太阳能照明系统的研究和开发——单片机系统设计【文献综述】
基于单片机的太阳能路灯控制系统设计
目录
01 一、系统需求分析
02 二、系统硬件设计
03 三、系统软件设计
04 四、结语
05 参考内容
随着社会对环保和能源利用的度不断提高，太阳能路灯控制系统在城市照明 中的应用越来越广泛。这种系统可以有效降低电力消耗，减少碳排放，同时提高 能源利用效率。本次演示将探讨基于单片机的太阳能路灯控制系统的设计。
三、系统软件设计
系统软件设计主要是根据传感器的输入和预设规则来控制路灯的开关和亮度。 具体来说，程序需要实现以下几个功能：
1、实时监测环境光线和时间：通过读取光敏电阻或数字光感器的电压值以 及GPS模块或网络时间服务器的当前时间，程序可以实时获取环境光线和时间数 据。
2、控制路灯开关：根据当前时间和环境光线强度，程序可以判断是否需要 打开或关闭路灯。例如，在夜晚或光线较弱的情况下，程序可以自动打开路灯； 而在白天或光线较强的情况下，程序可以自动关闭路灯。
5、日志记录：为了方便后期维护和管理，程序需要具备日志记录功能。例 如，记录每天的开关灯时间、亮度值以及异常情况等。
四、结语
基于单片机的太阳能路灯控制系统设计可以有效提高城市照明的智能化和绿 色化水平。通过实时监测环境光线和时间，自动控制路灯的开关和亮度调节，可 以有效降低电力消耗和碳排放，同时提高能源利用效率。这种系统不仅可以广泛 应用于城市道路照明中，也可以为其他领域提供一种绿色、智能的能源利用方案。
参考内容
随着人类对可再生能源的依赖日益增加，太阳能路灯系统在公共照明领域中 的应用越来越广泛。这种系统不仅可以节约电力，降低碳排放，而且可以持续供 电，不受天气影响。然而，如何有效地管理和控制太阳能路灯系统，使其在保证 照明质量的最大限度地减少电力消耗，是当前面临的一个重要问题。本次演示提 出了一种基于单片机的太阳能路灯智能控制系统设计，以解决这一问题。
太阳能LED照明系统的研究与设计
综上所述，基于LED的智能照明系统的设计与实现方法涵盖了硬件选型、电路 设计、软件编程等多个环节。随着科技的不断发展，我们有理由相信，基于 LED的智能照明系统在未来的发展中将会有着更为广泛的应用，为人们的生活 带来更多便捷和舒适。
谢谢观看
3、控制器的选用：控制器是太阳能LED照明系统的核心部件之一，主要作用是 控制电池板的充电和LED的放电。选择合适的控制器需要考虑电池板的功率、 LED的电流和电压要求等因素，以确保太阳能LED照明系统的ED照明系统存在的问题，可以采取以下优化措施： 1、采用高效LED：采用高效LED可以有效降低能耗，提高照明质量。
在过去的几年中，LED智能照明系统得到了快速的普及和发展。这主要得益于 其灵活的系统架构、多样的硬件设备以及智能化的软件控制。系统架构方面， LED智能照明系统通常采用模块化设计，便于扩展和升级；硬件设备方面， LED灯具、传感器、控制器等设备不断发展，为系统提供了更多功能和更高效 的实现方式；软件控制方面，借助嵌入式系统和云计算技术，可以实现远程控 制、场景设置、定时开关灯等功能，极大提升了用户的使用体验。
具体实现方法包括以下步骤：
1、LED灯具的选择与布局：根据应用场景和照度需求，选择合适的LED灯具型 号和功率，并确定灯具的布局方案。
2、传感器的选型与安装：选择合适的传感器型号，如光感、人感、温湿度等 传感器，根据实际需求进行安装和调试。
3、控制器的设计：选择合适的微控制器，如Arduino、Raspberry Pi等，根 据具体需求编写控制程序，实现对照明系统的智能化控制。
在实现LED智能照明系统的过程中，需要对其功能进行验证和测试。具体来说， 可以通过实验来验证系统的可行性和有效性。例如，通过调节LED灯具的亮度， 观察照明效果是否达到预期；通过定时控制功能，检查灯具是否能准时开关； 通过设置不同的场景模式，检查系统是否能根据环境自动调节照明效果。
论文—太阳能LED路灯智能控制系统研究
摘要太阳能光伏发电是一种不需燃料、无污染获取电能的高新技术。
充分利用太阳能不仅可以节约日益减少的不可再生能源，又可以减少对环境的污染，这使太阳能成为现在社会的一种重要能源。
太阳能LED路灯，是太阳能应用在现实生活中的实例，近几年受到普遍的关注与研究。
