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• 本文标题：风光互补路灯控制器设计.doc
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• 内容摘要：风光互补路灯控制器的研究与设计 学院， 专业， 姓名， 指导老师， 信息学院 电气工程及其自动化 刘柏荣 学号， 职称， 160109100941 齐连众 实验师 中国珠海 二二年月 诚信承诺书 本人郑重承诺，本人承诺呈交的毕业设计基于单片机的太阳能热水器测控系统设计是在指导教师的指导下，独立开展研究取得的成果，文中引用他人的观点和材料，均在文后按顺序列出其参考文献，设计使用的数据真实可靠。 本人签名， 日期，年月日 摘要 无论是时代的发展还是人们生活的所需，都不可避免的要使用能源，然而如今能源消耗十分巨大且难以减少，旧的煤，石油，天然气等一次能源终会耗尽，因此需要尽快开发利用新能源。其次新型清洁能源由于对环境产生的危害极小，所以其开发显得更加重要。此次对风光互补控制器的研究，便利用了太阳能和风能，它们对环境无害且储量大。以单片机STC89C52为主，外设器件为辅，将上述两种能源转换成电能，为路灯供电产生照明。本设计包含的器件主要有LED灯，太阳能电池组，风力发电机，太阳能专用蓄电池，风光互补控制器等。设计的路灯工作时有两种模式，分别是自动工作模式和手动工作模式，自动工作模式下路灯可以根据光照强度自动打开或关闭路灯，手动工作模式则是用户开关电灯。 关键词，太阳能风能互补，路灯，STC89C52 abstract Nomatterthedevelopmentofthetimesortheneedsofpeopleslifeitisinevitabletouseenergy。Howevertodaysenergycoumptionisveryhugeandhardtoreduce。Theoldprimaryenergysuchascoaloilandnaturalgaswilleventuallybeexhaustedsoitisnecessarytodevelopandusenewenergyassoonaspossible。Secondlythedevelopmentofnewcleanenergyismoreimportantbecauseofitslittleharmtotheenvironment。Inthisstudysolarenergyandwindenergyareusedconveniently。Theyareharmlesstotheenvironmentandhavelargereserves。WithSTC89C52asthemainchipandperipheraldevicesastheauxiliarytheabovetwokindsofenergyareconvertedintoelectricenergytosupplypowerforstreetlampsandgeneratelighting。ThisdesignincludesLEDlightssolarcellswindturbinessolarbatterieswindcomplementarycontrollerandsoon。Therearetwoworkingmodesinthedesignofstreetlampwhichareautomaticworkingmodeandmanualworkingmode。Undertheautomaticworkingmodestreetlampcanbetuedonoroffautomaticallyaccordingtothelightinteityandthemanualworkingmodeisthattheuserswitchesonandofftheelectriclamp。 