基于單片機控制的太陽能LED智能路燈照明系統分析

徐洪亮

摘? ?要：用太陽能LED智能路燈照明在現階段是比較常用的，該照明系統采用的控制芯片是單片機。單片機的是工作原理主要是對各類信號接收并進行相關的處理，然后發出指令或者信號。太陽能LED智能路燈照明系統整體的運行是以單片機和模數轉換器為核心，實現對電池的充能和電路的保護，然后通過光敏電阻對周邊環境做出有效的感應，根據情況對路燈實行自由閉合和開啟。有單片機控制的太陽能LED智能路燈照明系統擁有著節能、高效、智能的優點，很有發展前景。本文就單片機控制的太陽能LED智能路燈照明系統進行分析。

關鍵詞：單片機? 能量轉換? 智能控制? 路燈照明

中圖分類號：TP273? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-098X（2019）07（a）-0119-02

隨著我國經濟的發展和社會的進步，對于能源的需求也越來越多，但是大多數能源都是不可再生的，再加上我國的可持續發展戰略和節能減排的理念，促使了對環保再生能源的利用，尤其是太陽能的利用。太陽能環保、節能，沒有污染，而且取之不盡用之不竭，是最穩定的可再生能源。我國對于太陽的利用技術已經很成熟了，不管是太陽能熱水器還是太陽能電池，尤其是太陽能路燈，已經全面鋪開使用。

1? 單片機的運行原理和作用

太陽能LED智能路燈照明系統，以單片機為控制核心，能夠接收路燈外部所安裝的光敏電阻對外界的光線強弱的信號，進而進行分析和處理，然后控制路燈開啟或者是閉合。并且單片機控制器還能夠控制電流的來源，將電網輸送的電流和太陽能轉換的電流進行有效管理和自動切換。此外，以單片機為核心的控制器，不僅能智能控制充電和放電，也能夠對路燈的負載進行有效控制，大大提升了安全系數。基于單片機控制的太陽能LED智能路燈照明系統，最大的優點就是節能和智能化，而且路燈的消耗比較低。

2? 太陽能LED智能路燈照明系統結構

控制的太陽能LED智能路燈照明系統結構，主要是有7個主體模塊組成，最為重要的是主控模塊和數據采集模塊。主控模塊是控制智能路燈照明系統的數據分析和電路問題，用來保證路燈的環境適應的應變。數據采集模塊只要是將蓄電池的電壓轉化，形成電流量性的輸出。控制的太陽能LED智能路燈照明系統結構比較重要的是光電模塊和顯示模塊，光電模塊是智能路燈的基礎，是路燈實現白天黑夜自由切換的控制模塊;顯示模塊顧名思義就是顯示路燈當前的電壓情況和時間情況。控制的太陽能LED智能路燈照明系統結構剩下的3個模塊整體來說都是路燈照明系統的保護模塊，過充電模塊和過放電模塊都是針對蓄電池過度和透支電能的保護措施;遙控模塊就是人為控制，也是保護太陽能電燈的一種手段。

3? 單片機的數據接收和處理

單片機作為控制的太陽能LED智能路燈照明系統結構中的智能控制設備，也是主控系統的核心。在常用的單片機應用中，使用的芯片通常是A/D0809，單片機作為數據的發送端口，A/D0809芯片作為數據的接收端口，兩者通過信息數據的傳輸和轉換，不僅控制著過充和過放電路的運行，而且也是通過信號傳輸控制路燈開啟和閉合的智能控制。單片機主要的電路運行過程是單片機傳輸信號，芯片處理信號，通過對電壓高低的變化，傳輸給過、充電線路，實現電路的保護。通過單片機對外界傳感器的信息接收和處理，并傳輸給芯片，芯片繼續將處理結果傳輸給光電模塊，然后光電模塊在進行相應路燈的開啟和閉合操作。

4? 基于單片機控制的太陽能LED智能路燈照明系統各模塊的運轉

4.1 過充過放電路保護模塊

過充電路保護模塊顧名思義通過在太陽能轉換的電能超出蓄電池的承受標準時，自行斷開線路的傳輸。過充電路保護進行判斷的依據是蓄電池內的電壓，只要蓄電池內部的電壓超過26V，就會自動認定系統處于過充狀態。這種判定相當精準，太陽能板在進行吸收熱量轉換成電能并向蓄電池傳輸的過程雖然快，但是相當穩定，這就給系統信息的處理提供了有效的時間，單片機就會發出信號，通過繼電器線圈，使線路閉合。過放電模塊和過充電模塊類似，過放電模塊所能接受的最低電壓是10.3V，一且低于這個數值，單片機就會啟動智能控制程序，斷開電路的傳輸。