本论文设计了一种智能太阳能LED路灯系统，以AT89S51单片机为核心，通过对光强的检测和蓄电池电量的检测，再由单片机实现设定功能。
本文内容包括国内外太阳能发电现状及工作原理，方案选择，元器件选择，系统的硬件，软件设计及系统的改进方向。
其中系统的硬件设计主要包括单片机最小系统、蓄电池充放电控制电路、主副电路的电压变换电路、A/D转换电路、主副电路切换电路、光强检测电路、电量检测电路、系统与上位机通信电路和温度检测等设计。
关键词太阳能LED路灯光强检测电量检测Abstract：Solar photovoltaic power generation is a kind of don't need fuel, pollution-free electricity for high and new technology. Make full use of solar light can not only save increasingly reduce non-renewable energy sources, and can reduce the pollution to the environment, which makes solar energy society be an important energy. Solar LED street light is a solar energy application examples in real life, so it is widely attention and research in recent years.This paper designs a kind of intelligent solar LED street light system. It is based on AT89S51 as the core, through the optical detection and battery power, to set function by microcomputer.In this paper, the concrete content includes solar power at home and abroad present situation and the working principle, scheme selection, component selection, system hardware, software design and the improvement direction of thesystem.The system's hardware design mainly includes the SCM smallest system, storage battery charging and discharging control circuit, main circuit and assistant circuit voltage conversion circuit, A/D conversion circuit, main circuit and assistant circuit of switching circuit, light intensity detection circuit, power circuit, communication circuit of system and the upper machine,temperature detection. Keywords:Solar energy LED street light Light intensity detection Capacity check目录1绪论 (1)1.1 前言 (1)1.2 国内外发展现状 (2)1.3 研究的内容 (5)2方案论证 (7)2.1 控制方式的选择 (7)2.2 蓄电池充电方式的选择 (7)2.3 电网电压的转换电路的选择 (9)2.4 电池电量检测方式的选择 (11)3 元器件选择 (13)3.1 太阳能电池的选择 (13)3.2 控制器的选择 (14)3.3 蓄电池的选择 (16)3.4 光强检测的选择 (17)3.5 LED的选择 (19)3.6 以长春地区为例的设计举例 (20)4 硬件电路设计 (21)4.1 单片机简介 (21)4.2 时钟电路 (26)4.3 复位电路 (27)4.4 过充过放控制电路 (27)4.5 副电源电压变换电路 (28)4.6 报警电路 (29)4.7 蓄电池电压变换电路 (29)4.8 A/D转换电路 (30)4.9 光强检测及传感电路 (31)4.10 主副电源电路切换电路 (32)4.11 电量检测电路 (32)4.12 系统与上位机通信电路 (33)4.13 温度检测电路 (33)5 系统软件设计 (34)5.1 路灯开关程序框图 (35)5.2 蓄电池充电程序框图 (35)5.3 主副电路切换程序框图 (36)6 系统设计展望 (37)7 总结 (38)参考文献 (39)致谢 (40)附录 (41)附录一主程序 (41)附录二原理图 (46)1绪论1.1 前言能源是当今世界存在和保持发展的核心动力，随着社会生产的扩大、人口的增长、科技的发展等，对能源的需求也在不断增长，当今世界已经面临着能源需求量成倍增长的挑战，随之而来的是全球范围内的能源危机。
基于AVR的太阳能照明控制系统的研制
河北工业大学硕士学位论文基于AVR的太阳能照明控制系统的研制姓名：丁宁申请学位级别：硕士专业：电气工程指导教师：杨晓光20081101河北工业大学硕士学位论文基于A VR的太阳能照明控制系统的研制摘要随着全球范围内的能源危机和环境污染问题的日益严重，利用绿色环保的新能源成为科研工作者关心的课题，光伏能源就是在这一背景下得以迅速发展，照明系统正是光伏能源的一个重要应用。
传统的光伏照明系统存在很多不足，如何应用新技术进行革新是本论文所要解决的问题。
在传统的光伏照明充电系统中，通常简单的将太阳能电池板与蓄电池直接相连，这将导致太阳能电池板的工作点偏离最大功率点，不能有效利用太阳能电池板的可输出功率；蓄电池因缺乏容量管理而出现过充电或者过放电，造成寿命缩减；传统系统往往欠缺电路主要节点工作状态的远程智能检测、对照明时间和LED亮度等参数的实时调节等功能。
为了解决传统太阳能照明充电系统效率不高、蓄电池寿命短和智能化程度低等问题，本课题设计了一种新型的基于A VR单片机的太阳能照明控制系统，采用简洁的同步BUCK拓扑实现蓄电池充电电路，三路独立的BOOST电路分别驱动三组LED。
试验证明，该系统能够实现最大功率跟踪，按照预定参数在三个阶段以不同方式对蓄电池充电，能够准确控制路灯的开启，远程实现了对路灯的控制。
关键词： 太阳能电池，蓄电池，LED，AVR，远程通讯，最大功率点跟踪（MPPT）I基于A VR的太阳能照明控制系统的研制DEVELOPMENT OF SOLAR LIGHTINGCONTROL SYSTEM BASED ON AVRABSTRACTAs the energy crisis and environment pollution has been a worldwide problem, how to make use of the new green energy resources is a task cared by scientists. Photovoltaic energy has been greatly developed under such a background, and lighting system is one of its most important applications. There are many shortcomings in traditional photovoltaic lighting systems, so this paper presents some points about how to reform the traditional system.In traditional systems, the photovoltaic battery is connected to the lead-acid battery directly. This simple connection will result in a waste in the photovoltaic energy as the operating point is often not accurately the maximum power point. The lead-acid