河北聯合大學輕工學院
學部：資訊科學與技術不
太阳能小屋
專業：測控技術與儀器
班級：09測控一班
姓名：孫國慶
學號：200915380117
指導教師：崔傳金
2013年 3 月15 日
1 文獻綜述
1.1本課題的意義
當今，無論如何強調發展新能源和可再生能源的意義都不過分。我們的世界正面臨著由於以化石燃料為基礎而支撐的能源系統帶來的一系列威脅：資源枯竭、環境污染、生態惡化、氣候變化、貧富不均，直至由於能源問題而引發的國與國之間、地區之間的衝突、糾紛不斷，直至戰爭。新能源和可再生能源具有資源可持續、清潔、分佈均衡等特點，必將成為未來可持續能源系統的支柱[1]。 中國《可再生能源法》的頒佈和實施，為太陽能利用產業的發展提供了政策的保障；京都議定書的簽定，環保政策的出臺和對國際的承諾，給太陽能利用產業帶來機遇；西部的大開發，為太陽能利用產業提供巨大的國內市場；原油價格的上漲，中國能源戰略的調整，使得政府加大對可再生能源發展的支持的力度，所有的這些都為中國太陽能利用產業的發展帶來極大的機會[2]。
太陽能路燈是一種利用太陽能作為能源的路燈，因其具有不受供電影響，不用開溝埋線，不消耗常規電能，只要陽光充足就可以就地安裝等特點，因此受到人們的廣泛關注，又因其不污染環境，而被稱為綠環保產品。太陽能路燈即可用於城鎮公園、道路、草坪的照明，又可用於人口分佈密度較小，交通不便經濟不發達、缺乏常規燃料，難以用常規能源發電，但太陽能資源豐富的地區，以解決這些地區人們的家用照明問題[3]。
路燈系統是道路交通不可缺少的照明設施，設計一種智能化路燈控制系統，對提高道路的誘導性，提高夜間行車的安全感和舒適感，有效防止犯罪活動，美化環境，節省電力資源，具有一定的現實意義和可開發價值[4]。
1.2.國內外發展狀況
近年來，隨著太陽能發電產業的迅速發展，光伏應用的領域正在逐漸擴大，各種光伏新產品不斷湧現。在照明路燈中，作為技術和藝術相結合的太陽能照明系統-太陽能路燈，已開始在美國、法國、日本等發達國家很多地區得到廣泛應用，在我國則處於起步階段。目前國內太陽能路燈普遍存在的問題是功率小（光照度相當於100W以下的白熾燈），在遇到連續陰雨時，只能工作5天左右，且在大面積使用時，其啟動的時差高達十多分鐘，從而嚴重影響了陽光電燈的推廣和應用[5]。
在國家可持續發展戰略的推動下，太陽能產業從無到有、從小到大發展起來。國內各大研究單位都對太陽能路燈作了詳盡的研究，特別是近幾年來，已經初步形成在“產業上規模、技術上水平、產品上檔次和市場要規範”的產業發展思路引導下，太陽能產業得到了快速發展，如太陽能熱水器、太陽能光伏電池技術日趨成熟，產品品質不斷提高[6]。
歐洲各國都在開闢通向持久能源的通道，影響他們決策的主要因素是環境保護、創造就業機會和能源供應的安全可靠，可再生能源技術在這些方面有著較大優勢。它對環境的影響最小、可替代部分常規能源、增加能源供應的安全性和可靠性。它要求較大的設備投資、創造了更多的就業機會、有助於經濟增長[7]。
在歐洲大部分地區，環保的思路推動著替代能源技術的開發，太陽能被公認為是一種極好的替代能源。
