太陽(yáng)能交通燈設(shè)計(jì)答辯ppt

1、太陽(yáng)能交通燈設(shè)計(jì),,設(shè)計(jì)背景,２０世紀(jì)，石油、煤炭、天然氣等主要能源面臨資源枯竭的危險(xiǎn)，同時(shí)，環(huán)保壓力的不斷增加，使環(huán)保、節(jié)能已經(jīng)成為各行各業(yè)發(fā)展的趨勢(shì)。太陽(yáng)能作為地球上真正取之不盡的清潔能源，將是２１世紀(jì)最理想的綠色新能源，其利用的有效途徑便是利用光伏發(fā)電技術(shù)將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能。 ＬＥＤ是一種能將電能轉(zhuǎn)化為可見(jiàn)光的半導(dǎo)體器件，憑借其節(jié)能無(wú)污染的特點(diǎn)已運(yùn)用于多個(gè)行業(yè)的照明領(lǐng)域中，因此作為集成了太陽(yáng)能光伏發(fā)電和ＬＥＤ固態(tài)照明優(yōu)

2、點(diǎn)的太陽(yáng)能ＬＥＤ交通燈，也是新一代能源和新一代光源的完美結(jié)合。,設(shè)計(jì)任務(wù),（1）太陽(yáng)能電池板面積，功率的計(jì)算和選用；（2）蓄電池容量，恒流充放電控制和狀態(tài)顯示；（3）放行線,綠燈亮放行26秒,黃燈亮警告4秒,然后紅燈亮禁止；（4）禁止線,紅燈亮禁止26秒,然后綠燈亮26秒放行.放行線和禁止線交替變換；其他時(shí)間三種信號(hào)燈交替工作,12點(diǎn)以后只剩下黃燈閃爍，黃燈開(kāi)始閃亮的時(shí)間可調(diào)。紅綠燈時(shí)間可調(diào)范圍為0～99s。 （5）該系統(tǒng)的抗干

3、擾性?；谝陨系囊螅O(shè)計(jì)的系統(tǒng)必須有一下結(jié)構(gòu)模塊：太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)（太陽(yáng)能電池組件，蓄電池，充放電控制電路），單片機(jī)控制電路，顯示電路。,方案選擇,本文介紹了一種利用太陽(yáng)能電池供電系統(tǒng)進(jìn)行供電，利用單片機(jī)進(jìn)行控制的太陽(yáng)能LED交通燈。太陽(yáng)能供電系統(tǒng)由太陽(yáng)能電池板，太陽(yáng)能控制器，蓄電池組成。交通燈控制系統(tǒng)使AT89S51單片機(jī)實(shí)現(xiàn)。在東西南北四個(gè)方向上各有一組紅綠燈和一個(gè)時(shí)鐘系統(tǒng),信號(hào)燈由LED組成，用于顯示紅綠燈和時(shí)間的變化，南北

4、口的變化和東西是一樣的。同時(shí)還具有強(qiáng)通功能，如果有特種車(chē)輛過(guò)來(lái)的話可以手動(dòng)變綠燈。此強(qiáng)通功能采用中斷來(lái)實(shí)現(xiàn)，特種車(chē)過(guò)后又恢復(fù)到原有的狀態(tài)。,總體設(shè)計(jì)框架,太陽(yáng)能供電系統(tǒng) 　　　　　硬件設(shè)計(jì)　總體設(shè)計(jì)　　　　　　交通燈控制系統(tǒng) 　　　　　軟件設(shè)計(jì),,,整體設(shè)計(jì)框圖,系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì),1．太陽(yáng)能電池供電系統(tǒng) 太陽(yáng)能電池供電就是將太陽(yáng)能板吸收的太陽(yáng)輻射能轉(zhuǎn)化成電能以供人 們使用，由于陽(yáng)光強(qiáng)度總在變化，要得到輸出穩(wěn)定的

