新疆学毕业文(设计)
题 目： ※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※
指导老师 ※※※※·※※※※※※
学生姓名： ※※※※·※※※※※
属院系： 电气工程学院
专 业： ※※※※※※※※专业
班 级： ※※※※※※班
完成日期： 2012年※※月※※日
声 明
×××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××
行距固定值20磅
学生签名：
××××年××月××日
备注：声明郑重声明文（设计）系相关教师指导独立完成拥知识产权没抄袭剽窃成果造成知识产权纠纷负责
备注：录入容红色字删
新 疆 学
毕业文（设计）务书
班 级： ××××××班 姓 名： ×××××·××××××
文（设计）题目： ××××××××××××××××××××××××
专 题： ××××××××××××××××××××××××
文（设计）源： ××××××××××××××××××××××××
求完成容： ××××××××××××××××××××××××
×××××××××××××××××××××××××××××××××
×××××××××××××××××××××××××××××××××
×××××××××××××××××××××××××××××××××
×××××××××××××××××××××××××××××××××
×××××××××××××××××××××××××××××××××
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×××××××××××××××××××××××××××××××××
×××××××××××××××××××××××××××××××××
×××××××××××××××××××××××××××××××××
×××××××××××××××××××××××××××××××××
发 题 日 期：2020年##月##日 完成日期：2020年##月##日
实实训单位： ******************** 文页数： ** 页
实实训点： ******************** 图纸张数： ** 张
指导教师： ******·*********
教研室： *******·********
院长（系）： *******·******* 摘
前社会已满足普通路灯控制系统越越开始智路灯控制系统迈进满足更加样化生活需
文设计套完整电路系统进行模拟仿真该电路系统包括STC12C5A60S2单片机DCDC BUCK降压斩波电路外应MatlabProteus等软件通单片机控制Buck降压斩波电路调节占空输出24V恒定电压蓄电池进行充电白天蓄电池进行充电然夜晚蓄电池进行放电路灯进行充电
通利Matlab软件进行仿真验证实验电路合理性进步推广提供基础
关键词：单片机DCDC Buck斩波电路路灯控制
ABSTRACT
In the current society people are not satisfied with the ordinary street lamp control system More and more people begin to move towards the intelligent street lamp control system so as to meet people＇s more diverse needs of life
In this paper a complete circuit system is designed and simulated The circuit system consists of STC12C5A60S2 single chip microcomputer and DCDC Buck main circuit In addition MATLAB Proteus and other software are also used The duty cycle is regulated by the buck chopper circuit controlled by the single chip microcomputer to charge the output 24V constant voltage for the battery The battery is charged in the daytime and then discharged at night for the street lamp