battery is usually not managed according to its capacity status in traditional systems, so this results in short battery life. Lack of the function of remote monitoring of the main nodes, adjusting the LED working time and parameters is another problem.To solve the problem of low-efficiency, short battery life and low extent of intellectualization, this paper designs a new photovoltaic lighting system based on the A VR micro-controller. Adopting synchronous BUCK converter to charge the lead-acid battery, and BOOST topology for 3 independent LED channels. The experiment results show that the new system realizes Maximum Power Point Tracking, charges the battery in the three stages according to the given parameters, switches on and off the LED accurately, and remotely controls the lighting system.KEY WORDS: Photovoltaic Battery, Lead-acid Battery, LED, A VR, Remote Communication, Maximum Power Point Tracking (MPPT)II河北工业大学硕士学位论文第一章 绪论§1-1引言随着社会生产的日益发展，对能源的需求量在不断增长，全球范围内的能源危机也日益突出。
基于单片机的太阳能热水器智能控制系统设计开题报告
XXXXXXX学院毕业设计(论文)开题报告学生姓名：XXXX学号：XXX专业：电气工程及其自动化设计(论文)题目：基于单片机的太阳能热水器智能控制系统设计指导教师:XXX20XX 年X 月XX 日1．结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写2000字左右的文献综述：[9] 王俊杰，基于89C51单片机的太阳能热水器只能控制器的设计[J].郑州轻工业学院学报：自然科学版，2005（8）：67-68[10] 张振荣，晋明武，王投平，MCS-51单片机原理及实用技术[M].北京：人民邮电出版社，2000：64-120[11] 戴佳，戴卫恒，51单片机C语言应用程序设计实例精讲[M].北京：电子工业出版社，2006[12] 李广第，单片机基础[M].北京：北京航空航天大学出版社，2001[13] 宫亚梅，基于Proteus和Keil的单片机课程设计[J].济南职业学院学报，2008（5）[14] 张小娟，Mechanical&Electrical Engineering Technology.机电工程技术，2009（3）[15] Dreamtech Software Team,Programming for Embedded Systems-Cracking the Code,Hungry Minds[J].2002.4毕业设计（论文）开题报告２．本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）：（1）要研究的问题基于单片机的太阳能热水器在软件程序的控制下如何完成时间、温度和水位的实时显示功能，并能完成时间设定、温度设定等功能。
（2）拟采用的研究手段硬件设计：太阳能热水器控制系统的主体部分为51系列单片机芯片，其外围电路由键盘输入模块、显示模块、热电偶温度采集模块、水位采集模块、1302时钟模块、电加热模块、以及电热温度参数设置模块构成。
