專利名稱：智能化狀態(tài)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)型太陽能路燈控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種太陽能照明領(lǐng)域的控制器，更具體的是涉及一種智能化狀態(tài)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)型太陽能路燈控制器。
背景技術(shù)：
隨著節(jié)能環(huán)保理念不斷深入人心，人們保護(hù)環(huán)境的意識(shí)在不斷加強(qiáng)，世界各國開始重視新能源開發(fā)，太陽能以其節(jié)能、環(huán)保、可再生的特點(diǎn)受到世界各國的重視，太陽能獨(dú)立發(fā)電系統(tǒng)、太陽能路燈已經(jīng)初具規(guī)模，太陽能發(fā)電控制技術(shù)也在不斷完善中。其中用于太陽能路燈控制的控制器功能已經(jīng)相當(dāng)完善了。 然而傳統(tǒng)太陽能路燈控制器的基本功能極限于實(shí)現(xiàn)對(duì)12V/24V太陽能路燈系統(tǒng)工作狀態(tài)的自適應(yīng)控制。主要包括光伏組件對(duì)12V/24V蓄電池自適應(yīng)充電控制，蓄電池對(duì)負(fù)載的供電控制；太陽能路燈系統(tǒng)工作時(shí)，可選單時(shí)段、雙時(shí)段工作模式。它們一般都不具備定時(shí)工作模式、時(shí)間設(shè)置、數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)、傳輸?shù)裙δ?。此外，目前在美國、日本、德國等發(fā)達(dá)國家對(duì)獨(dú)立光伏系統(tǒng)控制器的研究主要側(cè)重于以下三個(gè)方面提高太陽能電池的輸出功率、完善蓄電池充電策略、提高系統(tǒng)穩(wěn)定性。在適時(shí)監(jiān)控方面也有所發(fā)展，但是數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、輸出尚未涉及。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為解決上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種有定時(shí)工作模式、時(shí)間設(shè)置功能、數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)功能、數(shù)據(jù)傳輸功能的新型智能化狀態(tài)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)型太陽能路燈控制器。本發(fā)明要實(shí)現(xiàn)的主要功能，表現(xiàn)在模式設(shè)置方面本發(fā)明的工作模式擴(kuò)展到三種基本模式，即單時(shí)段工作模式、雙時(shí)段工作模式、定時(shí)工作模式。具有時(shí)間設(shè)置功能，能通過模式設(shè)置按鍵設(shè)置時(shí)間，工作模式選擇。具有數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)功能本發(fā)明采用STC12C5A32AD單片機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)太陽能路燈系統(tǒng)充放電時(shí)的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行適時(shí)采集、處理、控制并存儲(chǔ)，STC12C5A32AD單片機(jī)為本系統(tǒng)的主控單元，通過對(duì)STC12C5A32AD單片機(jī)編程實(shí)現(xiàn)其對(duì)各種數(shù)據(jù)的采集、處理、控制、存儲(chǔ)等功能。其采集存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)主要包括開關(guān)燈時(shí)間、蓄電池充放電電量、最大充電電流及時(shí)間、最大充電電壓及時(shí)間、最低蓄電池電壓及時(shí)間、開燈時(shí)間電壓和電流、關(guān)燈時(shí)間電壓(雙時(shí)段設(shè)置兩個(gè)關(guān)燈時(shí)間)。具有數(shù)據(jù)傳輸模塊該本發(fā)明設(shè)計(jì)有485轉(zhuǎn)232通信模塊，其采集存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)可以通過這一模塊方便地讀取并傳輸?shù)诫娔X上，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控反應(yīng)系統(tǒng)的運(yùn)行狀況，為系統(tǒng)的正常運(yùn)行提供保障。綜上所述這種新型控制器具備多種功能，方便調(diào)試，可選擇多種模式切換，能提供路燈運(yùn)行時(shí)的多種數(shù)據(jù)，方便系統(tǒng)故障排查。本發(fā)明采用以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)
