈沖 在此期間 當訪問外部數據存儲器 將跳過兩次 PSEN 信號 8 EA VPP 外部訪問允許 欲使 CPU 訪問外部程序存儲器 地址為 0000H FFFFH EA 端必須保持低電平 接地 需注意的是 加密位 LB1 被編 程 復位時內部會鎖存 EA 端狀態(tài) 如 EA 端為高電平 接 Vcc 端 CPU 則執(zhí)行 內部程序存儲器中的指令 Flash 存儲器編程時 該引腳加上 12V 的編程允許 17 電源 Vpp 當然這必須是該器件是使用 12V 編程電壓 Vpp 9 XTAL1 振蕩器反相放大器的及內部時鐘發(fā)生器的輸入端 10 XTAL2 振蕩器反相放大器的輸出端 3 3 電源穩(wěn)壓電路 三端穩(wěn)壓器 主要有兩種 一種輸出電壓是固定的 稱為固定輸出三端穩(wěn) 壓器 另一種輸出電壓是可調的 稱為可調輸出三端穩(wěn)壓器 其基本原理相同 均采用串聯型穩(wěn)壓電路 在線性集成穩(wěn)壓器中 由于三端穩(wěn)壓器只有三個引出 端子 具有外接元件少 使用方便 性能穩(wěn)定 價格低廉等優(yōu)點 因而得到廣 泛應用 1 由圖 3 2 所示 由于該系統(tǒng)需要穩(wěn)定的 5V 電源 因此設計時必須采用能滿 足電壓 電流和穩(wěn)定性要求的電源 該電源采用三端集成穩(wěn)壓器 LM7805 它僅 有輸人端 輸出端及公共端 3 個引腳 其內部設有過流保護 過熱保護及調整 管安全保護電路 由于所需外接元件少 使用方便 可靠 因此可作為穩(wěn)壓電 源 圖 3 2 電源穩(wěn)壓電路 3 4 UC3906 充電電路 UC3906 作為密封鉛酸蓄電池充電專用芯片 它具有實現密封鉛酸蓄電池最 佳充電所需的全部控制和檢測功能 更重要的是它能使充電器各種轉換電壓隨 太陽能路燈系統(tǒng)設計 18 電池電壓溫度系數的變化而變化 從而使密封鉛酸蓄電池在很寬的溫度范圍內 都能達到最佳充電狀態(tài) 由圖 3 3 所示 當 20V 輸入電壓加入后 Q1 導通 開始恒流充電 充電電 流為 500mA 電池電壓逐漸升高 當電池電壓達到過充電壓的 95 即 14 25V 時 電池轉入過充電狀態(tài) 充電電壓維持在過充電電壓 充電電流開 始下降 當充電電流降到過充電終止電流時 UC3906 充電芯片的 10 腳輸出高 電平 比較器 LM339 輸出低電平 蓄電池自動轉入浮充狀態(tài) 同時充足電指示 燈發(fā)光 指示蓄電池已充足電 圖 3 3 UC3906 充電電路 3 5 光敏電阻接收電路 光敏電阻又稱光導管 常用的制作材料為硫化鎘 另外還有硒 硫化鋁 硫化鉛和硫化鉍等材料 這些制作材料具有在特定波長的光照射下 其阻值迅 速減小的特性 這是由于光照產生的載流子都參與導電 在外加電場的作用下 作漂移運動 電子奔向電源的正極 空穴奔向電源的負極 從而使光敏電阻的 阻值迅速下降 光敏電阻的特性是在特定光的照射下 其阻值迅速減小 可用 于檢測可見光 光敏電阻器是利用半導體的光電效應制成的一種電阻值隨入射 19 光的強弱而改變的電阻器 入射光強 電阻減小 入射光弱 電阻增大 光敏 電阻器一般用于光的測量 光的控制和光電轉換 將光的變化轉換為電的變化 通常 光敏電阻器都制成薄片結構 以便吸收更多的光能 當它受到光的照射 時 半導體片 光敏層 內就激發(fā)出電子空穴對 參與導電 使電路中電流增 強 ADC0808 芯片的工作過程是先送通道號地址到 ADDA ADDB ADDC 由 ALE 信號鎖存通道號地址 后讓 START 有效 啟動 A D 轉換 產生信WR 號 使 ALE START 有效 鎖存通道號并啟動 A D 轉換 A D 轉換完畢 EOC 端發(fā)出一正脈沖 申請中斷 中斷服務程序中 產生信號 使 OE 端RD 有效 打開輸出鎖存器三態(tài)門 8 位數據便讀入到單片機中 由圖 3 4 所示 該部分電路是通過 AT89C52 里面的模擬信號比較器 RP 為光敏電阻 其電阻值隨著光線的增強而減少 當照度較小 P11 口的電位小于 P10 口的電位 P36 口輸出高電平 