解剖基于單片機的太陽能路燈控制器設計方案

太陽輻射能是取之不盡、用之不竭的、是人類能夠自由利用的能源。在世界能源短缺、環境污染日益嚴重的今天，充分開發利用太陽能是世界各國政府可持續發展的能源戰略決策。在政府及有關部門的大力推廣和推動下，環保節能意識在人們有心中日漸加強，太陽能便以其節能環保、安全可靠、操作便捷的優勢登上新時代的舞臺，并廣泛被人們大眾所接受，在各大領域得到成功的推廣應用。

據專業單片機線束加工廠東莞浩智電子劉工程師介紹，隨著傳統能源的日益緊缺，太陽能的應用越來越廣泛，尤其太陽能發電領域在短短的數年時間內已發展成為成熟的朝陽產業。為加強客戶的理解與認知，劉工程師還給大家詳細分析了單片機的太陽能路燈控制器設計方案。

硬件電路組成及工作原理

1、系統硬件結構

太陽能路燈智能控制器系統硬件結構如圖1所示，該系統以STC12C5410AD 單片機為核心，外圍電路主要由電壓采集電路、負載輸出控制與檢測電路、LED 顯示電路及鍵盤電路等部分組成。電壓采集電路包括太陽能電池板和蓄電池電壓采集，用于太陽光線強弱的識別以及蓄電池電壓的獲取。單片機的P3口的兩位作為鍵盤輸入口，用于工作模式等參數的設置。

2、STC12C5410AD 單片機

STC12C5410AD是STC12 系列單片機，采用RISC型CPU 內核，兼容普通8051 指令集， 片內含有10 KB Flash 程序存儲器，2 KB Flash 數據存儲器，512 B RAM 數據存儲器，同時內部還有看門狗（WDT）；片內集成MAX810 專用復位電路、8 通道10位ADC 以及4通道PWM；具有可編程的8級中斷源4種優先級，具有在系統編程（ISP）和在應用編程（IAP）片內資源豐富、集成度高、使用方便。

STC12C5410AD 對系統的工作進行實施調度，實現外部輸入參數的設置、蓄電池及負載的管理、工作狀態的指示等。為充分使用片內資源，本文所設置的參數寫入Flash數據存儲器內。

3、鍵盤電路

P3.4（T0）接F1鍵，用于設置狀態的識別及參數設置；P3.5（T1）接F2鍵，用于自檢及“加1”功能，根據程序流程，分別實現不同功能。

4、電壓采集與電池管理

太陽能電池板電壓采集用于太陽光線強弱的判斷，因而可以作為白天、黃昏的識別信號。同時本系統支持太陽能板反接、反充保護。

蓄電池電壓采集用于蓄電池工作電壓的識別。

利用微控制器的PWM 功能對蓄電池進行充電管理。若太陽能電池正常充電時蓄電池開路，控制器將關斷負載，以保證負載不被損傷，若在夜間或太陽能電池不充電時蓄電池開路， 控制器由于自身得不到電力，不會有任何動作。當充電電壓高于保護電壓（15 V）時，自動關斷對蓄電池的充電；此后當電壓掉至維護電壓（13.2V）時，蓄電池進入浮充狀態，當低于維護電壓（13.2 V）后浮充關閉，進入均充狀態。當蓄電池電壓低于保護電壓（11 V）時，控制器自動關閉負載開關以保護蓄電池不受損壞。通過PWM充電電路（智能三階段充電），可使太陽能電池板發揮最大功效，提高系統充電效率。本系統支持蓄電池的反接、過充、過放。