Through the use of MATLAB software simulation the rationality of the experimental circuit can be verified and a basis for further promotion can be provided
Key words：Microcontrollers DCDC Buck chopper circuit Street light control
目 录
1 前 言 1
11 研究背景意义 1
12 国外研究现状 1
13 设计研究容 2
2 系统总体设计方案 3
21 硬件设计规划 3
22 软件部分设计方案 3
3 硬件设计规划 4
31 单片机介绍 4
32 太阳电池板 5
33 蓄电池 5
34 蓄电池原理 6
35 蓄电池充电技术 7
351 恒流充电 7
352 恒压充电 9
353 两阶段三阶段充电 9
354 快速充电 10
36 供电电路分析 10
361 BUCK降压斩波电路 10
362 电路工作原理分析 11
4 软件部分设计 14
41 软件介绍 14
411 Proteus软件 14
412 Matlab 软件 14
5 程序设计模拟图 16
6 结 19
参 考 文 献 20
附图 21
附图二 22
附图三 23
致 谢 24
1 前 言
11 研究背景意义
代社会持续发展源需越越高矿石资源等等生源越越少外中国具非常口相会浪费诸没必浪费源更加合理全国路灯进行节非常重问题采高耗路灯造成愿极浪费力发展绿色节明十分必
目前世界区已新型LED路灯取代前高耗路灯相更加满足持续性发展需着环境改变调整身情况诸区领导逐渐倡导太阳等新型持续性发展清洁绿色源促进国家低碳济发展需程度促进资源浪费问题解决
国方定时者工操作控制路灯措施言存诸弊端采定时方式果时节会时调整时间然会资源浪费时间段路灯需时固定样路灯需求确定时候会感觉便利外工操作会占量劳动力样造成资源浪费新时代新中国技术发展日益显著LED产品越越踏入市场包括太阳节灯等样技产品
济全球化时代倡导推广持续性源低碳济宗旨求相言国家诸LED太阳路灯控制系统没成熟建立合理完善太阳路灯控制系统十分具意义
12 国外研究现状
国部分区路灯控制系统时间控制研究探索新型节系统具十分重意义国外诸学者进行研究安双利等[1]探索新型单片机智路灯控制系统具功光控定时等李茹雪[2]建立合理控制线路调节路灯节贺鸣王丽红[34]等根传统路灯种情况实现更加智控制系统提供合理设计方法赵鹏李健张秀梅[57]分根区实际情况根单片机相应搭建种智控制系统实施效果十分理想王凯[8]等根C8051F020单片机设计路灯控制系统实现控制开灯时间报警障红外感应等功陈春艳[9]根目前灯技术含量低问题设计高效LED路灯控制系统然实际运行发现节省量资源林建甘鑫[1011]等利单片机模拟成功做出利AT89S52单片机控制系统进行障检测模拟LED路灯控制张旭彬[12]等利STC12C5A60S2单片机进行操作完成合理智单片机路灯控制系统Gilman[13]等节设施设计力求然光纳入工作空间然相关色温（CCT）日光光谱含量全天变化现电灯产生光固定CCT导致混合明环境提出种简单控制概念新颖脉宽调制驱动电路LED灯样机种白光CCT值广泛范围时相具等效CCT标准日光源保持稳定颜色质量保真度分数范围CCT需计算谱似简化控制系统
文根实际情况涉DCDC Buck电路实现蓄电池恒压输入
13 设计研究容
文智路灯控制系统设计：
（1） 文设计思路先设计恒压电路DCDC Buck电路DCDC直流电源仿真光伏电池输出电压35V~70V
（2） 通Buck降压斩波电路调节占空输出24V恒定电压蓄电池进行充电白天蓄电池进行充电然夜晚蓄电池进行放电路灯进行充电
2 系统总体设计方案
文总体设计方案分两部分硬件设计软件编程仿真
21 硬件设计规划
文设计思路先设计恒压电路DCDC Buck电路DCDC直流电源仿真光伏电池输出电压35V~70V样通Buck降压斩波电路调节占空输出24V恒定电压蓄电池进行充电白天蓄电池进行充电然夜晚蓄电池进行放电路灯进行充电
硬件系统框图：
路灯
STC12C5A60S2单片机
显示年月日
太阳电池板
DCDC BUCK斩波电路
控制
图21 硬件系统框图
22 软件部分设计方案
文采STC12C5A60S2单片机利proteus软件单片机进行绘制仿真时利Matlab软件实验电路进行模拟 文具思路规划： 第步明确定目标确定产品设计方案第二步绘制程序流程图第三步编写程序分析部分功进行注释然调试通利Matlab进行仿真模拟然进行改良
3 硬件设计规划
硬件设计规划包括电路：恒压电路模块DCDC Buck电路DCDC直流电源仿真光伏电池输出电压35V~70V样通Buck降压斩波电路调节占空输出24V恒定电压蓄电池进行充电白天蓄电池进行充电然夜晚蓄电池进行放电路灯进行充电