它的利用有助於降低CO2的排放，因而達到保護環境，很多國家，如丹麥、芬蘭、德國和瑞士，都認為氣候變暖是推動太陽能研究開發、發展和銷售活動的主要因素。儘管受到常規能源的低價影響，在歐洲很多國家中，太陽能裝置市場仍然持續增長。雖然太陽能公司的數量在減少，但保留下來的公司都趨向於更具規模、更能抵禦市場的波動。在某些國家實行的電力公司私有化，可能提高他們將太陽能裝置推向市場的興趣。在奧地利等國，自己動手建造集熱器的活動，促進了太陽能裝置的主動發展。挪威已安裝70000多套小型光伏裝置，每年安裝約5000套，大多數裝置是為偏遠小鎮、山區和沿海地帶度假旅社供電。芬蘭人每年也購買幾千套小型(40～100W)光伏裝置，用於消夏小屋。國家石油公司Neste對進一步開發太陽能發電有著強烈的興趣，重點為建築物薄膜光伏組件、蓄電池和成套裝置。此外，有些國家在高性能太陽能發電窗、太陽能熱水器、儲能裝置、透明隔熱材料、日光照明和與建築物結合的光伏裝置等產品的商業化方面進行努力[8]。
法國的太陽能設計師們，正在用“綠設計”原則代替“太陽能”設計原則，就是要統籌考慮能源性能、安全材料的應用、日光照明、居住的舒適度和健康等因素。這種新設計方法，將應用於Angers的法國環境保護和能源管理署的辦公大樓。現今,LED路燈相對於高壓鈉燈路燈的優越性已被絕大部分專業人士認可，然而遺憾的是目前大多數的LED路燈仍然採用交流電供電，一方面是交流電路燈的技術已經十分成熟，而太陽能路燈還有很多不確定因素，另一方面主要的考慮仍然是太陽能的初始投資過大，從而忽略了太陽能供電的很多根本優越性[9]。
然而真正要用太陽能來取代一切能源還是一個長期而艱巨的任務，任何新生事物最好先從小打小鬧開始，而且採用“自產自銷”的方式，路燈就是一個最好的採用太陽能的試點工程。而且，節能和減排一樣，必須先由政府宣導，甚至像德國那樣採用政府補貼的方法來推廣。我們欣喜地發現，路燈工程原本即政府工程，是由政府來進行招投標的。因此，由LED路燈取代高壓鈉燈、由太陽能LED路燈取代交流電LED 路燈正是大勢所趨。
近年來，隨著我國城市建設規模的不斷擴大和建設水準的不斷提高，我國城市的路燈總數以每年約20%的平均速度遞增，全國數千萬盞路燈的節電問題已引起政府部門的關注。在能源日趨緊張、電力供應持續緊張的今天，低效、高耗的傳統城市照明已成為節能降耗的重要領域。為此，建設部和發改委明確提出城市道路照明要向“高效、節能、環保、健康”的“綠照明”方向發展。隨著太陽能發電技術的不斷發展，太陽能路燈以環保、節能等優勢成為城市道路照明行業的新寵，市場潛力巨大。我國太陽能路燈首先在沿海發達地區使用，上海市於2005年在崇明島建成風光互補道路照明工程。在我國西部，非主幹道太陽能路燈、太陽能庭院燈漸成規模，太陽能資源相對豐富的青海省自2006年以來已在西寧等地安裝太陽能路燈超過200套；在北京奧運會主要場館及其相關場所，太陽能路燈得到普遍應用[10]。
然而，業內人士也指出，由於存在成本、技術等諸多問題，現階段推廣太陽能路燈遇到“瓶頸”困擾。總體而言，太陽能路燈在我國城市道路照明行業中仍處於“花香”卻難“滿園綻放”的尷尬處境[11]。
2．本課題要研究或解決的問題和擬採用的研究手段及途徑
2.1 課題要求
本設計的意義在於通過具體的控制系統的設計，掌握微機控制系統設計的一般方法和處理問題的基本思路，特別是要掌握一些常用的技術手段，使我們能在實踐教學環節中，積累設計經驗，開拓思維空間，全面提高個人的綜合能力。本設計要求我們通過理論學習，資料查閱，完成軟、硬體的設計以及系統調試等環節，鞏固和提高所學的知識，提高我們的應用能力。
本課題要求學生在掌握基本專業知識的基礎上，基於單片機設計一個單片機路燈控制器。要求系統可靠性高、成本較低且節約能源。
具體要求如下：
·瞭解工藝過程及控制要求；
·根據用戶要求進行系統結構確定；
·系統硬體設計；
·系統軟體設計；
·按照學校有關規定完成前期材料和畢業設計。
