太陽能交通警示燈畢業(yè)論文

1、 摘要 隨著人口的增多和工業(yè)化的影響，全球能源消耗正以驚人的速度消耗。世界各國競相實施了可持續(xù)發(fā)展的能源政策，其中利用太陽提供能量的光伏發(fā)電最受矚目。目前光伏電池主要應(yīng)用在獨立光伏系統(tǒng)和光伏并網(wǎng)系統(tǒng)，消費類產(chǎn)品的應(yīng)用實例如太陽能交通警示燈。迫于全球性日益嚴重的資源短缺和環(huán)境污染，使得光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展不僅僅是一個經(jīng)濟問題更是一個環(huán)境保護和能源替代的問題。本文描述模擬太陽能交通警示燈的工作原理，以一個單片機為主要器件構(gòu)成電壓調(diào)節(jié)電路，用來產(chǎn)生矩形波來控制led的通斷和閃動頻率，使用光控電路和蓄電池來實現(xiàn)白天和晚上的led燈的通和斷，由于考慮環(huán)境因素對太陽能發(fā)電的不穩(wěn)定性，需要使用一個led驅(qū)動器使電

2、源供應(yīng)轉(zhuǎn)換為特定的電壓電流以驅(qū)動led發(fā)光，從而能夠延長led發(fā)光的壽命，從而達到正常工作的太陽能交通警示燈產(chǎn)品。本文描述模擬太陽能交通警示燈的工作原理，以一個單片機at89c51為主要器件構(gòu)成電壓調(diào)節(jié)電路，用來產(chǎn)生矩形波來控制led的通斷和閃動頻率，使用光控電路和蓄電池來實現(xiàn)白天和晚上的led燈的通和斷，由于考慮環(huán)境因素對太陽能發(fā)電的不穩(wěn)定性，需要使用一個led驅(qū)動器使電源供應(yīng)轉(zhuǎn)換為特定的電壓電流以驅(qū)動led發(fā)光，從而能夠延長led發(fā)光的壽命，從而達到正常工作的太陽能交通警示燈產(chǎn)品。關(guān)鍵詞：太陽能交通警示燈 led驅(qū)動 蓄電池 控制器 單片機 第1章 緒論1.1太陽能交通警示燈的作用和意義太

3、陽能作為未來的能源是一種非常理想的清潔能源，近年來由于人們對能源、環(huán)境問題的日益關(guān)注太陽能的應(yīng)用與普及越來越受到人們的重視，應(yīng)用領(lǐng)域也越來越廣泛。我國的太陽能資源豐富，為太陽能的利用創(chuàng)造了有利條件。能源危機迫使各國政府大力發(fā)展太陽能產(chǎn)業(yè)。隨著人口的增多和工業(yè)化的影響，全球能源消耗正以驚人的速度消耗。從環(huán)保角度考慮，隨著環(huán)境污染、生態(tài)破壞及資源枯竭的日趨嚴重近年來世界各國競相實施了可持續(xù)發(fā)展的能源政策，其中利用太陽提供能量的光伏發(fā)電最受矚目。光伏發(fā)電因其具有安全可靠無污染、無需消耗燃料、無需機械轉(zhuǎn)動部件、故障率低、維護方便等獨特優(yōu)點正受到各國的普遍重視。各國政府將會大力發(fā)展太陽能產(chǎn)業(yè)。目前光伏電

4、池主要應(yīng)用在獨立光伏系統(tǒng)和光伏并網(wǎng)系統(tǒng)，消費類產(chǎn)品的應(yīng)用實例如太陽能調(diào)通警示燈。迫于全球性日益嚴重的資源短缺和環(huán)境污染，使得光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展不僅僅是一個經(jīng)濟問題更是一個環(huán)境保護和能源替代的問題。 隨著現(xiàn)在技術(shù)與科技的不斷提升,太陽能交通信號燈的使用越來越普遍,方便,新型的太陽能交通設(shè)施產(chǎn)品也層出不窮.最新的太陽能信號燈產(chǎn)品出現(xiàn)有:太陽能自動警示信號燈 ,抗風(fēng)型太陽能交通信號燈,帶有吸附面的太陽能信號燈, 道口欄木太陽能信號燈等等,功能有太陽能無線智能交通信號燈控制系統(tǒng),太陽能無線遙控交通信號燈控制系統(tǒng), 太陽能路口交通信號燈無線傳輸控制系統(tǒng), 基于太陽能及風(fēng)力供電的綠色無線控制交通信號燈系統(tǒng)。警

5、示燈一般用在維護道路安全，通常是用在警車工程車、消防車急救車防范管理車道路維修車牽引車緊急a/s車、機械設(shè)備等開發(fā)。一般情況下，警示燈是按車種和用處分為多樣的長度，有燈罩組合的構(gòu)造，需要時一邊方向的燈罩可以組合復(fù)合顏色。此外，還可以根據(jù)光源形式的不同，分為：1.燈泡轉(zhuǎn)燈；2.led閃光；3.氙氣燈管頻閃，其中l(wèi)ed閃光形式的是燈泡轉(zhuǎn)燈形式的升級版，成為了現(xiàn)在太陽能交通警示燈的潮流，使用壽命更長，更節(jié)能，更低熱！1.2 太陽能交通警示燈的工作原理和過程太陽能交通燈系統(tǒng)工作原理和過程很簡單，首先就是由動力源部分即太陽能電池板利用光生伏特效應(yīng)原理在白天由電池板接收太陽輻射能并轉(zhuǎn)化為電能輸出，經(jīng)過充放

6、電控制器儲存在蓄電池中，同時通過穩(wěn)壓器向交通燈提供電能以使其正常工作。當(dāng)夜晚照度逐漸降低，太陽能電池板開路電壓降低到所規(guī)定的值時，充放電控制器偵測到這一電壓值后動作，蓄電池對燈頭放電。當(dāng)過了一個黑夜，到白天時充放電控制器偵測到太陽能電池板的電壓達到所規(guī)定的充電電壓時就繼續(xù)向蓄電池充電，從而完成循環(huán)。其次，當(dāng)太陽能電池板和蓄電池完成電能的產(chǎn)生和儲存之后，它們就會向交通燈部分供電。交通燈部分是由單片機 at89c51所控制的，由發(fā)光二極管組成的 led 燈等元器件組成的。在單片機 at89c51中有寫入的所控制燈閃爍的程序，它是交通燈控制系統(tǒng)的大腦。當(dāng)加電之后，系統(tǒng)根據(jù)所編程序來執(zhí)行命令，從而完成