中硬件包括STC12C5A60S2单片机电路包括Buck降压斩波电路目蓄电池提供24V恒定电压
31 单片机介绍
单片机电源复位电路晶振电路扩展部分组成
文采STC12C5A60S2单片机STC12C5A60S2ADPWM系列单片机宏晶科技生产单时钟机器周期(1T)单片机高速低功耗超强抗干扰新代8051单片机性十分优异部集成MAX810专复位电路2路PWM8路高速10位AD转换(250KS)针电机控制强干扰场合具特点：
1 PWM2路DA实现2定时器实现2外部中断
2AD转换 10位精度ADC8路转换速度达250KS(秒钟25万次)
3部集成MAX810专复位电路（外部晶体12M时复位脚直接1K电阻）
图31 STC12C5A60S2单片机示例
32 太阳电池板
太阳电池板路灯中处中心位作高然价值高功太阳变电然通Buck斩波电路输出稳定24V电压蓄电池中存放太阳电池板单晶硅晶硅非晶硅太阳电池三种
(1)单晶硅太阳电池性参数较稳定适合阴雨天较阳光相充足南方区
(2)晶硅太阳电池生产工艺相简单价格单晶硅低适合太阳光充足日东西部区
(3)非晶硅太阳电池太阳光条件求较低适合室外阳光足区
33 蓄电池
蓄电池太阳路灯设计中处中心部件作保存电需时间释放存储量通常情况蓄电池选择条件第该蓄电池正常工作需LED灯夜晚正常亮然外时间存储太阳外考虑雨天时候样保存充足量容量时候正常供电会受影响相应假容量时候容易造成蓄电池损坏正常工作浪费济成样蓄电池应该调养电池板路灯相适应假设路灯30W晚亮12H消耗量360Wh假设蓄电池输出电压24V需15Ah蓄电池3602415
34 蓄电池原理
蓄电池种存储化学量释放存储仪器面铅酸电池说明该电池储存量正极硫酸电解质环境中溶液作反应生成种稳定物质—氢氧根离子溶液中 正极正极面电子少该电池充电负极电解液中硫酸（）发生反应变成程中存电解质溶液
负极存剩2e电池处断开状态时种化学素影响正极缺少电子相反存电位差产生电动势
图32 铅酸蓄电池电动势产生原理
反应方程式显示成面形式：
负极： (31)
正极： (32)
总反应： (33)
太阳电路系统中蓄电池浮方式工作说太阳光射时候蓄电池种发电诸设备起工作时候电池偶尔释放力浮力瞬间补充没太阳光时候蓄电池耗元件单独供电慢慢断补充电蓄电池电压升高达蓄电池组界电压时充电程会停止程中蓄电池充放电次数相较少电池完全充放电提高电池效率进步提高蓄电池寿命周期
35 蓄电池充电技术
蓄电池言诸充电方式恒流充电恒压充电两阶段充电三阶段充电快速充电等方法
351 恒流充电
谓恒流充电蓄电池某电流充电程中蓄电池电压会发生变化进行变化适应电流固定该种充电方式非常非常适合蓄电池串联情况种特殊情况蓄电池互相补充相充电太理想蓄电池保养终达延长电池寿命目
样种充电方式言缺点十分明显蓄电池初充电流量然期十分样导致充电程时间十分长尤面阶段析出种样气体气体会电池效率等产生明显影响针弊端产生种改良型充电方式分段恒流充电该种充电方式充电程期阶段电流减具体充电程需根仪器环境电路等诸素考虑充电程中电压电流变化关系图33示
图33 恒流充电曲线 图34 恒压充电曲线
352 恒压充电
恒压充电固定电压蓄电池进行充电充电程早期阶段充电电流十分然逐渐电流慢慢减面时期部分种方式需改变电流
353 两阶段三阶段充电
两阶段充电三阶段充电视改良前两种充电方式弊端产生种充电方法第步蓄电池进行恒流方式进行充电容量达定程度时候恒压充电方式通样处理方式蓄电池初期会出现电流面时期会承担高电压具体充电方式图35示
前面两时期充电程许控制器会继续蓄电池进行电流供电操作电池放电补偿该种电流充电方式称浮充阶段前面两程第三阶段阶段充电电压恒压阶段低图35虚线段
图35 两阶段三阶段充电曲线
354 快速充电
正常情况果蓄电池进行充电然重满需长时间情况需该充电时间进行缩短假增加充电电流样会蓄电池身负面影响降低电池效率更加快速充电变成问题程中高电流电压充电时间非常短种方式会蓄电池产生量气体损伤蓄电池该种情况蓄电池充电速度会程度提高
36 供电电路分析
361 BUCK降压斩波电路
实际供电情况中直接承担电变换控制务电路称电路图电路假设输出电压均值U数值总输入电压Ud电路器件IGBT器件开时候实际耗部件增加电流渠道加入二极VD
图36 Buck降压斩波电路图
362 电路工作原理分析
该电路采全新器件IGBT控制驱动电路理器件开关t0时R激励趋导通RD承受反压R接通t1时间开关R流电流电感电流电感L中电流直线升量存储电感中电源耗部件充电负载电压E负载电流指数曲线升电路工作时波形图图37示：
图37 电路工作时电流波形图
时R关闭种素影响电感电流量排放出二极RD会通畅电流着耗部件形成闭合回路电流二极RD续流负载电压约零耗原件电流然然会降低耗原件正常工作串联相电感L非常必
