基于单片机的太阳能路灯控制器设计方案

防止太阳能电池板反接的二极管必须采用快恢复二极管， 这种二极管导通内阻小， 充电时发热量小， 不用散热器也可以连续充电， 充电效果好。

　　（ 3） 充电、负载放电电路的印刷线路宽度至少为4 mm~5 mm, 线路上用搪锡处理以增加过电流能力， 大电流导线从一层过渡到另一层时， 要放置3~5个过孔。

　　（ 4） 过流、短路保护电路选用的电流取样电阻要综合考虑电流、功率及热稳定性三个因素。电阻增大则电路效率下降， 本系统选用电阻为0.01 Ω， 过电流能力在10 A 以上的康铜丝作为电流取样电阻， 来产生取样电压， 取样电压最多不超过0.2 V, 故采用运放LM358 对其进行放大。

　　（ 5） 器件的布局和PCB 的布线采用模块化方式， 大电流信号与小电流信号要分离，对放大电路的线路尤其要精心布置。数字地和模拟地分开， 注意电源线和地线的布局。

　　系统软件设计

　　与本设计方案的硬件电路对应的软件程序包括： 主程序、定时中断程序、A/D 转换子程序、外部中断子程序及键盘处理子程序、充电管理子程序、负载管理子程序。单片机的软件编程以Keil C 编译器的Windows 集成开发环境μvision2 作为开发平台， 采用C51 高级语言编写。

　　3.1 软件编程要点

　　（ 1） 本系统采用较少的按键实现了诸多功能， 如负载工作模式的设置、双灯同时工作还是分时工作、负载工作时间的设定、自检功能等， 为防止误操作采取了一些措施。这种方法实际上是一键多用的一种尝试， 还可以推广到更复杂的人机对话的设计， 其思路可参见按键处理流程图。

　　（ 2） 键盘在定时中断服务程序中读取， 用中断间隔时间实现键盘的去抖， 不必编写另外的延时程序， 提高了CPU 的利用效率。键盘值存入数据缓冲区， 在主程序中读数据缓冲区的内容， 执行键盘功能散转子程序。

　　（ 3） 环境光线（ 闪电、礼花燃放） 对太阳能电池板的采样电压有明显影响， 故在白天、黄昏的识别时， 要进行软件延时， 一般控制在2~3 min.

　　（ 4）外部中断为高优先级中断， 编制子程序实现负载过流、短路保护时， 要充分考虑到负载启动瞬间会产生数倍于额定电流的冲击电流， 冲击电流维持时间在3 ms~5 ms, 应在软件上采取措施，避免短路与负载开启的误判。确定负载过流、短路后， 切断负载输出。负载切断后， 每隔一段时间， 如20 s, 应试接通负载开关， 当发现过流、短路信号已消除， 则恢复负载的输出， 否则负载开关仍然保持断开。

　　（ 5） 为保护负载（ 灯具） , 蓄电池过放保护恢复时应用软件设置一个回差电压， 这样负载开关不会出现颤抖现象， 有利于延长灯具的使用寿命。

　　（ 6） 根据STC12C5410AD 的Data Flash 的特点，数据写入时必须启动ISP/IAP 命令， CPU 等待IAP动作定时后， 才继续执行程序， 要先关断中断（ EA） .

　　还应注意数据写入Data Flash 存储器， 不能跨越扇区。

　　3.2 单片机软件编程

　　系统单片机软件流程如图3、4 所示。

图3 按键程序流程。

图4 电压检测子程序流程

　　（1）ADC 子程序

　　INT8U ADC（INT8U number）using 2

　　{number=number0x07;//通道号不超过7

　　ADC_CONTR = ADC_CONTR0xe0; //清ADC_

　　FLAG、AD 不启动

　　ADC_CONTR = ADC_CONTR|number; //选择通道

　　ADC_CONTR = ADC_CONTR|0x08;//启动A/D 转换

　　while（（ADC_CONTR0x10）！ =0x10）； //等待A/D转换结束

　　return （ADC_DATA）；//结果返回

　　}

　　（2） 外部0 中断响应子程序

　　void Service_INT0（） interrupt 0 using 1

　　{ if（P3_2） //高电平，认为是干扰信号触发中断

　　return;

　　delay1（5000）；//10ms 延时

　　if（P3_2==0）

　　{load_switch_1=LSTOP;//负载开关1 关

　　LOOP1_DL=1;//置负载短路标志

　　}

　　}

　　4 结束语

　　本文所设计的太阳能路灯控制器可适用12 V或24 V 工作的光伏系统， 可以直接驱动直流节能灯或通过逆变器驱动无极灯等作为照明光源， 也可以驱动一些直流低压负载用于城市亮化。控制器的两路负载输出可以用于机动车道和人行道的照明， 照明时间和工作模式可以灵活设置。着重解决了如何对蓄电池及负载进行有效管理的问题，提高了太阳能电池板的使用效率， 延长了蓄电池的使用寿命， 防止因线路问题而造成意外事件的发生。本文所设计的控制器已在江苏S238 省道得到应用， 具有设计可靠、成本低廉的特点， 具有较高的实用价值。

参考文献:

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[2].RISCdatasheethttp://www.dzsc.com/datasheet/RISC_1189725.html.
[3].MAX810 datasheethttp://www.dzsc.com/datasheet/MAX810+_1019165.html.
[4].F1 datasheethttp://www.dzsc.com/datasheet/F1+_2060738.html.
[5].LM358datasheethttp://www.dzsc.com/datasheet/LM358_1060605.html.
[6].LM393 datasheethttp://www.dzsc.com/datasheet/LM393+_1059532.html.
[7].PCB datasheethttp://www.dzsc.com/datasheet/PCB+_1201640.html.