［ １］何朝阳， 戴君， 吴立琴． 太阳能路灯控制器的设计［ Ｊ ］ ． 电力电子技术， ２００６． ［ ２］吴理博， 赵争鸣， 刘建政． 用于太阳能照明系统的智能控制器［ Ｊ ］ ． 清华大学学 报（ 自然科学版） ， ２００３． ［ ３］杨晓光， 寇臣锐， 汪友华． 太阳能 ＬＥＤ 路灯照明控制系统的设计［ Ｊ ］ ． 电气应 用， ２００９．
图 １－５ 电源电路
1.5 外围电路的硬件设计 C8051F330 的 P0.2 为蓄电池电压采样值输入，P0.3 为太阳能光 伏电压采样值输入，P0.4 为主电路中电流采样输入， P0.1 与 P0.5 设计 为脉宽调制信号输出，P0.6 为温度检测输入，加设拨码开关为路灯设置
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2011 年 11 月（ 上 ）
图 ２－１ 软件流程图
PCA0CPM0|=0x40；// 使能 PCA 模块 0 的比较器功能 PCA0CPL0=0x00；// 设置占空比 PCA0CPH0=0xFF；// 占空比约为 0% P0_1=1； } //>24.8v 浮充电
//>21.6v 均充电
else {
// 快充电
根据铅酸蓄电池特点，应用 C8051F330 的 PWM 功能对其进行 充电管理。当太阳能电池正常充电时蓄电池开通，MCU 关断负载；夜 间或太阳能电池不充电时蓄电池对 LED 放电。当充电电压高于 28.2V 时，停止对蓄电池充电；此后当电压掉至 24.8V 时，蓄电池进入浮充 态，当低于 21.6V 后，浮充态关闭，进入均充态。当蓄电池电压低于 21.6V时，MCU 停止对负载供电，以保护蓄电池不过放。 2.2 充电程序 （ PWM 波输出控制 ） C8051F330 的可编程计数器阵列 PCA 实现 3 路 8 位 PWM 或 16 位 PWM 功能。PCA 的 PCA0H 与 PCA0L 决定调制波频率，通过改 变捕捉 / 比较模块的高字节 PCA0CPHn 与低字节 PCA0CPLn 可以改 变调制波的占空比。 本设计通过调节占空比实现蓄电池三个充电阶段：蓄电池电量小 于 21.6v 快充，大于 21.6v 小于 24.8v 均匀充，大于 24.8v 小于 28,2v 浮充。采用 8 位 PWM 输出，占空比 η 为 ） η=（256- PCAOCPHn 256 voidCharge （ void ） { if （ c>0x0f0a ） { //>28.2v 关闭充电 （ 2- 1 ）
图 １－３ ＭＯＳＦＥＴ 驱动电路图
1.3 电流采样电路 通过康铜丝电阻采样的电压经 LM358 放大输入单片机，进行数据 的处理。如下图 1- 4 所示。
图 １－１ 路灯控制电路系统
1.2 控制器 1.2.1 充放电电路 选用 C8051F330 单片机作主控制芯片，检测太阳电池电压、蓄 电池电压及充放电流等参数，并按一定算法控制 MOS 管的导通和关 断，达到控制路灯系统充放电的功能。 图 1- 2 为控制器充放电电路图，电池板电压经 R1 和 R2 分压送至 A/D 转换口检测，以判别光线强弱。光照充足时，电池板给蓄电池充 电。控制器实时检测蓄电池端电压，同时按设定转换点的蓄电池端电压 值，控制充电各阶段的电压转换和停充。 其中 U1- U2=0V 0- U0 = U3 R1 R2 U3 =- R2 =- 10 R1 U0 1.4 电源电路 如图 1- 5 所示，蓄电池电压经过 R1 限流后输入到稳压器 7812 再通过 IN4733 进行分压后，经稳压器 AS117，将输出电压调至 3.3V 以供单片机工作。 （ 1- 2 ） （ 1- 3 ） （ 1- 4 ）
参考文献 ［ ］
PCA0CPM0|=0x40；// 使能 PCA 模块 0 的比 较器功能 PCA0CPL0=0x00；// 设置占空比 PCA0CPH0=0x00；// 占空比为 100% P0_1=1； } 3 总结 本设计依照光伏发电的工作特点和运行规律进行试验，其高效节 能的照明，准确对太阳能半导体系统进行充、放电控制，从而能有效维 持蓄电池的寿命，并且蓄电池在经过 4 天的连续阴雨天后，仍可以正常 工作，基本符合本设计的要求。
图 １－４ 电流的采样电路
回路电流在康铜丝电阻上产生的压降输入放大器的反向输入端。
图 １－２ 充放电电路
1.2.2MOSFET 开关电路 设计中用 MOSFET 实现电路通断。MOSFET 开关频率高适合作 为 PWM 控制充电开关。采用 N 沟道 MOSFET，导通电压 Vth>0，由 图 1- 3 实现 MOSFET 驱动。 R1 为基极限流电阻，C 为加速电容。当输入信号上升、下降时， R1 电阻瞬间被旁路并提供基极电流，在晶体管由导通状态变化到截止 状态时能够迅速从基区取出电子 （ 因为 R1 被旁路 ） ，消除开关的时间 滞后，提高开关速度。
科技前沿
定时，可分别定时 1～16 个小时。 2 软件设计 2.1 系统软件框图 程序设计完成系统初始化，并以查询方式检测电路参数及控制充 放电，其流程图如图 2- 1 所示： else if （ c>0x0d3a ） { PCA0CPM0|=0x40；// 使能 PCA 模块 0 的比较 器功能 PCA0CPL0=0x00；// 设置占空比 PCA0CPH0=0x80；// 占空比为 50% P0_1=1； } else if （ c>0x0b85 ） { PCA0CPM0|=0x40；// 使能 PCA 模块 0 的 比较器功能 PCA0CPL0=0x00；// 设置占空比 PCA0CPH0=0x30；// 占空比为 81.25% P0_1=1； }
TECHNOLOGY WIND
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基于 51 单片机太阳能路灯控制系统
吴 宇 肖定华
（ 江西理工大学电气工程与自动化学院，江西赣州 341000 ）
［ 摘 要 ］ 太阳能路灯是太阳能应用产品的重要代表，本文主要介绍了以 51 单片机 C8051F330 为核心的太阳能路灯控制系统的设计，控制器 对蓄电池充放电压、充放电电流等参数的检测与判断，控制 MOS 开关管的通断，实现充放电控制和电路保护功能。对系统的硬件和软件的 设计做了说明，系统采用 PWM 技术对蓄电池进行充电管理。本文还简单介绍了 LED 的驱动电路设计。 ［ 关键词 ］ 太阳能；控制器；充放电；LED；51 单片机 C8051F330 本设计基于 C8051F330 的 PWM 限流控制器结合蓄电池充放电 特性和电池伏安特性，专为 LED 路灯设计的充放电路。白天太阳能电 池板给蓄电池充电作为供电能源，灯不亮；在晚上，蓄电池对 LED 路 灯放电，达到照明目的。 1 太阳能路灯控制系统硬件设计 1.1 硬件组成 路灯控制电路系统如图 1- 1 所示。