单片机夜间照明灯设计.docx
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单片机夜间照明灯设计.docx
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单片机夜间照明灯设计
《单片机原理及接口技术》课程设计
题目:
夜间照明灯设计
班级:
姓名:
学号:
指导教师:
时间:
课程设计成绩评定表
学期
第5学期
姓名
专业
电力系统及其自动化
班级
课程名称
单片机课程设计
设计题目
夜间照明灯设计
评
语
成绩
指导教师
设计时间
备
注
课程设计任务书
一、设计题目
夜间照明灯设计
二、设计任务
设计一个由单片机控制的夜间照明系统。
三、设计计划
第一天:
查询资料,确立设计方向
第二天:
计算参数,选择元件
第三天:
完成设计,同时与同学交流
第四天:
找出设计的不足并完善设计
四、设计要求
1.采用太阳能供电。
2.由4个LED循环点亮。
3.有单片机程序。
4.设计电路时,电路必须简单可靠。
指导教师:
时间:
摘要
随着地球资源的日益贫乏,基础能源的投资成本日益攀高,太阳能作为一种取之不尽、用之不竭的安全环保新能源越来越受到重视。
随之各类太阳能景观装饰产品也应运而生,作为一种理想的草坪灯灯具。
太阳能草坪灯也将随着人们生活水平的提高和社会的不断发展,而被广泛的应用。
本文就太阳能路灯的主要部件的设计、选型等技术问题做一个探讨,并介绍一种基于51单片机的新型太阳能草坪的设计方案。
本文主要对太阳能草坪灯的主要部件的设计、选型等技术问题做一个探讨,并介绍一种基于51单片机的新型太阳能草坪的设计方案,已达到节约能源、提高太阳能草坪的性能的目的。
关键词:
单片机、LED、太阳能
夜间照明灯设计
1.电池板工作电压
太阳能电池的工作电压约为配套电池电压的1.5倍,才能保证给蓄电池正常充电。
如给3.6V蓄电池充电需要用4.0~5.4V太阳能电池。
给6V蓄电池充电需要用8~9V太阳能电池。
给12V蓄电池充电需要用15~18V太阳能电池。
2.输出功率(Wp)
太阳能电池的单位面积输出功率约为127Wp/m2。
太阳能电池一般由多个太阳能单元电池串联组成,其容量取决于照光源、线路传输部件所消耗的总功率以及当地太阳能辐射能量。
太阳能电池组输出功率宜超过光源功率的3~5倍:
光照丰富、开灯时短地区为(3~4)倍以上,反之为(4~5)倍以上。
3.蓄电池的选择
蓄电池在有光照时将太阳能电池板所发出的电能储存起来,到夜晚需要照明的时候再释放出来。
3-1.类型选择
(1)铅酸(CS)蓄电池:
使用于低温高倍率放电,能力偏低,目前大部分太阳能路灯采用。
密封免维护,价格低。
但要注意防止铅酸污染,应逐步淘汰。
(2)镍镉(Ni-Cd)蓄电池:
放电倍率高、低温性能好,循环寿命长,小型系统采用,但应注意防止镉污染。
(3)镍氢(Ni-H)蓄电池:
高倍率放电,低温性能好,价格便宜,无染,为绿色环保电池。
可为小型系统采用,这种产品宜大力提倡。
目前,广泛采用的有铅酸免维护蓄电池、普通铅酸蓄电池和碱性镍镉蓄电池三种。
3-2.蓄电池连接
并联连接时,要考虑各单体电池间的不平衡影响,并联组数不宜超过4组。
安装时要注意,蓄电池的防盗问题。
图中U2为高精度、低功耗的电压比较器LM393,C6为蓄电池、BT1为太阳能电池板。
当有太阳光照射到太阳能电池板BT1上时,太阳能电池BT1两端的电压升高,给蓄电池C6充电,电容C1、C2滤波。
D1是防止太阳能电池板被蓄电池反充电的,保护太阳能电池板。
电位器R1是用来调节LM393的反向端电压,调节太阳能草坪灯的开关灯时间,当白天太阳能电池板BT1有太阳光照射时,两端的电压升高,通过R1分压,使LM393芯片反向端2脚的电压高于同相端3脚,LM393从1脚输出低电平,使三极管Q1截至,51单片机U1没有上电。
图1设计线路图
当到夜晚太阳能电池板BT1两端的电压降低时,通过R1分压,使LM393芯片反向端2脚的电压低于同相端3脚,LM393从1脚输出高电平,三极管Q1导通,51单片机上电工作。
51单片机依次导通4路彩色LED,依次循环,直到白天时,51单片机掉电停止工作。
4.8051单片机的介绍
4-1.单片机简介
8051是一种8位元的单芯片微电脑,属于MCS-51单芯片的一种,由英特尔公司于1981年制造。
到现在,有更多的IC设计商,如ATMEL、飞利浦、华邦等公司,相继开发了功能更多、更强大的兼容产品。
8051单芯片是同步式的顺序逻辑系统,整个系统的工作完全是依赖系统内部的时脉信号,用以来产生各种动作周期及同步信号。
在8051单片机中已内建时钟产生器,在使用时只需接上石英晶体谐振器(或其它振荡子)及电容,就可以让系统产生正确的时钟信号。
英特尔原来的8051系列的开发利用NMOS技术,但后来的版本中,在其名称加入字母C(例如,80C51),确定使用CMOS技术,这样比NMOS节省能源。