单片机部分主要用于控制和处理各功能模块的工作，实现时间设定、水位显示、加热等功能。
太阳能照明系统的研究和开发——单片机系统设计【开题报告】
毕业设计开题报告电气工程及其自动化太阳能照明系统的研究和开发——单片机系统设计1选题的背景、意义在能源紧缺的今天———煤荒、电荒、燃油涨价、天然气紧缺,开发、推广可再生能源已成为热门话题,新型替代能源、可再生能源前所未有地受到消费者的关注。
随着经济的发展,社会的进步,人们对能源提出了越来越高的要求,寻找新能源成为当前人类面临的迫切课题。
由于太阳能发电具有火电、水电、核电所无法比拟的清洁性、安全性、资源的广泛性和充足性等优点,太阳能被认为是21世纪最重要的能源。
可再生能源是指在自然界中可以不断再生、永续利用、取之不尽、用之不竭的资源,对环境无害或危害极小,而且资源分布广泛,适宜就地开发利用。
除太阳能以外,可再生能源主要还有风能、水能、生物质能、地热能和海洋能等。
太阳能是可再生能源中的一种。
太阳能是指太阳所负载的能量,它的计量一般是阳光照射到地面的辐射总量,包括太阳的直接辐射和天空散射辐射。
当前,能源危机越演越烈。
据统计,我国现有的空调如果同时全部运行,仅此一项就要耗电90 GW,几乎相当于5座三峡电站的装机容量。
如果为了满足用电的需求而一味地新建水电站或火电站,将会严重破坏生态环境;使本来已经储量不多的煤炭和石油快速耗尽,提前枯竭。
届时,人类如果尚未有效突破新型电能的供给技术,如核聚变发电、可再生能源发电等,人类的生存将会面临危机。
目前,应对能源危机的主要途径:一是有效节能;二是快速发展太阳能、风能等可再生的自然能源发电技术。
节约用电与用电设备和工程的节能设计,已成为当前社会发展的主题之一。
可再生能源的利用已成为当务之急。
[1]太阳能是一种取之不尽、用之不竭的巨大能源。
太阳注入地球表面的能量（热和光）密度，在转换为电功率后约为1kW／m2，总功率可达1．25×108GW。
太阳能发电站已从过去的人造卫星、无电区域照明、海洋灯塔等领域，扩大应用到电力工业。
太阳电池（光伏电池）是美国于1954年发明的，最早是用于人造卫星。
太阳能照明系统综述
- 161 -陈 辉，闫伟亮，方涌东，张 伟（江南大学通信与控制工程学院，江苏 无锡 214122）【摘 要】从传统资源缺乏到太阳能的兴起，介绍了国内外在太阳能光电技术及其照明系统上的开发和应用，详细说明了太阳能照明系统的各项技术要点，最后总结出太阳能照明系统在社会应用中的意义和广泛前景。
【关键词】太阳能；照明系统；资源 【中图分类号】TK511 【文献标识码】A 【文章编号】1008-1151(2008)11-0161-02（一）引言在传统能源如煤，石油等日益枯乏，环保意识又愈受关注的今天，太阳能无疑成为了人们关注的焦点，太阳能是真正意义上取之不尽用之不竭的绿色能源。
因此，太阳能的开发和应用，早已成为当今各国的关注焦点。
利用太阳能主要包括光－热、光－电转换两方面的内容。
太阳能热水器便是光热转换的一个很好的例子，且目前已经得到了极大程度的推广和利用；太阳能照明系统则是当前光电转换中最主要的实例。
（二）太阳能照明系统概述太阳能照明系统是一个由光能转换组件，储能组件，控制电路，照明组件构成的一个综合性的系统。
太阳能的光电转换民用方面首先应用在了照明灯具上。
在太阳能照明系统的设计中，涉及光源，太阳能电池系统，蓄电池充放电控制以及照明灯具的选择，其中任何一个环节出现问题都会造成产品缺陷。
故当前对太阳能照明系统应用的研究重点也在于对上述各个环节的性能改进研究。
太阳能照明系统框图如图1所示：图1（三）发展概况1.国外发展状况国际上，光伏发电发展迅猛。
1973年，美国制定了政府级阳光发电计划；1980年又正式将光伏发电列入公共电力规划，累计投资达8亿多美元；1994年度的财政预算中，光伏发电的预算达7800多万美元，比1993年增加了23.4%；1997年美国和欧洲相继宣布“百万屋顶光伏计划”，美国计划到2010年安装1000～3000MW太阳电池。
日本不甘落后，1997年补贴“屋顶光伏计划”的经费高达9200万美元，安装目标是7600Mw [1]。
基于单片机控制的太阳能LED照明系统设计与实现