智能化狀態(tài)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)型太陽能路燈控制器，包括主控單元、蓄電池充電控制模塊、蓄電池供電控制模塊、工作模式時(shí)鐘顯示模塊、溫度采集模塊、數(shù)據(jù)傳輸模塊。主控單元分別與蓄電池充電控制模塊、蓄電池供電控制模塊、工作模式時(shí)鐘顯示模塊、溫度采集模塊、數(shù)據(jù)傳輸模塊連接，蓄電池充電控制模塊還與光伏組件和蓄電池連接，蓄電池供電控制模塊還與蓄電池和路燈連接。蓄電池充電控制模塊設(shè)有光伏組件控制單元、關(guān)斷充電控制單元、蓄電池充電電壓控制單元、電壓過充控制單元、關(guān)閉充電單元。工作模式時(shí)鐘顯示模塊由外部時(shí)鐘電路、時(shí)鐘顯示數(shù)碼管、模式設(shè)置按鈕模塊組成。選擇STC12C5A32AD單片機(jī)作為本發(fā)明的主控單元。通過編寫程序燒入主控單元STC12C5A32AD，控制其它功能模塊實(shí)現(xiàn)控制器的基本控制功能以及工作時(shí)相關(guān)數(shù)據(jù)的適時(shí)采集、處理、控制、存儲(chǔ)及傳輸。本發(fā)明的硬件設(shè)計(jì)是將主控模塊通過相應(yīng)的功能引腳與各功能模塊連接，實(shí)現(xiàn)功能。其中主控單元 STC12C5A32AD 單片機(jī)引腳 Pl. 5 SHUTD0WN_0UTPUT、Pl. 7 CURRENT_OUTPUT、P3. 2 0VERL0AD_0UTPUT引線與蓄電池供電控制模塊連接，實(shí)現(xiàn)主控單元與輸出端之間的數(shù)據(jù)交流。蓄電池供電控制模塊通過主控單元對(duì)環(huán)境光線作出識(shí)別，主控單元識(shí)別到夜晚光線變暗，蓄電池供電控制模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)路燈供電控制。這部分電路的基本功能在于對(duì)路燈供電控制，它能根據(jù)主控單元發(fā)出的指令控制路燈適時(shí)開關(guān)。當(dāng)蓄電池過放時(shí)，它能適時(shí)向主控單元發(fā)出過放信號(hào)，主控單元根據(jù)此過放信號(hào)作出響應(yīng)適時(shí)關(guān)閉對(duì)路燈供電，以保護(hù)蓄電池。其中引腳Pl. 5 SHUTD0WN_0UTPUT實(shí)現(xiàn)主控單元與蓄電池供電控制模塊在不同工作模式下關(guān)閉信號(hào)的數(shù)據(jù)交換。引腳Pl. 7⑶RRENT_0UTPUT實(shí)現(xiàn)主控單元與蓄電池供電控制模塊在各種工作情況下的電流交換。引腳P3. 2 0VERL0AD_0UTPUT則在過載時(shí)實(shí)現(xiàn)主控單元與蓄電池供電控制模塊之間的信號(hào)交換。蓄電池供電控制模塊適時(shí)采集路燈耗電情況，并監(jiān)測(cè)蓄電池電量，適時(shí)反饋給主控單元，主控單元根據(jù)蓄電池供電控制模塊反饋的信息作出相應(yīng)的判斷，給出供電控制命令。實(shí)現(xiàn)對(duì)用電設(shè)備用電的控制。主控單元STC12C5A32AD 單片機(jī)引腳 PI. 0/T2 S0LAR_BATTERY、PL 3/TxD2SHUTDOWN_CHARGE、PI. 4 VOLTAGE_BATTERY、PI. 6 0VERL0AD_CHARGE、P3. 2/INTO 0PEN_BATTERY引線與蓄電池充電控制模塊連接，實(shí)現(xiàn)主控單元與蓄電池充電控制模塊之間的數(shù)據(jù)交流。蓄電池充電控制模塊通過主控單元對(duì)光伏組件電壓值進(jìn)行判別判斷光伏組件是否處在光照條件中，若光伏組件處于光照條件下，光伏組件就會(huì)在回路中產(chǎn)生電流，并將這一信號(hào)傳輸給主控單元，主控單元檢測(cè)到這一信號(hào)便適時(shí)調(diào)節(jié)至蓄電池充電模式，實(shí)現(xiàn)對(duì)蓄電池的充電。蓄電池充電方式采用PWM方式控制，以分段式恒流充電為主，蓄電池容量不足時(shí)大電流充電，隨容量增加慢慢減小充電電流，當(dāng)蓄電池電量臨近飽和狀態(tài)時(shí)采用間流充電，此外蓄電池充電控制模塊還實(shí)現(xiàn)檢測(cè)蓄電池充電狀態(tài)，當(dāng)蓄電池充電至飽和狀態(tài)時(shí)，能適時(shí)切斷對(duì)蓄電池繼續(xù)充電，以防止蓄電池過充損壞蓄電池，同時(shí)通過回路及時(shí)泄放光伏組件產(chǎn)生的余量電流。其中引腳Pl. O /T2 S0LAR_BATTERY與蓄電池充電控制模塊的光伏組件控制單元連接，檢測(cè)光伏組件發(fā)電情況，實(shí)現(xiàn)蓄電池充電控制模塊與主控單元就光伏組件發(fā)電信號(hào)的交流，主控單元識(shí)別白天或者黑夜，為主控單元發(fā)出供電、充電控制命令提供可靠依據(jù)。引腳P1.3/TxD2 SHUTDOWN_CHARGE引線與蓄電池充電控制模塊的關(guān)斷充電控制單元連接，當(dāng)主控單元識(shí)別到天黑時(shí)，就通過此引腳給蓄電池充電控制模塊發(fā)出停止充電命令，停止充電。