7、對交通燈的閃爍控制。1.3 主要內(nèi)容和設(shè)計要求本次設(shè)計方案選用以c51單片機為核心芯片，通過控制led驅(qū)動芯片cat4104來控制led等的亮滅來實現(xiàn)警示燈的閃爍，電源采用太陽能及其備用電池來實現(xiàn)；設(shè)計過程中要求有太陽能電池板功率的計算和選用以及蓄電池的容量和恒流充放電控制盒狀態(tài)顯示。此次畢業(yè)設(shè)計的總體設(shè)計可分為三個大的模塊，分別為：大功率led的驅(qū)動、獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)、交通警示燈閃爍控制電路。在前后方向上各有兩組發(fā)光單元，且都有l(wèi)ed的并串聯(lián)組成，再有l(wèi)ed大功率驅(qū)動電路驅(qū)動大量的led燈，構(gòu)成整個系統(tǒng)的發(fā)光系統(tǒng)。再有太陽能電池板、蓄電池、光伏控制器構(gòu)成的獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)作為整個系統(tǒng)的電源為

8、其供電。由單片機輸出端的脈沖給cat4104一個信號，來控制cat4104出入端和輸出端的通斷來控制led燈的閃爍。第2章 太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的概述2.1 光伏發(fā)電系統(tǒng)的原理 太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)是利用太陽電池半導(dǎo)體材料的光伏效應(yīng),將太陽光輻射能直接轉(zhuǎn)換為電能的一種新型發(fā)電系統(tǒng)。太陽能電池發(fā)電的原理簡單來說是光生伏打效應(yīng)。當(dāng)太陽光（或其他光）照射到太陽能電池上時，電池吸收光能，產(chǎn)生光生電子空穴對。在電池內(nèi)建電場作用下，光生電子和空穴被分離，電池兩端出現(xiàn)異號電荷的積累，即產(chǎn)生“光生電壓”，這就是“光生伏打效應(yīng)”。若在內(nèi)建電場的兩側(cè)引出電極并接上負載，則負載就有“光生電流”流出，從而獲得功率輸出。這

9、樣，陽的光能就直接變成了可以付諸實用的電能。 太陽能電池將光能轉(zhuǎn)換成電能的工作原理概括為如下3 個主要過程：太陽能電池吸收一定數(shù)量的光子后，半導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生電子空穴對，稱為“光生載流子”，兩者的電性相反，電子帶負電，空穴帶正電；電性相反的光生載流子被半導(dǎo)體p-n 結(jié)所產(chǎn)生的靜電場分離開；光生載流子電子和空穴分別被太陽能電池的正、負極所收集，并在外電路中產(chǎn)生電流，從而獲得電能。白天，在光照條件下，太陽電池組件產(chǎn)生一定的電動勢，通過組件的串并聯(lián)形成太陽能電池方陣，使得方陣電壓達到系統(tǒng)輸入電壓的要求。再通過充放電控制器對蓄電池進行充電，將由光能轉(zhuǎn)換而來的電能貯存起來。晚上，蓄電池組為逆變器提供輸入電，通

10、過逆變器的作用，將直流電轉(zhuǎn)換成交流電，輸送到配電柜，由配電柜的切換作用進行供電。蓄電池組的放電情況由控制器進行控制，保證蓄電池的正常使用。光伏電站系統(tǒng)還應(yīng)有限荷保護和防雷裝置，以保護系統(tǒng)設(shè)備的過負載運行及免遭雷擊，維護系統(tǒng)設(shè)備的安全使用。太陽能電能化學(xué)能電能光能。2.2太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的組成光伏發(fā)電系統(tǒng)是利用光電效應(yīng)原理將太陽能轉(zhuǎn)換為電能的發(fā)電系統(tǒng)，通常由太陽能電池組件、控制器、蓄電池組、直流/交流逆變器等組成，如圖1-1圖1-1 太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的組成太陽能電池組件的作用是將太陽能轉(zhuǎn)化為電能，供給負載工作或給蓄電池組充電；控制器的作用是對蓄電池組的充放電進行保護；蓄電池組用于存儲電能；逆

11、變器的作用是將直流電變換為交流電。在夜晚或陰雨天，太陽電池組件無法工作時，由蓄電池組供電給負載工作。可見，蓄電池組在光伏發(fā)電系統(tǒng)中起著相當(dāng)重要的作用。2.2.1 太陽能光伏發(fā)電的優(yōu)缺點 （1）太陽能光伏發(fā)電的優(yōu)點 太陽能光伏發(fā)電過程簡單，沒有機械轉(zhuǎn)動部件，不消耗燃料，不排放包括溫室氣體在內(nèi)的任何物質(zhì)，無噪聲，無污染，太陽能資源分布廣泛且取之不盡，用之不竭。因此，與風(fēng)力發(fā)電和生物質(zhì)能發(fā)電相比，光伏發(fā)電是一種最可持續(xù)發(fā)展理想特征的可再生能源的發(fā)電技術(shù)，其主要優(yōu)點如下： 太陽能資源取之不盡用之不竭,照射到地球上的太陽能要比人類消前消耗的能量大6000倍,而且太陽能在地球上分布廣泛,只要有光照的地方就

12、可以使用光伏發(fā)電系統(tǒng),不受地域限制. 太陽能資源隨處可得,可就地發(fā)電、供電，不必長距離輸送，避免了長距離輸送電線路的電能損失。 光伏發(fā)電是直接從光子到電子的轉(zhuǎn)換，沒有中間過程和機械運動，不存在機械磨損。根據(jù)熱力學(xué)分析，光伏發(fā)電具有很高的理論發(fā)電效率，可達80%以上，技術(shù)開發(fā)潛力大。 光伏發(fā)電本身不用燃料，不排放包括溫室氣體和其他廢氣的任何物質(zhì)，不污染空氣，不產(chǎn)生噪聲，對環(huán)境友好，不會遭受能源危機或燃料市場不穩(wěn)定的沖擊，太陽能是真正綠色環(huán)保的可再生新能源。 光伏發(fā)電過程不需要冷卻水，發(fā)電裝置可安裝在沒有誰的荒漠、戈壁上。光伏發(fā)電還可以很方便的與建筑物結(jié)合，構(gòu)成光伏建筑一體化發(fā)電系統(tǒng)，不需要單獨占

13、地，可節(jié)省寶貴的土地資源。 光伏發(fā)電無機械轉(zhuǎn)動部件，操作維護簡單，運行穩(wěn)定可靠。一套光伏發(fā)電系統(tǒng)只要有太陽電池組件就能發(fā)電，加之自動控制的廣泛使用，基本上可實現(xiàn)無人值守，維護成本低。 光伏發(fā)電系統(tǒng)工作性能穩(wěn)定可靠，使用壽命長，晶體硅太陽電池壽命可達25到30年。 太陽電池組件結(jié)構(gòu)簡單，體積小，重量輕，便于運輸和安裝。光伏發(fā)電系統(tǒng)建設(shè)周期短，而且根據(jù)用電負荷容量可大可小，方便靈活，極易組合、擴容。（2）太陽能光伏發(fā)電的缺點 能量密度低。盡管太陽投向地球的能量總和極其巨大，但由于地球表面積也很大，而且地球表面大部分被海洋覆蓋，真正能夠到達陸地表面的太陽能只有到達地球范圍輻射能量的10%左右，致使在

