太陽(yáng)能led交通警示板設(shè)計(jì)畢業(yè)論文

1、<p>　　太陽(yáng)能LED交通警示板設(shè)計(jì)</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)采用軟硬件結(jié)合的方式實(shí)現(xiàn)，硬件電路主要包括：充電電路（帶充電保護(hù)功能）、放電保護(hù)電路、傳感電路、計(jì)數(shù)與顯示電路、穩(wěn)壓電路、A/D轉(zhuǎn)換電路、太陽(yáng)能光伏板自動(dòng)跟蹤控制系統(tǒng)七個(gè)模塊。AT89S52單片機(jī)是整個(gè)系統(tǒng)的核心部件，通過(guò)軟件控制多個(gè)硬件電路的執(zhí)行。

2、在編程時(shí)根據(jù)模塊化的設(shè)計(jì)思路，采用C51語(yǔ)言來(lái)編寫程序，主要包括：晝夜的判斷、白天時(shí)通過(guò)車輛的計(jì)數(shù)并用LED動(dòng)態(tài)顯示、夜間警示LED閃爍、防瞬時(shí)光照、控制電機(jī)跟蹤、恢復(fù)電機(jī)到初始位置等模塊。</p><p>　　設(shè)計(jì)中實(shí)現(xiàn)了白天計(jì)數(shù)，晚上閃爍，在光控開(kāi)關(guān)控制下，白天開(kāi)啟、晚上關(guān)閉的功能，以及防閃電、車燈干擾的功能，并加有過(guò)充、過(guò)放保護(hù)裝置。除上述發(fā)揮部分外，又新增兩個(gè)功能：將太陽(yáng)能光伏板安裝在電機(jī)上，白天時(shí)通過(guò)控

3、制電機(jī)旋轉(zhuǎn)來(lái)跟蹤太陽(yáng)，充分利用太陽(yáng)能，對(duì)電池進(jìn)行充電；黑夜到來(lái)時(shí)，將電機(jī)復(fù)位到初始狀態(tài)，第二天重新對(duì)太陽(yáng)進(jìn)行跟蹤。</p><p>　　關(guān)鍵字：充電，保護(hù)，單片機(jī)，計(jì)數(shù)顯示</p><p>　　The LED Solar Traffic Warning Board Design</p><p><b>　　Abstract</b></p&

4、gt;<p>　　This design uses the way realization which the software and hardware unifies, the hardware electric circuit mainly includes: The charging circuit (belt charge protection function), the electric discharge

5、protection circuit, the sensing circuit, the counting and the display circuit, the voltage-stabilizer circuit, the A/D switching circuit, the solar energy light bend down the board automatic following control system seve

6、n modules. The AT89S52 monolithic integrated circuit is the overall system c</p><p>　　In the design realized the daytime to count, evening glittered, controlled under the switch control in the light, daytime

7、 opened the function which, the evening closed, as well as guarded against the function which the lightning, the headlight disturbed, and Canada had has imitated has put the protective device. Besides above display part,

8、 also increases two functions: Bends down the board the solar energy light to install on the electrical machinery, when daytime tracks the sun through control </p><p>　　Key words: Charge，Protection，Monolithi

9、c integrated circuit</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　第1章 緒 論1</b></p><p>　　1.1設(shè)計(jì)的目的和意義1</p><p>　　1.2設(shè)計(jì)任務(wù)與要求1</p><p>　　第2章 方案設(shè)計(jì)選擇

10、2</p><p>　　第3章 系統(tǒng)設(shè)計(jì)4</p><p>　　3.1系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)4</p><p>　　3.1.1充電電路（帶充電保護(hù)功能）4</p><p>　　3.1.2放電保護(hù)電路5</p><p>　　3.1.3傳感電路6</p><p>　　3.1.4計(jì)數(shù)、顯示電路7&

11、lt;/p><p>　　3.1.5穩(wěn)壓電路8</p><p>　　3.1.6 A/D轉(zhuǎn)換電路…………………………………………………………………………………………………………………….9</p><p>　　3.1.7太陽(yáng)能光伏板自動(dòng)跟蹤控制系統(tǒng)10</p><p>　　3.2系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)12</p><p>　　3.

12、2.1晝夜判別12</p><p>　　3.2.2白天時(shí)段流程圖13</p><p>　　3.2.3黑夜時(shí)段流程圖15</p><p>　　第4章 系統(tǒng)調(diào)試17</p><p>　　4.1充電電路部分17</p><p>　　4.2放電保護(hù)電路部分17</p><p>　　4.3計(jì)數(shù)

13、、顯示電路17</p><p>　　4.4穩(wěn)壓電路17</p><p>　　4.5太陽(yáng)能光伏板自動(dòng)跟蹤控制系統(tǒng)17</p><p>　　4.6總系統(tǒng)運(yùn)行調(diào)試18</p><p><b>　　結(jié) 論19</b></p><p><b>　　致 謝20</b>&l

14、t;/p><p><b>　　參考文獻(xiàn)21</b></p><p>　　附錄A具體程序22</p><p>　　附錄B總原理圖29</p><p><b>　　第1章 緒 論</b></p><p>　　1.1設(shè)計(jì)的目的和意義</p><p>　　太

15、陽(yáng)能LED交通警示板具有不用電、節(jié)能、快閃等特點(diǎn)，適合不便于安裝交流電源的路段，主要設(shè)置在路口、橋頭等，夜間自身能夠頻閃紅色光亮，提示過(guò)往車輛注意行駛安全，特別是在能源短缺的我國(guó)更加具有實(shí)用價(jià)值。[1]</p><p>　　我所設(shè)計(jì)的太陽(yáng)能LED交通警示板，能夠全自動(dòng)跟蹤太陽(yáng)，最大限度的將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能，通過(guò)蓄電池的貯能保證了警示板夜間的正常工作，甚至可以為其他電器設(shè)備供電；同時(shí)還設(shè)計(jì)了充放電保護(hù)電路，延長(zhǎng)了蓄