基于单片机控制的太阳能LED照明系统设计与实现作者：尹辉陈佳伟来源：《中国科技博览》2016年第24期[摘 ;要]太阳能是当前可获得的一种可再生资源，将其应用在LED照明上，不仅节能环保，还符合我国可持续发展战略的要求，具有非常广阔的应用前景。
本文设计了一种基于STC 单片机的控制器，使太阳能LED照明系统更加实用，满足人们对高性能照明的要求。
[关键词]太阳能LED照明系统 ;单片机控制 ;设计中图分类号：TP273.5 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）24-0122-011.太阳能LED照明系统太阳能路灯系统属于独立的太阳能光伏发电系统，其由太阳能电池板、蓄电池、灯具、控制箱、路灯杆等组成。
该系统由太阳能电池方阵（包括电池支架）、路灯控制箱（内有蓄电池组、控制器等）、LED 照明灯头和路灯杆等几部分组成。
灯头部分采用1w功率的LED白光集成于电路板上排列为一定间距的点阵来作为平面发光源。
LED 有 21 世纪新光源之称，是继白炽灯、日光灯、高压气体灯后的第四代光源，具有节能、光效高、寿命长、无频闪、直流供电、便于控制、安全、可靠性强等特点。
路灯控制箱箱体采用不锈钢材质，美观耐用，箱内布置铅酸蓄电池和相应的充放电控制元件，其中的充放电控制器和核心的设计环节，要考虑功能和成本，功能上具备光控、时控、过放保护、过充保护和反接保护等，实现较好的性价比。
2.控制器系统硬件设计太阳能LED路灯控制器硬件电路包括蓄电池充电电路、LED恒流驱动电路、电源电路、单片机最小系统电路和温度采集电路等。
2.1 蓄电池充电电路充电电路的具体设计如图1所示。
本文采用MOSFET管取代二极管，即同步Buck。
MOSFET管具有极低的导通电阻，可以实现比采用二极管高得多的转换效率，最大限度地减小太阳能的损失，且不会带来严重的散热问题[2]。
为使MOSFET工作于最佳状态，其驱动电路采用IR公司的IR2101半桥驱动芯片来驱动两个场效应管工作，通过编程使STC15F2K61S2从CCP1_3、CCP2_3输出2路边沿对齐的50KHz互补PWM脉冲驱动同步Buck工作。
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毕业设计开题报告电气工程及其自动化太阳能照明系统的研究和开发——单片机系统设计1前言部分在能源紧缺的今天———煤荒、电荒、燃油涨价、天然气紧缺,开发、推广可再生能源已成为热门话题,新型替代能源、可再生能源前所未有地受到消费者的关注。
随着经济的发展,社会的进步,人们对能源提出了越来越高的要求,寻找新能源成为当前人类面临的迫切课题。
由于太阳能发电具有火电、水电、核电所无法比拟的清洁性、安全性、资源的广泛性和充足性等优点,太阳能被认为是21世纪最重要的能源。
可再生能源是指在自然界中可以不断再生、永续利用、取之不尽、用之不竭的资源,对环境无害或危害极小,而且资源分布广泛,适宜就地开发利用。
除太阳能以外,可再生能源主要还有风能、水能、生物质能、地热能和海洋能等。
太阳能是可再生能源中的一种。
太阳能是指太阳所负载的能量,它的计量一般是阳光照射到地面的辐射总量,包括太阳的直接辐射和天空散射辐射。
当前,能源危机越演越烈。
据统计,我国现有的空调如果同时全部运行,仅此一项就要耗电90 GW,几乎相当于5座三峡电站的装机容量。
如果为了满足用电的需求而一味地新建水电站或火电站,将会严重破坏生态环境;使本来已经储量不多的煤炭和石油快速耗尽,提前枯竭。
届时,人类如果尚未有效突破新型电能的供给技术,如核聚变发电、可再生能源发电等,人类的生存将会面临危机。
目前,应对能源危机的主要途径:一是有效节能;二是快速发展太阳能、风能等可再生的自然能源发电技术。
节约用电与用电设备和工程的节能设计,已成为当前社会发展的主题之一。
可再生能源的利用已成为当务之急。
[1]太阳能是一种取之不尽、用之不竭的巨大能源。
太阳注入地球表面的能量（热和光）密度，在转换为电功率后约为1kW／m2，总功率可达1．25×108GW。
太阳能发电站已从过去的人造卫星、无电区域照明、海洋灯塔等领域，扩大应用到电力工业。
太阳电池（光伏电池）是美国于1954年发明的，最早是用于人造卫星。
由于美苏进行宇宙开发竞争，太阳电池不断改进，但仍因价格高、能量转换效率低而不能广泛普及，地上应用仅限于作为无人灯塔、无人中继站的电源。