14、陸地單位面積上能夠直接獲得的太陽能量較少。 占地面積大。太陽能能量密度低，這就使得光伏發(fā)電系統(tǒng)占地面積會很大，每10kw光伏發(fā)電功率占地約需100，平均每平方米面積發(fā)電功率為100w。隨著光伏建筑一體化發(fā)電技術(shù)的成熟與發(fā)展，越來越多的光伏發(fā)電系統(tǒng)可以利用建筑物、建筑物的屋頂和立面，以逐步改善光伏發(fā)電系統(tǒng)占地面積大的不足。 轉(zhuǎn)換效率低。光伏發(fā)電的最基本單元是太陽電池組件。光伏發(fā)電的轉(zhuǎn)換效率指的是光能轉(zhuǎn)換成電能的比率。目前晶體硅光伏發(fā)電的轉(zhuǎn)換效率最高為17%左右，非晶硅光伏電池最高不超過10%。由于光電轉(zhuǎn)換效率太低，光伏發(fā)電功率密度低，難以形成高功率發(fā)電系統(tǒng)。因此，太陽電池的轉(zhuǎn)換效率低是阻礙光伏發(fā)

15、電大面積推廣的瓶頸之一。 間歇性工作。在地球表面，光伏發(fā)電系統(tǒng)只能在白天發(fā)電，晚上則不能發(fā)電，這和人們的用電方式和用電習(xí)慣不符。 受自然條件喝氣候環(huán)境因素影響大。太陽能光伏發(fā)電的能源直接來源于太陽光的照射，而地球表面上的太陽光照射受自然條件和氣候的影響很大，一年四季、晝夜交替、地理緯度和海拔高度等自然條件以及陰晴、雨雪、霧天甚至云層的變化都會嚴重影響系統(tǒng)的發(fā)電狀態(tài)。另外，環(huán)境因素的影響也很大，特別是空氣中的顆粒物降落在太陽電池組件表面，也會阻擋部分陽光的照射，是電池組件轉(zhuǎn)換效率降低，發(fā)電量減少。 地域依賴性強。不同的地理位置和氣候，使各地區(qū)的日照資源相差很大。光伏發(fā)電系統(tǒng)只有在太陽能資源豐富的

16、地區(qū)應(yīng)用效果才好。 系統(tǒng)成本高。由于太陽能光伏發(fā)電的效率較低，到目前為止光伏發(fā)電的成本任然是其他常規(guī)發(fā)電方式的幾倍，這是制約其廣泛應(yīng)用的主要因素。 晶體硅電池的制造過程高污染、高耗能。晶體硅電池的主要原料是純凈的硅。硅是地球上含量僅次于氧的元素，主要存在形式是沙子，從沙子一步步變成硅，期間要經(jīng)過多道化學(xué)和物理處理，不僅要消耗大量能源，還會造成一定的環(huán)境污染。2.2.2太陽能光伏發(fā)電的應(yīng)用 太陽電池及光伏發(fā)電系統(tǒng)已經(jīng)逐步應(yīng)用到工業(yè)、農(nóng)業(yè)、科技、國防及人們生活的方方面面，預(yù)計到21世紀中葉，太陽能光伏發(fā)電將成為重要的發(fā)電方式，在可再生能源結(jié)構(gòu)中占有一定比例。太陽能光伏發(fā)電的具體應(yīng)用主要有以下幾個方

17、面。(1)通信領(lǐng)域的應(yīng)用：包括太陽能無人值守微波中繼站，光纜通信系統(tǒng)及維護站，移動通信基站，廣播、通信、無線尋呼電源系統(tǒng)，衛(wèi)星通信和衛(wèi)星電視接收系統(tǒng)，載波電話光伏系統(tǒng)，小型通信機，部隊通信系統(tǒng)，士兵gps供電等。（如圖2-2所示）圖2-2太陽能微波中繼站（2）公路、鐵路、航運交通領(lǐng)域的應(yīng)用：如鐵路和公路信號系統(tǒng)，鐵路信號燈，交通警示燈，標志燈，信號燈，公路太陽能路燈，太陽能道釘燈、高空障礙燈，高速公路監(jiān)控系統(tǒng)，高速公路、鐵路無線電話亭，無人值守道班供電，航標燈燈塔和航標燈電源等，（如圖2-3所示）。 圖2-3太陽能燈具的應(yīng)用 圖2-3太陽能燈具的應(yīng)用（3）石油、海洋、氣象領(lǐng)域的應(yīng)用：石油管道陰

18、極保護和水庫閘門陰極保護的太陽能電源系統(tǒng)，石油鉆井平臺生活及應(yīng)急電源，海洋監(jiān)測設(shè)備，氣象和水文觀測設(shè)備、觀測站電源系統(tǒng)等。 （4）農(nóng)村和邊遠無電地區(qū)的應(yīng)用：在高原、海島、牧區(qū)、邊防哨所等農(nóng)村和邊遠無電地區(qū)應(yīng)用太陽能光伏戶用系統(tǒng)等。 （5）太陽能光伏照明方面的應(yīng)用：太陽能光伏照明包括太陽能路燈、庭院燈、草坪燈，太陽能景觀照明，太陽能路標標牌、信號指示、廣告燈箱照明等，還有家庭照明燈具（如圖2-3所示）及手提燈、野營燈、登山燈、垂釣燈、節(jié)能燈、手電等。 （6）大型光伏發(fā)電系統(tǒng)的應(yīng)用：大型光伏發(fā)電系統(tǒng)是100kw-50mw的地面獨立或并網(wǎng)光伏電站、風(fēng)光互補電路、各種大型停車場充電站等。2.3太陽能光

19、伏發(fā)電系統(tǒng)構(gòu)成、工作原理與分類2.3.1太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的構(gòu)成太陽能光伏系統(tǒng)由太陽能電池組、太陽能控制器、蓄電池（組）組成。如輸出電源為交流220v或110v，還需要配置逆變器。2.4 光伏電池組件單體太陽電池不能直接做電源使用。作電源必須將若干單體電池串、并聯(lián)連接和嚴密封裝成組件。光伏組件（也叫太陽能電池板）是太陽能發(fā)電系統(tǒng)中的核心部分，也是太陽能發(fā)電系統(tǒng)中最重要的部分。其作用是將太陽能轉(zhuǎn)化為電能，或送往蓄電池中存儲起來，或推動負載工作。又稱太陽電池組件( solar cell module)，是指具有封裝及內(nèi)部聯(lián)結(jié)的，能單獨提供直流電輸出的，最小不可分割的光伏電池組合裝置。光伏組件（俗稱

