基于555定时器的太阳能交通指示灯摘要随着人口的增多和工业化的影响，全球能源消耗正以惊人的速度消耗。
世界各国竞相实施了可持续发展的能源政策，其中利用太阳提供能量的光伏发电最受瞩目。
目前光伏电池主要应用在独立光伏系统和光伏并网系统，消费类产品的应用实例如太阳能交通警示灯。
迫于全球性日益严重的资源短缺和环境污染，使得光伏产业的发展不仅仅是一个经济问题更是一个环境保护和能源替代的问题。
本文描述模拟太阳能交通警示灯的工作原理，以一个555定时器为主要器件构成电压调节电路，用来产生矩形波来控制LED的通断和闪动频率，使用光控电路和蓄电池来实现白天和晚上的LED灯的通和断，由于考虑环境因素对太阳能发电的不稳定性，需要使用一个LED驱动器使电源供应转换为特定的电压电流以驱动LED发光，从而能够延长LED发光的寿命，从而达到正常工作的太阳能交通警示灯产品。
关键词：太阳能交通警示灯 ne555定时器 LED驱动器光控电路蓄电池1.绪论能源危机迫使各国政府大力发展太阳能产业。
随着人口的增多和工业化的影响，全球能源消耗正以惊人的速度消耗。
从环保角度考虑，随着环境污染、生态破坏及资源枯竭的日趋严重近年来世界各国竞相实施了可持续发展的能源政策，其中利用太阳提供能量的光伏发电最受瞩目。
光伏发电因其具有安全可靠无污染、无需消耗燃料、无需机械转动部件、故障率低、维护方便等独特优点正受到各国的普遍重视。
各国政府将会大力发展太阳能产业。
目前光伏电池主要应用在独立光伏系统和光伏并网系统，消费类产品的应用实例如太阳能调通警示灯。
迫于全球性日益严重的资源短缺和环境污染，使得光伏产业的发展不仅仅是一个经济问题更是一个环境保护和能源替代的问题。
自2008年开始在各大发展中城市崭露头角,首先是深圳市深南大道科技园交叉口,开始时使用一种新型的交通警示灯——“太阳能黄闪警示灯”。
把它树立在人行道上，用来提醒广大过往驾驶人注意行人安全，那时还处于试点阶段，试用效果好的话将全面推广。
该灯采用太阳能作为能源，白天有阳光照射到太阳能电池上时，电池将太阳能转换为电能，其中的部分电能用于维持信号灯和无线信号机正常工作，确保交通道路的畅通流动。
随着现在技术与科技的不断提升,太阳能交通信号灯的使用越来越普遍,方便,新型的太阳能交通设施产品也层出不穷.最新的太阳能信号灯产品出现有:太阳能自动警示信号灯 ,抗风型太阳能交通信号灯,带有吸附面的太阳能信号灯, 道口栏木太阳能信号灯等等,功能有太阳能无线智能交通信号灯控制系统,太阳能无线遥控交通信号灯控制系统,太阳能路口交通信号灯无线传输控制系统, 基于太阳能及风力供电的绿色无线控制交通信号灯系统。
警示灯一般用在维护道路安全，通常是用在警车﹑工程车、消防车﹑急救车﹑防范管理车﹑道路维修车﹑牵引车﹑紧急A/S车、机械设备等开发。
一般情况下，警示灯是按车种和用处分为多样的长度，有灯罩组合的构造，需要时一边方向的灯罩可以组合复合颜色。
此外，还可以根据光源形式的不同，分为：1.灯泡转灯；2.LED闪光；3.氙气灯管频闪，其中LED闪光形式的是灯泡转灯形式的升级版，成为了现在太阳能交通警示灯的潮流，使用寿命更长，更节能，更低热！2. 方案选择2.1整机设计方案选择以一个555定时器为主要器件构成电压调节电路，用来产生矩形波来控制LED 的通断和闪动频率。
由于要考虑天气阴晴，光照的强弱带来的太阳能发电的不稳定性，需要使用一个LED 驱动器使电源供应转换为特定的电压电流以驱动LED 发光，从而能够延长LED 发光的寿命。
这个系统还需要用到蓄电池和光控电路来实现白天和晚上LED 灯的断和通。
主要需要解决的问题是光控电路的设计，LED 驱动器的选择，以及这个电路在实验室的实际效果怎样，从而达到正常工作的太阳能调通警示灯产品。
