隨著科學技術的迅速發展，世界能源危機日益嚴重，利用常規能源已不能適應世界經濟快速增長的需要，開發和利用新能源越來越引起各國的重視。太陽能源本身的安全可靠、無噪聲、無污染和可再生性的特點，加之現今光伏技術的逐漸成熟，利用光伏發電成為解決能源問題的一大途經。

智能太陽能路燈是利用太陽能組件的光生伏特效應，將光能轉換為電能，并儲存在蓄電池中供負載使用，它是集太陽能光伏技術、蓄電池技術、照明光源技術于一體的新興技術。太陽能路燈控制器是應用于太陽能光伏系統中，協調太陽能電池板、蓄電池、負載的工作，使整個太陽能光伏系統高效，安全的運作。

1 智能太陽能路燈系統總體方案

智能太陽能路燈系統的由太陽能電池板、蓄電池、LED 燈（ 主燈、副燈） 和控制器組成（ 如圖1 所示） 。白天太陽能電池板接受太陽輻射能并轉化為電能輸出，經過充電控制電路儲存在蓄電池中； 晚間當光線照度降低時，控制器使副燈點亮，進行指示性照明。當控制器監測到有人經過時控制器同時點亮主燈和副燈，同時和相鄰前后的燈通訊，控制鄰燈主燈和副燈同時點亮，保證行人在該路段的照明。控制器檢測到蓄電池充電或放電超出一定范圍時，控制器切斷充放電回路，保證電池不被損壞。遇到連續陰雨天季節可切換成市電照明，避免蓄電池長期虧電。

圖1 智能太陽能路燈系統總體方案

2 控制系統硬件電路圖設計

系統硬件是基于P89PLC935 單片機作為主控制器的基礎，設計出符合功能要求的各個子模塊，原理見圖2。

（ 1） 控制器

控制器選用P89LPC935 單片機，它是一款單片封裝的微控制器，適合于本系統要求的高集成度、底成本的場合，可以滿足多方面的性能要求，LPC935 采用了高性能的處理器結構，指令執行時間只需2 － 4 個時鐘周期，6 倍于標準80C51，同時，LPC935 集成了許多系統級的功能，這樣可大大減少元件的數目，它的8KBROM 能滿足本系統程序存儲器的要求，不需用擴展EPROM。

該單片機內置的2 個4 路輸入的8 位A/D 轉換器，不需再單獨選用A/D 轉換器，簡化了外圍硬件電路，P89LPC935 內部的看門狗電路及低電壓掉電檢測可在電源故障和受到強電磁干擾時使系統可靠復位，提高了系統的安全可靠性。

（ 2） 環境照度的檢測

本系統采用光敏開關檢測環境照度。環境照度檢測是整個路燈的總開關，只有在夜晚，環境照度較低的情況下，主副燈、人體感應單元及相應的控制電路開始工作，白天均不工作。白天時光敏電阻阻值小，比較器LM358 負端電壓高于正端電壓，比較器輸出低電平，單片機接收到低電平，屏蔽各種通訊和感應信號，夜晚光敏電阻阻值大，比較器負端電壓小于正端，輸出高電平，單片機控制接收感應信號和通訊信號。

（ 3） 人體感應單元

本系統采用被動式熱釋電紅外、微波雙鑒傳感器作為人體感應單元。由于人體都有恒定的體溫，一般在36. 5℃，所以會發出特定波長，一般是10μm 左右的紅外線。人體發射的10um 左右的紅外線通過菲涅爾濾光片增強后聚集到熱釋電元件上，熱釋電元件接受到人體紅外輻射溫度發生變化時失去電荷平衡，向外釋放電荷，經后續電路檢測處理并產生報警信號［2］，但是，熱氣流，暖風也會造成被動式熱釋電紅外探頭發出錯誤信號，造成和相鄰燈之間的誤通訊。為了避免誤通訊，同時采用微波傳感技術，借助微波多普勒效應探測移動目標。使用熱釋電紅外、微波雙鑒傳感器克服了單一技術的缺陷，解決了誤通訊的問題，此傳感器的模擬信號直接連接P0. 0（ 內置A/D） ，不需要外接A/D 轉換電路。

（ 4） 通信單元

通信單元用于和相鄰路燈通信，以控制鄰燈主燈點亮，保證行人在相鄰燈間的亮度。本系統采用PTR2000 無限嵌入式模塊。PTR2000 是基于nRF401 基礎上的無線數據傳輸模塊，該模塊包括工作頻道的設置、接受、發送，通過設置TXEN、CS、PWR 3 個引腳設定工作模式，DO、DI 分別和單片機RXD、TXD 連接，通過串口和單片機進行數據傳輸，由單片機進行數據采集和處理。發送數據時，PTR2000 將單片機要發送的信號調制成射頻信號發送到相鄰燈，同時將相鄰燈發送來的射頻信號調制成單片機識別的TTL 信號。

（ 5） 蓄電池充放電電路

蓄電池優良的特性和長的使用壽命在一定程度上取決于正確的充放電，錯誤的充電使蓄電池壽命縮短、性能變差，因此對蓄電池的過沖過放要采用保護電路，確保蓄電池的正常充放電。本系統采用蓄電池專用模塊UC3906，它含有獨立的電壓控制電路和限流放大器，可以控 制UC3906 內部驅動器的輸出，從而達到控制充電電流大小的目的。驅動器的輸出電流可達25mA，可直接驅動外接串流調整管，從而調整充電器的輸出電壓和輸出電流，UC3906 內部的電壓和電流檢測比較器用于檢測電池的充電狀態，并控制充電狀態邏輯電路的相應輸出信號。具體電路如圖2 中所示。

圖2 智能太陽能路燈控制系統電路原理圖

3 控制系統軟件設計

控制軟件程序采用C 語言編寫，采用模塊化結構（ 流程圖見圖3） 。硬件上電復位后，首先對LPC935 單片機初始化，將P1. 0，P1. 1 設置為推挽模式，提高驅動能力，P0. 0 設為高阻狀態屏蔽感應信號，其余各端口設置為準雙向口，然后根據系統要求將與PWR 連接的P2. 3 設置為低電平，使之處于低功耗狀態，此時不接受和發送數據。當光照亮度不夠時，系統采集到P2. 2 口為高電平，將P1. 1 置位，副燈點亮進行指示性照明，同時把P0. 0 設置為準雙向口，解除感應信號屏蔽，將PWR 置位TXEN 清零，使PTR2000 處于接收狀態接收相鄰燈的通訊信號。當有人通過時P0. 0 收到相應的信號后，P1. 0 置位，主燈點亮，同時將PWR 和TXEN 置位，使得PTR 處于發送狀態并給相鄰燈發送信號，相鄰燈接收到信號后主燈點亮，保證了行人通過此段路的照明，延時30 秒后主燈自動熄滅，達到了無人通過時只有副燈進行指示性照明的效果，實現了智能化。

圖3 智能太陽能路燈系統流程圖

4 結束語

本文介紹的的智能太陽能路燈系統，經過實驗，白天太陽能電池給蓄電池充電，夜間蓄電池放電，在夜晚，當沒有人經過的時候，副燈點亮，指引道路，當有人靠經時主副燈同時點亮，同時向相鄰燈發通信信號，前后鄰燈也點亮。人體感應距離為12m，主副燈同時點亮時路面照度到達40lux，各項指標符合設計要求。