20、太陽能電池板）由太陽能電池片（整片的兩種規(guī)125*125mm、156*156mm、124*124mm等）或由激光切割機機或鋼線切割機切割開的不同規(guī)格的太陽能電池組合在一起構(gòu)成。由于單片太陽能電池片的電流和電壓都很小，然后我們把他們先串聯(lián)獲得高電壓，再并聯(lián)獲得高電流后，通過一個二極管（防止電流回輸）然后輸出。并且把他們封裝在一個不銹鋼、鋁或其他非金屬邊框上，安裝好上面的玻璃及背面的背板、充入氮氣、密封。整體稱為組件，也就是光伏組件或說是太陽電池組件。如圖所示圖1-2 太陽能光伏組件2.4.1組件制作流程組件制作流程 經(jīng)電池片分選-單焊接-串焊接-拼接(就是將串焊好的電池片定位,拼接在一起)-中間

21、測試(中間測試分:紅外線測試和外觀檢查)-層壓-削邊-層后外觀-層后紅外-裝框(一般為鋁邊框)-裝接線盒-清洗-測試(此環(huán)節(jié)也分紅外線測試和外觀檢查.判定該組件的等級)-包裝。(1)電池測試由于電池片制作條件的隨機性，生產(chǎn)出來的電池性能不盡相同，所以為了有效的將性能一致或相近的電池組合在一起，所以應(yīng)根據(jù)其性能參數(shù)進行分類；電池測試即通過測試電池的輸出參數(shù)（電流和電壓）的大小對其進行分類。以提高電池的利用率，做出質(zhì)量合格的電池組件。(2)正面焊接將匯流帶焊接到電池正面（負極）的主柵線上，匯流帶為鍍錫的銅帶，我們使用的焊接機可以將焊帶以多點的形式點焊在主柵線上。焊接用的熱源為一個紅外燈（利用紅外線

22、的熱效應(yīng)）。焊帶的長度約為電池邊長的2倍。多出的焊帶在背面焊接時與后面的電池片的背面電極相連。(3)背面串接背面焊接是將電池串接在一起形成一個組件串，我們目前采用的工藝是手動的，電池的定位主要靠一個膜具板，上面有放置電池片的凹槽，槽的大小和電池的大小相對應(yīng)，槽的位置已經(jīng)設(shè)計好，不同規(guī)格的組件使用不同的模板，操作者使用電烙鐵和焊錫絲將“前面電池”的正面電極（負極）焊接到“后面電池”的背面電極（正極）上，這樣依次串接在一起并在組件串的正負極焊接出引線。(4)層壓敷設(shè)背面串接好且經(jīng)過檢驗合格后，將組件串、玻璃和切割好的eva 、玻璃纖維、背板按照一定的層次敷設(shè)好，準備層壓。玻璃事先涂一層試劑（pri

23、mer）以增加玻璃和eva的粘接強度。敷設(shè)時保證電池串與玻璃等材料的相對位置，調(diào)整好電池間的距離，為層壓打好基礎(chǔ)。（敷設(shè)層次：由下向上：鋼化玻璃、eva、電池片、eva、玻璃纖維、背板）。(5)組件層壓將敷設(shè)好的電池放入層壓機內(nèi)，通過抽真空將組件內(nèi)的空氣抽出，然后加熱使eva熔化將電池、玻璃和背板粘接在一起；最后冷卻取出組件。層壓工藝是組件生產(chǎn)的關(guān)鍵一步，層壓溫度層壓時間根據(jù)eva的性質(zhì)決定。我們使用快速固化eva時，層壓循環(huán)時間約為25分鐘。固化溫度為150。(6)修邊層壓時eva熔化后由于壓力而向外延伸固化形成毛邊，所以層壓完畢應(yīng)將其切除。(7)裝框類似與給玻璃裝一個鏡框；給玻璃組件裝鋁框

24、，增加組件的強度，進一步的密封電池組件，延長電池的使用壽命。邊框和玻璃組件的縫隙用硅酮樹脂填充。各邊框間用角鍵連接。(8)焊接接線盒在組件背面引線處焊接一個盒子，以利于電池與其他設(shè)備或電池間的連接。(9)高壓測試高壓測試是指在組件邊框和電極引線間施加一定的電壓，測試組件的耐壓性和絕緣強度，以保證組件在惡劣的自然條件（雷擊等）下不被損壞。(10)組件測試測試的目的是對電池的輸出功率進行標定，測試其輸出特性，確定組件的質(zhì)量等級。目前主要就是模擬太陽光的測試standard test condition（stc），一般一塊電池板所需的測試時間在7-8秒左右。2.4.2光組件的主要參數(shù)硅太陽能電池的性

25、能參數(shù)主要有：短路電流、開路電壓、峰值電流、峰值電壓、峰值功率、填充因子和轉(zhuǎn)換效率等。短路電流()：當(dāng)將太陽能電池的正負極短路、使u=0時，此時的電流就是電池片的短路電流，短路電流的單位是安培(a)，短路電流隨著光強的變化而變化。開路電壓()：當(dāng)將太陽能電池的正負極不接負載、使i=0時，此時太陽能電池正負極間的電壓就是開路電壓，開路電壓的單位是伏特(v)。單片太陽能電池的開路電壓不隨電池片面積的增減而變化，一般為0.50.7v。峰值電流()：峰值電流也叫最大工作電流或最佳工作電流。峰值電流是指太陽能電池片輸出最大功率時的工作電流，峰值電流的單位是安培(a)。峰值電壓()：峰值電壓也叫最大工作電

26、壓或最佳工作電壓。峰值電壓是指太陽能電池片輸出最大功率時的工作電壓，峰值電壓的單位是v。峰值電壓不隨電池片面積的增減而變化，一般為0.450.5v，典型值為0.48v。峰值功率()：峰值功率也叫最大輸出功率或最佳輸出功率。峰值功率是指陽能電池片正常工作或測試條件下的最大輸出功率，也就是峰值電流與峰值電壓的乘積：。峰值功率的單位是w(瓦)。太陽能電池的峰值功率取決于太陽輻照度、太陽光譜分布和電池片的工作溫度，因此太陽能電池的測量要在標準條件下進行，測量標準為歐洲委員會的101號標準，其條件是：輻照度lkw、光譜aml.5、測試溫度25。 填充因子(ff)：填充因子也叫曲線因子，是指太陽能電池的最

