基于51单片机太阳能路灯控制系统，路灯常见问题

本设计基于C8051F330的PWM限流控制器结合蓄电池充放电特性和电池伏安特性，专为LED路灯设计的充放电路。白天太阳能电池板给蓄电池充电作为供电能源，灯不亮；在晚上，蓄电池对LED路灯放电，达到照明目的。

1 太阳能路灯控制系统硬件设计

路灯控制电路系统如图1-1所示。

1.2.1 充放电电路

选用C8051F330单片机作主控制芯片，检测太阳电池电压、蓄电池电压及充放电流等参数，并按一定算法控制MOS管的导通和关断，达到控制路灯系统充放电的功能。

图1-2为控制器充放电电路图，电池板电压经R1和R2分压送至A/D转换口检测，以判别光线强弱。光照充足时，电池板给蓄电池充电。控制器实时检测蓄电池端电压，同时按设定转换点的蓄电池端电压值，控制充电各阶段的电压转换和停充。

1.2.2MOSFET开关电路

设计中用MOSFET实现电路通断。MOSFET开关频率高适合作为PWM控制充电开关。采用N沟道MOSFET，导通电压Vth＞0，由图1-3实现MOSFET驱动。

R1为基极限流电阻，C为加速电容。当输入信号上升、下降时，R1电阻瞬间被旁路并提供基极电流，在晶体管由导通状态变化到截止状态时能够迅速从基区取出电子（因为R1被旁路），消除开关的时间滞后，提高开关速度。

1.3 电流采样电路

通过康铜丝电阻采样的电压经LM 358放大输入单片机，进行数据的处理。如下图1-4所示。

回路电流在康铜丝电阻上产生的压降输入到放大器的反向输入端。其中

如图1-5所示，蓄电池电压经过R1限流后输入到稳压器7812再通过IN4733进行分压后，经稳压器AS117，将输出电压调至3.3V以供单片机工作。

1.5 外围电路的硬件设计

C8051F330的P0.2为蓄电池电压采样值输入，P0.3为太阳能光伏电压采样值输入，P0.4为主电路中电流采样输入，P0.1与P0.5设计为脉宽调制信号输出，P0.6为温度检测输入，加设拨码开关为路灯设置定时，可分别定时1～16个小时。

2 软件设计

2.1 系统软件框图

程序设计完成系统初始化，并以查询方式检测电路参数及控制充放电，其流程图如图2-1所示：

根据铅酸蓄电池特点，应用C8051F330的PWM功能对其进行充电管理。当太阳能电池正常充电时蓄电池开通，MCU关断负载；夜间或太阳能电池不充电时蓄电池对LED放电。当充电电压高于28.2V时，停止对蓄电池充电；此后当电压掉至24.8V时，蓄电池进入浮充态，当低于21.6V后，浮充态关闭，进入均充态。当蓄电池电压低于21.6V时，MCU停止对负载供电，以保护蓄电池不过放。

2.2 充电程序（PWM波输出控制）

C8051F330的可编程计数器阵列PCA实现3路8位PWM或16位PWM功能。PCA的PCA0H与PCA0L决定调制波频率，通过改变捕捉/比较模块的高字节PCA0CPHn与低字节PCA0CPLn可以改变调制波的占空比。

本设计通过调节占空比实现蓄电池三个充电阶段：蓄电池电量小于21.6v快充，大于21.6v小于24.8v均匀充，大于24.8v小于28,2v浮充。采用8位PWM输出，占空比η为

3 总结

本设计依照光伏发电的工作特点和运行规律进行试验，其高效节能的照明，准确对太阳能半导体系统进行充、放电控制，从而能有效维持蓄电池的寿命，并且蓄电池在经过4天的连续阴雨天后，仍可以正常工作，基本符合本设计的要求。