引腳Pl. 4 VOLTAGE_BATTERY引線與蓄電池充電控制模塊的蓄電池充電電壓控制單元相連，通過此弓I腳實(shí)現(xiàn)主控單元與蓄電池充電控制模塊充電模式選擇的信號(hào)交流，完成充電控制功能。引腳Pl. 6 OVERLOAD_CHARGE與蓄電池充電控制模塊的電壓過充控制單元相連，當(dāng)充電電壓達(dá)飽和狀態(tài)時(shí)，蓄電池處于過充狀態(tài)，主控單元與蓄電池充電控制模塊間通過此引腳實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換，使蓄電池充電控制模塊能適時(shí)調(diào)整充電電流，以保護(hù)蓄電池免受過充電量沖擊。引腳P3. 2/INTO OPEN_BATTERY引線與蓄電池充電控制模塊的關(guān)閉充電單元連接，當(dāng)主控單元監(jiān)測(cè)到天黑時(shí)，通過此引腳對(duì)蓄電池充電控制模塊的關(guān)閉充電單元發(fā)出關(guān)閉充電命令，此單元關(guān)閉充電進(jìn)而切換至供電模式。主控單元STC12C5A32AD單片機(jī)引腳PO. 3/AD3 DQ 18B20外接溫度采集模塊的電路，溫度采集模塊采集溫度變化情況并反饋給主控單元，主控單元根據(jù)溫度采集模塊采集到的溫度變化情況給出充電溫度補(bǔ)償電壓，以保證光伏組件對(duì)蓄電池的有效充電。溫度采 集模塊主要采用DS18B20溫度傳感器，此傳感器外接5V電壓，它采集到的溫度信號(hào)由DQ外接一上拉電阻后直接接到主控單元的溫度采集引腳。當(dāng)環(huán)境溫度變化時(shí)，溫度采集模塊采集溫度變化信號(hào)傳輸給主控單元，主控單元根據(jù)其采集的溫度變化信號(hào)，通過蓄電池充電控制模塊提升或降低充電電壓值為本發(fā)明提供溫度補(bǔ)償電壓，以保證本發(fā)明穩(wěn)定有效的工作。主控單元STC12C5A32AD 單片機(jī)引腳 PO. 0/AD0 T_RST、PO. I/ADI T_I0、PO. 2/AD2T_CLK接外部時(shí)鐘電路，它主要為本系統(tǒng)外圍時(shí)鐘而設(shè)計(jì),是工作模式時(shí)鐘顯示模塊的時(shí)鐘信號(hào)產(chǎn)生器。外部時(shí)鐘電路由DS1302Z及其外圍電路組成，DS1302Z引腳VCC2接5V電壓端，為芯片供電，VCCl通過C3端與地相接，CIO、C12、X2組成該回路的時(shí)鐘震蕩電路，分別接到芯片引腳Xl與X2上，為DS1302Z的震蕩源，此電路中C4為電路中的濾波電容，其一端接5V電源端，另一端接地。時(shí)鐘信號(hào)輸出引腳SCLK、I/0、RST分別增加上拉電阻R13、R14、R15后與主控單元外部時(shí)鐘設(shè)定引腳T_CLK、T_I0、T_RST連接，把外部時(shí)鐘信號(hào)傳輸給主控單元。主控單元STC12C5A32AD單片機(jī)引腳P2. 0/A8 P2. 7/A15外接時(shí)鐘顯示數(shù)碼管，引腳 P3. 4/Τ0、Ρ3· 5/ T1、P3. 6/ WR 外接模式設(shè)置按鈕模塊，Ρ4. 0、Ρ4· 1、Ρ4· 2/ΙΝΤ3、Ρ4· 2/ΙΝΤ2外接LED指示燈，
模式設(shè)置按鈕模塊設(shè)有HOUR，MONUTE, MODE三個(gè)按鍵。數(shù)碼管顯示部分的設(shè)計(jì)主要是顯示控制器的各種工作模式，由四個(gè)三極管分別控制四個(gè)數(shù)碼管的點(diǎn)亮，而排阻的每個(gè)電阻所連接的線由單片機(jī)控制每個(gè)數(shù)碼管顯示的數(shù)字，可從O 15編碼，設(shè)置控制器的各種工作模式，數(shù)碼管顯示當(dāng)前工作模式，設(shè)置顯示時(shí)鐘時(shí)，數(shù)碼管顯示時(shí)鐘；按鍵部分實(shí)現(xiàn)控制器的各種工作模式設(shè)置以及時(shí)鐘設(shè)置，LED指示燈部分實(shí)現(xiàn)控制器的各種工作狀態(tài)的指
/Jn ο工作模式設(shè)置可以選擇三種基本模式，即單時(shí)段工作模式、雙時(shí)段工作模式、定時(shí)工作模式。定時(shí)間工作模式是指按設(shè)定的開關(guān)燈時(shí)間(設(shè)置數(shù)值到時(shí)、分)開啟和關(guān)閉路燈，在路燈開啟時(shí)，可延時(shí)一段時(shí)間開啟，實(shí)現(xiàn)對(duì)路燈的適時(shí)開關(guān)控制。工作模式時(shí)鐘顯示模塊通過HOUR，MONUTE, MODE三個(gè)按鈕實(shí)現(xiàn)模式和時(shí)間的設(shè)定，HOUR, MONUTE, MODE三個(gè)按鈕的基本功能是設(shè)定主控單元的工作模塊，時(shí)間設(shè)定。工作模式時(shí)鐘顯示模塊與主控單元連接，將模式設(shè)置信號(hào)傳輸給主控單元，主控單元根據(jù)接收到的設(shè)置信號(hào)對(duì)蓄電池供電控制模塊發(fā)出控制指令，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的工作模式控制。