27、大輸出功率與開路電壓和短路電流乘積的比值。計算公式為。填充因子是評價太陽能電池輸出特性好壞的一個重要參數(shù)，它的值越高，表明太陽能電池輸出特性越趨于矩形，電池的光電轉(zhuǎn)換效率越高。串、并聯(lián)電阻對填充因子有較大影響，太陽能電池的串聯(lián)電阻越小，并聯(lián)電阻越大，填充因子的系數(shù)越大。填充因子的系數(shù)一般在0.50.8之間，也可以用百分數(shù)表示。轉(zhuǎn)換效率()：轉(zhuǎn)換效率是指太陽能電池受光照時的最大輸出功率與照射到電池上的太陽能量功率的比值。即： （3.1）其中。第3章 太陽能光伏控制器3.1控制器的基本工作原理 太陽能電池的伏安特性具有很強的非線性，即單日照強度改變時，其開路電壓不會有大大的改變，但所產(chǎn)生的最大電流

28、會有相當(dāng)大的變化，所以其輸出功率與最大功率點會隨之改變。然而當(dāng)光強度一定時，太陽能電池輸出的電流一定，可以認為是恒流源。在幾個組成部分中，控制器的作用是對系統(tǒng)運行狀態(tài)進行數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控，控制整個系統(tǒng)充放電回路的狀態(tài)，保證供電系統(tǒng)能在長期無人值守的情況下可靠地運行，配以輸入、輸出、顯示、控制等外圍電路，組成一個實用控制系統(tǒng)。如圖所示圖2-1 控制器3.2 控制器的功能 控制器需對太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的運行情況和環(huán)境狀況進行檢測，包括光強、溫度、充電電流、蓄電池電壓和蓄電池溫度等，并最終完成控制器具有的控制和保護功能。如過充和過放保護、負載過流及短路保護、過壓保護、防反充功能、太陽能電池反接保護、蓄

29、電池反接保護、蓄電池開路保護等。 太陽能電池將吸收的光能轉(zhuǎn)換成電能而通過充電控制器對蓄電池充電，同時供給負載用電。充放電控制器的功能有兩個，一是對蓄電池的充放電保護，以避免蓄電池有過充或過放的情形發(fā)生，而蓄電池的任務(wù)則是儲能，以便在夜間或陰雨天供給負載用電；二是提供穩(wěn)定的直流電壓源給逆變器或直流負載使用。控制器應(yīng)具有的主要功能有：（1）高壓（hvd）斷開和恢復(fù)功能；（2）欠壓（lvg）告警斷開和恢復(fù)功能；（3）防止蓄電池過充電和過放電；（4）防止電池板或光伏方陣、蓄電池極性接反；（5）防止負載、控制器、逆變器和其他設(shè)備內(nèi)部短路；（6）具有防雷擊引起的擊穿保護；（7）具有溫度補償?shù)墓δ?；?）顯

30、示光伏發(fā)電系統(tǒng)的各種工作狀態(tài)，包括蓄電池（組）電壓、負載狀態(tài)、光伏方陣工作狀態(tài)、輔助電源狀態(tài)、環(huán)境溫度狀態(tài)、故障報警等。3.3太陽能警示燈光伏控制器的設(shè)計根據(jù)上文可知光伏系統(tǒng)的系統(tǒng)電壓為12v，而充電電流為0.67a，負載電流為0.24a，所以太陽能控制器選12v，5a 第4章 太陽能光伏儲能電池4.1鉛酸蓄電池鉛酸水電池又稱為鉛酸蓄電池，它的電極是由鉛和鉛的氧化物構(gòu)成，電解液是硫酸的水溶液。主要優(yōu)點是電壓穩(wěn)定、價格便宜；缺點是比能低(即每公斤蓄電池存儲的電能)、使用壽命短和日常維護頻繁。老式普通蓄電池一般壽命在2年左右，而且需定期檢查電解液的高度并添加蒸餾水。不過隨著科技的發(fā)展，普通蓄電池的

31、壽命變得更長而且維護也更簡單了。鉛酸蓄電池最明顯的特征是其頂部有6個可擰開的塑料密封蓋，上面還有通氣孔。這些密封蓋是用來加注、檢查電解液和排放氣體之用。按照理論上說，鉛酸蓄電池需要在每次保養(yǎng)時檢查電解液的高度，如果有缺少需添加蒸餾水。但隨著蓄電池制造技術(shù)的升級，鉛酸蓄電池發(fā)展為鉛酸免維護蓄電池，鉛酸蓄電池使用中無需添加電解液或蒸餾水。主要上利用充電達到水分解循環(huán)。鉛酸水電池大多應(yīng)用在三輪車，而免維護鉛酸蓄電池應(yīng)用范圍更廣，包括不間斷電源、電動車。鉛酸蓄電池根據(jù)應(yīng)用需要分為恒流放電（如 不間斷電源）和瞬間放電（如 汽車啟動電池）。4.2 蓄電池的作用 蓄電池的作用主要是存儲太陽電池發(fā)出的電能，并

32、可隨時向負載供電。太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)對蓄電池的基本要求是：自放電率低，使用壽命長，充電效率高，深放電能力強，工作溫度范圍寬，少維護或免維護以及價格低廉。目前為光伏系統(tǒng)配套使用的主要是免維護鉛酸電池，在小型、微型系統(tǒng)中，也可用鎳氫電池、鎳鎘電池、鋰電池或超級電容器等。當(dāng)有大容量電能存儲時，就需要將多只蓄電池串、并聯(lián)起來構(gòu)成電池組。4.3 鉛酸蓄電池的工作原理4.3.1 鉛酸蓄電池電動勢的產(chǎn)生：1鉛酸蓄電池充電后，正極板是二氧化鉛（），在硫酸溶液中水分子的作用下，少量二氧化鉛與水生成可離解的不穩(wěn)定物質(zhì)氫氧化鉛（），氫氧根離子在溶液中，鉛離子（）留在正極板上，故正極板上缺少電子。2.鉛酸蓄電池充電后

33、，負極板是鉛（），與電解液中的硫酸（）發(fā)生反應(yīng)，變成鉛離子（），鉛離子轉(zhuǎn)移到電解液中，負極板上留下多余的兩個電子（2e）。 可見，在未接通外電路時（電池開路），由于化學(xué)作用，正極板上缺少電子，負極板上多余電子，兩極板間就產(chǎn)生了一定的電位差，這就是電池的電動勢。4.3.2 鉛酸蓄電池放電過程的電化反應(yīng)：1.鉛酸蓄電池放電時，在蓄電池的電位差作用下，負極板上的電子經(jīng)負載進入正極板形成電流i ，同時在電池內(nèi)部進行化學(xué)反應(yīng)。2.負極板上每個鉛原子放出兩個電子后，生成的鉛離子（）與電解液中的硫酸根離子（）反應(yīng)，在極板上生成難溶的硫酸鉛（）。3.正極板的鉛離子（）得到來自負極的兩個電子（2e）后，變成二價