本文对系统的每个部分、实现过程做了详细介绍。
整个系统的核心是以555定时器进行矩形构成多谐振荡器，产生周期性的矩形方波，完成课题所有要求。
整个设计框架图如下3.光控电路3.1蓄能电池的选择蓄能电池采用4节干电池供电，并以5V 电源模块稳定输出5V 电压源，为555定时器与TLC5917专用LED 驱动器以及光控电路工作在正常范围内。
3.2 光控电路的选择以光敏电阻为核心元件，与LM393D 电压比较器、普通色环电阻、电位器、三极管、二极管、继电器构成，具体见下图，图中的电阻阻值未给出，可根据需要在什么范围内的光照强度进行开关控制。
需要进行光照开继电器还是光暗开继电器，只需要调换LM393D的2脚和3脚即可。
下面具体介绍光控电路中光敏电阻的原理、资料及应用和LM393D的资料以及其他元器件的资料。
3.2.1 光敏电阻(1)电阻的概念光敏电阻器（photovaristor）又叫光感电阻，是利用半导体的光电效应制成的一种电阻值随入射光的光照强度强弱而改变的电阻器，又称光电导探器；入射光强，电阻减小，入射光弱，电阻增大。
光敏电阻器一般用于光的测量、光的控制和光电转换（将光信号转变为电信号）。
通常，光敏电阻器都制成薄片结构，以便吸收更多的光照。
当它受到入射光的照射时，半导体片（光敏层）内就激发出电子与空穴对，参与导电，使电路中电流增强。
（2）光敏电阻的分类根据光敏电阻的光谱特性，可分为三种光敏电阻器：紫外光敏电阻器：对紫外线较灵敏，包括硫化镉、硒化镉光敏电阻器等，用于探测紫外线。
红外光敏电阻器：主要有硫化铅、碲化铅、硒化铅。
锑化铟等光敏电阻器，广泛用于导弹制导、天文探测、非接触测量、人体病变探测、红外光谱，红外通信等国防、科学研究和工农业生产中。
可见光光敏电阻器：包括硒、硫化镉、硒化镉、碲化镉、砷化镓、硅、锗、硫化锌光敏电阻器等。
主要用于各种光电控制系统，如光电自动开关门户，路灯、航标灯和其他照明系统装置的自动亮灭，各类工农业控制装置自动给水和自动停水装置，机械上的自动保护装置和“位置检测器”，厚度极薄的零件的厚度检测器，照相机，光电计数器，烟雾报警器，光电跟踪系统等各类电子应用方面。
(3)光敏电阻的材料及原理用于制造光敏电阻的材料主要是金属的硫化物、硒化物和碲化物等半导体。
在黑暗环境里，它的电阻值很高，当受到光照时，只要可见光的光子能量大于半导体材料的禁带宽度，则价带中的自由电子吸收一个光子的能量后可跃迁到导带，并在价带中产生一个带正电荷的空穴，这种由可见光光照产生的电子—空穴对增加了半导体材料中载流子的数目，使其电阻率变小，从而造成光敏电阻的阻值下降。
光照强度越强，光敏电阻的阻值越低。
入射光消失后，由光子激发产生的电子—空穴对将逐渐复合，光敏电阻的阻值也就逐渐恢复原值。
（4）光敏电阻的应用光敏电阻可广泛应用于各种光控电路，如对灯光的控制、调节、继电器的闭合与断开灯电子装置中，也可用于光控开关，本文中的光控电路及采用光敏电阻在光控开关中的应用，具体见上图。
3.2.2 LM393D资料（1）概述LM393D是由4个独立的、高精度电压比较器组成的集成电路，失调电压低，最大为2.0mv,在很宽的电源电压范围内使用于双电源工作模式，也适用于单电源工作模式。
无论电源电压范围大小，电源消耗的电流都很低。
它还有个特性：即使是单电源供电，比较器的共模输入电压范围接近地电平。
主要应用于限幅器简单的数模转换器脉冲发生器延时发生器宽屏压控振荡器MOS时钟计时器多频振荡器和高电平数字逻辑门电路。
LM393D被设计成能直接连接TTL电平和COMS 电平；当用双电源供电时，它能兼容MOS逻辑电路—这是低功耗的393相较于标准比较器的独特的优势。