直到1973年，由于石油危机，太阳能作为代替能源备受关注，世界各国相继研究开发太阳能电池，并在道路交通标识、街道路灯、电子计算机、时钟等领域推广应用。
直到1997年7月成功地在火星上着陆的卫星上应用了以Ge为基板的高效率新材料GaAs太阳能电池。
特别是1997年12月发生的气候变化非常复杂，而且出现了酸雨和地球转暖现象，这种地球环境问题驱使人类不断探索、开发新能源，迎来了太阳能崛起的新时代。
美、日、德、英等国加大投资力度发展太阳能发电站，中国的阳光发电系统已经用于铁路交通领域。
日本的阳光发电容量30年后将超过水力发电。
全球的阳光发电系统将加入洲际电力系统互联网络。
[2]2主题部分1 发展现状太阳能发电技术的发展虽然已有半个世纪的历史，但是它的崛起和飞速发展却是最近几年的事。
总的趋势是从小规模的民用到大规模电力工业应用，小的仅数lOW，大的已达6.5MW。
1.1 小规模应用东南亚、非洲等地的尚未供电区域，已将阳光发电系统用作电灯和无线电的电源，太阳电池容量较小。
如大洋洲和太平洋岛屿的基里巴斯共和国的太阳能发电装置只有120W的太阳电池、12V、100Ah的蓄电池和充放电控制装置三部分组成，其中充放电控制装置却是最关键的部分。
1.2 中规模应用主要集中在发展中国家未供电区域。
例如叙利亚阿拉伯共和国的阳光发电系统，则是由太阳电池(35kW)、蓄电池(240V、1400Ah)及其充放电控制装置、逆变器(30kW)、三相四线制配电线路(220V)等部分组成。
我国甘肃省榆中县的一座10kW独立电源型阳光发电系统是由日本提供的全套设备，其中包括太阳电池、蓄电池、控制器、逆变器等。
1998年又在河北、内蒙、甘肃、新疆等地建设14个4kW 的阳光发电系统，1999年在宁夏、西藏等地建4个6kW的阳光发电系统，皆由日方提供设备。
1.3 大规模应用阳光发电系统主要是利用学校、体育馆、其它建筑物以屋顶、墙壁、商业街的拱廊、铁道的站台等以及其它现有地上设施装设太阳电池来发电的，如果这种阳光发电系统的屋顶装设增加到1万座以上时便被列为大规模应用。
比如日本的西条阳光发电系统容量为1000kW，是由1000kW的太阳电池、500V直流母线、3个逆变器(分别为200kW、400kW和400kW)、6．6kV交流母线、6．6kV配电线和15MW 的变电所组成。
现在全世界已有6个MW级的而且已经实现联网的阳光发电系统，其中最大容量为6．5MW。
日本于2000年采用50MW的大型阳光发电设备。
1.4 宏伟的计划为了加速太阳能的开发、应用，世界各国都制定了宏伟的发展计划，有的已接近于完成。
阳光发电设备的装机容量方面，日本2000年为400MW，2010年为4600MW，到2030年将达到40000MW，这相当于日本总装机容量的11％，超过了水力发电(水电占10％)。
英国从1994年起实施一项计划，2000年达到装机1000MW。
奥地利从1992年起以每年增加10MW的速度在发展。
瑞士从1990年起计划实现50MW ／年的速度。
德国1990年起实施1000座屋顶的计划。
荷兰在2000年装机达到250MW。
美国从1997年实施一项计划，到2010年完成100万座屋顶的阳光发电设备。
[3]2 太阳能LED 照明系统进入20 世纪90 年代,随着氮化物L ED 的发明,L ED 的发光效率有了质的飞跃,而组成白光的重要原色蓝光,也在1992 年由日本著名L ED 企业日亚化学的中村修二发明。
这样整个可见光领域的单色L ED 已经完整,能够满足各种单色发光的应用场所。
作为光源,L ED 优势体现在3 个方面:节能、环保和长寿命。
L ED 不依靠灯丝发热来发光,能量转化效率非常高,理论上可以达到白炽灯10 %的能耗,相比荧光灯,L ED 也可以达到50 %的节能效果。
太阳能与L ED 光源组成的照明系统框图1 所示,其优点是太阳能电池板和L ED 光源均为固体器件,系统可靠性高;使用寿命长、节能、环保。
由于太阳能受天气条件的制约,其系统发电量会受到限制,会影响到照明的稳定性。
图1 太阳能与LED 光源组成的照明系统太阳能光电互补照明系统系统。
为节约成本和提高系统的可靠性,可以把太阳能和市电相结合。
当太阳能不足时,由市电补充。
光电互补照明系统由于采用市电作为备用电源,其系统可靠性大为提高。