16、電池的使用壽命，減小了故障發(fā)生的概率，為電路的實(shí)際應(yīng)用做好了準(zhǔn)備；通過(guò)對(duì)來(lái)往車輛的計(jì)數(shù)可以準(zhǔn)確的把握路段的交通狀況，為疏導(dǎo)交通配合整頓交通秩序提供了依據(jù)。</p><p>　　1.2設(shè)計(jì)任務(wù)與要求</p><p><b>　　1.設(shè)計(jì)任務(wù)</b></p><p>　　設(shè)計(jì)并制作一個(gè)交通警示板。該裝置以太陽(yáng)能為能源，鉛酸蓄電池為儲(chǔ)能部件和電路工作

17、電源。該警示板設(shè)置在夜間有事故隱患的路段，LED不間斷地閃爍。白天可關(guān)閉。</p><p><b>　　2.設(shè)計(jì)要求</b></p><p><b>　　基本要求：</b></p><p>　?。?）設(shè)計(jì)并制作太陽(yáng)能光伏板對(duì)電池的充電裝置。</p><p>　?。?）設(shè)計(jì)并制作以電池為電源的LED閃

18、爍工作的裝置。</p><p>　　（3）設(shè)計(jì)并制作以太陽(yáng)能光伏板為傳感器的光控電路，控制LED在白天關(guān)閉、夜間開(kāi)啟。</p><p><b>　　發(fā)揮部分：</b></p><p>　　（1）在基本要求的基礎(chǔ)上，利用LED作顯示單元，設(shè)計(jì)制作該路段的白天通過(guò)車輛數(shù)量的傳感、計(jì)數(shù)、顯示裝置。最大顯示數(shù)為99。該裝置在光控開(kāi)關(guān)控制下，白天開(kāi)啟、晚

19、上關(guān)閉。</p><p>　?。?）給蓄電池加上充、放電保護(hù)裝置。防止過(guò)充電和過(guò)放電。 </p><p>　　（3）給光控電路增加避免瞬時(shí)光照（如夜間閃電、過(guò)往車輛燈光等）引起誤動(dòng)作的功能電路。</p><p>　　第2章 方案設(shè)計(jì)選擇</p><p><b>　　方案一：模數(shù)結(jié)合</b></p><

20、p>　　本設(shè)計(jì)可以單純地通過(guò)模擬電路和數(shù)字電路相結(jié)合實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)值的顯示、直流電機(jī)的驅(qū)動(dòng)和控制等功能。在太陽(yáng)能光伏板經(jīng)充電電路對(duì)鉛酸蓄電池進(jìn)行充電后，由該電池經(jīng)放電保護(hù)電路對(duì)各模擬電路與數(shù)字電路供電，計(jì)數(shù)與顯示電路主要是用集成計(jì)數(shù)器CC40161、74LS48BCD譯碼器和顯示器組成，所計(jì)數(shù)值由光電傳感器組成的傳感電路的脈沖提供。直流電機(jī)由三極管設(shè)計(jì)的H橋電路進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，兩端加光敏電阻，通過(guò)I-V轉(zhuǎn)換電路經(jīng)OP07比較兩者的大小來(lái)控制電

21、機(jī)的左右旋轉(zhuǎn)。經(jīng)過(guò)以上的方案大體可以實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)要求。[2]</p><p><b>　　方案二：軟硬結(jié)合</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)還可以用軟硬件結(jié)合的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)，即通過(guò)單片機(jī)來(lái)設(shè)計(jì)一個(gè)總的控制系</p><p>　　統(tǒng)。在由太陽(yáng)能光伏板經(jīng)充電電路對(duì)蓄電池進(jìn)行充電后，蓄電池經(jīng)放電保護(hù)電路和穩(wěn)壓電路對(duì)單片機(jī)供電，單片機(jī)通過(guò)軟硬件控制計(jì)數(shù)與顯

22、示電路、太陽(yáng)能光伏板自動(dòng)跟蹤控制系統(tǒng)等模塊，其中的計(jì)數(shù)脈沖由傳感電路（反射式光電傳感器）從警示板所放路段中感應(yīng)到車輛通過(guò)后提供給單片機(jī)，計(jì)數(shù)值又經(jīng)三極管驅(qū)動(dòng)后送到顯示器中顯示，通過(guò)對(duì)單片機(jī)程序的編寫可實(shí)現(xiàn)LED在晚上以“日”字形閃爍，同時(shí)還能防止瞬時(shí)光照（如閃電、車燈）的干擾。為了降低蓄電池的工作電流，延長(zhǎng)電池工作時(shí)間，可通過(guò)夜間只顯示一個(gè)數(shù)碼管、將數(shù)碼管的亮度調(diào)得較暗、將單片機(jī)特殊功能寄存器PCON的第五位——PCON.4置1等途徑來(lái)

23、實(shí)現(xiàn)。</p><p>　　在太陽(yáng)能光伏板自動(dòng)跟蹤太陽(yáng)的控制系統(tǒng)中，我們可以通過(guò)脈沖來(lái)產(chǎn)生PWM信號(hào)、再通過(guò)程序控制電機(jī)左右旋轉(zhuǎn)，驅(qū)動(dòng)電路采用H橋電路，當(dāng)由白天進(jìn)入黑夜后，電動(dòng)機(jī)經(jīng)軟硬件控制 回到初始位置，等待新一天的開(kāi)始。</p><p>　　通過(guò)兩個(gè)方案的比較，雖然都可以實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)任務(wù)，但是前者使用器件比較多，電路比較復(fù)雜。而后者相對(duì)來(lái)說(shuō)比較簡(jiǎn)潔，控制比較方便，軟件編程是主要設(shè)計(jì)的任務(wù)，