Keywords:solarenergyandwindenergycomplementarystreetlampSTC89C52 目录 第一章 1。1课题背景及其意义  1。2 国内外的状况  1。3本文的主要研究内容及论文结构安排 第二章中心论点 第三章硬件电路的设计 3。1系统的功能分析及体系结构设计 3。1。1系统功能分析 3。1。2系统总体结构 3。2模块电路的设计 3。2。1STC89C52单片机核心系统电路设计 3。2。2高亮LED灯照明电路，低电平有效，设计 3。2。3GMDZ光敏电阻传感器模块电路设计 3。2。4二挡拨动开关检测电路设计 3。2。5太阳能发电电路设计 3。2。6风能发电电路设计 3。2。7TP4056锂电池充电模块电路设计 3。2。8USB5V升压模块电路设计 3。2。9完整电路图设计 3。3小结 第四章系统软件设计 4。1编程语言选择 4。2单片机开发环境 4。3KeiluVision4软件开发流程 4。4程序流程图 4。5小结 第五章总结 致谢 参考文献 第一章绪论 1。1课题背景及其意义  罗兰贝格咨询公司大中华区CEO戴。，领先俄罗斯和沙特阿拉伯，。2015年的时候美国解除了石油出口禁令页岩油的开采，美国完全不出口石油的进口大最大的石油和石油产品消费国，。美国石油武器。二战时禁止对日本出口石油，最终使美国地缘政治和外交中。，。 1。2 国内外的状况     太阳能是什么 太阳的辐射是无穷无尽的，。。，。，。光转换和光转换两种方式，。 我国拥有着全球第三大的土地面积，可见太阳能资源十分丰富，其中又以西部地区为最。除了四川盆地，我国各地的太阳能资源也十分可观。虽然如此，但是太阳能资源受技术限制，并没有得到充分的利用。如今我国常见的太阳能设备也仅仅只是，太阳能热水器太阳灶太阳能热发电系统和太阳能光伏发电系统等一些小型设备。如今国家仍没有一套完善的扶持太阳能发展的政策，许多太阳能发展的行业难以坚持下去。 太阳能发展的好处 改善环境。传统的化石能源发电产生大量的二氧化碳，废热，烟尘排放，对环境百害而无一利。而新型的光伏发电则不会产生安全问题，更无废弃和噪音污染。 节省空间。太阳能发电，设备只需安装在有太阳光照的地方即可，例如各类建筑的屋顶，道路两旁的隔音板都是极佳的安装地点，且不浪费空间，同时还能隔热通风，避免占用大量土地资源。 增加就业。这个行业一旦发展，可以产生大量的就业机会，提供给许多失业的人，研发时需要各类研究员，开发制作出来之后就需要零售商和批发商来供应给客人客人买后便需要安装工人提供安装服务，客户使用后就需要售后工程师做售后工作。前前后后能提供大批就业机会，我国地大人多，增加就业机会对经济发展有着巨大的意义。 风能 风能是什么 空气会从压力高的地方流向压力低的地方，而后产生运动，空气运动形成的动能就是风能。。太阳，大气层中压力，，空气沿水平方向运动风。风能资源，。风能利用风力机风机械能电能和热能等工程技术。 从1980到1989年十二五规划 然而令人惋惜的是，我国对风能的有效利用仍然在停滞不前，即使每年装机容量不断提高也有一部分学者将风能称为垃圾电，弃风限电的不良发展困境在各地区不断浮现。弃风限电是指在发电机都能正常使用，风力都很正常，由于电网接收不过来发电不够稳定，迫于无奈只好暂停部分机组发电的惨况。我国的华北东北西北3大重灾区，这类是最严重的，且难以解决。 风能的优缺点 风力发电主要优点包括，大部分新能源拥有的清洁可再生，可以很灵活的装设机组且基本建设的周期比较短。 其主要缺点风机旋转会产生噪声，一座座运作中风电机也会让人产生视觉污染需要占据大面积的土地资源，运行时稳定性差可控性低，目前成本仍然很高对鸟类的栖息和迁移也有一定影响。。 1。3本文的主要研究内容及论文结构安排 第1章。主要介绍本设计的课题背景及国内外研究状况， 第2章。中心论点， 第3章。主要介绍硬件电路的组成及使用方法， 第4章。