基于單片機(jī)的太陽能路燈控制器設(shè)計方案

圖2 負(fù)載輸出控制與檢測電路

　　第二級采用了電子保險絲保護(hù)， 當(dāng)流經(jīng)電子保險絲的電流驟然增加時， 溫度隨之上升， 其電阻大大增加， 工作電流大大降低， 達(dá)到保護(hù)電路目的， 響應(yīng)時間為秒數(shù)量級， 過流撤消或短路恢復(fù)后電子保險絲恢復(fù)成低阻抗導(dǎo)體， 無須任何人為更換或維修。系統(tǒng)采用了兩級保護(hù)措施后， 在長達(dá)數(shù)小時的負(fù)載短路實驗后， 控制器仍沒出現(xiàn)電路燒毀現(xiàn)象。解決了用傳統(tǒng)保險絲只能對電路進(jìn)行一次性保護(hù)以及一旦器件燒毀必須人為更換的問題， 同短路后需手動復(fù)位或斷電后重新開啟的系統(tǒng)相比， 也具有明顯的優(yōu)點。簡化了太陽能路燈控制器維護(hù)， 提高了系統(tǒng)的安全性能。

　　2.6 硬件設(shè)計過程中的注意事項

　?。?1） 感應(yīng)雷保護(hù)電路應(yīng)設(shè)計在太陽能電池板引線入口處， 保護(hù)電路周圍4 mm 內(nèi)不能布置其他器件。

　　（ 2） 防止太陽能電池板反接的二極管必須采用快恢復(fù)二極管， 這種二極管導(dǎo)通內(nèi)阻小， 充電時發(fā)熱量小， 不用散熱器也可以連續(xù)充電， 充電效果好。

　?。?3） 充電、負(fù)載放電電路的印刷線路寬度至少為4 mm~5 mm, 線路上用搪錫處理以增加過電流能力， 大電流導(dǎo)線從一層過渡到另一層時， 要放置3~5個過孔。

　?。?4） 過流、短路保護(hù)電路選用的電流取樣電阻要綜合考慮電流、功率及熱穩(wěn)定性三個因素。電阻增大則電路效率下降， 本系統(tǒng)選用電阻為0.01 Ω， 過電流能力在10 A 以上的康銅絲作為電流取樣電阻， 來產(chǎn)生取樣電壓， 取樣電壓最多不超過0.2 V, 故采用運放LM358 對其進(jìn)行放大。

　?。?5） 器件的布局和PCB 的布線采用模塊化方式， 大電流信號與小電流信號要分離，對放大電路的線路尤其要精心布置。數(shù)字地和模擬地分開， 注意電源線和地線的布局。

　　系統(tǒng)軟件設(shè)計

　　與本設(shè)計方案的硬件電路對應(yīng)的軟件程序包括： 主程序、定時中斷程序、A/D 轉(zhuǎn)換子程序、外部中斷子程序及鍵盤處理子程序、充電管理子程序、負(fù)載管理子程序。單片機(jī)的軟件編程以Keil C 編譯器的Windows 集成開發(fā)環(huán)境μvision2 作為開發(fā)平臺， 采用C51 高級語言編寫。

　　3.1 軟件編程要點

　?。?1） 本系統(tǒng)采用較少的按鍵實現(xiàn)了諸多功能， 如負(fù)載工作模式的設(shè)置、雙燈同時工作還是分時工作、負(fù)載工作時間的設(shè)定、自檢功能等， 為防止誤操作采取了一些措施。這種方法實際上是一鍵多用的一種嘗試， 還可以推廣到更復(fù)雜的人機(jī)對話的設(shè)計， 其思路可參見按鍵處理流程圖。

　?。?2） 鍵盤在定時中斷服務(wù)程序中讀取， 用中斷間隔時間實現(xiàn)鍵盤的去抖， 不必編寫另外的延時程序， 提高了CPU 的利用效率。鍵盤值存入數(shù)據(jù)緩沖區(qū)， 在主程序中讀數(shù)據(jù)緩沖區(qū)的內(nèi)容， 執(zhí)行鍵盤功能散轉(zhuǎn)子程序。

　?。?3） 環(huán)境光線（ 閃電、禮花燃放） 對太陽能電池板的采樣電壓有明顯影響， 故在白天、黃昏的識別時， 要進(jìn)行軟件延時， 一般控制在2~3 min.

　?。?4）外部中斷為高優(yōu)先級中斷， 編制子程序?qū)崿F(xiàn)負(fù)載過流、短路保護(hù)時， 要充分考慮到負(fù)載啟動瞬間會產(chǎn)生數(shù)倍于額定電流的沖擊電流， 沖擊電流維持時間在3 ms~5 ms, 應(yīng)在軟件上采取措施，避免短路與負(fù)載開啟的誤判。確定負(fù)載過流、短路后， 切斷負(fù)載輸出。負(fù)載切斷后， 每隔一段時間， 如20 s, 應(yīng)試接通負(fù)載開關(guān)， 當(dāng)發(fā)現(xiàn)過流、短路信號已消除， 則恢復(fù)負(fù)載的輸出， 否則負(fù)載開關(guān)仍然保持?jǐn)嚅_。

　?。?5） 為保護(hù)負(fù)載（ 燈具） , 蓄電池過放保護(hù)恢復(fù)時應(yīng)用軟件設(shè)置一個回差電壓， 這樣負(fù)載開關(guān)不會出現(xiàn)顫抖現(xiàn)象， 有利于延長燈具的使用壽命。

　　（ 6） 根據(jù)STC12C5410AD 的Data Flash 的特點，數(shù)據(jù)寫入時必須啟動ISP/IAP 命令， CPU 等待IAP動作定時后， 才繼續(xù)執(zhí)行程序， 要先關(guān)斷中斷（ EA） .

　　還應(yīng)注意數(shù)據(jù)寫入Data Flash 存儲器， 不能跨越扇區(qū)。