24、經(jīng)過(guò)綜合比較我們應(yīng)該選擇后者，總的系統(tǒng)框圖如圖2.1所示：</p><p>　　圖2.1總的系統(tǒng)框圖</p><p><b>　　第3章 系統(tǒng)設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　3.1系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)</b></p><p>　　3.1.1充電電路（帶充電保護(hù)功能）</p><

25、p>　　充電電路是本次設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，也是各部分電路工作的前提。</p><p><b>　　方案一：恒流充電</b></p><p>　　恒流充電是充電過(guò)程中充電電流保持恒定的充電方法。階段恒流充電是改進(jìn)的恒流充電，開(kāi)始階段用較大的恒定電流充電，當(dāng)被充電電池的端電壓達(dá)到預(yù)定值后便轉(zhuǎn)入較小的恒定電流充電階段，直至充電結(jié)束。</p><p>&

26、lt;b>　　方案二：全自動(dòng)充電</b></p><p>　　利用555時(shí)基集成電路，設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單、可靠、實(shí)用的全自動(dòng)充電電路。將555集成時(shí)基電路2腳的電壓調(diào)為5.5V，這樣當(dāng)蓄電池電壓低于5.5V時(shí)，充電器開(kāi)始對(duì)蓄電池電充電，此時(shí)3腳輸出電壓高于6V；將555時(shí)基集成電路6腳的電壓調(diào)為6.6V，這樣當(dāng)蓄電池電壓高于6.6V時(shí)，此時(shí)3腳電壓輸出為零伏，充電器停止對(duì)蓄電池電充電。</p&g

27、t;<p>　　其中的D1為二極管，型號(hào)是IN4007，相當(dāng)于開(kāi)關(guān)的功能，在電路中起到充電保護(hù)的作用。當(dāng)蓄電池電壓低于5.5V時(shí)，D1導(dǎo)通，充電器開(kāi)始對(duì)蓄電池電充電；反之，</p><p>　　當(dāng)蓄電池電壓高于6.6V時(shí)，D1截止，該器件還實(shí)現(xiàn)了對(duì)蓄電池防過(guò)充電的保護(hù)功能。其具體的充電電路如圖3.1所示：</p><p>　　根據(jù)基本要求中的第1條，我們要通過(guò)太陽(yáng)能光伏板對(duì)鉛

28、酸蓄電池進(jìn)行充電，所采集到的電壓不一定恒定，因此電流也不恒定，且從這些實(shí)際出發(fā)，選擇方案二較佳。</p><p>　　3.1.2放電保護(hù)電路</p><p>　　為了防止蓄電池在給其他電路供電的過(guò)程中造成過(guò)放電的現(xiàn)象，應(yīng)在電池引出來(lái)的線后緊跟一個(gè)放電保護(hù)電路[3]，如圖3.2所示：</p><p>　　圖中的Vi從蓄電池兩端直接引入，通過(guò)選定穩(wěn)壓管D1、電阻R1 、

29、電阻R2和電阻 R4的值可以設(shè)定蓄電池電壓降到某一值X以后進(jìn)行放電保護(hù)，在電壓低于X時(shí)由繼電器實(shí)現(xiàn)防過(guò)放電的功能。圖中的運(yùn)算放大器3140為比較器，將2腳的輸入電壓與3腳的基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，當(dāng)V2>V3，表明此時(shí)的Vi>X，6腳輸出低電平，繼電器的常開(kāi)開(kāi)關(guān)與常閉開(kāi)關(guān)仍保持原狀，發(fā)光二極管LED3（紅色）不亮；反之，當(dāng)V2<V3，表明此時(shí)的Vi<X，6腳輸出高電平，繼電器的常開(kāi)開(kāi)關(guān)閉合、常閉開(kāi)關(guān)打開(kāi)，發(fā)光二極管LE

30、D3發(fā)出紅色的光，從而提示蓄電池的電壓已低于設(shè)定值，也標(biāo)志著電路正在進(jìn)行防過(guò)放電保護(hù)。</p><p><b>　　3.1.3傳感電路</b></p><p>　　要對(duì)白天時(shí)在警示板設(shè)置的路段中通過(guò)的車輛進(jìn)行計(jì)數(shù)，車輛為非電量，計(jì)數(shù)需由電路來(lái)實(shí)現(xiàn)，為電量，因此需要一個(gè)將非電量轉(zhuǎn)化為電量的裝置，此裝置即為傳感器。</p><p>　　方案一：采用

31、熱釋電紅外傳感器</p><p>　　熱釋電紅外傳感器是一種能檢測(cè)人體發(fā)射的紅外線并轉(zhuǎn)換成輸出電信號(hào)的傳感器，利用它可組成防入侵報(bào)警器或各種自動(dòng)化節(jié)能裝置。其中敏感元件的輸出電壓極其微弱，而輸出阻抗極高，故在傳感器內(nèi)部由偏置厚膜電阻（RS)及場(chǎng)效應(yīng)管構(gòu)成變換阻抗及放大信號(hào)電路。熱釋電紅外傳感器在配用菲涅爾透鏡后，靈敏度大幅提高，檢測(cè)距離可由2m增加到12m左右，目前正廣泛運(yùn)用于自動(dòng)照明、電動(dòng)門、自動(dòng)消防水龍頭等領(lǐng)