这使它们更适合于电池供电设备。
8051在单一的封装中提供很多功能(包括CPU,RAM,ROM,输入输出,中断,时钟等)。
8051能够达到以一般工业配线盘更小的体积,来达成自动控制作业,如传感讯号的撷取、循序控制等,它皆能轻易的完成。
近年来单芯片的功能不断加强,价格愈加便宜,传统的8051已经成为学校的教材。
单芯片具备了便宜、电路简单、体积小与耗电低等优点,所以目前在业界使用的极为广泛。
比如要控制一个马达就不需要使用一台PC来控制,只要一颗单芯片加上驱动电路就可以加以控制这颗马达的运转了。
4-2.8051单芯片的接脚名称与功用
图28051/8052接脚
8051总共有40支接脚,4个8位元双向I/O,其中PORT3除了可以当作I/O以外,也兼具其他特殊功能。
VCC:
接正电源5V。
GND:
接地。
PORT0:
可做一般I/O使用,当作输入或输出时应在外部接提升电阻,外部内存扩充时,当作资料总线(D0~7)及位址总线(A0~7)。
由ALE接脚输出信号分时复用。
PORT1:
一般I/O使用,内部设有提升电阻。
PORT2:
一般I/O使用,内部也有提升电阻,外部内存扩充时,当作位址总线(A8~15)使用。
RST:
芯片重置信号输入脚,只要输入一高电位脉冲,大于2个机械周期,就可以完成重置动作。
ALE/PROG:
接外部内存时,位址栓锁致能输出脉冲,利用此信号将位址栓锁住,以便取得资料码未接外部内存时,有1/6石英晶体的振荡频率,可做为外部时脉在烧录PROM时,此接脚也是烧录脉波之输入端。
PSEN:
当作程式储存致能外部程式内存之读取脉波,在每个机械周期会动2次,外接ROM时,与ROM的/OE脚连接。
EA/VPP:
接高电位时,读取内部程式内存;接低电位时,读取外部程式内存。
欲烧录内部EPROM时,利用此脚接收21伏特之烧录供应电压。
XTAL1,XTAL2:
接石英晶体振荡器,工作机械周期=石英晶体/12。
5.51单片机程序
uchara=0;
ucharb=0x01;
//voiddelay(uintz);
voidinit()
{
P2=0;
P2=b;
TMOD=0x01;
TH0=(65536-50000)/256;//求商
TL0=(65536-50000)%256;//求余数
EA=1;
ET0=1;
delay(100);
TR0=1;
}
voidmain()
{
init();
while
(1);
}
voidtimer0()interrupt1
{
TH0=(65536-50000)/256;
TL0=(65536-50000)%256;
a++;
if(a==60)
{
a=0;
b=_crol_(b,1);
if(b==0x10)
b=0x01;
P2=b;
}
}
voiddelay(uintz)
{
uintx,y;
for(x=z;x>0;x--)
for(y=110;y>0;y--);
}
结束语
这次的单片机课程设计,我发现硬件电路的设计是基础,通过这次的单片机课程设计,使我发现学习理论与实践之间的差距是如此巨大。
理论学过的,在时间操作过程当中会出现很多这样那样的问题。
所以,实践才是完善理论的最好手段。
经过几天努力,终于完成了我们的课程设计,虽然没有那么完美,但从心底里说,还是高兴的,毕竟这次设计终于得以完成,但是高兴之余不得不深思呀!
我们由衷感谢老师提供给我们这样一个锻炼自己的机会,让我们第一次感受到学来的知识不只是用来完成试卷的。
在完成课程设计的过程中体会到团队合作的乐趣。
一向惯于“独立思考”的我们学会了积极的同团队成员交流,取长补短,共同进步。
“独学而无友则孤陋而寡闻”,只有和同学多交流多学习才能不断的提高自身水平。
最重要的一点,我们学会了一种快速的学习方法。
以往的学习都是老师讲学生记,不懂得地方就靠解答大量习题帮助记忆,学习的主要目的是通过最后的考试。
课程设计使我们发现考试真的并不是最重要,最重要的是能运用所学知识。
在整个课程的学习过程中,我们突破了传统学习模式,把被动接受转变为主动学习。
不再是用学到的知识解题,而是在实际运用时遇到什么学什么,重在把知识应用于实际。
从这次的课程设计中,我真正的意识到,在以后的学习中,要理论联系实际,把我们所学的理论知识用到实际当中,实践是检验真理的唯一标准。
我们电子专业的学生更是如此,不仅要有丰富的理论知识,还要有很强的动手能力,只有理论与实践并重,我们的专业水平才能提高,这就是我在这次课程设计中的最大收获。
参考文献
(一)刘跃群.光源电器和应用技术[M],化学工业出版社;2003:
22~49
(二)李群芳.单片微型计算机与接口技术(第三版).电子工业出版社,2005
(三)谭浩强.C程序设计(第三版).清华大学出版社,2005
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- 单片机 夜间 照明灯 设计