基于單片機的太陽(yáng)能路燈控制器設計方案

圖2 負載輸出控制與檢測電路

　　第二級采用了電子保險絲保護， 當流經(jīng)電子保險絲的電流驟然增加時(shí)， 溫度隨之上升， 其電阻大大增加， 工作電流大大降低， 達到保護電路目的， 響應時(shí)間為秒數量級， 過(guò)流撤消或短路恢復后電子保險絲恢復成低阻抗導體， 無(wú)須任何人為更換或維修。系統采用了兩級保護措施后， 在長(cháng)達數小時(shí)的負載短路實(shí)驗后， 控制器仍沒(méi)出現電路燒毀現象。解決了用傳統保險絲只能對電路進(jìn)行一次性保護以及一旦器件燒毀必須人為更換的問(wèn)題， 同短路后需手動(dòng)復位或斷電后重新開(kāi)啟的系統相比， 也具有明顯的優(yōu)點(diǎn)。簡(jiǎn)化了太陽(yáng)能路燈控制器維護， 提高了系統的安全性能。

　　2.6 硬件設計過(guò)程中的注意事項

　?。?1） 感應雷保護電路應設計在太陽(yáng)能電池板引線(xiàn)入口處， 保護電路周?chē)? mm 內不能布置其他器件。

　?。?2） 防止太陽(yáng)能電池板反接的二極管必須采用快恢復二極管， 這種二極管導通內阻小， 充電時(shí)發(fā)熱量小， 不用散熱器也可以連續充電， 充電效果好。

　?。?3） 充電、負載放電電路的印刷線(xiàn)路寬度至少為4 mm~5 mm, 線(xiàn)路上用搪錫處理以增加過(guò)電流能力， 大電流導線(xiàn)從一層過(guò)渡到另一層時(shí)， 要放置3~5個(gè)過(guò)孔。

　?。?4） 過(guò)流、短路保護電路選用的電流取樣電阻要綜合考慮電流、功率及熱穩定性三個(gè)因素。電阻增大則電路效率下降， 本系統選用電阻為0.01 Ω， 過(guò)電流能力在10 A 以上的康銅絲作為電流取樣電阻， 來(lái)產(chǎn)生取樣電壓， 取樣電壓最多不超過(guò)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(xiàn)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(xiàn)路尤其要精心布置。數字地和模擬地分開(kāi)， 注意電源線(xiàn)和地線(xiàn)的布局。

　　系統軟件設計

　　與本設計方案的硬件電路對應的軟件程序包括： 主程序、定時(shí)中斷程序、A/D 轉換子程序、外部中斷子程序及鍵盤(pán)處理子程序、充電管理子程序、負載管理子程序。單片機的軟件編程以Keil C 編譯器的Windows 集成開(kāi)發(fā)環(huán)境μvision2 作為開(kāi)發(fā)平臺， 采用C51 高級語(yǔ)言編寫(xiě)。

　　3.1 軟件編程要點(diǎn)

　?。?1） 本系統采用較少的按鍵實(shí)現了諸多功能， 如負載工作模式的設置、雙燈同時(shí)工作還是分時(shí)工作、負載工作時(shí)間的設定、自檢功能等， 為防止誤操作采取了一些措施。這種方法實(shí)際上是一鍵多用的一種嘗試， 還可以推廣到更復雜的人機對話(huà)的設計， 其思路可參見(jiàn)按鍵處理流程圖。

　?。?2） 鍵盤(pán)在定時(shí)中斷服務(wù)程序中讀取， 用中斷間隔時(shí)間實(shí)現鍵盤(pán)的去抖， 不必編寫(xiě)另外的延時(shí)程序， 提高了CPU 的利用效率。鍵盤(pán)值存入數據緩沖區， 在主程序中讀數據緩沖區的內容， 執行鍵盤(pán)功能散轉子程序。

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

　?。?4）外部中斷為高優(yōu)先級中斷， 編制子程序實(shí)現負載過(guò)流、短路保護時(shí)， 要充分考慮到負載啟動(dòng)瞬間會(huì )產(chǎn)生數倍于額定電流的沖擊電流， 沖擊電流維持時(shí)間在3 ms~5 ms, 應在軟件上采取措施，避免短路與負載開(kāi)啟的誤判。確定負載過(guò)流、短路后， 切斷負載輸出。負載切斷后， 每隔一段時(shí)間， 如20 s, 應試接通負載開(kāi)關(guān)， 當發(fā)現過(guò)流、短路信號已消除， 則恢復負載的輸出， 否則負載開(kāi)關(guān)仍然保持斷開(kāi)。

　?。?5） 為保護負載（ 燈具） , 蓄電池過(guò)放保護恢復時(shí)應用軟件設置一個(gè)回差電壓， 這樣負載開(kāi)關(guān)不會(huì )出現顫抖現象， 有利于延長(cháng)燈具的使用壽命。

　?。?6） 根據STC12C5410AD 的Data Flash 的特點(diǎn)，數據寫(xiě)入時(shí)必須啟動(dòng)ISP/IAP 命令， CPU 等待IAP動(dòng)作定時(shí)后， 才繼續執行程序， 要先關(guān)斷中斷（ EA） .

　　還應注意數據寫(xiě)入Data Flash 存儲器， 不能跨越扇區。