摘 要 : 文章设计一款太阳能 LED 灯 , 经过太阳能给锂电池充电 , 利用 51 单片机通过检测电路对整个系统施行管理和监控, 可以使用手机和 WIFI 作为通信工具 , 利用光敏电阻检测光照 , 进而控制灯的亮度 , 天越黑 , 灯越亮 , 程序编写构造清晰, 应用前景广阔 。 关键词 : 单片机 ; 太阳能 ; 光敏电阻 ; C 语言
0 引言
太阳能与 LED 相结合的技术运用在路灯领域完全符合“ 绿色 , 节能 , 低成本 ” 的现代化设计理念 。 基于目前相关研究, 笔者设计了一款基于单片机的太阳能 LED 灯 , 可以使用手机, 通过 WIFI 控制灯的亮灭 , 单片机检测太阳能电池板的电压, 并将太阳能电池板是否正常运行信息发送给手机。 基于单片机的太阳能控制系统不仅能够在路灯上使用, 其设计方法及其技术还可以普遍使用到电池控制器, 逆变控制器等领域 , 对相关科学具备推进作用并且具有很大拓展价值。1 总体方案设计
太阳能无线 LED 灯系统主要由单片机系统 、 太阳能接口电路、 锂电池充电及升压电路 、 WIFI 模块电路 、 光照检测电路、 A/D 采集转换电路和 LED 灯电路组成 。 太阳能接口电路、 锂电池充电及升压电路 、 光照检测电路 、 A/D 采集转换电路作为输入模块, LED 灯电路作为输出模块 ,WIFI 模块电路与单片机系统及作为输入模块也作为输出模块, 用户可通过 WIFI 发送指令 。 系统框图如图 1 所示 。![](/i/ll/?i=direct/4814e28596874d488d285bd6212324c9.png)
2 系统硬件设计
硬件设计主要包括太阳能接口电路 、 分压电路 、 光照检测电路、 WIFI 模块电路等几部分 。 首先通过太阳能给锂电池充电; 把装置置于阳光下 , 通过光敏电阻检测光照 ,进而控制灯的亮度; 光敏电阻对光照十分敏感 , 其在无光照时, 呈现的是高阻状态 , 暗电阻一般可达 1.5M Ω , 当有光照时, 材料中激发出自由电子和空穴 , 其电阻值减小 , 电阻值会随着光照强度的升高迅速降低, 亮电阻值可小至1kΩ 以下 ; 通过 WIFI 控制灯的亮灭 , 单片机检测太阳能电池板的电压, 并将太阳能电池板是否正常运行信息发送给用户 。2.1 太阳能接口电路设计
本系统中选择 9V 多晶硅太阳能电池板作为发电元件, 太阳能发电后经过 L7805CV 芯片稳压后 , 将发电后的电压稳在 5V , 然后在经过 TP4056 芯片给锂电池进行充放电, 同时因为锂电池的电压为 3.7V ~ 4.2V , 而本设计的单片机等电路均为 5V 供电 , 所以用升压装置将 3.7V 的电压升到 5V 来给设备供电 。 太阳能电池板发电原理图如图2 所示 。![](/i/ll/?i=direct/7a68604a9b53464194358a1d1e46e29c.png)
2.2 分压电路设计
在串联电路中 , 各电阻上的电流相等 , 各电阻两端的电压之和等于电路总电压。 可知每个电阻上的电压小于电路总电压, 故称串联电阻分压 。 在设计中 , 选择的 A/D 芯片采集的 5V 电压 , 故超过 5V 的电压需要分压后降压为 0 ~5V 才可以经过 A/D 转换 , 其电路原理图如图 3 所示 。2.3 光照检测电路设计
本系统选择光敏电阻作为检测光照的器件 , 其工作原理是基于内光电效应。 光照愈强 , 阻值就愈低 , 随着光照强度的升高, 电阻值迅速降低 , 光敏电阻对光线十分敏感, 其在无光照时 , 呈高阻状态 。 在本设计中 , 通过串联一个电阻实现光敏电阻的分压, 电阻为分压电阻 , 同时也保护光敏电阻, 其原理图如图 4 所示 。2.4 WIFI 模块电路设计
串口 WIFI 模块是新一代嵌入式 WIFI 模块 , 一款超低功耗的模块, 可将用户的物理设备连接到 WIFI 无线网络上, 进行互联网或局域网通信 , 实现联网功能 , 用手机连接APP 控制 LED 灯的亮灭 , WIFI 模块电路图如图 5 所示 。![](/i/ll/?i=direct/38cd639ad557491ca91b4d0ace1bab2c.png)