文档介绍：题目:基于单片机控制的太阳能交通灯
学生姓名:
所在院(系):机电学院
所学专业:应用电子技术教育
导师姓名:
完成时间:
1 绪论
当今,红绿灯安装在各个十字路口,已经成为疏导交通车辆最常见和最有效的手段。信号灯的出现,使交通得以有效管制,对于疏导交通流量、提高道路通行能力,减少交通事故有明显效果。
太阳能发电是一种新兴的可再生能源。本设计将充分利用太阳能资源、太阳能电池和光电转换技术给交通灯提供电力,利用单片机技术实现太阳能交通灯的光电控制、定时控制和节能控制。
2 方案选择
本文介绍了一种利用太阳能电池供电系统进行供电,利用单片机进行控制的太阳能LED交通灯。太阳能供电系统由太阳能电池板,太阳能控制器,蓄电池组成。采用模拟电子技术设计太阳能充放电控制电路;利用运算放大器、比较器控制太阳能电池对蓄电池的充放电,交通灯控制系统使AT89S51单片机实现。信号灯由LED组成,用于显示红绿灯和时间的变化,南北口的变化和东西是一样的。同时还具有强通功能,如果有特种车辆过来的话可以手动变绿灯。此强通功能采用中断来实现,特种车过后又恢复到原有的状态。
3 总体电路图
蓄电池充
放电控制
交通灯负载
太阳能电
池板
蓄电池
负载控制器
电源电路
电源电路如图所示。系统太阳能供电,24V蓄电池电压经过7805稳压后产生5V电压,作为负载控制器的主电源。电容C2作为高频旁路电容,将高频信号旁路到地。同样电容C3为滤波电容,C4为高频旁路电容。R1为限流电阻,LED1为5V电源指示灯。
充放电控制电路
控制过程:开关K闭合时LM317输出电压使得比较器开始进行比较,当蓄电池的电压小于额定的过充电压时,J1的常开闭合太阳能电池板给蓄电池供电,一旦大于额定值就会断开停止充电。当蓄电池的电压大于额定的放电电压J2闭合给负载供电,一旦小于额定的放电电压时J2断开,停止向负载供电。
太阳能供电系统容量和负载的计算
该电源给交通灯供电,该交通灯的工作电压为24V,总耗电量约40W(该灯用800粒LED构成,8个LED串联后并联构成,共10组,另外有4个大屏LED显示屏并联),。由于交通灯一天要工作二十个小时,考虑阴天情况下系统的供电,后备电源须具有3天的供电能力,且按90%的放电率计算,则蓄电池的容量为:
Qx=(Tx×Is)=(60×)/≈100(Ah)。
式中:Qx——蓄电池容量;
Tx——蓄电池放电时间;
Is——设备工作电流。
应选用24V/100Ah免维护蓄电池。
有日照时,要求太阳能电池供给设备用电,同时给蓄电池充电。如按7h充电计算,3天充满充电电流为:
IC=Qx/Tc=100/21≈5(A)。
式中:IC——充电电流;
QX——蓄电池容量;
TC——充电时间。
要求太阳能电池提供的总电流为:
Ia=Ic+Is=5+2=7(A)。
计算中,加上10%的余量,则要求太阳能电池提供的输出功率为:
P=(Vg×Ia)(1+)=24×17×≈185(W)
式中:P——太阳能电池提供的输出功率;
Vg——设备工作电压。
就是按照这样的计算,给电阵屏供电应使用2块12V/100W的电池板串联供电的。
单片机控制电路的硬件部分包括单片机的复位电路、单片机的晶振电路和强制通车电路,,其中按钮S2为东西方向的强制通车按钮,按钮S3为南北方向的强制通车按钮。
单片机控制电路
数码显示电路
考虑到为了节约单片机的口资源,本设计的数码显示电路是用4个共阳LED数码管和4个74LS164集成块组成的并行口显示的方式,,就可以完成单片机的显示功能,显示电路的电路原理图如上图所示。