34、鉛離子（）與電解液中的硫酸根離子（）反應(yīng)，在極板上生成難溶的硫酸鉛（）。正極板水解出的氧離子（）與電解液中的氫離子（）反應(yīng)，生成穩(wěn)定物質(zhì)水.4.電解液中存在的硫酸根離子和氫離子在電力場的作用下分別移向電池的正負極，在電池內(nèi)部形成電流，整個回路形成，蓄電池向外持續(xù)放電。5.放電時濃度不斷下降，正負極上的硫酸鉛（）增加，電池內(nèi)阻增大（硫酸鉛不導(dǎo)電），電解液濃度下降，電池電動勢降低。6.化學(xué)反應(yīng)式為： 4.3.3 鉛酸蓄電池充電過程的電化反應(yīng)1.充電時，應(yīng)在外接一直流電源（充電極或整流器），使正、負極板在放電后生成的物質(zhì)恢復(fù)成原來的活性物質(zhì)，并把外界的電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能儲存起來。2. 在正極板上，在外

35、界電流的作用下，硫酸鉛被離解為二價鉛離子（ ）和硫酸根負離子()由于外電源不斷從正極吸取電子，則正極板附近游離的二價鉛離子（）不斷放出兩個電子來補充，變成四價鉛離子（ ），并與水繼續(xù)反應(yīng)，最終在正極極板上生成二氧化鉛（ ）。3.在負極板上，在外界電流的作用下，硫酸鉛被離解為二價鉛離子（ ）和硫酸根負離子（），由于負極不斷從外電源獲得電子，則負極板附近游離的二價鉛離子（ ）被中和為鉛（），并以絨狀鉛附在負極板上。4.電解液中，正極不斷產(chǎn)生游離的氫離子（ ）和硫酸根離子（），負極不斷產(chǎn)生硫酸根離子（），在電場的作用下，氫離子向負極移動，硫酸根離子向正極移動，形成電流。5.充電后期，在外電流的作用下

36、，溶液中還會發(fā)生水的電解反應(yīng)。6.化學(xué)反應(yīng)式為：4.4 光伏發(fā)電系統(tǒng)用vrla蓄電池特點4.4.1、光伏發(fā)電系統(tǒng)用蓄電池的工作方式蓄電池的工作方式可分為循環(huán)使用和浮充使用兩種。經(jīng)常處于頻繁的充放電工作狀態(tài)，即循環(huán)使用；經(jīng)常處于充電狀態(tài)則為浮充使用，能彌補蓄電池因自放電而造成的容量損失。光伏發(fā)電系統(tǒng)用vrla蓄電池屬于循環(huán)使用方式。4.4.2、光伏系統(tǒng)用蓄電池充放電特性光伏發(fā)電系統(tǒng)用蓄電池充放電特性一般有4點：（1）白天充電，晚上以及陰、雨天放電；（2）充電倍率低，平均充電電流一般為0.010.02c，很少達到0.10.2c；（3）放電電流小，放電倍率通常為0.0040.05c；（4）一次充電時

37、間較短，即使長的時候僅為約10h。光伏系統(tǒng)很少能完全、快速地給蓄電池充滿電，蓄電池往往會處于欠充電狀態(tài)。4.4.3、閥控式鉛酸蓄電池結(jié)構(gòu)（1）采用多元優(yōu)質(zhì)板柵合金，提高氣體釋放的過電位。即普通蓄電池板柵合金在2.30v/單體（25）以上時釋放氣體。采用優(yōu)質(zhì)多元合金后，在2.35v/單體（25）以上時釋放氣體，從而相對減少了氣體釋放量。 （2）讓負極有多余的容量，即比正極多出10%的容量。充電后期正極釋放的氧氣與負極接觸，發(fā)生反應(yīng)，重新生成水，即 o2+2pb2pbo+2h2so4h2o+2pbso4，使負極由于氧氣的作用處于欠充電狀態(tài)，因而不產(chǎn)生氫氣。這種正極的氧氣被負極鉛吸收，再進一步化合成

38、水的過程，即所謂陰極吸收。 （3）為了讓正極釋放的氧氣盡快流通到負極，必須采用和普通鉛酸蓄電池所采用的微孔橡膠隔板不同的新型超細玻璃纖維隔板。其孔率由橡膠隔板的50%提高到90%以上，從而使氧氣易于流通到負極，再化合成水。另外，超細玻璃纖維隔板具有將硫酸電解液吸附的功能，因此即使電池傾倒，也無電解液溢出。 （4）采用密封式閥控濾酸結(jié)構(gòu)，使酸霧不能逸出，達到安全、保護環(huán)境的目的。 在上述陰極吸收過程中，由于產(chǎn)生的水在密封情況下不能溢出，因此閥控式密封鉛酸蓄電池可免除補加水維護，這也是閥控式密封鉛酸蓄電池稱為免維電池的由來。但是，免維的含義并不是任何維護都不做，恰恰相反，為了提高閥控式密封鉛酸蓄電

39、池的使用壽命，有許多維護工作等著我們?nèi)プ觯_的使用方法只有在做中才能探索出來。4.5 蓄電池容量 電池容量是指電池儲存電量的數(shù)量，以符號c表示。常用的單位為安培小時，簡稱安時（ah）或毫安時（mah）。電池的容量可以分為額定容量（標稱容量）、實際容量。 （1）額定容量 額定容量是電池規(guī)定在在25環(huán)境溫度下，以10小時率電流放電，應(yīng)該放出最低限度的電量(ah)。 a、放電率。放電率是針對蓄電池放電電流大小，分為時間率和電流率。放電時間率指在一定放電條件下，放電至放電終了電壓的時間長短。依據(jù)iec標準，放電時間率有20，10，5，3，1，0.5小時率及分鐘率，分別表示為：20hr，10hr，5h

40、r，3hr，2hr，1hr，0.5hr 等。 b、放電終止電壓。鉛蓄電池以一定的放電率在25環(huán)境溫度下放電至能再反復(fù)充電使用的最低電壓稱為放電終了電壓。大多數(shù)固定型電池規(guī)定以10hr放電時（25）終止電壓為1.8v/只。通常，為使電池安全運行，小于10hr的小電流放電，終止電壓取值稍高，大于10hr的大電流放電，終止電壓取值稍低。在通信電源系統(tǒng)中，蓄電池放電的終止電壓，由通信設(shè)備對基礎(chǔ)電壓要求而定。 放電電流率是為了比較標稱容量不同的蓄電池放電電流大小而設(shè)的，通常以10小時率電流為標準，用i10表示，3小時率及1小時率放電電流則分別以i3、i1表示。 c、額定容量。固定鉛酸蓄電池規(guī)定在25環(huán)境