主要介绍软件设计， 第二章中心论点 路灯现在已经是城市建设不可或缺的一样东西，就连很多农村及各种偏僻小路都已经开始逐步装设路灯，其次在能源消耗日益增大的今天，各种新能源的使用显得尤为重要。因此我希望路灯与新能源可以相结合，采用风力发电和光伏发电相结合，是路灯可以在各种情况下都能得到充能，以缓解日益增加的能源消耗环境污染等问题。 构成风光互补路灯的主要部件包括，LED灯，太阳能电池组，风力发电机，太阳能专用蓄电池，风光互补控制器，以及逆变器等。其中，风光互补控制器，是将风力发电机和光伏发电所产生的电电能进行调节和控制，使得蓄电池在充满电的时候不会再进行过充电，蓄电池电池用光时不再进行过放电。使之得到充分的保护，延长使用寿命。太阳能电池组和风力发电机都是利用自然资源发电，无污染，无噪声，无排废。蓄电池则在其中承担着重要的作用，因为光能和风能具有不稳定性，当关照充足风力良好时，产生过多的电力将会存入蓄电池中，当关照低，风力少电力不足时，蓄电池就会放电作为供电电源，维持路灯运行，其次蓄电池的滤波作用能使供电更加平稳安全。 风光互补路灯最大的优势是，夜晚或阴天下雨没有太阳的情况使用风力发电机发电，在白天和天气晴朗有太阳光的时候太阳能发电板进行光伏发电，风力强劲且太阳光猛烈的时候就可以同时用风力发电和太阳能发电，夏季风力不足但太阳光强烈的时候则以太阳能发电为主，冬天光照强度不足但风力强劲，可以风力风电机发电为主。以此为基础可以做到全年不停发电。其次节约能源，环保发电，造成后基本无需其他供电，运行时没有也无需其他一次能源，不产生废气废物，与传统路灯相比，满足了能源的可持续发展，对环境友好，维护少，免去各种后期成本。 其次，该路灯也有些许缺点，这类路灯成本初期成本比一般路灯要高得多，要使用太阳能和风能两种技术，需要一定经济实力才能实现，由于受到技术限制，后期维护相对较难，再者新能源发电技术不成熟会导致路灯亮度比一般路灯低，有风能技术会导致存在一定的噪声。 第三章硬件电路的设计 3。1系统的功能分析及体系结构设计 3。1。1系统功能分析 本设计由STC89C52单片机电路+太阳能电池板电路+风机发电电路+锂电池充电保护电路+升压电路+稳压电路+光敏电阻电路+4位高亮LED灯电路+2档拨动开关电路+电源电路设计而成。 1采用风机和太阳能电池板给锂电池充电，具有充电保护电路和稳压电路。 2锂电池升压到5V给单片机和附属电路供电。 3路灯用4个高亮LED灯模拟。 4路灯控制分为手动模式和自动模式，手动模式下可以自由的开灯或者关灯，自动模式下通过光敏电阻根据光照强度自动控制灯的开和关。 3。1。2系统总体结构 本系统具体框图如下图所示， 系统原理框图 3。2模块电路的设计 3。2。1STC89C52单片机核心系统电路设计 STC89C52RC是一种CMOS8位微控制器功率的损耗的MCS51内核，。 加强版的8051单片机8051的指令代码进行工作。 3V单片机的工作电压范围是3。3伏至5。5伏。5V单片机的工作电压范围是2。0伏至3。8伏。 48MHz是这款单片机所能达到得到最大频率，正常时一般为0~40MHz。 用户应用程序空间为8K字节片上集成512字节随机存取存储器AM，。 总共有4个端口包括P0\P1\P2\P3 ，32个IO引脚。 在系统可编程，SP， 有定时器功能，C52单片机比C51多一个T2定时器。 看门狗功能，能保护芯片避免程序跑飞， 单片机有两个外部中断INT0和INT1，和3个内部中断 拥有通用异步串行口，UART，， STC89C52RC单片机的工作模式有如下几种， 掉电模式，典型功耗0。1uA。整个单片机都不会继续工作，振荡器也会停止震荡，但是随机存储器里的内容不会消失且可以保存下来，直至发出下一个信号，即外部中断或复位，唤醒单片机。 空闲模式，典型功耗2mA。停止中央处理器的所有工作，但是可以让RAM定时器计数器串口中断继续工作运行。 