主控單元同時(shí)向工作模式時(shí)鐘顯示模塊發(fā)出顯示指令，工作模式時(shí)鐘顯示模塊顯示當(dāng)前模式；模式設(shè)置設(shè)定時(shí)間時(shí)向主控單元發(fā)出時(shí)間設(shè)置信號(hào)，主控單元根據(jù)時(shí)間設(shè)置信號(hào)向工作模式時(shí)鐘顯示模塊發(fā)出時(shí)間顯示指令，工作模式時(shí)鐘顯示模塊顯示設(shè)置時(shí)間，模式設(shè)置完畢。主控單元向工作模式時(shí)鐘顯示模塊塊發(fā)出顯示當(dāng)前時(shí)間的信號(hào)，工作模式時(shí)鐘顯示模塊顯示當(dāng)前時(shí)間。為配合工作模式時(shí)鐘顯示模塊顯示蓄電池充放電時(shí)的工作狀態(tài)，設(shè)計(jì)LED顯示部分。主要功能表現(xiàn)在當(dāng)路燈電流超過額定電流的I. 2倍時(shí)切斷對(duì)外供電，每3秒檢查一次，路燈電流降到額定值以內(nèi)再恢復(fù)正常供電。如遇短路控制器能立即切斷輸出，輸出指示燈閃爍報(bào)警，每3秒自動(dòng)檢查一次，直到短路故障解除后，恢復(fù)供電，狀態(tài)燈轉(zhuǎn)為常亮，控制器恢復(fù)輸出。如果夜間蓄電池電壓低于警戒線則切斷輸出，控制器進(jìn)入待機(jī)模式，數(shù)碼管熄滅，降低功耗，等待充電?？蓪?shí)現(xiàn)蓄電池放電率自動(dòng)修正過放控制點(diǎn)，當(dāng)放電電流減小時(shí)，可將過放保護(hù)電壓適當(dāng)升高，放電電流增大時(shí)，可將過放保護(hù)電壓適當(dāng)降低，不同放電率的蓄電池終止電壓，因供應(yīng)商的不同會(huì)略有不同，可綜合考慮一個(gè)合適的值。主控單元STC12C5A32AD單片機(jī)引腳P3. 0/RXD、P3. 1/TXD與數(shù)據(jù)傳輸模塊連接，通過MAX3232CDB及其外圍電路實(shí)現(xiàn)485轉(zhuǎn)232串口信號(hào)傳輸，它的基本功能主要是實(shí)現(xiàn)路燈 控制器與PC的數(shù)據(jù)交換。具體實(shí)現(xiàn)的功能是在路燈控制器集成初期，通過此模塊的串口對(duì)控制器燒寫程序；完成路燈控制器集成后，此模塊主要是實(shí)現(xiàn)把路燈控制器的內(nèi)部存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)拷貝到電腦上，以供分析。本發(fā)明的有益效果
本發(fā)明能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)、傳輸及模式、時(shí)間設(shè)置的新型智能化狀態(tài)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)型太陽能路燈控制器。主要功能或作用，表現(xiàn)在模式設(shè)置方面保留傳統(tǒng)控制器模式設(shè)置的各項(xiàng)基本功能，實(shí)現(xiàn)定時(shí)工作模式，使本控制器的工作模式擴(kuò)展到三種基本模式，即單時(shí)段工作模式、雙時(shí)段工作模式、定時(shí)工作模式。實(shí)現(xiàn)時(shí)間設(shè)置功能，能通過模式設(shè)置按鍵設(shè)置時(shí)間，控制器工作模式選擇。實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)功能本發(fā)明采用STC12C5A32AD單片機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)太陽能路燈系統(tǒng)充放電時(shí)的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行適時(shí)采集、處理、控制并存儲(chǔ)，STC12C5A32AD單片機(jī)控制模塊為本系統(tǒng)的主控單元，通過對(duì)STC12C5A32AD單片機(jī)編程實(shí)現(xiàn)其對(duì)各種數(shù)據(jù)的采集、處理、控制、存儲(chǔ)等功能。其采集存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)主要包括開關(guān)燈時(shí)間、蓄電池充放電電量、最大充電電流及時(shí)間、最大充電電壓及時(shí)間、最低蓄電池電壓及時(shí)間、開燈時(shí)間電壓和電流、關(guān)燈時(shí)間電壓(雙時(shí)段設(shè)置兩個(gè)關(guān)燈時(shí)間)。數(shù)據(jù)傳輸模塊本發(fā)明通過MAX3232CDB及其外圍電路實(shí)現(xiàn)485轉(zhuǎn)232串口信號(hào)傳輸，它的基本功能主要是實(shí)現(xiàn)路燈控制器與PC的數(shù)據(jù)交換。具體實(shí)現(xiàn)的功能是在路燈控制器集成初期，通過此模塊的串口對(duì)控制器燒寫程序；完成路燈控制器集成后，此模塊主要是實(shí)現(xiàn)把路燈控制器的內(nèi)部存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)拷貝到電腦上，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控反應(yīng)系統(tǒng)的運(yùn)行狀況，為系統(tǒng)的正常運(yùn)行提供保障。綜上所述這種新型控制器具備多種功能，方便調(diào)試，可選擇多種模式切換，能提供路燈運(yùn)行時(shí)的多種數(shù)據(jù)，方便系統(tǒng)故障排查。


