基于單片機的太陽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， 當流經電子保險絲的電流驟然增加時， 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， 響應時間為秒數量級， 過流撤消或短路恢復后電子保險絲恢復成低阻抗導體， 無須任何人為更換或維修。系統采用了兩級保護措施后， 在長達數小時的負載短路實驗后， 控制器仍沒出現電路燒毀現象。解決了用傳統保險絲只能對電路進行一次性保護以及一旦器件燒毀必須人為更換的問題， 同短路后需手動復位或斷電后重新開啟的系統相比， 也具有明顯的優點。簡化了太陽能路燈控制器維護， 提高了系統的安全性能。

　　2.6 硬件設計過程中的注意事項

　　（ 1） 感應雷保護電路應設計在太陽能電池板引線入口處， 保護電路周圍4 mm 內不能布置其他器件。

　　（ 2） 防止太陽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， 充電時發熱量小， 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路寬度至少為4 mm~5 mm, 線路上用搪錫處理以增加過電流能力， 大電流導線從一層過渡到另一層時， 要放置3~5個過孔。

　　（ 4） 過流、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， 過電流能力在10 A 以上的康銅絲作為電流取樣電阻， 來產生取樣電壓， 取樣電壓最多不超過0.2 V, 故采用運放LM358 對其進行放大。

　　（ 5） 器件的布局和PCB 的布線采用模塊化方式， 大電流信號與小電流信號要分離，對放大電路的線路尤其要精心布置。數字地和模擬地分開， 注意電源線和地線的布局。

　　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、定時中斷程序、A/D 轉換子程序、外部中斷子程序及鍵盤處理子程序、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 集成開發環境μvision2 作為開發平臺， 采用C51 高級語言編寫。

　　3.1 軟件編程要點

　　（ 1） 本系統采用較少的按鍵實現了諸多功能， 如負載工作模式的設置、雙燈同時工作還是分時工作、負載工作時間的設定、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的設計， 其思路可參見按鍵處理流程圖。

　　（ 2） 鍵盤在定時中斷服務程序中讀取， 用中斷間隔時間實現鍵盤的去抖， 不必編寫另外的延時程序， 提高了CPU 的利用效率。鍵盤值存入數據緩沖區， 在主程序中讀數據緩沖區的內容， 執行鍵盤功能散轉子程序。

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

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

　　（ 5） 為保護負載（ 燈具） , 蓄電池過放保護恢復時應用軟件設置一個回差電壓， 這樣負載開關不會出現顫抖現象， 有利于延長燈具的使用壽命。

　　（ 6） 根據STC12C5410AD 的Data Flash 的特點，數據寫入時必須啟動ISP/IAP 命令， CPU 等待IAP動作定時后， 才繼續執行程序， 要先關斷中斷（ EA） .

　　還應注意數據寫入Data Flash 存儲器， 不能跨越扇區。