解剖基于单片机的太阳能路灯控制器设计方案

太阳辐射能是取之不尽、用之不竭的、是人类能够自由利用的能源。在世界能源短缺、环境污染日益严重的今天，充分开发利用太阳能是世界各国政府可持续发展的能源战略决策。在政府及有关部门的大力推广和推动下，环保节能意识在人们有心中日渐加强，太阳能便以其节能环保、安全可靠、操作便捷的优势登上新时代的舞台，并广泛被人们大众所接受，在各大领域得到成功的推广应用。

据专业单片机线束加工厂东莞浩智电子刘工程师介绍，随着传统能源的日益紧缺，太阳能的应用越来越广泛，尤其太阳能发电领域在短短的数年时间内已发展成为成熟的朝阳产业。为加强客户的理解与认知，刘工程师还给大家详细分析了单片机的太阳能路灯控制器设计方案。

硬件电路组成及工作原理

1、系统硬件结构

太阳能路灯智能控制器系统硬件结构如图1所示，该系统以STC12C5410AD 单片机为核心，外围电路主要由电压采集电路、负载输出控制与检测电路、LED 显示电路及键盘电路等部分组成。电压采集电路包括太阳能电池板和蓄电池电压采集，用于太阳光线强弱的识别以及蓄电池电压的获取。单片机的P3口的两位作为键盘输入口，用于工作模式等参数的设置。

2、STC12C5410AD 单片机

STC12C5410AD是STC12 系列单片机，采用RISC型CPU 内核，兼容普通8051 指令集， 片内含有10 KB Flash 程序存储器，2 KB Flash 数据存储器，512 B RAM 数据存储器，同时内部还有看门狗（WDT）；片内集成MAX810 专用复位电路、8 通道10位ADC 以及4通道PWM；具有可编程的8级中断源4种优先级，具有在系统编程（ISP）和在应用编程（IAP）片内资源丰富、集成度高、使用方便。

STC12C5410AD 对系统的工作进行实施调度，实现外部输入参数的设置、蓄电池及负载的管理、工作状态的指示等。为充分使用片内资源，本文所设置的参数写入Flash数据存储器内。

3、键盘电路

P3.4（T0）接F1键，用于设置状态的识别及参数设置；P3.5（T1）接F2键，用于自检及“加1”功能，根据程序流程，分别实现不同功能。

4、电压采集与电池管理

太阳能电池板电压采集用于太阳光线强弱的判断，因而可以作为白天、黄昏的识别信号。同时本系统支持太阳能板反接、反充保护。

蓄电池电压采集用于蓄电池工作电压的识别。

利用微控制器的PWM 功能对蓄电池进行充电管理。若太阳能电池正常充电时蓄电池开路，控制器将关断负载，以保证负载不被损伤，若在夜间或太阳能电池不充电时蓄电池开路， 控制器由于自身得不到电力，不会有任何动作。当充电电压高于保护电压（15 V）时，自动关断对蓄电池的充电；此后当电压掉至维护电压（13.2V）时，蓄电池进入浮充状态，当低于维护电压（13.2 V）后浮充关闭，进入均充状态。当蓄电池电压低于保护电压（11 V）时，控制器自动关闭负载开关以保护蓄电池不受损坏。通过PWM充电电路（智能三阶段充电），可使太阳能电池板发挥最大功效，提高系统充电效率。本系统支持蓄电池的反接、过充、过放。