圖I :是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2 :是本發(fā)明的主控單元圖。
圖3 :是本發(fā)明的蓄電池供電控制模塊電路原理圖。圖4 :是本發(fā)明的蓄電池充電控制模塊電路原理圖。圖5 :是本發(fā)明的溫度采集模塊的電路原理圖。圖6 :是本發(fā)明的外部時(shí)鐘電路原理圖。圖7 :是本發(fā)明的時(shí)鐘顯示電路原理圖。圖8 :是本發(fā)明的模式控制模塊電路原理圖。圖9 :是本發(fā)明的數(shù)據(jù)傳輸模塊電路原理圖。 具體實(shí)施例實(shí)施例I
如圖I所示，智能化狀態(tài)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)型太陽能路燈控制器，包括主控單元I、蓄電池充電控制模塊2、蓄電池供電控制模塊3、工作模式時(shí)鐘顯示模塊4、溫度采集模塊5、數(shù)據(jù)傳輸模塊6。主控單元I分別與蓄電池充電控制模塊2、蓄電池供電控制模塊3、工作模式時(shí)鐘顯示模塊4、溫度采集模塊5、數(shù)據(jù)傳輸模塊連接6，蓄電池充電控制模塊2還與光伏組件7和蓄電池8連接，蓄電池供電控制模塊3還與蓄電池8和路燈9連接。蓄電池充電控制模塊2設(shè)有光伏組件控制單元21、關(guān)斷充電控制單元22、蓄電池充電電壓控制單元23、電壓過充控制單元25、關(guān)閉充電單元25。工作模式時(shí)鐘顯示模塊4由外部時(shí)鐘電路41、時(shí)鐘顯示數(shù)碼管42、模式設(shè)置按鈕模塊43組成。如圖2所示，控制器選擇STC12C5A32AD單片機(jī)作為系統(tǒng)的主控單元I。本發(fā)明通過編寫程序燒入主控單元1STC12C5A32AD，控制其它功能模塊實(shí)現(xiàn)控制器的基本控制功能以及工作時(shí)相關(guān)數(shù)據(jù)的適時(shí)采集、處理、控制、存儲(chǔ)及傳輸。本發(fā)明的硬件設(shè)計(jì)是將主控單元I通過相應(yīng)的功能引腳與各功能模塊連接，實(shí)現(xiàn)功能。如圖2、圖 3 所示，主控單元 1STC12C5A32AD 單片機(jī)引腳 Pl. 5 SHUTD0WN_0UTPUT、Pl. 7 CURRENT_0UTPUT、P3. 2 0VERL0AD_0UTPUT引線與蓄電池供電控制模塊3連接，其中引腳Pl. 5 SHUTD0WN_0UTPUT實(shí)現(xiàn)主控單元I與蓄電池供電控制模塊3在不同工作模式下關(guān)閉信號(hào)的數(shù)據(jù)交換。引腳Pl. 7⑶RRENT_0UTPUT實(shí)現(xiàn)主控單元I與蓄電池供電控制模塊3在各種工作情況下的電流交換。引腳P3. 2 0VERL0AD_0UTPUT則在過載時(shí)實(shí)現(xiàn)主控單元I與蓄電池供電控制模塊3之間的信號(hào)交換。蓄電池供電控制模塊適時(shí)采集路燈9耗電情況，并監(jiān)測(cè)蓄電池8電量，適時(shí)反饋給主控單元I，主控單元I根據(jù)蓄電池供電控制模塊3反饋的信息作出相應(yīng)的判斷，給出供電控制命令。實(shí)現(xiàn)對(duì)用電設(shè)備用電的控制。如圖2、圖 4 所示，主控單元 1STC12C5A32AD 單片機(jī)引腳 PI. 0/T2 S0LAR_BATTERY、PL 3/TxD2 SHUTD0WN_CHARGE、P1.4 VOLTAGE_BATTERY、Ρ1·6 0VERL0AD_CHARGE、Ρ3·2/INTO0PEN_BATTERY引線與蓄電池充電控制模塊2連接，其中引腳PL 0 /T2 S0LAR_BATTERY與蓄電池充電控制模塊2的光伏組件控制單元21連接。引腳PI. 3/TxD2 SHUTDOWN_CHARGE引線與蓄電池充電控制模塊2的關(guān)斷充電控制單元22連接。引腳Pl. 4 VOLTAGE_BATTERY引線與蓄電池充電控制模塊2的蓄電池充電電壓控制單元23相連。引腳Pl. 6 0VERL0AD_CHARGE與蓄電池充電控制模塊2的電壓過充控制單元24相連。引腳P3. 2/INTO 0PEN_BATTERY引線與蓄電池充電控制模塊2的關(guān)閉充電單元25連接。
