基于单片机控制的太阳能LED智能路灯照明系统分析

徐洪亮

摘   要：用太阳能LED智能路灯照明在现阶段是比较常用的，该照明系统采用的控制芯片是单片机。单片机的是工作原理主要是对各类信号接收并进行相关的处理，然后发出指令或者信号。太阳能LED智能路灯照明系统整体的运行是以单片机和模数转换器为核心，实现对电池的充能和电路的保护，然后通过光敏电阻对周边环境做出有效的感应，根据情况对路灯实行自由闭合和开启。有单片机控制的太阳能LED智能路灯照明系统拥有着节能、高效、智能的优点，很有发展前景。本文就单片机控制的太阳能LED智能路灯照明系统进行分析。

关键词：单片机  能量转换  智能控制  路灯照明

中图分类号：TP273                                 文献标识码：A                     文章编号：1674-098X（2019）07（a）-0119-02

随着我国经济的发展和社会的进步，对于能源的需求也越来越多，但是大多数能源都是不可再生的，再加上我国的可持续发展战略和节能减排的理念，促使了对环保再生能源的利用，尤其是太阳能的利用。太阳能环保、节能，没有污染，而且取之不尽用之不竭，是最稳定的可再生能源。我国对于太阳的利用技术已经很成熟了，不管是太阳能热水器还是太阳能电池，尤其是太阳能路灯，已经全面铺开使用。

1  单片机的运行原理和作用

太阳能LED智能路灯照明系统，以单片机为控制核心，能够接收路灯外部所安装的光敏电阻对外界的光线强弱的信号，进而进行分析和处理，然后控制路灯开启或者是闭合。并且单片机控制器还能够控制电流的来源，将电网输送的电流和太阳能转换的电流进行有效管理和自动切换。此外，以单片机为核心的控制器，不仅能智能控制充电和放电，也能够对路灯的负载进行有效控制，大大提升了安全系数。基于单片机控制的太阳能LED智能路灯照明系统，最大的优点就是节能和智能化，而且路灯的消耗比较低。

2  太阳能LED智能路灯照明系统结构

控制的太阳能LED智能路灯照明系统结构，主要是有7个主体模块组成，最为重要的是主控模块和数据采集模块。主控模块是控制智能路灯照明系统的数据分析和电路问题，用来保证路灯的环境适应的应变。数据采集模块只要是将蓄电池的电压转化，形成电流量性的输出。控制的太阳能LED智能路灯照明系统结构比较重要的是光电模块和显示模块，光电模块是智能路灯的基础，是路灯实现白天黑夜自由切换的控制模块;显示模块顾名思义就是显示路灯当前的电压情况和时间情况。控制的太阳能LED智能路燈照明系统结构剩下的3个模块整体来说都是路灯照明系统的保护模块，过充电模块和过放电模块都是针对蓄电池过度和透支电能的保护措施;遥控模块就是人为控制，也是保护太阳能电灯的一种手段。

3  单片机的数据接收和处理

单片机作为控制的太阳能LED智能路灯照明系统结构中的智能控制设备，也是主控系统的核心。在常用的单片机应用中，使用的芯片通常是A/D0809，单片机作为数据的发送端口，A/D0809芯片作为数据的接收端口，两者通过信息数据的传输和转换，不仅控制着过充和过放电路的运行，而且也是通过信号传输控制路灯开启和闭合的智能控制。单片机主要的电路运行过程是单片机传输信号，芯片处理信号，通过对电压高低的变化，传输给过、充电线路，实现电路的保护。通过单片机对外界传感器的信息接收和处理，并传输给芯片，芯片继续将处理结果传输给光电模块，然后光电模块在进行相应路灯的开启和闭合操作。

4  基于单片机控制的太阳能LED智能路灯照明系统各模块的运转

4.1 过充过放电路保护模块

过充电路保护模块顾名思义通过在太阳能转换的电能超出蓄电池的承受标准时，自行断开线路的传输。过充电路保护进行判断的依据是蓄电池内的电压，只要蓄电池内部的电压超过26V，就会自动认定系统处于过充状态。这种判定相当精准，太阳能板在进行吸收热量转换成电能并向蓄电池传输的过程虽然快，但是相当稳定，这就给系统信息的处理提供了有效的时间，单片机就会发出信号，通过继电器线圈，使线路闭合。过放电模块和过充电模块类似，过放电模块所能接受的最低电压是10.3V，一且低于这个数值，单片机就会启动智能控制程序，断开电路的传输。

