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基于单片机的太阳能路灯控制系统设计

摘要：本文主要介绍的是基于单片机的太阳能路灯控制系统的设

计，路灯的状态控制是根据自动检测环境光照强度实现的。实现的目的

主要包括了使得太阳能电池板的效率实现最大化，同时还可以设置LED

的工作显示时间。

关键字：太阳能LED单片机

1引言

随着社会信息技术的不断的突破与进步，人们追求节环保的意识逐

渐的增强，可再生新能源越来越引起了人们的高度重视。目前市场上被

认为是最具有环保功能的灯是LED路灯，LED路灯的优点是使用的寿命

长，有着丰富的色彩，安全性能高。同时太阳能-LED路灯的优点是结合

了LED的基础实现的，绿色照明的实现是结合了能源的清洁特性和LED

的高效率达到目的的。

现今，现实的生活中通常使用的路灯选择的结构是高压钠灯，在高

压钠灯里面的电子驱动中所要做的是进行电流的转变，这个转变的过程

是将交流向直流，接着转变成交流，最终造成了系统的执行效率过于低

的结果。同时因为用到的是市电，因此在电力的建设方面所用到的管线

比较繁琐。太阳能-LED路灯能够解决上面提出的一些难点，因为从太阳

能电池板中得到的结果电流是直流，同时作为直流驱动光源中的一种，

太阳能-LED路灯实现绿化节能中是结合太阳能以及LED路灯的优点，从

而大大地提高了系统的整体效率，使得市政府所投入的成本大大地减少

了。

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2设计原理

通过太阳能-LED路灯系统的原理图能够知道，当太阳能电池板经过

太阳光一定的光照之后，太阳能电池板里面的PN结就会产生新型的电子

空穴对，从而直流电流就会在一个回路里面形成。控制器中就会加入这

个新的电流，而且控制器也可以有新的指令生成，当充电蓄电池的时

候。也就是当白天的时候，蓄电池可以成功充电，同时当晚上的时候，

LED就会接收到能量。通过控制器完成LED的进程，当电流是恒流的时

候，控制器就会对LED的状态进行监测。同时还会对LED的工作时间进

行控制。当天气是阴天的时候，或者是蓄电池需要充电的时候，控制信

号就会产生，从而启动外部的供电系统，最终确保LED可以成功的运

行。外部的供电系统是后备能源中的一种，当蓄电池中出现了需要充电

的时候，需要对电池板进行充电，而这个充电的过程是由太阳能完成

的，从而将太阳能实现最大化。太阳能-LED路灯系统总体结构图如图1

所示。

图1太阳能-LED路灯系统总体结构图

从图1中可以发现，太阳能电池板加入之后必须要用到直流变换

器，也就是所谓的蓄电池充电电路，这个变换器在输出的整个过程中必

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须先要经过保险丝，从而连接蓄电池的两边。此时的元件中作用主要有2

点组成，一方面是避免输出的太阳能电池低，从而形成反充电流的现

象；另一方面是如果太阳能电池板的极性出现反接的时候，电路就可以

被保护。直流/直流变换器中的结构I选择的是降压拓扑，而且选择拓扑

结构的时候需要想到来自太阳能电池板中的功率最大值，以及蓄电池的

电压最大值，此外还需要考虑到成本以及效率的因素。增加直流/交流变

换器在LED与蓄电池中间之间，这个就是所谓的LED驱动电路，在LED

电路中的控制方式用到的是恒流。

图2系统总电路图

3控制器主要功能

控制器中的功能实现了蓄电池的充电和LED供电。当电路在设计的

时候是12V蓄电池为对象，该蓄电池的浮充充电是13.6V，放电电压设置

成12V。蓄电池的充电模式如表l所示。

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表1蓄电池充电模式

蓄电池电压U(v)控制器工作描述滑流充当电池，其中充电的时候，

电流的最大值是0.5A，太阳能板的功率输出是通过功率最大跟踪的算

法。12V＜U＜13.8V充电电池的电流和太阳能板的功率最大值是有着直接

的关系U＞13.9V充当模式是恒流的，而且电池的电压是13.9VU＜12V

从表l中能够得出充电模式，其中的实现最大功率点跟踪算法存在

多种，本文设计的电路所采用的方法是比较简单的。关于该控制方法的

具体思想是根据充电电路开关信号的占空比的增大以及减少来实现的，

接着