如圖2、圖5所示，主控單元1STC12C5A32AD單片機(jī)引腳PO. 3/AD3 DQ 18B20外接溫度采集模塊5的電路。溫度采集模塊5主要采用DS18B20溫度傳感器，此傳感器外接5V電壓，它采集到的溫度信號(hào)由DQ外接一上拉電阻后直接接到主控單元I的溫度采集引腳。如圖2、圖6所示，主控單元1STC12C5A32AD單片機(jī)引腳PO. 0/AD0 T_RST、PO. I/ADl T_I0、PO. 2/AD2 T_CLK接外部時(shí)鐘電路41，它主要為本系統(tǒng)外圍時(shí)鐘而設(shè)計(jì)，是工作模式時(shí)鐘顯示模塊4的時(shí)鐘信號(hào)產(chǎn)生器。外部時(shí)鐘電路41由DS1302Z及其外圍電路組成，DS1302Z引腳VCC2接5V電壓端，為芯片供電，VCCl通過C3端與地相接，CIO、C12、X2組成該回路的時(shí)鐘震蕩電路，分別接到芯片引腳Xl與X2上，為DS1302Z的震蕩源，此電路中C4為電路中的濾波電容，其一端接5V電源端，另一端接地。時(shí)鐘信號(hào)輸出引腳SCLK、I/0、RST分別增加上拉電阻R13、R14、R15后與主控單元I外部時(shí)鐘設(shè)定引腳T_CLK、T_I0、T_RST連接，把外部時(shí)鐘信號(hào)傳輸給主控單元I。如圖2、圖7所示，主控單元1STC12C5A32AD單片機(jī)引腳P2. 0/A8 P2. 7/A15外接時(shí)鐘顯示數(shù)碼管42，引腳P3. 4/TO、P3. 5/ Tl、P3. 6/ WR外接模式設(shè)置按鈕模塊，P4. O、P4. 1、Ρ4· 2/ΙΝΤ3、Ρ4· 2/ΙΝΤ2 外接 LED 指示燈，
模式設(shè)置按鈕模塊43設(shè)有HOUR，MONUTE，MODE三個(gè)按鍵。數(shù)碼管顯示部分的設(shè)計(jì)主要是顯示控制器的各種工作模式，由四個(gè)三極管分別控制四個(gè)數(shù)碼管的點(diǎn)亮，而排阻的每個(gè)電阻所連接的線由單片機(jī)控制每個(gè)數(shù)碼管顯示的數(shù)字，可從O 15編碼，設(shè)置控制器的各種工作模式，數(shù)碼管顯示當(dāng)前工作模式，設(shè)置顯示時(shí)鐘時(shí)，數(shù)碼管顯示時(shí)鐘；按鍵部分實(shí)現(xiàn)控制器的各種工作模式設(shè)置以及時(shí)鐘設(shè)置，LED指示燈部分實(shí)現(xiàn)控制器的各種工作狀態(tài)的指示。工作模式設(shè)置可以選擇三種基本模式，即單時(shí)段工作模式、雙時(shí)段工作模式、定時(shí)工作模式。定時(shí)間工作模式是指按設(shè)定的開關(guān)燈時(shí)間(設(shè)置數(shù)值到時(shí)、分)開啟和關(guān)閉路燈9，在路燈9開啟時(shí)，可延時(shí)一段時(shí)間開啟，實(shí)現(xiàn)對(duì)路燈9的適時(shí)開關(guān)控制。工作模式時(shí)鐘顯示模塊4通過HOUR，MONUTE, MODE三個(gè)按鈕實(shí)現(xiàn)模式和時(shí)間的設(shè)定，HOUR, MONUTE, MODE三個(gè)按鈕的基本功能是設(shè)定主控單元I的工作模塊，時(shí)間設(shè)定。工作模式時(shí)鐘顯示模塊4與主控單元I連接，將模式設(shè)置信號(hào)傳輸給主控單元1，主控單元I根據(jù)接收到的設(shè)置信號(hào)對(duì)蓄電池供電控制模塊3發(fā)出控制指令，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的工作模式控制。主控單元I同時(shí)向工作模式時(shí)鐘顯示模塊4發(fā)出顯示指令,工作模式時(shí)鐘顯示模塊4顯示當(dāng)前模式；模式設(shè)置設(shè)定時(shí)間時(shí)向主控單元I發(fā)出時(shí)間設(shè)置信號(hào)，主控單元I根據(jù)時(shí)間設(shè)置信號(hào)向工作模式時(shí)鐘顯示模塊4發(fā)出時(shí)間顯示指令，工作模式時(shí)鐘顯示模塊4顯示設(shè)置時(shí)間，模式設(shè)置完畢。主控單元I向工作模式時(shí)鐘顯示模塊4塊發(fā)出顯示當(dāng)前時(shí)間的信號(hào)，工作模式時(shí)鐘顯示模塊4顯示當(dāng)前時(shí)間。為配合工作模式時(shí)鐘顯示模塊4顯示蓄電池8充放電時(shí)的工作狀態(tài)，設(shè)計(jì)LED顯示部分。主要功能表現(xiàn)在當(dāng)路燈9電流超過額定電流的I. 2倍時(shí)切斷對(duì)外供電，每3秒檢查一次，路燈9電流降到額定值以內(nèi)再恢復(fù)正常供電。如遇短路控制器能立即切斷輸出，輸出指示燈閃爍報(bào)警，每3秒自動(dòng)檢查一次，直到短路故障解除后，恢復(fù)供電，狀態(tài)燈轉(zhuǎn)為常亮，控制器恢復(fù)輸出。如果夜間蓄電池8電壓低于警戒線則切斷輸出，控制器進(jìn)入待機(jī)模式，數(shù)碼管熄滅，降低功耗，等待充電?？蓪?shí)現(xiàn)蓄電池8放電率自動(dòng)修正過放控制點(diǎn)，當(dāng)放電電流減小時(shí)，可將過放保護(hù)電壓適當(dāng)升高，放電電流增大時(shí)，可將過放保護(hù)電壓適當(dāng)降低，不同放電率的蓄電池8終止電壓，因供應(yīng)商的不同會(huì)略有不同，可綜合考慮一個(gè)合適的值。 如圖2、圖9所示，主控單元1STC12C5A32AD單片機(jī)引腳P3. 0/RXD、P3. I/TXD與數(shù)據(jù)傳輸模塊6連接，通過MAX3232⑶B及其外圍電路實(shí)現(xiàn)485轉(zhuǎn)232串口信號(hào)傳輸，它的基本功能主要是實(shí)現(xiàn)路燈控制器與PC的數(shù)據(jù)交換。具體實(shí)現(xiàn)的功能是在路燈控制器集成初期，通過此模塊的串口對(duì)控制器燒寫程序 ；完成路燈控制器集成后，此模塊主要是實(shí)現(xiàn)把路燈控制器的內(nèi)部存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)拷貝到電腦上，以供分析。