(2)优势高精度比较器；减少由于温漂引起的失调电压；可以单电源供电；输入共模电压范围接近地电平；兼容逻辑电路。
(3) LM393D主要特点如下：消耗电流小，Icc=0.8mA；输入失调电压小，VIO=±2mV；共模输入电压范围宽，Vic=0～Vcc-1.5V；输出与TTL，DTL，MOS，CMOS 等兼容；输出可以用开路集电极连接“或”门；（4）LM393D引脚图及内部框图a.采用双列直插8 脚塑料封装（DIP8）和微形的双列8 脚塑料封装（SOP8）其引脚图如下：b.LM393引脚功能排列表：c.LM393主要参数表：d.电特性（除非特别说明，VCC=5.0V， Tamb=25℃）(5)应用说明LM393是高增益,宽频带器件,和大多数电压比较器一样,如果输出端到输入端有寄生电容，因而会产生产生耦合,则很容易产生振荡现象.这种现象仅仅出现在当比较器改变原始状态时,输出电压处于过渡的间隙.所以电源既使加了旁路电容滤波也不能解决这个问题,标准PCB板的设计对减小输入—输出寄生电容耦合是有助的.减小输入电阻至小于10K 将减小反馈信号,而且增加甚至很小的正反馈量(滞回1.0~10mV)能导致快速转换,使得不可能产生由于寄生电容引起的自激振荡现象.除非利用滞后,否则直接插入IC并在引脚上加上电阻将引起输入—输出端在很短的转换周期内产生振荡现象,如果输入信号是脉冲波形或者矩形方波信号,并且在上升和下降时间段相当快,则滞回将不需要.LM393D比较器的所有没有使用用的引脚必须保证接地. LM393偏置网络确立了其静态电流与电源电压范围 2.0~30V无关. 通常电源不需要加旁路电容进行滤波。
差分输入电压允许大于电源电压Vcc并且不会损坏器件.保护部分必须能阻止输入电压向负端超过-0.3V. LM393的输出部分是集电极开路,发射极接地的 NPN型输出晶体三极管,可以用多集电极输出提供其功能.输出负载电阻能衔接在可允许电源电压范围内的任何电源电压上,不受 Vcc端电压值的影响和限制.此输出能作为一个简单的对地的开路(当负载电阻没有被运用),输出部分的陷电流被可能得到的驱动和器件的β值所限制.当达到极限电流(16mA)时,输出晶体管将退出原来的工作状态而且使输出电压将很快上升.输出饱和电压被输出晶体管大约60ohm 的限制。
当负载电流值很小时,输出晶体管的低失调电压(约1.0mV)被允许输出电位在参考零电平上。
3.2.3 晶体三极管的选择该光控电路选择的晶体三极管是2sc1815,下面主要介绍该晶体管的资料及应用。
2SC1815，采用TO-92 封装方式。
晶体三极管的极性：NPN型电压Vceo：50V截止频率 ft, 典型值:80MHz功耗, Pd:400mW集电极直流电流:0.15A直流电流增益 hFE:120针脚数:3总功率, Ptot:400mW晶体管数:1晶体管类型:通用小信号最大连续电流, Ic:0.15A最小增益带宽 ft:80MHz电压, Vcbo:60V电流, Ic hFE:2mA电流, Ic 最大:0.15A直流电流增益 hfe, 最小值:70表面安装器件:通孔安装饱和电压, Vce sat 最大:0.25V该光控系统中的晶体三极管起到了作为开关的用途，与LM393D电压比较器和光敏电阻灯构成了开关电路，使继电器在相应设定的光照范围内起到断开与闭合的作用2sc1815是现在最常用的NPN型的晶体三极管，其参数与其他一些晶体三极管参数相同，其应用方面，若难没有找到合适的2sc1815晶体三极管，故可以考虑用其他的晶体三极管代替，可达到相同的效果，可选择常用的2N5551、9014、2N3904、2sc1760和国产3DA150A 等晶体三极管代替。