CN104913262A - 基于单片机的太阳能节能路灯 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于单片机的太阳能节能路灯，太阳能电池板通过充电电路为铅酸蓄电池充电，铅酸蓄电池通过稳压电路分别与LED照明模块、时钟调节模块、时钟显示模块、光敏电路和单片机供电；时钟调节模块包括时间调整按键、时间增加按键和时间减少按键；时钟显示模块包括两块四位八段数码管显示单元；光敏电路实时感应周边环境亮暗程度，通过模数转换器将光电信号输出至单片机，单片机判断周边环境达到需求亮度，则关闭LED照明模块；否则，进一步判断是否在照明时间段内，若是，则打开LED照明模块，否则，保持LED照明模块关闭。本发明能够根据环境亮度并结合设定时间自动控制路灯的打开与关闭，减少能源浪费。

Description

基于单片机的太阳能节能路灯
技术领域
本发明涉及一种基于单片机的太阳能节能路灯，属于照明技术领域。
背景技术
随着太阳能发电技术的不断发展，太阳能路灯以环保、节能等优势成为城市道路照明行业的新宠，市场潜力巨大。现有的太阳能路灯控制系统的控制功能单一且控制效果一般，不能充分发挥太阳能路灯节能环保的优势，因此，有必要提供一种新的太阳能路灯控制系统，能实现更多的控制功能，且具有成本低廉和高集成化的优点。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种基于单片机的太阳能节能路灯，能够根据环境亮度并结合设定时间自动控制路灯的打开与关闭，减少能源浪费。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：基于单片机的太阳能节能路灯，包括太阳能电池板、LED照明模块、光敏电路、单片机、时钟电路、用于开关灯时间调整的时钟调节模块和用于开关灯时间显示的时钟显示模块；
所述太阳能电池板通过充电电路连接铅酸蓄电池；太阳能电池板将太阳能转换为电能，通过充电电路将电能储存至铅酸蓄电池中，铅酸蓄电池通过稳压电路分别与LED照明模块、时钟调节模块、时钟显示模块、光敏电路和单片机供电；所述单片机通过LED驱动模块与LED照明模块连接；
所述时钟调节模块包括用于时分秒切换的时间调整按键、用于增加设定时间的时间增加按键和用于减少设定时间的时间减少按键，所述时间调整按键、时间增加按键和时间减少按键分别通过各自的限流电阻与稳压电路的输出端电连接；
所述时钟显示模块包括两块四位八段数码管显示单元，四位八段数码管显示单元分别通过八段数码管驱动电路、驱动电阻与稳压电路的输出端电连接，通过译码器与单片机连接；
光敏电路实时感应周边环境亮暗程度，通过模数转换器将光电信号输出至单片机，单片机判断周边环境达到需求亮度，则关闭LED照明模块；否则，进一步判断是否在照明时间段内，若是，则打开LED照明模块，否则，保持LED照明模块关闭。
所述时钟电路包括供电电路、DS1302晶振芯片和晶振电路，所述供电电路、晶振电路分别与DS1302晶振芯片的对应引脚连接。
所述光敏电路包括光敏电阻RP和运算放大器U2A，所述光敏电阻RP通过电阻R14连接与稳压电路的输出端连接，通过电阻R15接地，光敏电阻RP与电阻R14的电节点与运算放大器U2A的正极电连接，运算放大器U2A的负极与输出端短接。
所述充电电路包括UC3906充电芯片、功率管TIP32C、二极管D4、运算放大器U1A和充满指示灯D1；功率管TIP32C的发射极与太阳能电池板连接，基极与UC3906充电芯片的对应引脚连接，集电极通过二极管D4与铅酸蓄电池的正极电连接；铅酸蓄电池的正极通过分压电阻R3、R4、R5与UC3906充电芯片的7号引脚连接；
运算放大器U1A的正极通过电阻R7连接稳压电路的输出端，通过电阻R8接地；运算放大器U1A的输出端串联电阻R9、充满指示灯D1后与稳压电路的输出端电连接；运算放大器U1A的负极串联电阻R6后与UC3906充电芯片的VSEN引脚连接，通过导线与UC3906充电芯片的SL CON引脚连接。
所述单片机上还连接有故障报警电路，当环境光照不足，且同时处于照明时间段时，若LED照明模块未打开，则通过故障报警电路输出故障报警。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：设置了时钟调节模块和时钟显示模块，可结合时钟显示模块通过时钟调节模块手动设定LED照明模块的打开与关闭时间，同时设置了光敏电路，结合实际光照条件，判断是否需要打开LED照明模块，减少能源浪费，延长铅酸蓄电池的使用时间，保证正常夜间照明；设置了故障报警电路，及时输出报警，便于维护。