可變電阻 RP 的阻值可調整照度的控制閾值 送入 ADC0808 經過 IN1 腳輸出進行模數轉換 讓 AT89C52 進行控制 圖 3 4 光敏電阻接收電路 太陽能路燈系統(tǒng)設計 20 3 6 標準時鐘電路 該電路由時鐘芯片 DS1302 和晶振組成 并由 AT89C52 芯片控制 晶振全稱 為晶體振蕩器 其作用在于產生原始的時鐘頻率 這個頻率經過頻率發(fā)生器的 放大或縮小后就成了電腦中各種不同的總線頻率 晶振一般叫做晶體諧振器 是一種機電器件 是用電損耗很小的石英晶體經精密切割磨削并鍍上電極焊上 引線做成 這種晶體有一個很重要的特性 如果給它通電 它就會產生機械振 蕩 反之 如果給它機械力 它又會產生電 這種特性叫機電效應 他們有一 個很重要的特點 其振蕩頻率與他們的形狀 材料 切割方向等密切相關 由 于石英晶體化學性能非常穩(wěn)定 熱膨脹系數非常小 其振蕩頻率也非常穩(wěn)定 由于控制幾何尺寸可以做到很精密 因此 其諧振頻率也很準確 根據石英晶 體的機電效應 我們可以把它等效為一個電磁振蕩回路 即諧振回路 他們的 機電效應是機 電 機 電的不斷轉換 由電感和電容組成的諧振回路是電場 磁 場的不斷轉換 在電路中的應用實際上是把它當作一個高 Q 值的電磁諧振回路 由于石英晶體的損耗非常小 即 Q 值非常高 做振蕩器用時 可以產生非常穩(wěn) 定的振蕩 作濾波器用 可以獲得非常穩(wěn)定和陡削的帶通或帶阻曲線 由圖 3 5 所示 設計采用 DS1302 作為實時時鐘芯片 配備備用電源保證時 間準確 圖 3 5 標準時鐘電路 3 7 按鍵可調電路 由圖 3 6 所示 由于本系統(tǒng)設置功能部分要求比較簡單 所以采用獨立式 21 按鈕調節(jié) 獨立式鍵盤的按鍵相互獨立 每個按鍵接一根 I O 口線 一根 I O 口線上的按鍵工作狀態(tài)不會影響其它 I O 口線的工作狀態(tài) 因此 通過檢測 I O 口線的電平狀態(tài) 即可判斷鍵盤上哪個鍵被按下 第一個按鍵為調整時間 位 可以通過改按鍵調整時 分 秒的切換 第二個按鍵為增加時間位 第三 個按鍵為減少時間位 圖 3 6 按鍵可調電路 3 8 LED 路燈驅動電路 LED 路燈驅動簡單的來講就是給 LED 路燈提供正常工作條件 包括電壓 電 流等條件 的一種電路 也是 LED 路燈能工作的必不可少條件 好的驅動電路還能 隨時保護 LED 路燈 避免 LED 路燈被損壞 LED 驅動通常分為三種方式 鎮(zhèn)流 電阻驅動 恒壓驅動 恒流驅動 4 由于大功率 LED 路燈是低電壓 大電流的驅動器件 當 LED 路燈電壓變化 很少時 電流變化很大 LED 路燈發(fā)光的強度由流過 LED 的電流決定 電流過 強會引起 LED 路燈的衰減 電流過弱會影響 LED 路燈的發(fā)光強度 因此 LED 路 燈的驅動需要提供恒流電源 以保證大功率 LED 路燈使用的安全性 同時達到 理想的發(fā)光強度 如果采用恒壓方式驅動 LED 路燈正向電壓的任何變化都會 導致 LED 電流的變化 由溫度或電壓變化引起的特定壓變 導致正向電流降低 正向電壓變化 11 會導致更大的正向電流變化達 30 電流的變化較大 使 LED 路燈的亮度不能恒定 所以一般都選擇恒流驅動 IC 7 太陽能路燈系統(tǒng)設計 22 驅動芯片可以選擇 PT4115 恒流驅動芯片 PT4115 是一款連續(xù)電感電流導 通模式的降壓恒流源 適合綠色照明 LED 燈的驅動電路 它具有較寬的直流 8V 到 30V 輸入電壓范圍 擊穿電壓大于 45V 輸出 200 1200mA 恒定直流 可滿足 驅動點亮 1 7 個串聯的大功率 LED 路燈或 N 個并聯的小功率 LED 路燈 驅動恒流 大小可按應用方案設定 PT4115 采用頻率抖動技術有效地改善電磁干擾 采用 從滿量程向下到零的 PWM 調光 安全可靠 調光比可達 5000 1 采用 SOT89 5 的封裝 芯片的管芯可通過直接連通到封裝外的金屬板散熱 導熱十分有效 PT4115 內部設置了過溫保護功能 以保證系統(tǒng)穩(wěn)定可靠的工作 