5、電壓就要利用中間能量?jī)?chǔ)存裝置（蓄電池）。為了保護(hù)蓄電池，還需要一個(gè)控制器來(lái)控制蓄電池的充放電狀態(tài)。 太陽(yáng)能電池是一種能夠?qū)⒐庵苯愚D(zhuǎn)換成電能的半導(dǎo)體器件，其中硅太陽(yáng)能電池是最常用的太陽(yáng)電池。 太陽(yáng)能控制器主要有控制蓄電池的過(guò)充和過(guò)放、穩(wěn)壓、自動(dòng)檢測(cè)及轉(zhuǎn)換等功能。 蓄電池是太陽(yáng)能電池方陣的儲(chǔ)能裝置。其作用是將太陽(yáng)能電池方陣在有日照時(shí)發(fā)出的多余電能儲(chǔ)存起來(lái)，在夜間或陰雨天使用。,1

6、．1 太陽(yáng)能供電系統(tǒng)的系統(tǒng)配置與計(jì)算 ⑴ 計(jì)算負(fù)載,發(fā)光二極管的工作電流為15mA，工作電壓為2V。每個(gè)燈的工作電流為0.15A（15 mA×10＝0.15A），而四個(gè)路口同一時(shí)間最多亮四個(gè)燈，即四個(gè)燈的最大工作電流為0.15 A×4＝0.6A 時(shí)間顯示共需15×14=210mA=2.1A電流,四個(gè)方向時(shí)間顯示最大工作電流是0.21A×4=0.84A.因?yàn)榈褂?jì)時(shí)時(shí)并不是數(shù)字的每一段,,每個(gè)燈

7、由50只發(fā)光二極管組成圓形顯示,其中每5個(gè)串聯(lián)在一起，然后這10個(gè)串聯(lián)支路并聯(lián)起來(lái),,時(shí)間顯示部分，仍有LED組成，數(shù)字的每一段由5只發(fā)串聯(lián),兩位數(shù)字則由14段并聯(lián),,都會(huì)顯示,因此，時(shí)間顯示部分所需電流取其2/3即可，即0.56A,則系統(tǒng)一天的用電量為(0.6+0.56)×18+0.6×6×1/2=22.68Ah,一天的功耗為12×22.68=272.16Wh.,(2) 蓄電池容量的計(jì)算

8、 蓄電池容量選12V,且能連續(xù)工作6個(gè)陰雨天。蓄電池容量的大小，主要考慮負(fù)載的耗電情況 .蓄電池容量的計(jì)算化公式為（Ah）: 式中：P為負(fù)載的平均功率，h為負(fù)載每天工作的時(shí)間，N為連續(xù)無(wú)日照的天數(shù)，U為蓄電池的額定電壓，為富余系數(shù)，取1.43，T0為溫度修正系數(shù)，（一般0度以上取1，0度以下取1.1或1.2）。,,,,本系統(tǒng)蓄電池容量選擇：

9、 考慮到現(xiàn)場(chǎng)氣候和環(huán)境溫度，可選擇容量為200Ah/12V的免維護(hù)鉛酸蓄電池,其容量設(shè)計(jì)在連續(xù)6個(gè)陰雨天也能正常工作。(3) 太陽(yáng)能電池功率的計(jì)算 太陽(yáng)能電池功率的計(jì)算工式為： 式中：t為每天平均光照小時(shí)數(shù)，M為太陽(yáng)能電池板給蓄電池充滿需要的天數(shù)。 按平均每天日照7個(gè)小時(shí)，3天給蓄電池充滿，則太陽(yáng)能電池板的功率為：,,,,,,,1.2 充放電控

10、制器的設(shè)計(jì) 充放電控制器是具有自動(dòng)防止太陽(yáng)能光伏電源系統(tǒng)的貯能蓄電池組過(guò)充電和過(guò)放電的設(shè)備，它是光伏發(fā)電系統(tǒng)的核心部件之一。 控制器最重要的作用就是防止蓄電池過(guò)度充電和過(guò)度放電。下面是充放電控制器的原理框圖。,控制過(guò)程：開(kāi)關(guān)1和開(kāi)關(guān)2分別為充電開(kāi)關(guān)和放電開(kāi)關(guān)。開(kāi)關(guān)1閉合時(shí)，由光伏組件給蓄電池供電，當(dāng)蓄電池出現(xiàn)過(guò)充時(shí)，開(kāi)關(guān)1能及時(shí)切斷充電回路，使光伏組件停止向蓄電池供電，開(kāi)關(guān)1還能按照預(yù)先設(shè)定的保護(hù)模式自動(dòng)恢復(fù)對(duì)蓄電池的充