附图说明
图1是本发明的电路原理框图。
图2是单片机连接了时钟电路、时钟调节模块的电路图。
图3是时钟显示模块的电路图。
图4是充电电路的电路图。
图5是光敏电路的电路图。
图6是LED路灯模块连接LED驱动模块的电路图。
图7是稳压电路的电路图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
如图1所示，是本发明的电路原理框图，包括太阳能电池板、单片机、充电电路、铅酸蓄电池BT4、时钟电路、时钟调节模块、时钟显示模块、光敏电路和LED照明模块D2。太阳能电池板将太阳能转换为电能，通过充电电路为铅酸蓄电池BT4充电，铅酸蓄电池BT4输出12V直流电压，通过稳压电路输出5V直流电压，分别为单片机、时钟调节模块、时钟显示模块、LED照明模块D2、LED驱动模块和光敏电路供电。
如图2所示，是单片机连接了时钟电路、时钟调节模块的电路图。单片机选用AT85C52芯片，不仅具备AT85C51的所有功能，且可进行稳态逻辑的设置。作为单片机的最小单元，AT85C52芯片上还连接有复位电路和计时电路。
时钟电路包括独立的供电电路BT2、DS1302晶振芯片和晶振电路，供电电路、晶振电路分别与DS1302晶振芯片的对应引脚连接。
时钟调节模块包括用于时分秒切换的时间调整按键SW2、用于增加设定时间的时间增加按键SW3和用于减少设定时间的时间减少按键SW4，时间调整按键SW2、时间增加按键SW3和时间减少按键SW4分别通过各自的限流电阻与5V直流电压源连接，即与稳压电路的输出端电连接。
如图3所示，是时钟显示模块的电路图。包括两块四位八段数码管显示单元：一块用于LED路灯模块打开时钟显示，另一块用于LED路灯模块关闭时钟显示。四位八段数码管显示单元分别通过八段数码管驱动电路、驱动电阻与稳压电路的输出端电连接，通过译码器与单片机连接。八段数码管驱动电路选用74LS245芯片；译码器选用74F138芯片。
如图4所示，是充电电路的电路图。太阳能电池板通过J2接口与充电电路连接。充电电路包括UC3906充电芯片、功率管TIP32C、二极管D4、运算放大器U1A和充满指示灯D1；功率管TIP32C的发射极通过电阻RB与太阳能电池板连接，基极与UC3906充电芯片的对应引脚连接，集电极通过二极管D4与铅酸蓄电池BT4的正极电连接；铅酸蓄电池BT4的正极通过分压电阻R3、R4、R5与UC3906充电芯片的7号引脚连接。运算放大器U1A的正极通过电阻R7连接稳压电路的输出端，通过电阻R8接地；运算放大器U1A的输出端串联电阻R9、充满指示灯D1后与稳压电路的输出端电连接；运算放大器U1A的负极串联电阻R6后与UC3906充电芯片的VSEN引脚连接，通过导线与UC3906充电芯片的SL CON引脚连接。
如图5所示，光敏电路包括光敏电阻RP和运算放大器U2A，光敏电阻RP通过电阻R14连接与稳压电路的输出端连接，通过电阻R15接地，光敏电阻RP与电阻R14的电节点与运算放大器U2A的正极电连接，运算放大器U2A的负极与输出端短接。
如图6所示，是LED路灯模块连接LED驱动模块的电路图。单片机通过LED驱动模块与LED照明模块D2连接，LED驱动模块包括PT4115芯片，PT4115芯片的DIM引脚与AT85C52芯片P37引脚连接，PT4115芯片的GND引脚通过电容C7连接5V直流电压，VIN引脚通过导线与5V直流电压连接，并与SW引脚之间反向串联有稳压二极管D9，稳压二极管D9的两端并联有串联连接的电阻R10、LED照明模块D2和电感L1，PT4115芯片的CSN引脚与电阻R10、LED照明模块D2的电节点电连接。
如图7所示，是稳压电路的电路图。稳压电路包括LM7805稳压器， LM7805稳压器的Vin引脚与GND引脚之间并联有电容C3和电容C4，Vout引脚与GND引脚之间并联有电容C5和电容C6，电容C4和电容C5为高频旁路电容，用于将高频信号旁路到地，电容C3和电容C6为滤波电容，用于滤波。
单片机上还连接有故障报警电路，当环境光照不足，且同时处于照明时间段时，若LED照明模块D2未打开，则通过故障报警电路输出故障报警。
