基于52單片機風(fēng)能太陽能發(fā)電路燈控制器的軟硬件設(shè)計,電力論文

基于52單片機風(fēng)能太陽能發(fā)電路燈控制器的軟硬件設(shè)計,電力論文內(nèi)容摘要：文章以STC89C52作為控制芯片設(shè)計了太陽能風(fēng)能發(fā)電路燈控制器。硬本設(shè)計分為兩部分，一部分是充電電路，由太陽能風(fēng)能給鋰電池充電，另一部分是實現(xiàn)路燈控制器的功能，由光敏電阻傳感器檢測光照，光線亮則燈滅，反之燈亮。文章通過太陽能風(fēng)能高效混合利用的方式給路燈供電，實現(xiàn)了節(jié)能管理和資源合理利用，具有較高應(yīng)用價值。本文關(guān)鍵詞語：太陽能風(fēng)能；52單片機；路燈控制器；光敏電阻傳感器；隨著時代的發(fā)展，人類越來越意識到能源的重要性，對能源消耗過快有了危機感，人類迫切想要尋找可被代替的新能源。華而不實，風(fēng)能和太陽能作為大自然取之不盡、用之不竭的可再生的能源，是21世紀(jì)被看好的新能源。路燈是生活中最常見的基礎(chǔ)設(shè)施，若要用傳統(tǒng)的方式為數(shù)量諸多的路燈鋪設(shè)低壓輸電線路，不僅消耗損費大量人力和資源，而且對線路的維修資金也數(shù)量龐大，因而選擇安裝太陽能風(fēng)能互補路燈是一項非常可行的節(jié)能減排措施[1].本設(shè)計擬采用52單片機作為主控制單元，太陽能電池板和風(fēng)機為發(fā)電電路，鋰電池為充放電保衛(wèi)電路，結(jié)合升壓模塊和穩(wěn)壓電路，實現(xiàn)太陽能風(fēng)能高效混合利用的方式給路燈供電[2].1系統(tǒng)硬件設(shè)計本設(shè)計以STC89C52的單片機為控制器。用開關(guān)檢測電路控制光敏電阻傳感器是手動檢測還是自動檢測光照[3],進而控制LED燈是亮或滅。太陽能風(fēng)能發(fā)電給鋰電池充電，鋰電池作為電源給單片機供電使程序正常運行。1.1單片機最小系統(tǒng)設(shè)計本設(shè)計的最小系統(tǒng)電路選擇STC89C52芯片作為控制單元，包括電源電路、復(fù)位電路和時鐘電路。1.2電源模塊設(shè)計TP4056是一款采用恒定電流或恒定電壓線性充電器，其底部自帶散熱片，且內(nèi)部有防止電流回流的設(shè)計，使得TP4056模塊更受歡迎。TP4056鋰電池充電模塊接口原理圖如此圖1所示。1.3太陽能電池板發(fā)電模塊設(shè)計太陽能電池板是一種光電半導(dǎo)體薄片，能夠利用太陽光直接發(fā)電，是一種在陽光照射下直接或間接將太陽輻射能量轉(zhuǎn)化為光電效應(yīng)或光化學(xué)效應(yīng)的電能的裝置[4].圖1TP4056鋰電池充電模塊接口原理圖本系統(tǒng)選擇的太陽能電池板型號9V220mA,本身不具備儲電功能，使用壽命為20~25年。其電路原理圖如此圖2所示。1.4風(fēng)機發(fā)電模塊設(shè)計風(fēng)力發(fā)電機的原理是將風(fēng)能轉(zhuǎn)化成電能的裝置[5].本系統(tǒng)中選擇5V風(fēng)力發(fā)電機模塊作為發(fā)電元件，風(fēng)機發(fā)電后經(jīng)過L7805CV芯片穩(wěn)壓后穩(wěn)在5V,再給鋰電池進行充電。風(fēng)力機發(fā)電原理圖如此圖3所示。1.5GMDZ光敏電阻傳感器模塊設(shè)計光敏電阻傳感器是利用光敏元件將光信號轉(zhuǎn)換成電信號的傳感器，原理是基于內(nèi)光電效應(yīng)。工作經(jīng)過：光敏電阻傳感器接收光信號，將檢測到的光信號轉(zhuǎn)化成模擬電壓信號AO與LM393比擬器連接，得出數(shù)字信號DO.光敏電阻傳感器模塊原理圖如此圖4所示。1.6路燈控制器設(shè)計控制器是整個設(shè)計中最重要的部分[6],有下面2個作用。控制器的原理圖如此圖5所示?！?〕維持系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。由于風(fēng)能和太陽能在發(fā)電經(jīng)過中會有隨機性和不穩(wěn)定性，產(chǎn)生的電壓也會不穩(wěn)定，電路中的負(fù)載和鋰電池狀態(tài)也會不斷變化，因而就需要控制器會根據(jù)不同的情況及時調(diào)整。圖2太陽能電池板發(fā)電原理圖圖3風(fēng)力機發(fā)電原理圖圖4光照傳感器接口原理圖圖5控制器原理圖〔2〕保衛(wèi)電路。控制器能起到保衛(wèi)電池的作用，通過檢測電池的工作狀態(tài)調(diào)整電池充放電的臨界點，到達(dá)延長電池的使用壽命。2系統(tǒng)軟件設(shè)計系統(tǒng)主程序設(shè)計主要包括4部分，系統(tǒng)軟件流程圖如此圖6所示。〔1〕系統(tǒng)初始化：當(dāng)單片機通電工作時，首先對整個系統(tǒng)的函數(shù)進行初始化操作，華而不實包括定時器、傳感器、串口、LED、電機、按鍵、撥動開關(guān)等?！?〕開關(guān)位置確定：進入主程序，確認(rèn)撥動開關(guān)的位置是手動檢測還是自動檢測，若自動控制，則光敏電阻傳感器檢測到光弱時燈亮起；若手動控制，則通過開關(guān)直接開燈和關(guān)燈?！?〕光照檢測：由光敏電阻傳感器檢測光的強弱，由以及判定處理后，控制燈是亮是滅。〔4〕燈的修改：燈在光線弱的時候亮，能夠根據(jù)光線弱時對應(yīng)的電流大小，控制電流計的大小，能夠控制燈在不同程度的弱光亮起。3結(jié)束語文章以STC89C52作為控制芯片設(shè)計了太陽能風(fēng)能發(fā)電路燈控制器。采用9V太陽能電池板和5V風(fēng)機進行發(fā)電，太陽能電池光伏發(fā)電電壓需要降壓模塊降到5V才能給鋰電池充電，并采用由光敏電阻傳感器檢測光照，自動實現(xiàn)路燈的控制。本設(shè)計尚存在一定的缺乏需要解決，比方引入定位裝置方便故障的及時檢修、在城市道路和住宅區(qū)能夠安裝黃光路燈等。圖6系統(tǒng)軟件流程圖以下為參考文獻[1]張為民。基于VB風(fēng)光互補路燈控制器監(jiān)控軟件的設(shè)計開發(fā)[J].工業(yè)控制計算機，2020,26〔5〕：44-45.[2]EgidoMLorenzoET.TheSizingofStandAlonePVSystcms:aReviewandaProposedNewMethod[J].SolarEnergyMaterialsandSolarCells,1992,26〔2〕：51-69.[3]張鵬輝。一種鋰電池充電電路的測試方式方法[J].電子與封裝，2021,16〔9〕：10-13+30.[4]譚傳武，劉立君，周玲，等。一種用于電源管理芯片中的電荷泵升壓CMO