32、域。</p><p>　　我們可以通過(guò)用熱釋電紅外傳感器對(duì)車中人體紅外線的測(cè)量，并將其轉(zhuǎn)化為電量，進(jìn)而對(duì)經(jīng)過(guò)的車輛進(jìn)行計(jì)數(shù)，從而達(dá)到計(jì)數(shù)的效果。</p><p>　　方案二：采用反射式光電傳感器</p><p>　　采用反射式光電開(kāi)關(guān)傳感器之一——槽型開(kāi)關(guān)ST178，采用高發(fā)射功率紅外光電二極管和高靈敏度光電晶體管組成，以相對(duì)的方向裝在中間帶槽的支架上。當(dāng)槽內(nèi)無(wú)物體

33、時(shí)，砷化鎵發(fā)光管發(fā)出的光直接照在硅光敏三極管的窗口上，從而產(chǎn)生一定大的電流輸出，光敏管無(wú)輸出，以此可識(shí)別物體的有無(wú)。適用于光電控制、光電計(jì)量等電路中，可檢測(cè)物體的有無(wú)、運(yùn)動(dòng)方向、轉(zhuǎn)速等方面。[4] 其外形圖如圖3.3所示：</p><p>　　設(shè)計(jì)時(shí)的具體電路如圖3.4所示：</p><p>　　圖中的NPN型三極管的功能是能將ST178檢測(cè)到的信號(hào)轉(zhuǎn)化成相對(duì)穩(wěn)定的方波從Vo輸出

34、，送給單片機(jī)的某一個(gè)引腳進(jìn)行計(jì)數(shù)、顯示。</p><p>　　3.1.4計(jì)數(shù)、顯示電路</p><p>　　根據(jù)設(shè)計(jì)要求需要對(duì)白天時(shí)在警示板設(shè)置的路段中通過(guò)的車輛進(jìn)行計(jì)數(shù)，并用</p><p>　　LED顯示所計(jì)的數(shù)值，可采用一英寸的數(shù)碼管進(jìn)行顯示，這部分電路由單片機(jī)控制，但由于其電流不足以顯示，因此需要在2個(gè)LED上各加一個(gè)PNP型的驅(qū)動(dòng)三極管， </

35、p><p>　　具體電路圖如圖3.5所示：</p><p><b>　　3.1.5穩(wěn)壓電路</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)由鉛酸蓄電池作為電路工作電源，其電壓在6.0V左右，而單片機(jī)的工作電壓在+5.0V，因此需對(duì)其進(jìn)行穩(wěn)壓。從傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的角度看，要輸出+5.0V的電壓，可通過(guò)固定式三端集成穩(wěn)壓電源7805來(lái)實(shí)現(xiàn)?？紤]到7805只有在輸入與輸出電

36、壓差大于1.2V左右時(shí)，才能對(duì)輸入進(jìn)行穩(wěn)壓，即只有當(dāng)Vi＞1.2V時(shí)，才能較好地使Vo=5.0V，此時(shí)要求電池的輸出為6.2V左右，可所用的為6.0V左右的蓄電池，因此還需在7805前再加一個(gè)DC—DC變換器將電池兩端的電壓值進(jìn)行升壓。[5]</p><p>　　DC—DC變換器控制電路的核心元件是MC34063 ,它是一種單片雙極型線性集成電路,專用于直流—直流變換器控制部分,片內(nèi)包含有溫度補(bǔ)償帶隙基準(zhǔn)源、一個(gè)

37、占空比可控的振蕩器和大電流輸出開(kāi)關(guān),能輸出1.5 A的開(kāi)關(guān)電流。它使用最少的外接元件能夠構(gòu)成開(kāi)關(guān)式升壓變換器、降壓變換器和反向器。</p><p>　　MC34063 的封裝形式為塑封雙列8 引線直插式,內(nèi)部電路原理框圖如圖3.6所示：</p><p>　　3.1.6 A/D轉(zhuǎn)換電路</p><p>　　為了實(shí)現(xiàn)單片機(jī)的控制，必須將硬件電路中的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)

38、才能處理，本設(shè)計(jì)中ADC0809對(duì)兩個(gè)光敏二極管的電壓值、太陽(yáng)能電池板兩端的電壓值進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，將數(shù)字信息送入單片機(jī)通過(guò)程序?qū)崿F(xiàn)相應(yīng)的功能。[6]ADC0809模數(shù)轉(zhuǎn)換的公式如下：</p><p>　　Vi*255/Vref=Vo （1）</p><p>　　其中：Vi為輸入的模擬信號(hào)；</p><p>　　Vre

39、f為基準(zhǔn)電壓，可取+5V；</p><p>　　Vo為輸出的數(shù)字信號(hào)。</p><p>　　3.1.7太陽(yáng)能光伏板自動(dòng)跟蹤控制系統(tǒng)</p><p>　?、伲O(shè)計(jì)目的：提高太陽(yáng)能電池的轉(zhuǎn)換效率。</p><p>　?、冢O(shè)計(jì)方法：光敏電阻光強(qiáng)比較與精確數(shù)據(jù)處理相結(jié)合。</p><p><b>　?、郏O(shè)計(jì)方案及

40、原理</b></p><p><b>　　方案一：定時(shí)法</b></p><p>　　根據(jù)太陽(yáng)在天空中每分鐘的運(yùn)動(dòng)角度,計(jì)算出太陽(yáng)能電池板每分鐘應(yīng)轉(zhuǎn)動(dòng)的角度,從而確定出電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速,使得電池板根據(jù)太陽(yáng)的位置而相應(yīng)變動(dòng)。這種方法優(yōu)點(diǎn)是電路簡(jiǎn)單,但由于不同季節(jié)日出日落的時(shí)間不同,會(huì)降低該系統(tǒng)調(diào)整的精確度。</p><p><b&g

