智能太陽能隧道燈的仿真設(shè)計(jì)研究

摘要：提出一種基于單片機(jī)控制的太陽能隧道燈的設(shè)計(jì)原理與方法，介紹了設(shè)計(jì)的太陽能隧道燈的硬件電路圖和軟件流程圖。通過單片機(jī)和太陽能電池實(shí)現(xiàn)了智能控制和節(jié)約能源的目標(biāo)。該裝置不僅實(shí)現(xiàn)了一般隧道燈的功能，更具有低碳、環(huán)保、智能等優(yōu)點(diǎn)。
關(guān)鍵詞：太陽能；隧道燈；單片機(jī)；LED

0 引言
在我國，鐵路、公路中存在大量隧道。汽車在駛?cè)牖蝰偝鏊淼罆r亮度突變的會使駕駛?cè)藛T的視覺產(chǎn)生“黑洞效應(yīng)”或“白洞效應(yīng)”。這樣很可能會導(dǎo)致交通事故的頻發(fā)，為了適應(yīng)視覺的變化，需要設(shè)置附加隧道燈。目前，國內(nèi)外大多數(shù)的隧道燈都是“長明燈”，無論隧道中是否有車輛，燈都是開啟的。這樣必然導(dǎo)致能源的大量浪費(fèi)。我國是一個人口大國，也是一個發(fā)展中國家，高速發(fā)展的經(jīng)濟(jì)對能源的需求和消耗都很大，同時對環(huán)境的破壞也日益嚴(yán)重。我國政府為了應(yīng)對這些危機(jī)，大力倡導(dǎo)合理利用能源、節(jié)能減排和保護(hù)環(huán)境，提出經(jīng)濟(jì)建設(shè)要與環(huán)境保護(hù)相結(jié)合的和諧發(fā)展戰(zhàn)略，這已成為我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主渠道。
本文中的智能太陽能隧道裝置正是遵循節(jié)約能源，保護(hù)環(huán)境的理念而設(shè)計(jì)的。該裝置以太陽能為能源，通過單片機(jī)的控制設(shè)計(jì)不僅解決了隧道中隧道燈長開和能源浪費(fèi)的問題，還模擬了實(shí)際隧道的各種情況，當(dāng)隧道內(nèi)出現(xiàn)各種突發(fā)狀況時能及時報警。因此該裝置具有很強(qiáng)的實(shí)用性和現(xiàn)實(shí)意義。

1 系統(tǒng)構(gòu)成
圖1是整個系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖，包括電源、檢測、控制、照明和報警五個部分。

電源裝置包括鋰電池充電電路和電池部分。主要功能是把從太陽能電池中得到的一部分電能儲存在鋰電池中，用鋰電池給控制電路及報警電路供電；檢測裝置由一對紅外傳感器組成，分別安置在隧道兩端。當(dāng)檢測到有車輛經(jīng)過時可以發(fā)送信號到控制裝置；控制裝置是整個電路的核心部分，由單片機(jī)負(fù)責(zé)控制整個電路和功能的實(shí)現(xiàn)。這部分電路可以從外部電路獲取信號，同時給外部電路發(fā)出指令；照明裝置是整個裝置主要的對外工作部分，由一些高亮二極管燈組成，既省電，又可實(shí)現(xiàn)對隧道內(nèi)的照明；報警裝置由一個報警燈和蜂鳴器構(gòu)成。當(dāng)車輛進(jìn)入隧道的時間過長，單片機(jī)就會發(fā)出信號來驅(qū)動報警電路，實(shí)現(xiàn)報警功能，直到工作人員按下停止報警鍵才停止報警，方便工作人員及時發(fā)現(xiàn)并處理隧道內(nèi)出現(xiàn)的問題。

2 硬件設(shè)計(jì)
2．1 電源部分
本裝置完全由太陽能供電，當(dāng)沒有陽光時，可以將太陽能電池將在有陽光時獲得的電能通過充電電路儲存在鋰電池中，由鋰電池給整個裝置供電。充電電路中采用的是MAX1811芯片，它采用增強(qiáng)散熱型8引腳ISO封裝，無需微處理器控制。此外MAX1811內(nèi)部還帶有熱保護(hù)二極管，其降低了充電器的成本與尺寸。充電電路原理圖如圖2所示。