41、下，以10小時率電流放電至終了電壓所能達到的額定容量。10小時率額定容量用c10表示。10小時率的電流值為c10/10 其它小時率下容量表示方法為：3小時率容量(ah)用c3表示， 在25環(huán)境溫度下實測容量(ah)是放電電流與放電時間(h)的乘積，閥控鉛酸固定型電池c3和i3值應(yīng)該為c3=0.75 c10(ah) i3=2.5 i10(h) 1小時定容量(ah)用c1表示，實測c1和i1值應(yīng)為c1=0.55 c10(ah) i1=5.5 i10(h) (2)實際容量 實際容量是指電池在一定條件下所能輸出的電量。它等于放電電流與放電時間的乘積，單位為ah。電池內(nèi)阻 電池內(nèi)阻包括歐姆內(nèi)阻和極化內(nèi)阻

42、，極化內(nèi)阻又包括電化學(xué)極化與濃差極化。內(nèi)阻的存在，使電池放電時的端電壓低于電池電動勢和開路電壓，充電時端電壓高于電動勢和開路電壓。電池的內(nèi)阻不是常數(shù)，在充放電過程中 隨時間不斷變化，因為活性物質(zhì)的組成、電解液濃度和溫度都在不斷地改變。歐姆電阻遵守歐姆定律；極化電阻隨電流密度增加而增大，但不是線性關(guān)系，常隨電流密度的對數(shù)增大而線性增大。 4.6太陽能電池功率的計算太陽能警示燈的容量計算一般可以按照獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計方法進行，所以我們采用這個計算公式： （3-2）在公式中，太陽能電池組件功率、用電器功率的單位都是瓦（w）；用電時間和當(dāng)?shù)胤逯等照諘r數(shù)的單位都是小時（h）。 損耗系數(shù)主要有線路損耗

43、、控制器接入損耗、太陽能電池板玻璃表面臟污及安裝傾角不能兼顧冬季和夏季等因素，可根據(jù)需要在1.62之間選取。由上文知道每個發(fā)光單元的功率為：紅光： 8.8*0.06=0.528（w）藍光： 10.2*0.08=0.816(w)故 用電器功率為0.528*2+0.816*2=2.688（w）考慮到警示燈是亮0.2s滅0.2s，所以亮的時間和滅的時間是相等的。故 用電時間=24/2=12（h）根據(jù)查表可知武威為4.4小時。損耗系數(shù)我們?nèi)?.6將上述數(shù)據(jù)帶入公式3.111.7295w所以選取太陽能電池組件為12w，而光伏發(fā)電系統(tǒng)的系統(tǒng)電壓為12v，故蓄電池標稱的電壓也為12v，而電池組件的電壓應(yīng)該大

44、于蓄電池標稱電壓的20%到30%，所以電池組件的工作電壓要大于14.4v。由于考慮到太陽能電池的富余量，所以我們選取工作電壓為18v的太陽能電池組件。根據(jù)計算，太陽能警示燈的光伏發(fā)電系統(tǒng)所用的電池組件的規(guī)格如下表所示表 電池組件的規(guī)格如下表所示型號dzrc-p156-12w-18v功率(w)12w最大工作電流(a)0.67a最大工作電壓(v)18v短路電流(a)0.75a開路電壓(v)21.5v 第5章 太陽能交通信號燈雙面兩閃燈的系統(tǒng)配置5.1單片機at89c51at89c51是一種高效微控制器，它是美國atmel公司生產(chǎn)的低電壓，高性能cmos8位單片機，片內(nèi)含4kbytes的可反復(fù)擦寫的

45、flash只讀程序存儲器(fperomflash programmable and erasable read only memory) 和1288位的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器(ram)，該器件采用atmel公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn)，它與mcs-51系統(tǒng)產(chǎn)品兼容，at89c51單片機功能強大，具有8kb中央處理器（cpu）和4kbflash程序存儲器，性價比高，可應(yīng)用于很多要求高性價比的場合，靈活地應(yīng)用于各個控制領(lǐng)域9。5.1.1 at89c51的主要性能l 內(nèi)含4kb可重編程的fperom；l 與mcs-51產(chǎn)品指令系統(tǒng)完全兼容；l 1288位的內(nèi)部ram；l 4個8位(32根)雙向可位

46、尋址的i/o端口；l 2個16位的計數(shù)/定時器；l 全雙工方式的串行通道(uart)；l 6個中斷源；l 5個向量二級中斷結(jié)構(gòu)；l 最高時鐘振蕩頻率可達12mhz；l 指令集中64條為單周期指令，支持6種尋址方式，共111條指令；l 低功耗空閑和掉電方式；l 片內(nèi)振蕩器和時鐘電路。5.1.2 at89c51的引腳功能 at89c51為雙列直插（dip）式封裝的51單片機芯片，有40條引腳，其引腳示意及功能分類如圖3.2所示。圖 at89c51單片機引腳圖各引腳功能說明如下： （1）主電源引腳 vcc（40腳）：接+5（120）v電源正端； vss（20腳）：接地。 （2）i/o引腳p0口（39

47、32腳）：p0.0p0.7統(tǒng)稱為p0口。p0口是一組8位漏極開路型雙向i/o口,分時復(fù)用為低8位地址總線和雙向數(shù)據(jù)總線。作為輸出口用時，每位能吸收電流的方式驅(qū)動8個邏輯門電路，對端口p0寫“1”時，可作為高阻抗輸入端用。在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這組端口線分時轉(zhuǎn)換地址（低8位）和數(shù)據(jù)總線復(fù)用，在訪問期間激活內(nèi)部上拉電阻。在flash編程時，p0口作為原碼輸入口，當(dāng)flash進行校驗時，p0口輸出原碼，此時p0外部必須被拉高。p1口（18腳）：p1.0p1.7統(tǒng)稱為p1口，可作為準雙向i/o口使用。p1是一個帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向i/o口，p1口緩沖器能接收輸出4ttl門電流。對端口寫“1”，通

48、過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時可作輸入口。p1口被外部下拉為低電平時，輸出電流，是因為內(nèi)部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流。在flash編程和校驗時，p1口作為第八位地址接收。p2口（2128腳）：p2.0p2.7統(tǒng)稱為p2口，一般作為準雙向i/o使用。p2是一個帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向i/o口。p2的輸出緩沖器可驅(qū)動4個ttl邏輯門電路。當(dāng)對p2端口寫“1”時，內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時可作輸入口。作輸入口使用時，由于內(nèi)部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流（iil）。在接有片外存儲器或擴展i/o口且尋址范圍超過256b時，p2口用作高8