41、t;　　方案二：坐標(biāo)法</b></p><p>　　將3個(gè)光敏三極管放置在不同的朝向,一個(gè)豎直朝向天空,一個(gè)朝向正東方,另一個(gè)朝向正西方, 太陽(yáng)從不同角度照射到3個(gè)光敏管的光強(qiáng)不同,它們產(chǎn)生的光電流強(qiáng)度不同。太陽(yáng)光方向與正東方的夾角θ與光強(qiáng)(或光電流)的關(guān)系會(huì)發(fā)生變化。依據(jù)θ值調(diào)整太陽(yáng)能電池板的角度,使得太陽(yáng)能電池板一直朝向太陽(yáng)的方向。其優(yōu)點(diǎn)在于調(diào)整精確度較高,但實(shí)現(xiàn)電路過(guò)于復(fù)雜。</p>

42、<p>　　方案三：太陽(yáng)能電池板光強(qiáng)比較法</p><p>　　把兩塊完全相同的太陽(yáng)能電池板按照一定的角度連接成“人”字型,它們既用作光電轉(zhuǎn)化的電池,也起光敏器件的作用。太陽(yáng)光垂直照射地面時(shí),兩塊電池板上得到的太陽(yáng)光的能流密度完全相等,產(chǎn)生的光電流大小相等,此時(shí)控制它們方位的電動(dòng)機(jī)不工作。入射太陽(yáng)光與地面的夾角改變時(shí),如果甲電池板得到太陽(yáng)光的能流密度大于乙得到的能流密度,則甲電池板產(chǎn)生的光電流強(qiáng)度就

43、大于乙電池板的光電流強(qiáng)度,利用這一信號(hào)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng),使得電池板與太陽(yáng)光的夾角同光垂直于地面時(shí)完全相同。其優(yōu)點(diǎn)為調(diào)節(jié)較為精確,電路也比較簡(jiǎn)單,但兩個(gè)電池板之間的夾角始終存在,永遠(yuǎn)無(wú)法達(dá)到真正意義上的垂直。</p><p>　　方案四：光敏電阻光強(qiáng)比較法</p><p>　　利用光敏電阻在光照時(shí)阻值發(fā)生變化的原理,將兩個(gè)完全相同的光敏電阻分別放置于一塊電池板東西方向邊沿處的下方。如果太陽(yáng)光垂

44、直照射太陽(yáng)能電池板時(shí),兩個(gè)光敏電阻接收到的光照強(qiáng)度相同,所以它們的阻值完全相等,此時(shí)電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)太陽(yáng)光方向與電池板垂直方向有夾角時(shí),接收光強(qiáng)多的光敏電阻阻值減小,驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng),直至兩個(gè)光敏電阻上的光照強(qiáng)度相同。其優(yōu)點(diǎn)在于控制較精確,且電路也比較容易實(shí)現(xiàn)。</p><p>　　對(duì)4種設(shè)計(jì)方案進(jìn)行了對(duì)比篩選后認(rèn)為：定時(shí)法電路簡(jiǎn)單，但由于季節(jié)的影響,系統(tǒng)的控制精度較差;坐標(biāo)法控制精度較高,但控制電路復(fù)雜;光強(qiáng)比較

45、法使系統(tǒng)的太陽(yáng)能利用率不能達(dá)到最佳;光敏電阻比較法電路實(shí)現(xiàn)最簡(jiǎn)單,對(duì)太陽(yáng)能的利用率最大。對(duì)光敏電阻比較法進(jìn)行了構(gòu)建,經(jīng)分析調(diào)試,把構(gòu)建的電路放在各種環(huán)境下進(jìn)行測(cè)試,結(jié)果表明環(huán)境亮度不影響電路的準(zhǔn)確控制,達(dá)到預(yù)期的性能指標(biāo),且運(yùn)行可靠。總之,本設(shè)計(jì)方案適宜于太陽(yáng)能電池的實(shí)際應(yīng)用,易于推廣,為提高太陽(yáng)光的利用率提供了重要的依據(jù)。</p><p>　?、埽娐吩砼c電路實(shí)現(xiàn)</p><p>　　

46、太陽(yáng)能集能器自動(dòng)跟蹤裝置采用了光電自動(dòng)控制的原理與技術(shù)。當(dāng)信號(hào)探測(cè)器接收到太陽(yáng)光線發(fā)生偏轉(zhuǎn)的信號(hào)后，傳給電子自動(dòng)控制電路&通過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換對(duì)信號(hào)進(jìn)行分析，給出指令，電機(jī)通過(guò)減速機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)集能器，使其精確地對(duì)準(zhǔn)太陽(yáng)，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)太陽(yáng)方位角和太陽(yáng)高度角的二維自動(dòng)跟蹤，大大地提高了太陽(yáng)能利用率。</p><p>　　基于以上原理選擇控制精度高和電路易于實(shí)現(xiàn)的光敏電阻光強(qiáng)比較法（方案四）為最終方案,其實(shí)現(xiàn)電路的原理框圖

47、如圖3.7所示：</p><p>　　A．信號(hào)采集部分用光敏電阻實(shí)現(xiàn)信號(hào)采集的電路原理，電路的輸出信號(hào)只與照射在兩個(gè)光敏電阻上光強(qiáng)的相對(duì)值有關(guān),不受外界環(huán)境的影響,增加了裝置的抗干擾能力。</p><p>　　B．?dāng)?shù)據(jù)處理部分通過(guò)編程來(lái)實(shí)現(xiàn)，可根據(jù)設(shè)計(jì)要求來(lái)編寫所需的程序，對(duì)數(shù)據(jù)作相應(yīng)的處理，提高執(zhí)行的速度與效率。</p><p>　　C．CPU控制部分利用單片機(jī)的