正常工作模式，典型功耗4mA~7mA。所有的程序正常运行，单片机各功能正常工作。 STC89C52RC单片机引脚功能。引脚图如下所示。 STC89C52单片机IO口说明， (1)51单片机有4个并行IO口，P0P1P2和P3口，每个并行口都有8个引脚，都可以用作普通IO操作。 (2)P0口，3932脚，，可以读写外部存储器里面的数据，也可以作输入输出口。要注意接上上拉电阻。 (3)P1口，18脚，，准双向口。 (4)P2口，2128脚，，假如读写外部存储器里面的数据的时候，P2这一个口用来传送高8位地址。 (5)P3口，1017脚，，P3这一个口不仅仅能够完成IO功能，更是有许多第二功能可以使用，具体功能见表1所示。 STC89C52单片机最小系统说明， STC89C52单片机最小系统电路由复位电路时钟电路和电源电路。拥有这三部分电路后，单片机即可正常工作。单片机最小系统原理图如下图所示。 单片机最小系统原理图 VCC和GND为单片机的电源引脚，为单片机提供电源， SIEC1R1组成复位电路，按下按键S1，RES引脚拉高，被复位，松开按键S1，RES引脚拉低，程序会重新执行。所以是高电平复位。电容EC1是滤波电容，滤除按下按键时RES引脚电平信号抖动，让单片机免受影响。 时钟电路主要由晶振Y1和电容C1C2组成。其中，晶振是无源晶振，晶振11。0592MHz。起振电容是两个30pF的小电容。 JD1为单片机的下载接口。 3。2。2高亮LED灯照明电路，低电平有效，设计 高亮LED灯照明电路原理图 3。2。3GMDZ光敏电阻传感器模块电路设计 由于需要检测路灯周围环境的光照强度，所以需要用到光敏电阻传感器，用来完成对周围环境的亮度和光强进行检测的任务。 光敏电阻是用半导体材料制成的特殊电阻器，它利用光电效应这一原理来完成工作。光照强烈的时候，阻值会变低，随着光照强度慢慢增加，电阻值也会迅速降低，亮电阻可小至1KΩ以下。该电阻对光亮的敏感程度非常高，在昏暗没有光照的情况下，呈高阻状态，暗电阻一般可达1。5MΩ。 一传感器参数 二接口说明 三使用说明 模块内部电路图 光敏电阻传感器模块具体接口说明如下图所示 模块具体接口说明图 模块接口原理图如下图所示。 光照传感器接口原理图 模块实物图如下图所示。 光照传感器实物图 3。2。4二挡拨动开关检测电路设计 拨动开关检测电路原理图 3。2。5太阳能发电电路设计 太阳能电池板选用多晶太阳能电池板，规格如下 功率，2W 尺寸125mm135mm，厚度约3mm， 开路电压，10。8V 短路电流，250mA 工作电压，9V 工作电流，220V 工作时只需要有充足的阳光照射就可以正常运行，运行时发电即发即用，非存电产品。 太阳能发电板发电方法，将太阳能板置于室外无遮挡阳光的地方，根据季节变化，太阳能板与地面的角度在3060度之间调整，正常是中午12点左右效果最佳，早晚可能达不到标称。 太阳能板表面防水，主意好对接线处的防水保护。 太阳能板为玻璃制品，若玻璃表面破碎，一般情况下可正常发电，建议在破碎处撒胶水或覆盖一层玻璃。 https:detail。tmall。comitem。htmspm=a230r。1。14。36。49185ab1FjemM5&id=607811665780&=1&abbucket=11&skuId=4436895822119 太阳能电池板实物图 其电路原理图如下图所示。 太阳能电池板发电原理图 风力发电机采用的是5V输出的，其实物图下如图所示。 3。2。6风能发电电路设计 风机图 风机发电原理图 3。2。7TP4056锂电池充电模块电路设计 一TP4056芯片特点 ，1，高达1000mA的可编程充电电流 ，2，无需MOSFET检测电阻器或隔离二极管 ，3，用于单节锂离子电池采用SOP封装的完整 ...
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