本发明工作时，首先进行初始化，保持LED照明模块D2处于关闭状态；设定LED照明模块D2的开灯与关灯时间；光敏电路实时检测环境亮度，若环境亮度满足亮度需求，则保持LED照明模块D2处于关闭状态；若环境亮度不能满足亮度需求，则进一步判断是否第一次检测到环境亮度偏暗：若是，则直接打开LED照明模块D2；否则，进一步判断LED照明模块D2是否打开：若LED照明模块D2处于打开状态，则判断是否达到关灯时间：若处于关灯时间，则关闭LED照明模块D2；若处于开灯时间，则打开LED照明模块D2。若LED照明模块D2处于关闭状态，则判断是否到开灯时间，若是则直接打开LED照明模块D2，否则，保持关闭状态。若LED照明模块D2多次处于未打开状态，则通过报警器输出报警，具体次数依据实际需要设定。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1. 基于单片机的太阳能节能路灯，其特征在于，包括太阳能电池板、LED照明模块、光敏电路、单片机、时钟电路、用于开关灯时间调整的时钟调节模块和用于开关灯时间显示的时钟显示模块；
所述太阳能电池板通过充电电路连接铅酸蓄电池；太阳能电池板将太阳能转换为电能，通过充电电路将电能储存至铅酸蓄电池中，铅酸蓄电池通过稳压电路分别与LED照明模块、时钟调节模块、时钟显示模块、光敏电路和单片机供电；所述单片机通过LED驱动模块与LED照明模块连接；
所述时钟调节模块包括用于时分秒切换的时间调整按键、用于增加设定时间的时间增加按键和用于减少设定时间的时间减少按键，所述时间调整按键、时间增加按键和时间减少按键分别通过各自的限流电阻与稳压电路的输出端电连接；
所述时钟显示模块包括两块四位八段数码管显示单元，四位八段数码管显示单元分别通过八段数码管驱动电路、驱动电阻与稳压电路的输出端电连接，通过译码器与单片机连接；
光敏电路实时感应周边环境亮暗程度，通过模数转换器将光电信号输出至单片机，单片机判断周边环境达到需求亮度，则关闭LED照明模块；否则，进一步判断是否在照明时间段内，若是，则打开LED照明模块，否则，保持LED照明模块关闭。
2. 根据权利要求1所述的基于单片机的太阳能节能路灯，其特征在于，所述时钟电路包括供电电路、DS1302晶振芯片和晶振电路，所述供电电路、晶振电路分别与DS1302晶振芯片的对应引脚连接。
3. 根据权利要求1所述的基于单片机的太阳能节能路灯，其特征在于，所述光敏电路包括光敏电阻RP和运算放大器U2A，所述光敏电阻RP通过电阻R14连接与稳压电路的输出端连接，通过电阻R15接地，光敏电阻RP与电阻R14的电节点与运算放大器U2A的正极电连接，运算放大器U2A的负极与输出端短接。
4. 根据权利要求1所述的基于单片机的太阳能节能路灯，其特征在于，所述充电电路包括UC3906充电芯片、功率管TIP32C、二极管D4、运算放大器U1A和充满指示灯D1；功率管TIP32C的发射极与太阳能电池板连接，基极与UC3906充电芯片的对应引脚连接，集电极通过二极管D4与铅酸蓄电池的正极电连接；铅酸蓄电池的正极通过分压电阻R3、R4、R5与UC3906充电芯片的7号引脚连接；
运算放大器U1A的正极通过电阻R7连接稳压电路的输出端，通过电阻R8接地；运算放大器U1A的输出端串联电阻R9、充满指示灯D1后与稳压电路的输出端电连接；运算放大器U1A的负极串联电阻R6后与UC3906充电芯片的VSEN引脚连接，通过导线与UC3906充电芯片的SL CON引脚连接。
5. 根据权利要求1所述的基于单片机的太阳能节能路灯，其特征在于，所述单片机上还连接有故障报警电路，当环境光照不足，且同时处于照明时间段时，若LED照明模块未打开，则通过故障报警电路输出故障报警。
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Inventor after: Zhu Xiangxian

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Inventor after: Jiang Airu

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RJ01 Rejection of invention patent application after publication
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