48、程序要求直接、有效地控制硬件電路，使他們具備相應(yīng)的功能或?qū)崿F(xiàn)具體的操作。</p><p>　　D．減速直流電機(jī)根據(jù)接受到的指令進(jìn)行左右旋轉(zhuǎn)，是太陽(yáng)能光伏板在白天始終跟著太陽(yáng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)太陽(yáng)的跟蹤。</p><p><b>　　3.2系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　3.2.1晝夜判別</b></p>

49、<p>　　警示板的顯示又分為白天顯示與晚上顯示，各自的要求截然不同，因此晝夜的判斷就顯得異常關(guān)鍵，應(yīng)將其設(shè)置為主程序。當(dāng)單片機(jī)識(shí)別出為白天則執(zhí)行白天的一系列子程序，實(shí)現(xiàn)要求的功能；當(dāng)其識(shí)別出是晚上則執(zhí)行晚上的一系列子程序，也實(shí)現(xiàn)要求的功能。[8]其原理框圖如下：</p><p><b>　　圖3.8 原理框圖</b></p><p>　　3.2.2白天

50、時(shí)段流程圖</p><p>　　白天時(shí)，根據(jù)設(shè)計(jì)要求，需實(shí)現(xiàn)以下幾個(gè)功能：</p><p>　?、伲}沖計(jì)數(shù)、計(jì)數(shù)值顯示，最大顯示數(shù)為99</p><p><b>　　②．電池板跟蹤太陽(yáng)</b></p><p><b>　　白天時(shí)的子程序：</b></p><p>　　圖3.

51、9 白天時(shí)的子程序</p><p>　　3.2.3黑夜時(shí)段流程圖</p><p>　　黑夜時(shí)，根據(jù)設(shè)計(jì)要求，需實(shí)現(xiàn)以下幾個(gè)功能：</p><p>　　①．警示LED以“日”字形進(jìn)行閃爍</p><p><b>　?、冢姍C(jī)復(fù)位</b></p><p><b>　　③．防瞬間光照</

52、b></p><p>　　圖3.10 黑夜時(shí)段流程圖</p><p><b>　　第4章 系統(tǒng)調(diào)試</b></p><p>　　4.1充電電路部分 </p><p>　　如圖3.1，采用全自動(dòng)充電裝置，將555集成電路2腳的電壓調(diào)為5.5V，4.7V的蓄電池接入，充電器開(kāi)始對(duì)蓄電池充電，此時(shí)3腳輸出電壓6.2V；&

53、lt;/p><p>　　將555集成電路6腳的電壓調(diào)為6.6V，4.7V的蓄電池持續(xù)充電，直到6.6V時(shí)，此時(shí)3腳輸出電壓為0，停止充電。</p><p>　　由此可實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)的充電保護(hù)功能。</p><p>　　4.2放電保護(hù)電路部分</p><p>　　表4.1 放電保護(hù)電路調(diào)試</p><p>　　發(fā)光二極管LED3

54、亮，從而提示蓄電池的電壓已低于設(shè)定值，也標(biāo)志著電路正在進(jìn)行防過(guò)放電保護(hù)。</p><p>　　4.3計(jì)數(shù)、顯示電路</p><p>　　如圖3.5示，接通光電傳感器與顯示電路及單片機(jī)，顯示00，通過(guò)一個(gè)物體后，顯示01，來(lái)回移動(dòng)物體，顯示為02，03，04，05等當(dāng)加到99時(shí)自動(dòng)清零。</p><p><b>　　4.4穩(wěn)壓電路</b><

55、/p><p>　　表4.2 穩(wěn)壓電路調(diào)試</p><p>　　4.5太陽(yáng)能光伏板自動(dòng)跟蹤控制系統(tǒng)</p><p>　　寫入跟蹤程序，連接好AD、單片機(jī)、傳感器、放有太陽(yáng)能電板等，寫入跟蹤程序，以東西方向?yàn)闄M坐標(biāo)，以上下為縱坐標(biāo)，用臺(tái)燈模擬太陽(yáng)分別以0，15，30，45，60，75，90，105，120，135，150，165，180轉(zhuǎn)動(dòng)，測(cè)得的電池板的角度如表4.3：&

56、lt;/p><p>　　表4.3 電池板對(duì)應(yīng)的角度</p><p>　　由上表數(shù)據(jù)可確定該系統(tǒng)基本實(shí)現(xiàn)了跟蹤的功能。</p><p>　　4.6總系統(tǒng)運(yùn)行調(diào)試</p><p>　　用日光燈照射時(shí)，顯示00，通過(guò)物體時(shí)加1，當(dāng)計(jì)數(shù)到99時(shí)清零，隔離光線后，電池板轉(zhuǎn)到最東側(cè)并停止不動(dòng)，一個(gè)數(shù)碼管開(kāi)始以日字閃爍顯示，（為省電只用一個(gè)數(shù)碼管），用臺(tái)燈的快

57、速開(kāi)關(guān)模擬閃電，電池板不動(dòng)，仍舊以日字閃爍顯示，再次開(kāi)日光燈后，顯示00，并以0，15，30，45，60，75，90，105，120，135，150，165，180的角度轉(zhuǎn)動(dòng)</p><p>　　表4.4 測(cè)得的角度數(shù)據(jù)</p><p><b>　　結(jié) 論</b></p><p>　　本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)使太陽(yáng)能LED交通警示板能夠全自動(dòng)跟蹤太陽(yáng)，從而

58、能夠最大限度的將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能，通過(guò)蓄電池的貯能保證了警示板夜間的正常工作，或者可以為其他電器設(shè)備供電；同時(shí)我還設(shè)計(jì)了充放電保護(hù)電路，延長(zhǎng)了蓄電池的使用壽命，減小了故障發(fā)生的概率，為電路的實(shí)際應(yīng)用做好了準(zhǔn)備；通過(guò)對(duì)來(lái)往車輛的計(jì)數(shù)可以準(zhǔn)確的把握路段的交通狀況，為疏導(dǎo)交通配合整頓交通秩序提供了依據(jù)。</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　時(shí)間如