49、位地址總線。當(dāng)給出地址為“1”時，它就利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當(dāng)對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進行讀/寫時，p2口便輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。在flash編程和校驗時，p2口接收高八位地址信號和控制信號。p3口（1017腳）：p3.0p3.7統(tǒng)稱為p3口。p3口是一組帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向i/o口。p3口的輸出緩沖器可驅(qū)動4個ttl邏輯門電路接收輸出電流。當(dāng)p3口寫“1”時，通過內(nèi)部的上拉電阻上拉為高電平并作為輸入口。此時由于外部下拉為低電平，p3口將輸出電流（iil）。除作為準雙向i/o口使用外，還可以將每一位用于第二功能，而且p3口的每一條引腳均可獨立定義為第一功能的輸入輸出或第二功能。p3口第

50、二功能祥見表3.1 ：表 3.1 p3口第二功能表rst：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時，要保持rst腳兩個機器周期的高電平時間。 ale/prog：當(dāng)訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在flash編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時，ale端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個ale脈沖。如想禁止ale的輸出可在sfr8eh地址上置0。此時， ale只有在執(zhí)行movx，movc指令是ale才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)

51、行狀態(tài)ale禁止，置位無效。 /psen：外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取指期間，每個機器周期兩次/psen有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的/psen信號將不出現(xiàn)。 /ea/vpp：當(dāng)/ea保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（0000h-ffffh），不管是否有內(nèi)部程序存儲器。注意加密方式1時，/ea將內(nèi)部鎖定為reset；當(dāng)/ea端保持高電平時，此間內(nèi)部程序存儲器。在flash編程期間，此引腳也用于施加12v編程電源（vpp）。xtal1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。 xtal2：來自反向振蕩器的輸出。5.1.3 at89c51功能描述： at

52、89c51是一種低損耗、高性能、cmos八位微處理器,片內(nèi)有4k 字節(jié)的在線可重復(fù)編程快擦快寫程度存儲器,能重復(fù)寫入擦除解1000次，數(shù)據(jù)保存時間為十年。它與mcs-51系列單片機在指令系統(tǒng)和引腳上完全兼容,不僅可完全代替mcs251系列單片機,而且能使系統(tǒng)具有許多mcs-51系列產(chǎn)品沒有的功能。 at89c51可構(gòu)成真正的單片機最小應(yīng)用系統(tǒng),縮小系統(tǒng)體積,增加系統(tǒng)的可靠性,降低了系統(tǒng)成本。只要程序長度小于4k，四個i/o口全部提供給用戶?？捎?v 電壓編程,而且擦寫時間僅需10毫秒,僅為8751/87c51的擦除時間的百分之一,與 8751/87c51的12v 電壓擦寫相比,不易損壞器件,沒

53、有兩種電源的要求,改寫時不拔下芯片,適合許多嵌入式控制領(lǐng)域。工作電壓范圍寬2.7v6v ,全靜態(tài)工作,工作頻率寬,在0hz 24mhz 內(nèi),比8751/87c51等系列的6 mhz 12mhz 更具有靈活性,系統(tǒng)能快能慢。at 89c51芯片提供三級程序存儲器加密,提供了方便靈活而可靠的硬加密手段,能完全保證程序或系統(tǒng)不被仿制。 另外at89c51還具有mcs51系列單片機的所有優(yōu)點。1288位內(nèi)部 ram ,32位雙向輸入輸出線,兩個十六位定時計時器,5個中斷源,兩級中斷優(yōu)先級,一個全雙工異步串行口及時鐘發(fā)生器等。5.2太陽能交通信號燈雙面兩閃燈容量計算設(shè)計要求，太陽能光伏系統(tǒng)用到光伏組件，

54、蓄電池，控制器這三種器件，經(jīng)過計算光伏系統(tǒng)的配置和選型如下：光伏組件選用12w，18v的多晶硅鋼化玻璃層壓組件；蓄電池選用12v，7ah的閥控式鉛酸蓄電池；控制器選用12v，5a的控制器。5.2.1太陽能警示燈光伏系統(tǒng)蓄電池容量設(shè)計太陽能警示燈的蓄電池容量計算一般可以按照獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計方法進行，所以我們采用太陽能電池組件匹配的這個計算公式： 太陽能電池組件功率、用電器功率的單位都是瓦（w）；用電時間和當(dāng)?shù)胤逯等照諘r數(shù)的單位都是小時（h）。 系統(tǒng)安全系數(shù)主要是為蓄電池放電深度（剩余電量）、冬天時蓄電池放電容量減小、逆變器轉(zhuǎn)換效率因素所加的系數(shù)，計算時可根據(jù)需要在1.62之間選取。由上文可

55、知用電器功率為：2.688（w）；用電時間為：12（h）；系統(tǒng)電壓為：12(v)；連續(xù)陰雨天設(shè)計為：1.5（d）；系統(tǒng)安全系數(shù)為：1.6將數(shù)據(jù)帶入公式中得 蓄電池容量為6.4512a故 光伏系統(tǒng)的蓄電池選用7ah,12v的閥控式鉛蓄電池。5.2.2發(fā)光二極管發(fā)光二極管(lightemittingdiode,led)，是一種半導(dǎo)體組件。初時多用作為指示燈、顯示板等；隨著白光led的出現(xiàn)，也被用作照明。它被譽為21世紀的新型光源，具有效率高，壽命長，不易破損等傳統(tǒng)光源無法與之比較的優(yōu)點。加正向電壓時，發(fā)光二極管能發(fā)出單色、不連續(xù)的光，這是電致發(fā)光效應(yīng)的一種。改變所采用的半導(dǎo)體材料的化學(xué)組成成分，可

56、使發(fā)光二極管發(fā)出在近紫外線、可見光或紅外線的光。led（light emitting diode），發(fā)光二極管，是一種固態(tài)的半導(dǎo)體器件，它可以直接把電轉(zhuǎn)化為光。led的心臟是一個半導(dǎo)體的晶片，晶片的一端附在一個支架上，一端是負極，另一端連接電源的正極，使整個晶片被環(huán)氧樹脂封裝起來。半導(dǎo)體晶片由兩部分組成，一部分是p型半導(dǎo)體，在它里面空穴占主導(dǎo)地位，另一端是n型半導(dǎo)體，在這邊主要是電子。但這兩種半導(dǎo)體連接起來的時候，它們之間就形成一個“p-n結(jié)”。當(dāng)電流通過導(dǎo)線作用于這個晶片的時候，電子就會被推向p區(qū)，在p區(qū)里電子跟空穴復(fù)合，然后就會以光子的形式發(fā)出能量，這就是led發(fā)光的原理。而光的波長也就是光的顏色，是由形成p-n結(jié)的材料決定的。led優(yōu)點：電光轉(zhuǎn)化效率高（接近100%）、綠色環(huán)保、壽命長（可達10萬小時）、工作電壓低（3v左右）、反復(fù)開關(guān)無損壽命、體積小、發(fā)熱少、亮度高、堅固耐用、易于調(diào)光、