一款太陽(yáng)能警示燈的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)

隨著城市化進(jìn)程的加快，城市建設(shè)與施工越來(lái)越多，為防止過(guò)往車(chē)輛、行人發(fā)生事故，通常在施工現(xiàn)場(chǎng)都要設(shè)置醒目的施工標(biāo)志，特別是夜晚和下雨、下雪、濃霧等天氣危險(xiǎn)性更大，通常要開(kāi)啟警示燈以確保安全。為提高警示效果，警示燈盡量工作在閃爍狀態(tài)。文中介紹的一款太陽(yáng)能警示燈，電路采用太陽(yáng)能電池板和蓄電池供電，具有手控和光控兩種功能。自動(dòng)控制狀態(tài)下，天黑以后該電路能控制警示燈自動(dòng)開(kāi)啟，并使其工作在閃爍狀態(tài)，而在白天又能將警示燈自動(dòng)關(guān)閉。也可采用手動(dòng)控制，白天也可使其工作，便于調(diào)整，成本低廉,使用方便。

1 系統(tǒng)概述
本系統(tǒng)有手動(dòng)控制和自動(dòng)控制兩種工作方式。手動(dòng)控制狀態(tài)下，按下S1，電路接通，警示燈開(kāi)始閃爍，提醒車(chē)輛或行人注意。自動(dòng)控制狀態(tài)下，受環(huán)境光線控制，光敏電阻的阻值大小可控制繼電器的通斷，從而控制警示燈的工作狀態(tài)。當(dāng)白天光線好時(shí)，光敏電阻阻值較小，繼電器斷開(kāi)，警示燈不閃爍。當(dāng)夜晚光線較暗時(shí)，光敏電阻阻值變大，比較器輸出高電平，繼電器閉合，警示燈通電開(kāi)始閃爍，起到警示作用。

2 硬件設(shè)計(jì)
本系統(tǒng)一共由4部分組成：電源單元、光控單元、主控MCU單元和LED發(fā)光單元。
2．1 電源單元
本系統(tǒng)采用太陽(yáng)能電池板經(jīng)二極管1N5403給12V蓄電池充電，12V蓄電池經(jīng)7805穩(wěn)壓后給AT2051供電，夜晚或陰天時(shí)由蓄電池供電。BT2為12 V蓄電池，D1為電源指示燈。電源單元如圖1所示。

2．2 光控單元
MG1為光敏電阻，光敏電阻器是利用半導(dǎo)體光導(dǎo)效應(yīng)制成的一種特殊電阻器元件，其特點(diǎn)是對(duì)光線較敏感，有光線照射時(shí)，電阻阻值很小，無(wú)光線照射時(shí)，電阻阻值迅速增大，呈高阻狀態(tài)。VR1為可調(diào)電阻，U21A為L(zhǎng)M358，VT21為8050，K1為JZ-23F(4123)型繼電器。VR1、MG1、R21、R22、R24組成遲滯型比較器，D2為繼電器的放電二極管。尺24為正反饋電阻，引入該電阻后，比較器具有滯回特性，即具有慣性，因而也就具有一定的抗干擾能力，如去掉該電阻，在光線變化到臨界狀態(tài)時(shí)，如有外部干擾或輸入電壓在閾值電壓附近的任何微小變化，都將引起輸出電壓的躍變，造成繼電器反復(fù)吸合，工作狀態(tài)不穩(wěn)定。當(dāng)白天光線強(qiáng)時(shí)，光敏電阻MG1電阻較小，壓降也較小，比較器輸出電平為低，VT21截止，繼電器不導(dǎo)通，LED燈單元不工作。當(dāng)夜晚光線較暗時(shí)。MG1暗電阻較大，可達(dá)上百kΩ以上，MG1上電壓較高，比較器輸出為高電平，VT21導(dǎo)通，驅(qū)動(dòng)繼電器導(dǎo)通，LED發(fā)光單元通電后工作。S1為手動(dòng)開(kāi)關(guān)，如白天想讓其工作時(shí)，按下S1即可。光控單元如圖2
所示。

2．3 主控MCU單元
AT89C2051是一個(gè)低電壓，高性能CMOS 8位單片機(jī)，片內(nèi)含2 kB的可反復(fù)擦寫(xiě)的只讀Flash程序存儲(chǔ)器和128 B的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(RAM)，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用8位中央處理器和Flash存儲(chǔ)單元，功能強(qiáng)大，僅有20個(gè)引腳，其中P1是一個(gè)完整的8位雙向I／O口。
該單元采用了AT89C2051單片機(jī)作為中央處理芯片，使得該系統(tǒng)的功能修改與擴(kuò)展比較方便，如需修改閃爍頻率與時(shí)間，只要更改相應(yīng)的軟件即可。
RP1為排電阻，阻值為5kΩ，R1～R4為限流電阻。輸出使用了P1.0～P1.3這4個(gè)端口，由于LED發(fā)光單元的電流大一些，在輸出端口使用了NPN型中功率晶體管BD435來(lái)擴(kuò)流，也可采用PNP型晶體管，修改相應(yīng)程序即可。主控MCU單元如圖3所示。使用Protel 99SE對(duì)該電路進(jìn)行印制板布線，以AT89C2051為核心布局，電源輸入端在上側(cè)，信號(hào)輸出端在右側(cè)，利用感光法制作出警示燈印制板，印制板圖和實(shí)物如圖4所示。