59、梭，轉(zhuǎn)眼畢業(yè)在即?；叵朐诖髮W(xué)求學(xué)的四年，心中充滿無(wú)限感激和留戀之情。感謝母校為我們提供的良好學(xué)習(xí)環(huán)境，使我們能夠在此專心學(xué)習(xí)，陶冶情操。謹(jǐn)向我的論文指導(dǎo)老師致以最誠(chéng)摯的謝意！母校老師不僅在學(xué)業(yè)上言傳身教，而且以其高尚的品格給我以情操上的熏陶。本文的寫作是得益于**老師的悉心指點(diǎn)，從論文的選題到體系的安排，從觀點(diǎn)推敲到字句斟酌，無(wú)不凝聚著她的心血。滴水之恩，當(dāng)以涌泉相報(bào)，師恩重于山，師恩難報(bào)。我只有在今后的學(xué)習(xí)、工作中，以鍥而不舍的精神，

60、努力做出點(diǎn)成績(jī)，以謝恩師。我必須感謝我的父母，焉得諼草，言樹(shù)之背，養(yǎng)育之恩，無(wú)以回報(bào)。作為他們的孩子，我秉承了他們樸實(shí)、堅(jiān)韌的性格，也因此我有足夠的信心和能力戰(zhàn)勝前進(jìn)路上的艱難險(xiǎn)阻；也因?yàn)樗麄兊娜找剐羷冢也庞袡C(jī)會(huì)如愿完成自己的大學(xué)學(xué)業(yè)，進(jìn)而取得進(jìn)一步發(fā)展的機(jī)會(huì)。最后，我必須感謝我的朋友，正是因?yàn)樗麄冊(cè)陔娔X技術(shù)上的無(wú)私指引，我才能得以順利完成該論文。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b&g

61、t;</p><p>　　[1]王偉都 .中國(guó)材料科技與設(shè)備 [J]2007年4期：25～27</p><p>　　[2] 王建華，吳季平 . 太陽(yáng)能應(yīng)用研究進(jìn)展.水電能源科學(xué) [J]2007年4期：26～28</p><p>　　[3] 唐敏，任奇 . 一種太陽(yáng)能電池最大功率點(diǎn)跟蹤的算法研究.通信電源技術(shù)[J]2007年4期：18～20</p>

62、<p>　　[4] 姚層林 . 《我國(guó)智能交通控制系統(tǒng)的未來(lái)模式》 [J]交通科技與經(jīng)濟(jì)，2007（9）：95-96</p><p>　　[5] 張永瑞 .《電子測(cè)量技術(shù)》 西安電子科技大學(xué)出版社2009</p><p>　　[6] 羅運(yùn)俊，王長(zhǎng)貴等 . 家用太陽(yáng)能光伏電源系統(tǒng).北京:化學(xué)工</p><p>　　[7] 楊德仁 .《太陽(yáng)電池材料》

63、 化學(xué)工業(yè)出版社</p><p>　　[8] 徐曼珍 .《新型蓄電池原理及應(yīng)用》 人民郵電出版社</p><p>　　[9] 楊學(xué)昭 .《單片機(jī)原理接口技術(shù)及應(yīng)用》 西安電子科技大學(xué)</p><p>　　[10] 秦鳴峰 .《蓄電池的使用與維護(hù)》 第二版 化學(xué)工業(yè)出版社</p><p>　　[11] 楊學(xué)昭 .《單片機(jī)原理接口技術(shù)及應(yīng)

64、用》 西安電子科技大學(xué)</p><p>　　[12] 楊德仁 .《太陽(yáng)電池材料》 化學(xué)工業(yè)出版社</p><p><b>　　附 錄</b></p><p><b>　　附錄A.具體程序</b></p><p>　　#include <stdio.h></p><

65、p>　　#include <reg51.h> </p><p>　　#include <absacc.h> //絕對(duì)地址訪問(wèn)庫(kù)</p><p>　　#include <math.h> </p><p>　　#define uchar unsigned char</p><p&g

66、t;　　#define uint unsigned int</p><p>　　#define ulong unsigned long</p><p>　　#define ch0 XBYTE[0x7FF8] </p><p>　　#define ch1 XBYTE[0x7FF9]</p><p>　　#define ch2 XBYTE[0x

67、7FFA]</p><p>　　sbit ledL=P1^3; //定義字位低</p><p>　　sbit ledH=P1^4;//定義字位高</p><p>　　sbit EOC=P1^2;//定義字位高</p><p>　　sbit motor1=P1^0;//電機(jī)啟動(dòng)<

68、/p><p>　　sbit motor2=P1^1;//正反轉(zhuǎn)</p><p>　　sbit east=P3^2;</p><p>　　sbit west=P3^3;</p><p>　　uchar adbuffer;//</p><p>　　uchar ch1buf;</p><p>　

69、　uchar ch2buf;</p><p>　　uchar absolute;</p><p>　　int num;//計(jì)數(shù) </p><p>　　uchar buffer[2];//定義顯示緩沖區(qū)</p><p>　　uchar reg;</p><p>　　uchar code TABLE1[

70、]={0xc0,0xF9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90};//字形</p><p>　　/********************</p><p>　　延時(shí)函數(shù), 延時(shí)單位1ms</p><p>　　*********************/</p><p>　　void delay(in

71、t MS)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　int us,usn;</p><p>　　while(MS!=0)</p><p><b>　　{ </b></p><p><b>　　usn = 2;</b></p>

72、;<p>　　while(usn!=0)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　us=0xf0;</b></p><p>　　while (us!=0){us--;};</p><p><b>　　usn--;</b></p&g