周期终止IGPT开断重复历史性工作某时间耗原件电流周期起始结束数值样耗原件电压均值UKEIGBT接通时间IGPT关闭周期T开关周期K导通占空
通调节占空K输出负载电压均值E减占空α减表31次实验电路占空
表31 占空表格
输入电压V
输出电压V
占空
30
24
2430
35
24
2435
45
24
2445
55
24
2455
65
24
2465
70
24
2470
4 软件部分设计
41 软件介绍
411 Proteus软件
Proteus种电路设计仿真功较全面EDA软件该软件英国Labcenter electronics公司1989年研发距已开发维护十年该程中受高级工程师支持 [8]该软件具诸功性表现十分突出该软件包含模拟电路数字电路等功模块功模块成功电路设计仿真搭建良窗口外单片机等核心部件进行操作总言完成电路建立模型处理仿真等作设计功特突出图Proteus模拟仿真电路图
图41 Proteus仿真示例
412 Matlab 软件
Matlab款非常优秀数学建模软件实现系统建模仿真功利Simulink进行域建模仿真功：
特定工具预建块域中您系统建模
重复系统组件库通组件化开发型模型
模型组合成系统级仿真模型 Simulink 中构建
核台式机计算机集群云行运行量仿真需编写量代码
图42 Matlab运行界面
5 程序设计模拟图
电路中实现DCDC Buck降压斩波电路整电路实行稳压作然调节占空达控制输出电压目
IGBT电路元件作：通逆变器开关提供控制信号保护信号作出反应关闭控制信号脉宽调节器基工作原理电压较器正输入端输入三角波负输入端输入直流电较输出方波信号改变负输入端直流电改变方波信号脉宽
建立合理控制电路诸实验方式首先利单片机通DCDC运算输出PWM 信号然利PWM信号外部信号集进行控制次实验做做处理方式斩波电路三种具体实施办法PWM控制十分优异实施利PWM信号控制IGPT原件接通断开质直流电压转换成种脉然进行调节通占空改变输入电压输出电压间例然输出稳定电压目谓改变占空脉等进行情况调节稳定输出恒定24V直流电压蓄电池进行充电
图41 程序模拟框图
图次路灯设计核心电路图Matlab绘制成图模拟出电路中电压电流情况波形太阳电池板电流波形二蓄电池充电电流波形三负载电流波形四输出电压24V恒定电压
图42 单片机芯片图
图43 电路原理图
图单片机原理实验电路Proteus绘制成单片机通检测输出端输出端电压通查表占空然P13输出然PWM信号然达控制集AA控制道通停开关24V稳定电压蓄电池进行充电
6 结
文设计完善路灯控制系统蓄电池进行稳压输入通DCDC Buck降压斩波电路实现输出24V恒定电压白天蓄电池进行充电夜晚蓄电池路灯供电文Matlab进行实验仿真模拟利Proteus单片机系统电路绘制实验效果非常理想
参 考 文 献
[1] 安双利 钱锐 陆翔宇 陆园 基单片机智控制路灯节系统研制[J] 海第二工业 学学报 201111(01)5360
[2] 李茹雪 路灯节控制系统设计分析[J] 中国新技术新产品 20104(02)36
[3] 贺鸣 王崇贵 刘进宇 智路灯控制系统设计应研究[J] 现代电子技术 201012(01)35
[4] 王立红 基单片机智路灯控制系统[J] 网络财富 20108(06)5556
[5] 赵鹏 单片机控制路灯系统模型设计[J] 中企业理科技(旬刊) 201012(06)4549
[6] 李健 蒋全胜 灵芝 智路灯控制系统设计[J] 工业控制计算机 20109(06)1418
[7] 张秀梅 基单片机太阳路灯智控制系统设计[J] 微计算机信息 201211(06)46
[8] 王皑 佘丹妮 基单片机模拟路灯控制系统设计[J] 仪表技术 201116(11)5659
[9] 陈春艳 模拟路灯控制系统设计实现[J] 电子设计工程 20106(08)3438
[10] 林建 吴必瑞 叶德柱 基单片机模拟路灯控制系统设计[J] 河南工程学院学报(然 科学版) 20109(04)1214
[11] 甘鑫 徐少明 苏红艳 基单片机LED路灯模拟控制系统设计实现[J] 现代电子 技术 201111(03)3435
[12] 张旭彬 丁戈 王航宇 基STC12C5A60S2单片机模拟路灯控制系统设计[J] 电子设计 工程 201313(16)3436
[13] Gilman JM Miller ME Grimaila MR A simplified control system for a daylightmatched LED lamp[J]Lighting Research and Technology 201311(5)4548
附图
程序模拟框图
附图二
单片机芯片图
附图三
电路原理图
致 谢
