【《某光伏路灯照明电路的硬件设计案例》3100字】

某光伏路灯照明电路的硬件设计案例目录TOC\o"1-3"\h\u23626某光伏路灯照明电路的硬件设计案例 1252891.1光伏路灯照明电路硬件设计概述 1301651.2主控芯片模块 268551.2.1STC89C52芯片概述 2237131.2.2单片机IO口简介 3256571.2.3单片机最小系统设计 321591.3光照检测电路模块 5172801.4锂电池充电管理以及升压电路设计 6207671.4.1锂电池充放电管理模块概述 625581.4.2锂电池充放电过程中的稳压设计 680971.4.3锂电池充放电过程中的升压设计 7116861.5开关电路以及LED照明电路设计 8101691.5.1开关电路 8231141.5.2LED照明电路 81.1光伏路灯照明电路硬件设计概述本次毕业设计设计出了一款基于51单片机的光伏路灯照明电路，主要采用了STC89C52单片机作为主控制芯片，利用太阳能电池板对阳光进行收集，在白天的时候把多余的电能保存在锂电池的内部，为了能够对电路进行保护，还需要设计一个防过冲的电路以及一个升压稳压电路，为LED灯照明，本次的实物，有两种模式的选择，一个是手动模式，另一个就是自动模式，来实现对灯光的控制，设计出来的手动模式，可以很方面的行人对于路灯的控制。除了太阳能电路板之外，还加了一个风能发电的装置，构成了一个智能路灯系统[10]，具体的电路如图3-1所示：图3-1电路原理总图1.2主控芯片模块1.2.1STC89C52芯片概述8052单片机是51系列中的一种，现在意义上51单片机可以作为以8052为核心的各种单片机的综合。在众多的生产公司中。STC和AT单片机在国内市场上的受欢迎程度比较高。52型单片机。基于51系列并且进行了大面积的改进，在性能和使用功能方面都得到了很大的增强。我们对该单片机的功能有如下总结：1.单片机的内部是由储存单元的，可以为开发者带来硬件上很大的方便，并且实现了最基本的设计需求。2.这种单片机内部还自带了晶振电路，可以对整个系统更好的平稳运行，在一定程度上可以有效的减少程序设计的复杂性。1.这种单片机对于能耗也是比较少的，一共具有两种省电的模式，一旦省电的模式被激活了，单片机内部的各种处理操作都会被停止掉，但是对于数据却会对它进行一个保存的操作，这个也可以理解为就是RAM，么有停止工作。4.在省电模式的时候，各种数据都要被保存下来，对于外接的设备也都是拒绝它们工作的，直到系统进行复位的操作，才会被激活[11]。1.2.2单片机IO口简介STC89C52单片机具有三种类型的IO口[12]，具体的介绍如下：端口引脚各个功能P1.0RXD（输入端）P1.1TXD（输出端）P1.2EQ\*jc2\*hps12\o\ad(\s\up11(_________),INT0)(外部中断0请求输入端)P1.3EQ\*jc2\*hps12\o\ad(\s\up11(________),INT1)(外部中断1请求输入端)P1.4T0（定时器/计数器0计数脉冲输入端）P1.5T1（定时器/计数器1计数脉冲输入端）P1.6EQ\*jc2\*hps12\o\ad(\s\up11(_______),WR)(外部数据存储器写选通信号输入端)P1.7EQ\*jc2\*hps12\o\ad(\s\up11(______),RD)（外部数据存储器读选通信号输入端）1.2.3单片机最小系统设计本系统设计的单片机最小系统如图3-2所示：图3-2单片机最小系统电路为了能够让单片机很好的功能，就要在电路中加入震荡电路，对于震荡电路的频率一般都是根据自身需要来选择的。为了能够提高运行的速度，那肯定是越大越好，但是由于单片机自身的限制，对于频率的选择，不可能一味的追求大。本系统采用看11.0592MHZ大小的晶振，可以很好的满足本次毕业设计的需求。为了防止单片机在使用的过程中出现乱码和系统紊乱的情况，需要在电路设计中添加复位电路。当按下复位开关的时候，整个电路就会自动清零，恢复到初始化的状态，这一点和使用的电子产品有很多的相似地方。为了防止复位电路中电流太高，达到保护电路的目的，还需要在复位电路中添加一个10k的电阻，对电压进行一个降压的处理。