11、電。開(kāi)關(guān)2閉合時(shí)，由蓄電池給負(fù)載供電，當(dāng)蓄電出現(xiàn)過(guò)放電時(shí)，開(kāi)關(guān)2能及時(shí)切斷放電回路，蓄電池停止向負(fù)載供電。當(dāng)蓄電池再次充電并達(dá)到預(yù)先設(shè)定的恢復(fù)充電時(shí)，開(kāi)關(guān)2又能自動(dòng)恢復(fù)供電。開(kāi)關(guān)1時(shí)和開(kāi)關(guān)2是廣義上的開(kāi)關(guān)，它可以由各種開(kāi)關(guān)元件構(gòu)成 。2 .交通燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 交通燈控制系統(tǒng)采用AT89S51做為核心控制部件,并且根據(jù)設(shè)計(jì)要求還設(shè)計(jì)有掉電存儲(chǔ)電路,時(shí)鐘電路等.下面是控制系統(tǒng)的原理框圖.,,⑵時(shí)間調(diào)整顯示電路：因?yàn)樾枰獙?duì)紅綠燈

12、和開(kāi)關(guān)的時(shí)間進(jìn)行調(diào)整，因此，利用八段數(shù)碼管設(shè)計(jì)的時(shí)間調(diào)整量示電路，可以使調(diào)整人員很直觀的看到的所調(diào)整的過(guò)程及結(jié)果。⑶鍵控電路：根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)的要求，紅綠的時(shí)間要求可調(diào)，并且開(kāi)關(guān)燈的時(shí)間也要求可調(diào)，設(shè)計(jì)了鍵控電路就可完成這些要求.,,⑷ 時(shí)鐘電路：設(shè)計(jì)要求在夜間12點(diǎn)以后，只有黃信號(hào)燈閃亮，這就要求電路中需要有時(shí)鐘電路， DS1302是基于SPI總線的高性能、低功耗的時(shí)鐘芯片，可實(shí)時(shí)的對(duì)時(shí)、分、秒以及星期等多種信息進(jìn)行計(jì)數(shù)處理。其原理圖如

13、下所示:,,⑴ 掉電存儲(chǔ)電路:掉電存儲(chǔ)單元的作用是在電源斷開(kāi)的時(shí)候,存儲(chǔ)當(dāng)前的定時(shí)信息。AT24C02是2KB字節(jié)的電可擦除存儲(chǔ)芯片,采用兩線串行的總線和單片機(jī)通訊，電壓最低可達(dá)到2.5V，靜態(tài)電流為10uA（5.5V），額定電流為1mA,芯片內(nèi)的資料可以在斷電的情況下保存40年以上，而且采用八腳的DIP封裝，使用方便。原理圖如下所示:,,總 結(jié),本系統(tǒng)采用MSC一51系列單片機(jī)AT89S51為中心器件來(lái)設(shè)計(jì)交通燈控制器，實(shí)現(xiàn)了設(shè)置

14、紅、綠燈燃亮?xí)r間的功能，顯示時(shí)間的功能。系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)便、實(shí)用性強(qiáng)、操作簡(jiǎn)單。系統(tǒng)不足之處不能控制車(chē)的左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)以及自動(dòng)根據(jù)車(chē)流改變紅綠燈時(shí)間等，如果需要亦可以擴(kuò)充原系統(tǒng)。硬件控制電路簡(jiǎn)單，可降低生產(chǎn)成本， 采用單片機(jī)可提高系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性, 縮小系統(tǒng)的體積，調(diào)試和維護(hù)方便，并可根據(jù)具體情況修改程序中的參數(shù)。對(duì)靈活有效地利用交通燈控制行車(chē)安全，車(chē)輛分流有一定的實(shí)際意義, 而且解決了緊急車(chē)的通行問(wèn)題。,,軟 件 設(shè) 計(jì),該系的統(tǒng)軟件