月努力次设计务已完成里特感谢专业指导老师初课题选择整设计程中老师直帮助悉心帮助指导仅传授初写文验分享改重技巧会定时帮学修改毕业设计中合适措辞格式真愧负责老师外感谢组学月里起讨起修改方案直断督促方较快完成次毕业设计
毕业文设计程中遇问题刚开始做毕业设计时手知道该做该实现什样功画电路原理图时遇困难概整毕业设计程中遇问题终问题老师专业指导逐解决里谢谢老师耐心指导时感谢学四年院领导位专业老师培养学学会知识收益颇希工作学中够应
知觉已学度四春秋学生活结束谢谢帮助支持老师学
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题 目： ※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※
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班 级： ※※※※※※班
完成日期： 2012年※※月※※日
声 明
×××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××
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备注：声明郑重声明文（设计）系相关教师指导独立完成拥知识产权没抄袭剽窃成果造成知识产权纠纷负责
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发 题 日 期：2020年##月##日 完成日期：2020年##月##日
实实训单位： ******************** 文页数： ** 页
实实训点： ******************** 图纸张数： ** 张
指导教师： ******·*********
教研室： *******·********
院长（系）： *******·******* 摘
前社会已满足普通路灯控制系统越越开始智路灯控制系统迈进满足更加样化生活需
文设计套完整电路系统进行模拟仿真该电路系统包括STC12C5A60S2单片机DCDC BUCK降压斩波电路外应MatlabProteus等软件通单片机控制Buck降压斩波电路调节占空输出24V恒定电压蓄电池进行充电白天蓄电池进行充电然夜晚蓄电池进行放电路灯进行充电
通利Matlab软件进行仿真验证实验电路合理性进步推广提供基础
关键词：单片机DCDC Buck斩波电路路灯控制
ABSTRACT
In the current society people are not satisfied with the ordinary street lamp control system More and more people begin to move towards the intelligent street lamp control system so as to meet people＇s more diverse needs of life
In this paper a complete circuit system is designed and simulated The circuit system consists of STC12C5A60S2 single chip microcomputer and DCDC Buck main circuit In addition MATLAB Proteus and other software are also used The duty cycle is regulated by the buck chopper circuit controlled by the single chip microcomputer to charge the output 24V constant voltage for the battery The battery is charged in the daytime and then discharged at night for the street lamp
Through the use of MATLAB software simulation the rationality of the experimental circuit can be verified and a basis for further promotion can be provided
Key words：Microcontrollers DCDC Buck chopper circuit Street light control
目 录
1 前 言 1
11 研究背景意义 1
12 国外研究现状 1
13 设计研究容 2
2 系统总体设计方案 3
21 硬件设计规划 3