權(quán)利要求
1.智能化狀態(tài)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)型太陽能路燈控制器，其特征在于包括主控單元(I)、蓄電池充電控制模塊(2)、蓄電池供電控制模塊(3)、工作模式時(shí)鐘顯示模塊(4)、溫度采集模塊(5)、數(shù)據(jù)傳輸模塊(6)，其特征在于，主控單元(I)分別與蓄電池充電控制模塊(2)、蓄電池供電控制模塊(3)、工作模式時(shí)鐘顯示模塊(4)、溫度采集模塊(5)、數(shù)據(jù)傳輸模塊連接(6);蓄電池充電控制模塊(2 )還與光伏組件(7 )和蓄電池(8 )連接，蓄電池供電控制模塊(3 )還與蓄電池(8 )和路燈(9 )連接；蓄電池充電控制模塊(2 )設(shè)有光伏組件控制單元(21)、關(guān)斷充電控制單元(22)、蓄電池充電電壓控制單元(23)、電壓過充控制單元(25)、關(guān)閉充電單元(25)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的智能化狀態(tài)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)型太陽能路燈控制器，其特征在于，選擇STC12C5A32AD單片機(jī)作為系統(tǒng)的主控單元(I )。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的智能化狀態(tài)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)型太陽能路燈控制器，其特征在于，主控單元(1)STC12C5A32AD 單片機(jī)引腳 Pl. 5 SHUTDOffN_OUTPUT,Pl. 7 CURRENT_0UTPUT、P3. 20VERL0AD_0UTPUT弓丨線與蓄電池供電控制模塊(3)連接，實(shí)現(xiàn)主控單元(I)與輸出端之間的 數(shù)據(jù)交流；其中引腳Pl. 5 SHUTD0WN_0UTPUT實(shí)現(xiàn)主控單元(I)與蓄電池供電控制模塊(3)在不同工作模式下關(guān)閉信號(hào)的數(shù)據(jù)交換；引腳Pl. 7⑶RRENT_0UTPUT實(shí)現(xiàn)主控單元(I)與蓄電池供電控制模塊(3)在各種工作情況下的電流交換；引腳P3. 2 0VERL0AD_0UTPUT則在過載時(shí)實(shí)現(xiàn)主控單元(I)與蓄電池供電控制模塊(3)之間的信號(hào)交換； 主控單元(I) STC12C5A32AD 單片機(jī)引腳 PI. 0/T2 S0LAR_BATTERY、PL 3/TxD2SHUTDOWN_CHARGE、PI. 4 VOLTAGE_BATTERY、PL 6 0VERL0AD_CHARGE、P3. 2/INTO 0PEN_BATTERY引線與蓄電池充電控制模塊(2)連接，實(shí)現(xiàn)主控單元(I)與蓄電池充電控制模塊(2)之間的數(shù)據(jù)交流；其中引腳Pl. O /T2 S0LAR_BATTERY與蓄電池充電控制模塊(2)的光伏組件控制單元(21)連接，引腳PL 3/TxD2 SHUTDOWN_CHARGE引線與蓄電池充電控制模塊(2)的關(guān)斷充電控制單元(22)連接，引腳Pl. 4 VOLTAGE_BATTERY弓丨線與蓄電池充電控制模塊(2)的蓄電池充電電壓控制單元(23)相連，引腳Pl. 6 0VERL0AD_CHARGE與蓄電池充電控制模塊(2)的電壓過充控制單元(24)相連，引腳P3. 2/INTO 0PEN_BATTERY引線與蓄電池充電控制模塊(2)的關(guān)閉充電單元(25)連接； 主控單元(1)STC12C5A32AD單片機(jī)引腳PO. 3/AD3 DQ 18B20外接溫度采集模塊(5)的電路；溫度采集模塊(5)主要采用DS18B20溫度傳感器，此傳感器外接5V電壓，它采集到的溫度信號(hào)由DQ外接一上拉電阻后直接接到主控單元(I)的溫度采集引腳； 主控單元(I) STC12C5A32AD 單片機(jī)引腳 PO. 0/AD0 T_RST、PO. I/ADI T_I0、PO. 2/AD2T_CLK接外部時(shí)鐘電路(41)； 主控單元(I) STC12C5A32AD單片機(jī)引腳P2. 0/A8 P2. 7/A15外接時(shí)鐘顯示數(shù)碼管(42)，引腳 P3. 4/TO、P3. 5/ Tl、P3. 6/ WR 外接模式設(shè)置按鈕模塊，P4. O、P4. I、Ρ4· 2/INT3、P4. 2/INT2外接LED指示燈； 主控單元(I) STC12C5A32AD單片機(jī)引腳P3. 