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太阳能路灯发电控制器的设计分析摘要：将MPPT技术引用太阳能控制系统中，以降低成本，提高太阳能路灯的可靠性。采用单片机STC12C5410AD控制太阳能路灯工作过程，结合MPPT技术，设计了一套太阳能光伏路灯控制系统。硬件电路组成及工作原理系统硬件结构框图太阳能路灯智能控制器以STC12C5410AD单片机为核心,外围电路主要由太阳能电池模块，蓄电池，充放电电路，电压采集电路、负载输出控制与检测电路等几部分组成的,。设计使用PWM（脉宽调制）控制技术来控制蓄电池充放电，通过控制MOSFET管开启和关闭达到控制电池充放电的目的。关键词：单片机 光伏发电 最大功率点跟踪 单片机STC12C5410AD1、引言随着人们环保意识的增强以及资源的日渐紧张，新能源的利用以快速进入人们的生活。太阳能路灯以太阳光为能源，白天充电、晚上使用，无需铺设复杂昂贵的管线，可以任意调整灯具的布局，安全节能无污染，充电及开/关过程采用光控自动开关，无需人工操作，工作稳定可靠，节省电费，免维护，太阳能路灯的使用性已经得到人们的认可。本人介绍基于单片机的太阳能路灯控制器的设计，,对12V和24V蓄电池可以自动识别,能实现对蓄电池的科学管理,能指示蓄电池过压、欠压等运行状态,具有两路负载输出,每路负载额定电流可以达到5A,两路负载可以随意设置为同时点亮、分时点亮,单独定时等工作模式,同时对负载的过流、短路具有保护功能;具有较高的自动化和智能化程度。2、主要功能介绍本系统以STC12C5410AD单片机为控制中心，软硬件的结合，利用分压电路对蓄电池，太阳能电池的电压、电流进行采样。再经过A/D转换采样数据输入到单片机中进行处理。单片机输出经驱动MOSFET管来控制外接电路开启关闭。该系统可以实现控制蓄电池的最优充放电，当蓄电池电压在14.4V+0.5时，太阳能电池停止对蓄电池充电，当蓄电池电压在10.9V+0.5时，蓄电池停止对负载放电；负载电流检测电路可进行过流保护及负载功率检测。 3、电路设计3、1主电路图电路包含太阳能电池，蓄电池，数据采集电路，A/D转换电路，单片机控制电路及状态显示部分。本设计以STC12C5410AD单片机为控制中心的软硬件的结合，使用并联在电池两端的两个串联电阻，以分压方式对蓄电池、太阳能电池的电压进行采样，送到A/D转换得到一个数字信号的电压值，再将信号送入到单片机中进行处理。单片机输出经三极管放大电路控制MOSFET管。控制MOSFET管导通的方式是脉冲宽度调制(PWM)，根据程序设计的载荷变化来调制MOSFET管栅的偏置，达到实现开关功能。图.1系统设计电路图3.2蓄电池充电方式 作为太阳能储能用的蓄电池由于存在过放、过充、使用寿命短等问题，要选择合适的充放电方式。所有的蓄电池充电过程都有快充、过充和浮充3个阶段，每个阶段都有不同的充电要求。现行的充电方法主要有恒流充电、恒压充电、恒压限流充电、间隙式充电法等，这些充电方法各有利弊。本设计采用最容易实现的恒压充电。蓄电池的电压在10.8V-12V之间为快充；蓄电池的电压在12V-14.5V之间为浮充；蓄电池的电压为14.5V时停止充电。3.3充放电电路电路由控制电路和分压采样电路组成。控制电路是由单片机输出经三极管放大电路控制MOSFET管。控制MOSFET管导通的方式是脉冲宽度调制(PWM)，根据程序设计的载荷变化来调制MOSFET管栅的偏置，达到实现开关功能。分压采样电路则是由一普通二极管C、极性二极管E5、稳压二极管D16以及滑动变阻次R6并联组成。此外蓄电池充电电路中也有分压采样电路。如下图所示：3.4负载控制电路本设计中使用单刀双掷继电器控制，由于驱动电路不足以驱动继电器所以我在电路中添加了三极管放大电路。如下图所示：3.5单片机及其外围电路本设计使用STC12C5410AD单片机，单片机及其外围电路包括上电复位电路、晶振、光敏元件接受器LDR、温度补偿器件18B20如下图所示，3.6 LED指示灯以及蜂鸣器本设计电路还通过LED指示灯和蜂鸣器为电路显示各种状态。其中LED灯D4D8为低电平有效，D9为低电平有效。蜂鸣器为高电平有效。4、主要器件参数介绍1、STC12C5410AD单片机STC12C5410AD 是STC12 系列单片机， 采用RISC型CPU 内核， 兼容普通8051 指令集， 片内含有10 KB Flash 程序存储器， 2 KB Flash 数据存储器，512 B RAM 数据存储器， 同时内部还有看门狗（WDT） ; 片内集成MAX810 专用复位电路、8 通道10 位ADC 以及4 通道PWM; 具有可编程的8 级中断源4 种优先级， 具有在系统编程（ ISP） 和在应用编程（ IAP） , 片内资源丰富、集成度高、使用方便。2、DS18B20温度补偿器件DS18B20内部结构主要由四部分组成：64位光刻ROM、温度传感器、非挥发的温度报警触发