22 软件部分设计方案 3
3 硬件设计规划 4
31 单片机介绍 4
32 太阳电池板 5
33 蓄电池 5
34 蓄电池原理 6
35 蓄电池充电技术 7
351 恒流充电 7
352 恒压充电 9
353 两阶段三阶段充电 9
354 快速充电 10
36 供电电路分析 10
361 BUCK降压斩波电路 10
362 电路工作原理分析 11
4 软件部分设计 14
41 软件介绍 14
411 Proteus软件 14
412 Matlab 软件 14
5 程序设计模拟图 16
6 结 19
参 考 文 献 20
附图 21
附图二 22
附图三 23
致 谢 24
1 前 言
11 研究背景意义
代社会持续发展源需越越高矿石资源等等生源越越少外中国具非常口相会浪费诸没必浪费源更加合理全国路灯进行节非常重问题采高耗路灯造成愿极浪费力发展绿色节明十分必
目前世界区已新型LED路灯取代前高耗路灯相更加满足持续性发展需着环境改变调整身情况诸区领导逐渐倡导太阳等新型持续性发展清洁绿色源促进国家低碳济发展需程度促进资源浪费问题解决
国方定时者工操作控制路灯措施言存诸弊端采定时方式果时节会时调整时间然会资源浪费时间段路灯需时固定样路灯需求确定时候会感觉便利外工操作会占量劳动力样造成资源浪费新时代新中国技术发展日益显著LED产品越越踏入市场包括太阳节灯等样技产品
济全球化时代倡导推广持续性源低碳济宗旨求相言国家诸LED太阳路灯控制系统没成熟建立合理完善太阳路灯控制系统十分具意义
12 国外研究现状
国部分区路灯控制系统时间控制研究探索新型节系统具十分重意义国外诸学者进行研究安双利等[1]探索新型单片机智路灯控制系统具功光控定时等李茹雪[2]建立合理控制线路调节路灯节贺鸣王丽红[34]等根传统路灯种情况实现更加智控制系统提供合理设计方法赵鹏李健张秀梅[57]分根区实际情况根单片机相应搭建种智控制系统实施效果十分理想王凯[8]等根C8051F020单片机设计路灯控制系统实现控制开灯时间报警障红外感应等功陈春艳[9]根目前灯技术含量低问题设计高效LED路灯控制系统然实际运行发现节省量资源林建甘鑫[1011]等利单片机模拟成功做出利AT89S52单片机控制系统进行障检测模拟LED路灯控制张旭彬[12]等利STC12C5A60S2单片机进行操作完成合理智单片机路灯控制系统Gilman[13]等节设施设计力求然光纳入工作空间然相关色温（CCT）日光光谱含量全天变化现电灯产生光固定CCT导致混合明环境提出种简单控制概念新颖脉宽调制驱动电路LED灯样机种白光CCT值广泛范围时相具等效CCT标准日光源保持稳定颜色质量保真度分数范围CCT需计算谱似简化控制系统
文根实际情况涉DCDC Buck电路实现蓄电池恒压输入
13 设计研究容
文智路灯控制系统设计：
（1） 文设计思路先设计恒压电路DCDC Buck电路DCDC直流电源仿真光伏电池输出电压35V~70V
（2） 通Buck降压斩波电路调节占空输出24V恒定电压蓄电池进行充电白天蓄电池进行充电然夜晚蓄电池进行放电路灯进行充电
2 系统总体设计方案
文总体设计方案分两部分硬件设计软件编程仿真
21 硬件设计规划
文设计思路先设计恒压电路DCDC Buck电路DCDC直流电源仿真光伏电池输出电压35V~70V样通Buck降压斩波电路调节占空输出24V恒定电压蓄电池进行充电白天蓄电池进行充电然夜晚蓄电池进行放电路灯进行充电
硬件系统框图：
路灯
STC12C5A60S2单片机
显示年月日
太阳电池板
DCDC BUCK斩波电路
控制
图21 硬件系统框图
22 软件部分设计方案
文采STC12C5A60S2单片机利proteus软件单片机进行绘制仿真时利Matlab软件实验电路进行模拟 文具思路规划： 第步明确定目标确定产品设计方案第二步绘制程序流程图第三步编写程序分析部分功进行注释然调试通利Matlab进行仿真模拟然进行改良
3 硬件设计规划
硬件设计规划包括电路：恒压电路模块DCDC Buck电路DCDC直流电源仿真光伏电池输出电压35V~70V样通Buck降压斩波电路调节占空输出24V恒定电压蓄电池进行充电白天蓄电池进行充电然夜晚蓄电池进行放电路灯进行充电
中硬件包括STC12C5A60S2单片机电路包括Buck降压斩波电路目蓄电池提供24V恒定电压
31 单片机介绍
单片机电源复位电路晶振电路扩展部分组成
文采STC12C5A60S2单片机STC12C5A60S2ADPWM系列单片机宏晶科技生产单时钟机器周期(1T)单片机高速低功耗超强抗干扰新代8051单片机性十分优异部集成MAX810专复位电路2路PWM8路高速10位AD转换(250KS)针电机控制强干扰场合具特点：
1 PWM2路DA实现2定时器实现2外部中断