4.2 显示模块

显示模块主要是单片机在将信息呈现在数码管上，包括电压和时间等。由于数码管的驱动和电路的影响，会和单片机在对接的端口上有所不同，数码管的选段和单片机的端口一定要一一对应才能进行对接工作。这也是单片机在端口的顺序处理，能够依次在数据管中传送，形成了信息在显示屏上静态地滚动播放的原因。

4.3 光敏电阻

光敏电阻是基于单片机的电压特性，结合光照情况，利用光敏电阻对光照的敏感性，再通过在电路上的串联，形成了对白天黑夜的判定。这个过程中最大的问题就是单片机所设定的电压数值，一般来说，单机片的电压数值是0.8V，超出这个控制范围，单片机就会进行发出放电信号，使LED路灯开启照明工作。低于这个数值，单机片就会切断电流供应，路灯不再工作。

4.4 单片机控制的太阳能LED智能路灯照明系统软件的设计

单片机控制的太阳能LED智能路灯照明系统软件一般是在太阳能板开始工作后，整个系统开始工作，尤其是芯片运转后，通过光敏电阻来决定LED路灯的工作情况。这个过程中，整个智能路灯的系统会全部打开运转，来实现路灯光线的智能控制。

5  单片机控制的太阳能LED智能路灯照明系统的设计创新

5.1 光敏电阻的优化

以单机片为控制核心的芯片，在单片机控制的太阳能LED智能路灯照明系统能够实现路灯的智能化操作，根据光线的强弱决定路灯的开关。而光敏电阻即是检测外界光线的重要设备，也是路灯能否正常工作的保证。所以针对光敏电阻的优化，改变其电路的设计，获取更直接方便的信号传输途径，是一种有效提升路灯高质量运行的手段。

5.2 蓄电池采样电路优化设计

蓄电池的作用就是对单片机控制的太阳能LED智能路灯照明系统进行能量储存的工具，白天通过电池实现电能的转换，晚上又将化学能转化成电能用于照明，这个过程总会有能量在转化和传输中损耗掉。针对传统的蓄电池电路的优化，可以采用新型转换器集成芯片，通过转换器内的溫度补偿能隙基准电路，将整个电路进行精准控制，而且波动的范围广。只需要连接几个电器元件就能够使蓄电池的线路完美运行，不仅简单，而且非常精准。

5.3 太阳能板的电路优化设计

太阳能板是实现太阳能转换的核心硬件，也是单片机控制的太阳能LED智能路灯照明系统的开端和能量来源，其内部的电路设计也是非常复杂。我国在这方面的技术已经非常完善，太阳能板可以通过对太阳光线的判断，能为系统提供白天黑夜的数据判断，系统也能够反过来对太阳能板进行反向保护，双向互助，完善了整个系统的运行。需要线路优化的是内部的电线材质，现阶段的电线材质在这样的工作强度中，所能使用的工作年限略短，这也是需要研究的课题。

6  结语

现阶段，我国对太阳能LED智能路灯的应用非常广泛，基于单片机控制的太阳能LED智能路灯照明的系统也是比较多的，其七大模块的通力合作，让太阳能智能路灯的质量越来越好，再加上太阳能LED智能路灯照明具有非常多的优点，所以很有发展的前景。值得注意的是，基于单片机控制的太阳能LED智能路灯照明系统还有很大的上升空间，需要我们共同去探索。

参考文献

[1] 张晓晖，杜学东.基于单片机控制的太阳能LED智能路灯照明系统[J].电子设计工程，2012（7）：128-131.

[2] 王艳芬，谢国洪，叶铁旺.LED智能路灯控制系统设计[J].电子测试，2012（2）：60-63.

[3] 张伟，杨森林.基于单片机的SCR过零控制实现研究[J].煤矿机械，2016，37（1）：243-245.