保护电路的主要作用就是为了有人把电源线的正反给接错了，怕流过的电流太大，烧坏芯片。单片机额电源供电为了追求稳定性，一般都是采用了5V的电压[13]。本设计采用的是手动按键复位，但是由于手动按下按键存在抖动，这就需要我们对整个电路工作之前，进行消抖，消抖又可以分为硬件额软件两方面，硬件消抖需要加一个上拉电阻，为了简便，本次设计采用用软件消抖，软件消抖则为再按键按下之后进行短暂延时，系统通过识别再次确认按键是否按下，如果再次检测到按键按下，则确认按键被按下，则执行单片机复位操作。在复位电路里面加上一个10uF的电容和10K的电阻，并且要连接到单片机的RST接口。1.3光照检测电路模块光照检测电路的原理图设计如图3-3所示：图3-3光照检测电路原理图关于具体的电路设计都在原理图当中了，关于光敏电路的设计，本次就是用了一个光感模块替代，这样做可以让电路看起来更加的清楚，如图3-4所示为本次设计的光感模块电路图：图3-4光感模块电路图本次设计的光照检测电路，主要是采用的光敏电阻和LM393，对光照强度进行一个采集和处理。光敏电阻的工作原理，其实就是当光照发生变化的时候，它的内部电阻也会发生变化，由于这种特性的存在，所以经常用来检测光强。当检测不打光强的时候，D0口就会输出高电平的信号，如果检测到光强的时候，就会输出低电平[14]。1.4锂电池充电管理以及升压电路设计1.4.1锂电池充放电管理模块概述本模块的设计全部电路图如图3-5所示：图3-5电路图本次设计选用了太阳能电路板和风电风电板，用来实现对电力的发电，当发出电后，就会经过L7805CV芯片进行一个稳压的操作，这样就可以把不稳定的电压，保持在5V，用于电路的供电。当发电量过剩的时候，还可以经过TP4056模块，把多余的电量冲进锂电池的内部，从而可以实现夜晚的供电[15]。1.4.2锂电池充放电过程中的稳压设计本次设计的充放电的保护电路，主要是采用了一种可靠的全桥整流的方法，要想有一个比较好的整流电路，这就要用到二极管单向导电性的特点，说白了其实就是可以从一端流向另外一端，然而却不可以从反方向流过来，利用这种特性可以很好的把交流电，变成了单向脉动电压。在对电路实际设计的时候，由于二极管内部是存在着一定的电阻，而设计人员往往都会把这些电阻给忽略掉，这也就是为什么会存在误差的原因。关于设计出来的滤波电路主要用到的元器件就是滤波电容。这种滤波电容可以有效的减少波纹带来的系数变化，这也就会要求电容一定要安装在电路的两端，可以有效的提高直流电的输出效率。对于滤波电容的选择，一般都是要选择那种电容量比较大的，因此人们都会选择电解电容。稳压电路的原理其实和一般的线性稳压器是一样的，两者之间没有什么不同，其中最主要的区别就是低压稳压器采用的是NPN型，而稳压电路采用的是PNP型电路设计。在这种模式下，为了能够躺晶体管一直处于电压饱和的状态，就需要让晶体管的控制极对地，因此为了能够让稳压器平稳的工作，就需要保证输入端的电压要比输出端的电压高于饱和电压。锂电池充放电的全过程可以概括为：太阳能电路板把采集到的电能转换到充电模块内部，要对采集到的交流电进行一个整合变成直流电，然后要对这个直流电进行一系列的整合和稳压，这样的电能才可以被使用，把这样的电力输送到LED灯的两端，进行一个供电的操作[16]。1.4.3锂电池充放电过程中的升压设计如图3-6为本次设计的电路升压模块：图3-6基本电路原理图本次设计为了能够对电压进行一个升压的操作，选用了DC-DC升压模块，这种模块是属于高性能的芯片，功能和性能要比一般的模块强的太多。如图3-7所示为本次设计的充电保护电路图：图3-7充电保护模块的电路原理图本次关于充电保护的芯片，选择的是TP4056模块，TP4056模块，可以实现对电压和电流进行一个稳压的操作，对于电路具有很好的保护作用，并且它的底部还具有一个散热片，在很大程度上可以对芯片保护[17]。1.5开关电路以及LED照明电路设计1.5.1开关电路如图3-8所示为本次设计的开关电路：图3-8开关电路设计原理图为了能够对LED的路灯进行一个控制，对于开关设计了两个，一个是自动模式，另外一个是手动模式，