4.2 顯示模塊

顯示模塊主要是單片機在將信息呈現在數碼管上，包括電壓和時間等。由于數碼管的驅動和電路的影響，會和單片機在對接的端口上有所不同，數碼管的選段和單片機的端口一定要一一對應才能進行對接工作。這也是單片機在端口的順序處理，能夠依次在數據管中傳送，形成了信息在顯示屏上靜態地滾動播放的原因。

4.3 光敏電阻

光敏電阻是基于單片機的電壓特性，結合光照情況，利用光敏電阻對光照的敏感性，再通過在電路上的串聯，形成了對白天黑夜的判定。這個過程中最大的問題就是單片機所設定的電壓數值，一般來說，單機片的電壓數值是0.8V，超出這個控制范圍，單片機就會進行發出放電信號，使LED路燈開啟照明工作。低于這個數值，單機片就會切斷電流供應，路燈不再工作。

4.4 單片機控制的太陽能LED智能路燈照明系統軟件的設計

單片機控制的太陽能LED智能路燈照明系統軟件一般是在太陽能板開始工作后，整個系統開始工作，尤其是芯片運轉后，通過光敏電阻來決定LED路燈的工作情況。這個過程中，整個智能路燈的系統會全部打開運轉，來實現路燈光線的智能控制。

5? 單片機控制的太陽能LED智能路燈照明系統的設計創新

5.1 光敏電阻的優化

以單機片為控制核心的芯片，在單片機控制的太陽能LED智能路燈照明系統能夠實現路燈的智能化操作，根據光線的強弱決定路燈的開關。而光敏電阻即是檢測外界光線的重要設備，也是路燈能否正常工作的保證。所以針對光敏電阻的優化，改變其電路的設計，獲取更直接方便的信號傳輸途徑，是一種有效提升路燈高質量運行的手段。

5.2 蓄電池采樣電路優化設計

蓄電池的作用就是對單片機控制的太陽能LED智能路燈照明系統進行能量儲存的工具，白天通過電池實現電能的轉換，晚上又將化學能轉化成電能用于照明，這個過程總會有能量在轉化和傳輸中損耗掉。針對傳統的蓄電池電路的優化，可以采用新型轉換器集成芯片，通過轉換器內的溫度補償能隙基準電路，將整個電路進行精準控制，而且波動的范圍廣。只需要連接幾個電器元件就能夠使蓄電池的線路完美運行，不僅簡單，而且非常精準。

5.3 太陽能板的電路優化設計

太陽能板是實現太陽能轉換的核心硬件，也是單片機控制的太陽能LED智能路燈照明系統的開端和能量來源，其內部的電路設計也是非常復雜。我國在這方面的技術已經非常完善，太陽能板可以通過對太陽光線的判斷，能為系統提供白天黑夜的數據判斷，系統也能夠反過來對太陽能板進行反向保護，雙向互助，完善了整個系統的運行。需要線路優化的是內部的電線材質，現階段的電線材質在這樣的工作強度中，所能使用的工作年限略短，這也是需要研究的課題。

6? 結語

現階段，我國對太陽能LED智能路燈的應用非常廣泛，基于單片機控制的太陽能LED智能路燈照明的系統也是比較多的，其七大模塊的通力合作，讓太陽能智能路燈的質量越來越好，再加上太陽能LED智能路燈照明具有非常多的優點，所以很有發展的前景。值得注意的是，基于單片機控制的太陽能LED智能路燈照明系統還有很大的上升空間，需要我們共同去探索。

參考文獻

[1] 張曉暉，杜學東.基于單片機控制的太陽能LED智能路燈照明系統[J].電子設計工程，2012（7）：128-131.

[2] 王艷芬，謝國洪，葉鐵旺.LED智能路燈控制系統設計[J].電子測試，2012（2）：60-63.

[3] 張偉，楊森林.基于單片機的SCR過零控制實現研究[J].煤礦機械，2016，37（1）：243-245.