2AD转换 10位精度ADC8路转换速度达250KS(秒钟25万次)
3部集成MAX810专复位电路（外部晶体12M时复位脚直接1K电阻）
图31 STC12C5A60S2单片机示例
32 太阳电池板
太阳电池板路灯中处中心位作高然价值高功太阳变电然通Buck斩波电路输出稳定24V电压蓄电池中存放太阳电池板单晶硅晶硅非晶硅太阳电池三种
(1)单晶硅太阳电池性参数较稳定适合阴雨天较阳光相充足南方区
(2)晶硅太阳电池生产工艺相简单价格单晶硅低适合太阳光充足日东西部区
(3)非晶硅太阳电池太阳光条件求较低适合室外阳光足区
33 蓄电池
蓄电池太阳路灯设计中处中心部件作保存电需时间释放存储量通常情况蓄电池选择条件第该蓄电池正常工作需LED灯夜晚正常亮然外时间存储太阳外考虑雨天时候样保存充足量容量时候正常供电会受影响相应假容量时候容易造成蓄电池损坏正常工作浪费济成样蓄电池应该调养电池板路灯相适应假设路灯30W晚亮12H消耗量360Wh假设蓄电池输出电压24V需15Ah蓄电池3602415
34 蓄电池原理
蓄电池种存储化学量释放存储仪器面铅酸电池说明该电池储存量正极硫酸电解质环境中溶液作反应生成种稳定物质—氢氧根离子溶液中 正极正极面电子少该电池充电负极电解液中硫酸（）发生反应变成程中存电解质溶液
负极存剩2e电池处断开状态时种化学素影响正极缺少电子相反存电位差产生电动势
图32 铅酸蓄电池电动势产生原理
反应方程式显示成面形式：
负极： (31)
正极： (32)
总反应： (33)
太阳电路系统中蓄电池浮方式工作说太阳光射时候蓄电池种发电诸设备起工作时候电池偶尔释放力浮力瞬间补充没太阳光时候蓄电池耗元件单独供电慢慢断补充电蓄电池电压升高达蓄电池组界电压时充电程会停止程中蓄电池充放电次数相较少电池完全充放电提高电池效率进步提高蓄电池寿命周期
35 蓄电池充电技术
蓄电池言诸充电方式恒流充电恒压充电两阶段充电三阶段充电快速充电等方法
351 恒流充电
谓恒流充电蓄电池某电流充电程中蓄电池电压会发生变化进行变化适应电流固定该种充电方式非常非常适合蓄电池串联情况种特殊情况蓄电池互相补充相充电太理想蓄电池保养终达延长电池寿命目
样种充电方式言缺点十分明显蓄电池初充电流量然期十分样导致充电程时间十分长尤面阶段析出种样气体气体会电池效率等产生明显影响针弊端产生种改良型充电方式分段恒流充电该种充电方式充电程期阶段电流减具体充电程需根仪器环境电路等诸素考虑充电程中电压电流变化关系图33示
图33 恒流充电曲线 图34 恒压充电曲线
352 恒压充电
恒压充电固定电压蓄电池进行充电充电程早期阶段充电电流十分然逐渐电流慢慢减面时期部分种方式需改变电流
353 两阶段三阶段充电
两阶段充电三阶段充电视改良前两种充电方式弊端产生种充电方法第步蓄电池进行恒流方式进行充电容量达定程度时候恒压充电方式通样处理方式蓄电池初期会出现电流面时期会承担高电压具体充电方式图35示
前面两时期充电程许控制器会继续蓄电池进行电流供电操作电池放电补偿该种电流充电方式称浮充阶段前面两程第三阶段阶段充电电压恒压阶段低图35虚线段
图35 两阶段三阶段充电曲线
354 快速充电
正常情况果蓄电池进行充电然重满需长时间情况需该充电时间进行缩短假增加充电电流样会蓄电池身负面影响降低电池效率更加快速充电变成问题程中高电流电压充电时间非常短种方式会蓄电池产生量气体损伤蓄电池该种情况蓄电池充电速度会程度提高
36 供电电路分析
361 BUCK降压斩波电路
实际供电情况中直接承担电变换控制务电路称电路图电路假设输出电压均值U数值总输入电压Ud电路器件IGBT器件开时候实际耗部件增加电流渠道加入二极VD
图36 Buck降压斩波电路图
362 电路工作原理分析
该电路采全新器件IGBT控制驱动电路理器件开关t0时R激励趋导通RD承受反压R接通t1时间开关R流电流电感电流电感L中电流直线升量存储电感中电源耗部件充电负载电压E负载电流指数曲线升电路工作时波形图图37示：
图37 电路工作时电流波形图
时R关闭种素影响电感电流量排放出二极RD会通畅电流着耗部件形成闭合回路电流二极RD续流负载电压约零耗原件电流然然会降低耗原件正常工作串联相电感L非常必
周期终止IGPT开断重复历史性工作某时间耗原件电流周期起始结束数值样耗原件电压均值UKEIGBT接通时间IGPT关闭周期T开关周期K导通占空
通调节占空K输出负载电压均值E减占空α减表31次实验电路占空
表31 占空表格
输入电压V
输出电压V
占空
30
24
2430
35
24
2435
45
24
2445
55
24
2455
65
24
2465
70
24
2470
4 软件部分设计
41 软件介绍
411 Proteus软件
