基于51单片机的太阳能草坪灯的设计

基于51单片机的太阳能草坪灯的设计宋金德1，陈昌健2，谭孝超2,秦大为3(1江苏伯乐达光电科技有限公司江苏盐城2240022.盐城师范学院物电院，江苏盐城224002；3.盐城师范学院实验中心，江苏盐城224002）【摘要】本文主要对太阳能草坪灯的主要部件的设计、选型等技术问题做一个探讨，并介绍一种基于51单片机的新型太阳能草坪的设计方案，已达到节约能源、提高太阳能草坪的性能的目的。【关键词】太阳能、草坪灯、单片机ThedesignofsolarLawnlightsbasedonMCU-51SongJinde1,ChenChangjian2，TanXiaochao2，QinDawei3(1.JiangsuBrightOptoelectronicTechnologyCo.LTD，Yancheng,Jiangsu224002.ThePhysicsandelectroninstituteofYanchengTeachers,College,YanchengJiangsu224002；3.ExperimentadministrativeCenterofYanchengTeachers,College,Yanchengjiangsu224002）[Abstract]ThispapersystematicallymakesadiscusszboutthemainlyassembliesandmodelofsolarLawnlightsaswellasintroducesanewpatterndesignpreceptthatbasedon51MCUwhichhasachievedtheaimofsavingenergyandimprovingthecapabilityofthesolarLawnlights.[Keywords]solarLawnlightsMCU-511.前言随着地球资源的日益贫乏，基础能源的投资成本日益攀高，太阳能作为一种取之不尽、用之不竭的安全环保新能源越来越受到重视。随之各类太阳能景观装饰产品也应运而生，作为一种理想的草坪灯灯具。太阳能草坪灯也将随着人们生活水平的提高和社会的不断发展，而被广泛的应用。本文就太阳能路灯的主要部件的设计、选型等技术问题做一个探讨，并介绍一种基于51单片机的新型太阳能草坪的设计方案。2.太阳能电池的选择2.1类型太能能电池将太阳能转化为电能。较实用的有单晶硅、多晶硅、非晶硅太阳能电池三种。（1）单晶硅太阳能电池性能参数比较稳定，适合在阴雨天比较多、阳光不是很充足的南方地区使用。（2）多晶硅太阳能电池生产工艺相对简单，价格比单晶硅低，适合在太阳光充足、日照好的东西部地区使用。（3）非晶硅太阳能电池对太阳光照条件要求比较低，适合在室外太阳光不足的地方使用。2.2工作电压太阳能电池的工作电压约为配套电池电压的1.5倍，才能保证给蓄电池正常充电。如给3.6V蓄电池充电需要用4.0～5.4V太阳能电池。给6V蓄电池充电需要用8～9V太阳能电池。给12V蓄电池充电需要用15～18V太阳能电池。2.3输出功率（Wp）太阳能电池的单位面积输出功率约为127Wp/m2。太阳能电池一般由多个太阳能单元电池串联组成，其容量取决于照光源、线路传输部件所消耗的总功率以及当地太阳能辐射能量。太阳能电池组输出功率宜超过光源功率的3～5倍：光照丰富、开灯时短地区为（3～4）倍以上，反之为（4～5）倍以上。3.蓄电池的选择蓄电池在有光照时将太阳能电池板所发出的电能储存起来，到夜晚需要照明的时候再释放出来。3.1类型选择（1）铅酸（CS）蓄电池：使用于低温高倍率放电，能力偏低，目前大部分太阳能路灯采用。密封免维护，价格低。但要注意防止铅酸污染，应逐步淘汰。（2）镍镉（Ni-Cd）蓄电池：放电倍率高、低温性能好，循环寿命长，小型系统采用，但应注意防止镉污染。（3）镍氢（Ni-H）蓄电池：高倍率放电，低温性能好，价格便宜，无染，为绿色环保电池。可为小型系统采用，这种产品宜大力提倡。目前，广泛采用的有铅酸免维护蓄电池、普通铅酸蓄电池和碱性镍镉蓄电池三种。3.2蓄电池连接并联连接时，要考虑各单体电池间的不平衡影响，并联组数不宜超过4组。安装时要注意，蓄电池的防盗问题。4.基于51单片机的新型太阳能草坪灯图中U2为高精度、低功耗的电压比较器LM393，C6为蓄电池、BT1为太阳能电池板。当有太阳光照射到太阳能电池板BT1上时，太阳能电池BT1两端的电压升高，给蓄电池C6充电，电容C1、C2滤波。D1是防止太阳能电池板被蓄电池反充电的，保护太阳能电池板。电位器R1是用来调节LM393的反向端电压，调节太阳能草坪灯的开关灯时间，当白天太阳能电池板BT1有太阳光照射时，两端的电压升高，通过R1分压，使LM393芯片反向端2脚的电压高于同相端3脚，LM393从1脚输出低电平，使三极管Q1截至，51单片机U1没有上电。当到夜晚太阳能电池板BT1两端的电压降低时，通过R1分压，使LM393芯片反向端2脚的电压低于同相端3脚，LM393从1脚输出高电平，三极管Q1导通，51单片机上电工作。51单片机依次导通4路彩色LED，依次循环，直到白天时，51单片机掉电停止工作。51单片机程序如下所示：uchara=0;ucharb=0x01;//voiddelay(uintz);voidinit(){//P2=0;P2=b;TMOD=0x01;TH0=(65536-50000)/256;TL0=(65536-50000)%256;EA=1;ET0=1;//delay(100);TR0=1;}voidmain(){init();while(1);}voidtimer0()interrupt1{TH0=(65536-50000)/256;TL0=(65536-50000)%256;a++;if(a==60){a=0;b=_crol_(b,1);if(b==0x10)b=0x01;P2=b;}}voiddelay(uintz){uintx,y;for(x=z;x0;x--)for(y=110;y0;y--);}5.结束语目前，太阳能产业还处于起步阶段，还有很多问题有待解决。类如太阳能电池板的装换效率较低、太阳能电池板价格较高等问题都制约着太阳能产业的发展，但太阳能做为新型的绿色能源，在照明这个领域应用前景广阔。参考文献：[1].刘跃群，王强，刘卓炯，光源电器和应用技术[M],化学工业出版社；2003:22~49[2].任欢欢，太阳能路灯系统效率与寿命尚待解决[J]，城市照明；2009，6(2):43-46[3].王晏甘贵林，太阳能路灯在城市中的应用探讨[J]，青海科技；200812（4）：10-13作者简介：宋金德，男，高级工程师，长期从事太阳能与LED照明技术研发与管理工作。