太阳能路灯c语言程序,基于单片机的智能太阳能路灯控制系统的设计方案
智能太阳能路灯系统集太阳能光伏技术、蓄电池技术、照明光源技术于一体，通过LPC935单片机和UC3906芯片实现高效、安全的运行。系统采用热释电红外、微波双鉴传感器和无线通讯技术，支持主副灯智能切换、环境感应和通信控制。白天太阳能电池板为蓄电池充电，夜晚根据环境光照强度控制主副灯工作，同时人体感应单元可检测行人并实现智能照明控制。系统采用P89PLC935单片机作为主控制器，结合密封铅酸蓄电池充电专用芯片UC3906，延长系统使用寿命。实验表明，系统在节能、智能控制等方面表现优异，满足节能减排需求。
摘要
随着科学技术的快速发展，全球能源危机的日益加剧已经不容忽视。传统的能源供应难以满足现代经济的快速增长。各国对新能源的研发和利用愈发重视。太阳能源以其安全可靠、无噪声、无污染及可再生的独特优势著称，加之，随着光伏技术的逐步成熟和完善，光伏发电已成为应对能源危机的重要途径之一。
智能太阳能路灯通过太阳能组件的光生伏特效应，将光能转变成电能，并储存在蓄电池中供负载使用，它融合了太阳能光伏技术、蓄电池技术、照明光源技术等多领域技术，是新能源领域的重要创新。太阳能路灯控制器用于协调太阳能电池板、蓄电池以及负载之间的运行工作，确保整个太阳能光伏系统高效、安全运行。
1 智能太阳能路灯系统总体方案
智能太阳能路灯系统由太阳能电池板、蓄电池、LED灯（主灯、副灯）以及控制器构成（如图1所示）。白天，太阳能电池板接收太阳辐射能，将其转化为电能存储于蓄电池中；夜晚，当光照度降低时，控制器启动，点亮副灯以提供指示性照明。当检测到有人经过时，控制器不仅点亮主灯和副灯，还通过通信模块协调前后相邻路灯的点亮状态，确保行人在此路段的安全照明。此外，控制器还会监测蓄电池的充放电状态，当电池电量超出设定范围时，会自动切断充放电电路，有效保护电池免受损害。在连续阴雨天气，系统可切换至市电照明模式，避免蓄电池长期处于亏电状态。
图1 智能太阳能路灯系统总体方案
该控制系统硬件部分的详细电路设计与实现
系统硬件以P89PLC935单片机为核心控制器，实现功能模块的合理设计，各子模块均满足功能需求，具体工作原理可参考图2。
( 1) 控制器
控制器选用P89LPC935单片机，这是一款封装设计的高性能微控制器，特别适用于本系统中对高集成度和低成本有严格要求的场景。该微控制器具备多项系统级功能，能够显著降低元器件数量的同时，确保系统运行效率。其处理器采用高性能架构，指令执行时间限定在2至4个时钟周期，相较于标准80C51的6倍，展现出更高的性能水平。此外，P89LPC935还集成有多种高级功能模块，进一步提升了系统的可靠性和扩展性。该设备的8KB存储器空间完全满足本系统程序存储需求，无需额外扩展EPROM。
该单片机内置了两个4输入通道的8位A/D转换器模块，无需额外配置外部A/D转换器，简化了外围硬件电路的设计。P89LPC935的内置看门狗电路和低电压检测机制能在电源故障或强电磁干扰情况下可靠地将系统复位，显著提升了系统的安全可靠性。
( 2) 环境照度的检测
本系统通过光敏开关实现环境照度的监测。环境照度检测构成了路灯系统的核心开关机制。当夜晚环境照度较低时，主副灯、人体感应单元及相关控制电路启动运作，而白天时，光敏电阻的阻值较小，导致LM358比较器的负端电位高于正端电位，从而输出低电平信号。单片机接收此低电平信号后，将进行相应的电路隔离操作。相反，夜晚时光敏电阻的阻值较大，LM358比较器的负端电位低于正端电位，输出高电平信号，此时单片机会解除隔离并接收人体感应信号及通讯信号。
( 3) 人体感应单元