0/RXD、P3. I/TXD與數(shù)據(jù)傳輸模塊(6)連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的智能化狀態(tài)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)型太陽能路燈控制器，其特征在于，夕卜部時(shí)鐘電路(41)由DS1302Z及其外圍電路組成，DS1302Z引腳VCC2接5V電壓端，為芯片供電，VCCl通過C3端與地相接，C10、C12、X2組成該回路的時(shí)鐘震蕩電路，分別接到芯片引腳Xl與X2上，為DS1302Z的震蕩源，此電路中C4為電路中的濾波電容，其一端接5V電源端，另一端接地；時(shí)鐘信號(hào)輸出引腳SCLK、I/O、RST分別增加上拉電阻R13、R14、R15后與主控單元(I)外部時(shí)鐘設(shè)定引腳T_CLK、T_IO、T_RST連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的智能化狀態(tài)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)型太陽能路燈控制器，其特征在于，數(shù)據(jù)傳輸模塊(6)是通過MAX3232CDB及其外圍電路實(shí)現(xiàn)串口信號(hào)傳輸，它的基本功能主要是實(shí)現(xiàn)路燈控制器與PC的數(shù)據(jù)交換；具體實(shí)現(xiàn)的功能是在路燈控制器集成初期，通過此模塊的串口對(duì)控制器燒寫程序；完成路燈控制器集成后，此模塊主要是實(shí)現(xiàn)把路燈控制器的內(nèi)部存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)拷貝到電腦上。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的智能化狀態(tài)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)型太陽能路燈控制器，其特征在于，數(shù)據(jù)傳輸模塊(6)是通過MAX3232CDB及其外圍電路實(shí)現(xiàn)串口信號(hào)傳輸，它的基本功能主要是實(shí)現(xiàn)路燈控制器與PC的數(shù)據(jù)交換；具體實(shí)現(xiàn)的功能是在路燈控制器集成初期，通過此模塊的串口對(duì)控制器燒寫程序；完成路燈控制器集成后，此模塊主要是實(shí)現(xiàn)把路燈控制器的內(nèi) 部存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)拷貝到電腦上。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的智能化狀態(tài)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)型太陽能路燈控制器，其特征在于，工作模式時(shí)鐘顯示模塊(4)由外部時(shí)鐘電路(41)、時(shí)鐘顯示數(shù)碼管(42)、模式設(shè)置按鈕模塊(43)組成；模式設(shè)置按鈕模塊(43)設(shè)有HOUR，MONUTE, MODE三個(gè)按鍵；數(shù)碼管顯示部分的設(shè)計(jì)主要是顯示控制器的各種工作模式，由四個(gè)三極管分別控制四個(gè)數(shù)碼管的點(diǎn)亮，而排阻的每個(gè)電阻所連接的線由單片機(jī)控制每個(gè)數(shù)碼管顯示的數(shù)字，可從O 15編碼，設(shè)置控制器的各種工作模式，數(shù)碼管顯示當(dāng)前工作模式，設(shè)置顯示時(shí)鐘時(shí)，數(shù)碼管顯示時(shí)鐘；按鍵部分實(shí)現(xiàn)控制器的各種工作模式設(shè)置以及時(shí)鐘設(shè)置，LED指示燈部分實(shí)現(xiàn)控制器的各種工作狀態(tài)的指示。
全文摘要
本發(fā)明公開一種智能化狀態(tài)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)型太陽能路燈控制器。提供了一種有定時(shí)工作模式、使本控制器的工作模式擴(kuò)展到三種基本模式，時(shí)間設(shè)置功能，數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)功能、數(shù)據(jù)傳輸模塊的太陽能路燈控制器。本發(fā)明包括主控單元(1)、蓄電池充電控制模塊(2)、蓄電池供電控制模塊(3)、工作模式時(shí)鐘顯示模塊(4)、溫度采集模塊(5)、數(shù)據(jù)傳輸模塊(6)，蓄電池供電控制模塊(3)還與蓄電池(8)和路燈(9)連接。本發(fā)明能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)、傳輸及模式、時(shí)間設(shè)置、方便調(diào)試、多種模式切換、能提供路燈運(yùn)行時(shí)的多種數(shù)據(jù)、方便系統(tǒng)故障排查的太陽能路燈控制器。
文檔編號(hào)H05B37/02GK102970804SQ20121053449
公開日2013年3月13日 申請(qǐng)日期2012年12月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月12日
發(fā)明者傅洪波, 李偉明, 龐艷, 滕小華, 普平貴 申請(qǐng)人:云南拓日科技有限公司