當 IC 芯片溫 度超出 160 IC 即會進入過溫保護狀態(tài)并停止電流輸出 而當溫度低于 140 時 IC 即會重新恢復至工作狀態(tài) PT4115 可利用模擬調光的原理以及溫度對 LED 電流的負反饋實現 LED 燈具動態(tài)溫度控制 只要在調光端 DIM 端 加一熱敏 電阻或 PN 結即可 加上整流橋 PT4115 可應用于交流 12V 24V 供電的 LED 燈具 PT4115 的工作效率高達 97 是真正的綠色驅動 IC PT4115 被廣泛應用于使用 LED 燈的 MR11 MR16 水燈 路燈等各類 LED 燈具 5 由圖 3 7 所示 L1 是整流電感 是這個電路中的關鍵元件 功能是把 100KHz 的脈沖電流變換成三角波電流 L1 的電感量會影響工作電壓范圍內恒流 源的穩(wěn)定性 因為 PT4115 的設計最佳工作頻率在 1MHz 以下 電感量大了小會 影響其工作頻率 本方案的電感設計在 68UH 以上 這樣系統(tǒng)工作頻率可以控制 到 1MHz 以下 電感量小了 工作頻率趨高 由于 PT4115 內部電流檢測電路響 應速度限制 對內部電流正常檢測出現影響 不能更好的實現對內部開關的導 通 關斷控制 另外電感量太小還會導致 PT4115 的 SW 端燒壞 而無輸出 所以 此設計中 L 的電感量應選用 68uH 100uH Q 值大于 50 飽和電流大于 800mA 的磁路閉合電感器 D5 是續(xù)流二極管 在晶片內部 MOS 管處于截止狀態(tài)時為儲 存在電感中的電流提供放電回路 由于工作在高頻脈沖狀態(tài) D5 應選用正向壓 降小 恢復速度快的肖特基二極管 芯片 PT4115 的 DIM 端可外接 PWM 脈沖或直 流電壓調光 也可以接熱敏電阻作輔助溫度控制和自動亮度控制 DIM 端為高 電平有效 此時單片機 P3 7口給定一個低電平就可以讓照明部分斷路停止工作 在晚上電壓經過采樣比較后低于設定值 單片機則輸出高電平 路燈即可通路 開始工作 23 圖 3 7 LED 路燈驅動電路 3 9 單片機最小系統(tǒng)復位電路 在圖 3 8 的復位電路中 當 Vcc 掉電時 必然會使 RST 端電壓迅速下降到 0V 以下 但是 由于內部電路的限制作用 這個負電壓將不會對器件產生損害 另外 在復位期間 端口引腳處于隨機狀態(tài) 復位后 系統(tǒng)將端口置為全 l 態(tài) 如果系統(tǒng)在上電時得不到有效的復位 則程序計數器 PC 將得不到一個合適 的初值 因此 CPU 可能會從一個未被定義的位置開始執(zhí)行程序 復位電路是 為確保微機系統(tǒng)中電路穩(wěn)定可靠工作必不可少的一部分 在復位電路中 單片 機的復位引腳分別與一個復位按鍵 電阻 電容相連 復位電路的第一功能就 是上電復位 一般微機電路正常工作需要供電電源為 5V 5 即 4 75 5 25V 由于微機電路是時序數字電路 它需要穩(wěn)定的時鐘信號 因此在 電源上電時 只有當 VCC 超過 4 75V 低于 5 25V 以及晶體振蕩器穩(wěn)定工作時 復位信號才被撤除 微機電路開始正常工作 圖 3 8 復位電路 太陽能路燈系統(tǒng)設計 24 3 10 數碼管顯示電路 7 段數碼管一般由 8 個發(fā)光二極管組成 其中由 7 個細長的發(fā)光二極管組 成數字顯示 另外一個圓形的發(fā)光二極管顯示小數點 7 當發(fā)光二極管導通時 相應的一個點或一個筆畫發(fā)光 控制相應的二極管導通 就能顯示出各種字符 盡管顯示的字符形狀有些失真 能顯示的數符數量也有限 但其控制簡單 使 有也方便 發(fā)光二極管的陽極連在一起的稱為共陽極數碼管 陰極連在一起的 稱為共陰極數碼管 LED 數碼顯示器有兩種控制方式 即靜態(tài)數據鎖存方式和 動態(tài)掃描顯示 靜態(tài)數據鎖存方式每個數碼管用一個 8 位并行鎖存器存儲數據 并驅動 所以硬件復雜 故障率高 動態(tài)掃描顯示 就是讓各位數碼管按照一 定順序輪流顯示 其主要優(yōu)點是能顯著降