2.2研究手段及途徑
本項目基於AT89C52單片機，擬完成基於單片機的太陽能路燈控制系統。如圖1所示。
工作過程：感測器將資訊變換為模擬電壓信號後，將電壓信號放大到單片機可以處理的範圍內，送入單片機。在單片機中對信號進行採樣，單片機將檢測到的資訊與設定值進行比較，如果相符，觸發程式控制路燈打開。
2.3單片機簡介
太陽能路燈控制器有很多種，其中用的較多的是單片機控制。單片機自20世紀70年代問世以來，以極其高的性能價格比受到人們的重視和關注，所以應用很廣，發展很快。單片微型電腦（簡稱單片機）作為微型電腦的一個很重要的分支，單片機的優點是體積小，重量輕，抗干擾能力強，環境要求不高，價格低廉，可靠性高，靈活性好，開發較為容易。什麼是單片機？普遍認為單片機是在一塊矽片上集成了中央處理器（CPU ），儲存器（RAM ，ROM ，EPROM ）和各種輸入、輸出介面（定時器，計數器，並行I/O 口，串行口，A/D 轉換器以及脈衝調製器PWM 等），這樣一塊晶片具有一臺電腦的功能，因為被稱為單片微型電腦，簡稱單片機。
传感器 控制器 充电电路 蓄电池 放电/驱动电路 路灯 图1 太阳能控制
太阳能 电池
單片機的發展歷史可劃分為四個階段：第一階段（1974～1976年），是單片機初級階段。因工藝限制，單片機採用雙片的形式而且功能比較簡單。第二階段（1976～1978年），是低性能單片機階段。以Intel公司制造的MCS-48單片機為代表。第三階段（1978～現在），是高性能單片機階段，這個階段推出的單片機普遍帶有串行I/O 口，多級中斷系統，16位定時器/計數器，片內ROM、RAM容量加大，且尋址範圍可達64K位元組，有的片內還帶有A/D轉換器。第四階段（1982～現在），8位單片機鞏固發展及16位單片機、32位單片機推出階段。
單片機的發展趨勢將是向大容量、高性能化、週邊電路內裝化等方面發展。CPU 的改進，採用雙CPU結構，以提高處理能力。增加數據匯流排寬度，單片機內部採用16位數據匯流排，其數據處理能力明顯優於一般8位單片機。採用了流水線結構、串行匯流排結構。儲存的發展，加大了儲存容量，片內EPROM開始EEPROM化，程式保密化。有些單片機設置了一些特殊的串行介面功能，為單片機構成網路和系統提供了方便件。週邊電路內裝化。隨著集成度的不斷提高，有可能把眾多的週邊功能器件集成在片內。這也是單片機發展的重要趨勢。由於集成工藝在不斷發展，能裝入片內的週邊電路也可以是大規模的，把所需的週邊電路全部裝入單片機內，即系統的單片機是目前的單片機發展趨勢之
一。低耗化，8位單片機中有二分之一的產品已CMOS化，CMOS晶片的單片機具有功耗小的優點，而且為了充分發揮低功耗的特點，這類單片機普遍配置有Wait和Stop兩種工作方式。
單片機今後的發展方向將向多功能、高性能、高速度、低電壓、低功耗、低價格外圍電路內裝化以及記憶體儲容量增強和FLASH記憶體化方向發展。單片機將是功能更強、集成度和可靠性更高而且功耗更低，以及使用更方便。
本設計是一個有關路燈控制的的綜合設計題，包含自動化專業裏電子方面的內容，要求熟悉單片機的軟體和硬體設計，熟悉單片機的編程。科學技術突飛猛進，單片機技術取代那些機械的控制技術，這樣可以將我們所學的控制技術綜合起來。大學四年所學理論知識在這個設計裏將理論與實際結合起來，真正鍛煉提高綜合能力，為以後的發展做好基礎。
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议