本系统采用非主动式热电红外传感器和微波双鉴技术作为人体感应设备。人体体温恒定，通常维持在36.5℃，从而发出特定波长的红外线，通常为10μm附近。人体发出的10μm红外信号经过菲涅尔滤光片增强后，聚焦到热释电元件上。当人体体温发生变化时，热释电元件接收到来自人体的红外辐射，失去电荷平衡并产生电信号，经由后续电路处理后触发报警装置［2］。然而，热气流和暖风可能干扰热释电红外探测器的信号，导致与相邻灯发生误通讯。为弥补这一缺陷，系统同时，为了弥补被动式热释电红外探测器在环境干扰方面的不足，采用微波多普勒效应技术进行辅助探测。通过热释电红外和微波双鉴技术的结合，既克服了单一技术的局限性，又有效解决了误通讯问题。模拟信号可通过系统内置的P0.0模块（内置A/D转换器）直接接收，无需额外外接A/D转换电路。
( 4) 通信单元
通信单元用于实现与相邻路灯的通信，以确保行人在相邻路灯之间的亮度。本系统采用PTR2000无限嵌入式模块。PTR2000是基于nRF401基础上的无线数据传输模块，该模块包括工作频道的设置、接收、发送功能。通过设置TXEN、CS、PWR三个引脚来设定工作模式，DO、DI分别与单片机的RXD、TXD端口相连，通过串口与单片机进行数据传输，由单片机完成数据采集和处理。发送数据时，PTR2000将单片机要发送的信号调制为射频信号发送到相邻路灯，同时将相邻路灯接收到的射频信号调制为单片机可识别的TTL信号。
蓄电池的优良特性与其长的使用寿命在一定程度上与其充放电的规范程度密切相关。不当的充电不仅会缩短蓄电池的使用寿命，还会导致其性能下降。因此，为了防止蓄电池发生过充过放现象，本系统采用了专门针对蓄电池设计的UC3906模块。该模块包含独立的电压控制电路和限流放大器，能够精确控制UC3906内部驱动器的输出状态，从而实现对充电电流大小的精确调节。外接电路中的串流调整管能够直接响应UC3906的输出信号，从而实现对充电器输出电压和电流的精确控制。UC3906内部的电压和电流检测比较器能够实时监测电池的充电状态，并根据检测结果控制相关充电状态逻辑电路的输出信号。具体工作原理如图2所示。
图2 智能太阳能路灯控制系统电路原理图
3 控制系统软件设计
控制软件程序以C语言方式进行编写，并采用模块化设计（如图3所示流程图）。硬件部分在开机复位后，首先对LPC935单片机进行初始化配置，将P1.0和P1.1引脚设置为推挽模式，以增强其驱动能力；同时将P0.0引脚设置为高阻状态以屏蔽感应信号，其余引脚配置为双向口。随后，根据系统需求将与PWR电源连接的P2.3引脚设置为低电平状态，使其进入低功耗模式，此时该引脚将不接收也不发送数据。当检测到光照强度不足时，系统会读取P2.2引脚电平状态，随后将P1.1引脚置位，以点亮副灯进行指示性照明，并将P0.0引脚重新配置为双向口以解除感应信号屏蔽。同时，将PWR和TXEN引脚置位为接收状态，使PTR2000处于接收相邻灯信号的准备状态。当检测到有人通过时，P0.0引脚会接收到相应的信号，随后将P1.0引脚置位以点亮主灯，并同时将PWR和TXEN引脚置位为发送状态，使PTR进入发送模式并发送信号给相邻灯。相邻灯接收到信号后会自动点亮主灯，以确保行人在此路段的安全通行，且该过程会持续30秒后自动关闭主灯，从而实现只有在有人经过时副灯进行指示性照明的效果。整个过程实现了智能化的自动控制功能。
图3 智能太阳能路灯系统流程图
4 结束语
本文介绍了一种智能太阳能路灯系统，在实验阶段，白天，太阳能电池为蓄电池充电，夜间，蓄电池向电路放电。在夜间，当无人经过时，副灯点亮并指示道路；当有人经过时，主副灯同时点亮，并向相邻灯发送通信信号，同时前后邻灯也被点亮。人体感应距离设定为12米，当主副灯同时点亮时，路面照度达到40lux，各项性能指标均符合设计要求。