73、t;<p><b>　　}</b></p><p><b>　　MS--;</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　/****************************

74、***************</p><p>　　16進(jìn)制轉(zhuǎn)換成BCD碼，</p><p><b>　　參數(shù)：16進(jìn)制數(shù)</b></p><p>　　返回值：重量信號(hào)數(shù)組weight</p><p>　　*******************************************/</p>&

75、lt;p>　　uchar HEX_TO_BCD(uchar temp1)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　uint div;</b></p><p><b>　　uchar i;</b></p><p><b>　　div=1

76、0;</b></p><p>　　for(i=0;i<2;i++)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　buffer[2-i-1]=temp1/div;</p><p>　　temp1%=div;</p><p><b>　　div/=10;&l

77、t;/b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　return buffer;</p><p><b>　　}</b></p><p>　　/*****************</p><p>　　定時(shí)器T0初始化:計(jì)數(shù) </p>&

78、lt;p>　　*****************/</p><p>　　void Timer0_Init() </p><p><b>　　{</b></p><p>　　TMOD=0x06; //16位定時(shí)器</p><p>　　TR0=1; //

79、啟動(dòng)定時(shí)</p><p>　　ET0=1; //允許中斷</p><p><b>　　TH0=0x00;</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　void main()</p><p><b>　　{<

80、/b></p><p><b>　　motor1=0;</b></p><p><b>　　west=1;</b></p><p><b>　　east=1;</b></p><p><b>　　/*day=1;</b></p>&l

81、t;p><b>　　night=1;</b></p><p>　　dstop=1;//電機(jī)</p><p>　　nstop=1;</p><p><b>　　*/</b></p><p>　　PCON=0x10;</p><p>　　motor1=0;

82、//禁止啟動(dòng)</p><p>　　num=1000;</p><p><b>　　EOC=1;</b></p><p>　　Timer0_Init();</p><p>　　buffer[0]=0xff;</p><p>　　buffer[1]=0xff;</p><

83、p>　　ch1buf=0x00;</p><p>　　ch2buf=0x00;</p><p>　　//inter();</p><p><b>　　while(1)</b></p><p><b>　　{</b></p><p>　　ch0=0x00;//啟

84、動(dòng)</p><p><b>　　delay(1);</b></p><p>　　if(EOC==0)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　adbuffer=ch0;</p><p><b>　　}</b></

85、p><p>　　if(adbuffer>=0xcc)//白天</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　reg=TL0;</b></p><p>　　if (reg>=0x63)</p><p><b>　　{</b>

86、;</p><p>　　TL0=0x00;</p><p>　　}//計(jì)數(shù)歸零</p><p>　　HEX_TO_BCD(reg);</p><p><b>　　ledL=0;</b></p><p>　　P2=TABLE1[buffer[0]];</p><p

87、><b>　　delay(1);</b></p><p><b>　　ledL=1;</b></p><p><b>　　ledH=0;</b></p><p>　　P2=TABLE1[buffer[1]];</p><p><b>　　delay(1);<

88、;/b></p><p><b>　　ledH=1;</b></p><p>　　ch1=0x00;//ch1啟動(dòng)</p><p><b>　　delay(1);</b></p><p>　　if(EOC==0)</p><p><b>

89、　　{</b></p><p>　　ch1buf=ch1;</p><p><b>　　}</b></p><p>　　ch2=0x00;//ch1啟動(dòng)</p><p><b>　　delay(1);</b></p><p>　　if(EOC==0

90、)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　ch2buf=ch2;</p><p><b>　　}</b></p><p>　　absolute=abs(ch1buf-ch2buf);</p><p>　　if (absolute>=0x0

91、6)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　if (ch1buf>=ch2buf)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　motor2=1;//向右轉(zhuǎn) </p><p>　　//motor1=1;//啟動(dòng)

92、</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　else</b></p><p><b>　　{</b></p><p>　　motor2=0;//向左轉(zhuǎn) </p><p>　　//motor1=1;//啟動(dòng)

93、</p><p><b>　　}</b></p><p>　　if (((motor2==0)&&(east==0))||((motor2==1)&&(west==0)))</p><p><b>　　{</b></p><p>　　motor1=0;</p

94、><p><b>　　}</b></p><p><b>　　else</b></p><p>　　motor1=1;</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　else </b></p>&l

95、t;p><b>　　{</b></p><p><b>　　motor1=0;</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　} </b></p><p>　　else//黑夜 </p><p&

96、gt;<b>　　{ </b></p><p><b>　　motor2=0;</b></p><p>　　if (east==0)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　motor1=0;</p><p><b>　　

97、}</b></p><p><b>　　else</b></p><p>　　//motor2=0;</p><p><b>　　motor1=1;</b></p><p>　　TL0=0x00;//黑夜中，計(jì)數(shù)清零</p><p>　　switch(num)

98、//消除干擾</p><p><b>　　{</b></p><p>　　case 0:break;</p><p><b>　　default:</b></p><p>　　ch0=0x00;//啟動(dòng)</p><p><b>　　delay(

99、1);</b></p><p>　　if(EOC==0)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　adbuffer=ch0;</p><p><b>　　}</b></p><p>　　if (reg>=0x63)</p&

100、gt;<p><b>　　{</b></p><p>　　num=num-1;</p><p><b>　　}</b></p><p>　　else num=1000;</p><p><b>　　}</b></p><p>　　P

101、2=0x00;//閃爍</p><p><b>　　ledL=0;</b></p><p><b>　　ledH=1;</b></p><p>　　delay(250);</p><p><b>　　ledL=1;</b></p><p><

102、b>　　P2=0xff;</b></p><p><b>　　ledH=0;</b></p><p>　　delay(250);</p><p><b>　　ledH=1;</b></p><p><b>　　}</b></p><p>