Proteus种电路设计仿真功较全面EDA软件该软件英国Labcenter electronics公司1989年研发距已开发维护十年该程中受高级工程师支持 [8]该软件具诸功性表现十分突出该软件包含模拟电路数字电路等功模块功模块成功电路设计仿真搭建良窗口外单片机等核心部件进行操作总言完成电路建立模型处理仿真等作设计功特突出图Proteus模拟仿真电路图
图41 Proteus仿真示例
412 Matlab 软件
Matlab款非常优秀数学建模软件实现系统建模仿真功利Simulink进行域建模仿真功：
特定工具预建块域中您系统建模
重复系统组件库通组件化开发型模型
模型组合成系统级仿真模型 Simulink 中构建
核台式机计算机集群云行运行量仿真需编写量代码
图42 Matlab运行界面
5 程序设计模拟图
电路中实现DCDC Buck降压斩波电路整电路实行稳压作然调节占空达控制输出电压目
IGBT电路元件作：通逆变器开关提供控制信号保护信号作出反应关闭控制信号脉宽调节器基工作原理电压较器正输入端输入三角波负输入端输入直流电较输出方波信号改变负输入端直流电改变方波信号脉宽
建立合理控制电路诸实验方式首先利单片机通DCDC运算输出PWM 信号然利PWM信号外部信号集进行控制次实验做做处理方式斩波电路三种具体实施办法PWM控制十分优异实施利PWM信号控制IGPT原件接通断开质直流电压转换成种脉然进行调节通占空改变输入电压输出电压间例然输出稳定电压目谓改变占空脉等进行情况调节稳定输出恒定24V直流电压蓄电池进行充电
图41 程序模拟框图
图次路灯设计核心电路图Matlab绘制成图模拟出电路中电压电流情况波形太阳电池板电流波形二蓄电池充电电流波形三负载电流波形四输出电压24V恒定电压
图42 单片机芯片图
图43 电路原理图
图单片机原理实验电路Proteus绘制成单片机通检测输出端输出端电压通查表占空然P13输出然PWM信号然达控制集AA控制道通停开关24V稳定电压蓄电池进行充电
6 结
文设计完善路灯控制系统蓄电池进行稳压输入通DCDC Buck降压斩波电路实现输出24V恒定电压白天蓄电池进行充电夜晚蓄电池路灯供电文Matlab进行实验仿真模拟利Proteus单片机系统电路绘制实验效果非常理想
参 考 文 献
[1] 安双利 钱锐 陆翔宇 陆园 基单片机智控制路灯节系统研制[J] 海第二工业 学学报 201111(01)5360
[2] 李茹雪 路灯节控制系统设计分析[J] 中国新技术新产品 20104(02)36
[3] 贺鸣 王崇贵 刘进宇 智路灯控制系统设计应研究[J] 现代电子技术 201012(01)35
[4] 王立红 基单片机智路灯控制系统[J] 网络财富 20108(06)5556
[5] 赵鹏 单片机控制路灯系统模型设计[J] 中企业理科技(旬刊) 201012(06)4549
[6] 李健 蒋全胜 灵芝 智路灯控制系统设计[J] 工业控制计算机 20109(06)1418
[7] 张秀梅 基单片机太阳路灯智控制系统设计[J] 微计算机信息 201211(06)46
[8] 王皑 佘丹妮 基单片机模拟路灯控制系统设计[J] 仪表技术 201116(11)5659
[9] 陈春艳 模拟路灯控制系统设计实现[J] 电子设计工程 20106(08)3438
[10] 林建 吴必瑞 叶德柱 基单片机模拟路灯控制系统设计[J] 河南工程学院学报(然 科学版) 20109(04)1214
[11] 甘鑫 徐少明 苏红艳 基单片机LED路灯模拟控制系统设计实现[J] 现代电子 技术 201111(03)3435
[12] 张旭彬 丁戈 王航宇 基STC12C5A60S2单片机模拟路灯控制系统设计[J] 电子设计 工程 201313(16)3436
[13] Gilman JM Miller ME Grimaila MR A simplified control system for a daylightmatched LED lamp[J]Lighting Research and Technology 201311(5)4548
附图
程序模拟框图
附图二
单片机芯片图
附图三
电路原理图
致 谢
月努力次设计务已完成里特感谢专业指导老师初课题选择整设计程中老师直帮助悉心帮助指导仅传授初写文验分享改重技巧会定时帮学修改毕业设计中合适措辞格式真愧负责老师外感谢组学月里起讨起修改方案直断督促方较快完成次毕业设计
毕业文设计程中遇问题刚开始做毕业设计时手知道该做该实现什样功画电路原理图时遇困难概整毕业设计程中遇问题终问题老师专业指导逐解决里谢谢老师耐心指导时感谢学四年院领导位专业老师培养学学会知识收益颇希工作学中够应
知觉已学度四春秋学生活结束谢谢帮助支持老师学
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