为了节省投资成本,可适当减少太阳能电池板功率。
太阳能光电互补照明系统可分为交流系统和直流系统,如图2和图3所示。
交流系统是把太阳能控制器提供的直流电通过车载电源(逆变电源) 转换为220 V 交流电,转换的交流电与市电在交流系统控制下提供给交流灯具。
直流系统是把市电转换为直流电(如24VDC)与太阳能提供的直流电在直流系统控制下提供给直流灯具。
[4]图2 光电互补交流照明系统图3 光电互补直流照明系统3 单片机设计单片机是一种集成在电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计时器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的计算机系统。
单片机广泛应用于仪器仪表、家用电器、医用设备、航空航天、专用设备的智能化管理及过程控制等领域。
[5]本系统主要包括本地端控制器(单片机) 、人机接口、USB 接口芯片( SL811HS) ,其系统框图如图4所示。
单片机实现对整个信息采集系统的控制, USBHOST控制器用来控制USB总线接口与U盘进行命令和数据交换。
高速RAM用于数据缓冲,在传输数据时做文件系统的缓存区用。
系统的核心部分就是接口控制器,它可以被看作一个硬件、固件和软件的综合体。
控制器完成了主机与设备间电气和协议层的匹配,主要包括以下功能:串并转换、帧起始、数据处理、协议使用、传输错误处理、远程唤醒、根Hub、主机系统接口等。
通过USB HOST, 使单片机具有与USB Slave设备进行数据传输的能力。
USB - HOST接口芯片选用了Cyp ress Semiconductor生产的SL811HS。
单片机选用SST 公司生产的SST89E564RD,这是一款增强型51 系列的单片机,SST89E564RD主要是通过SL811HS对U盘间接控制实现读写操作, SST89E564RD 内部集成了1 K 的RAM,可以在传输数据时做文件系统的缓冲区用。
人机接口主要包括按键和LCD显示,按键用于控制对U盘内文件的操作,如:打开、新建、删除等。
LCD用于显示U盘中的内容。
USB 接口芯片SL811HS用来控制USB总线接口和U盘进行命令和数据交换。
[6]图4 单片机设计框图该芯片的特点是支持USB111协议,片内集256字节RAM有与微处理器兼容的I/O口。
SL811HS是一个双任务端口,可配置成支持全速和低速USB 器件的USB 主机与外设。
通过SL811HS接口,使单片机能够与各种USB Slave设备进行通讯,它也适合于非PC设备。
SL811HS芯片共有28 个引脚,各引脚的功能描述如下:VDD引脚端接313 V的电压; GND引脚是接地端;引脚1是控制选择数据区域内部寄存器的选择控制端;引脚6是片选端,低电平有效;引脚4是读使能端,低电平有效;引脚5是写使能端,低电平有效;引脚7决定系统时钟是否乘以4倍;引脚9、10是输出到USB设备的高低信号脚;引脚13、14端接48 MHz晶振或有源晶振;引脚15是复位端,低电平有效;引脚16是中断端,当SL811HS传输完数据后产生高电平;引脚18、19、20、21、23、24、25、26是数据总线,与微处理器连接;引脚27决定芯片工作在USB Slave 状态或USB Master状态。
[7]4 光路的设计4.1 光路的耦合设计采光设计要点在于投射到光纤端面的入射光不得大于光纤的数值孔径。
图5所示为采光装置几何光路图。
图中D 为菲涅尔透镜直径, d 为光纤直径, f 为菲涅尔透镜焦距, L 为光纤端面从透镜焦点前突尺寸,若光纤数值孔径为NA ,则设计应满足sin ( D / 2 f ) ≤NA 且D/ f = d/ L本系统NA = 0. 6 , D = 310 mm, f = 110 mm,d = 3 mm,L = 1. 2 mm,实际的结构设计可以让L为可调,以形成合适大小的光斑, 使尽可能多的阳光进入光纤中。
[8]图5 光耦合器4.2 传光光纤采用塑料光纤POF 作为光的传输线路,塑料光纤的直径一般比较大在0. 3～3 mm ,大直径有利于连接且耦合效率也较高,同时还兼有柔软、抗弯曲、耐震动、抗辐射、价格便宜、便于安装等优点 ,POF 能符合照明功能及方式的要求且成本低。