李昆仑 胡瀚文 刘兵 曾星

【摘要】基于光伏技术，采用IAP15W4K58S4单片机开发一个太阳能LED路灯控制器，白天太阳能电池板将太阳光转化为电能存储在蓄电池里，夜间蓄电池为整个电路供电。夜间有人在路灯感应范围内路灯开启，实现自动控制果，夜间无需持续照亮12个小时，节约能源消耗，装置绿色环保。

【关键词】STC15;路灯控制;热释电红外

环保与节能是已受到全球各国关注，清洁能源中，太阳能的使用最为广泛。传统路灯是由手动开关按钮来控制开启或关闭，使用单片机来控制启动，借用光照传感模块依据周围环境判断能见度调节亮度调节功能，通过红外传感模块或者雷达传感模块来探测人体实现路灯开关。智能照明系统，对于推动智慧城市建设和促进节能环保具有重要意义。

1. 系统设计概述

系统框图如图1，太阳能路灯控制器由IAP15W4K58S4单片机、光敏模块、热释电红外传感模块、高亮LED灯模块、太阳能发电板、锂电池充电保护模块、升压稳压及蓄电池组成。

1.1 IAP15W4K58S4单片机

IAP15W4K58S4单片机为功能增强型8051CPU芯片，具有1T的单位时钟/连续机器工作周期，其连续运行工作速度一般比普通8051快8～12倍，片内的EEPROM擦写可达10万次以上，工作时频率为5MHz～30MHz。

1.2 光敏模块电路

光敏模块接口电路如图2。光敏电阻器阻值能够随着光照强度变化而变化。四线制光敏模块，利用光敏电阻在不同光照强度下呈现不同阻值的特点，可实现对周围环境的光照强度来进行检测。

1.3 热释电红外传感模块

HC-SR505模块是热释电红外传感模块具有灵敏度高、可靠性强、体积小、低电压模式工作的特点，在各类自动感应电器设备中应用广泛。任何高于绝对温度的物体都会产生红外光谱，通过这个原理可以对LED灯进行自动控制。

1.4 LED灯电路

超高亮LED是一种新型LED，亮度可达普通LED灯的近百倍，外部包装由无色透明树脂所封装，本身能发出一定波长的光，从而呈现出一定颜色，具有寿命长、耐用高、维护低、效率高、点亮速度快的特点。本设计选用白色高亮LED灯作为照明灯具使用。在本设计系统中，若单片机与LED灯电路连接的控制引脚输出为低电平时高亮LED灯则亮，否则高亮LED灯不亮。

1.5 太阳能电池板

本设计选取电压为9V多晶硅太阳能电池板作为主要发电组件。太阳能光伏发电后，利用充电模块对锂电池进行充电处理，用升压控制模块将3.7V的输出电压提升至5V为整个系统提供电。本方案设计主要选用的太阳能电池板材料是多晶硅，额定电压/电流为9V/220mA，额定功率为2W。

1.6 锂电池充电模块

TP4056锂电池充电模块，是一款单节锂离子电池具有恒定电流和恒定电压特性的线性充电器。作用在太阳能转换的电能超出蓄电池的承受标准时，自行断开线路的传输，底部带有散热片的SOP8/MSOP8封装与较少的外部元件数目使得TP4056成为便携式应用的理想选择。TP4056可配合USB电源和适配器电源工作，由于采用了内部PMOSFET架构，加上防倒充电路，不需要外部隔离二极管。热反馈功能可自动调节充电电流，并在大功率工作或高温度环境条件下控制芯片温度。充电电压固定在4.2V，当充电电流达最终浮充电压后，电压下降到设定值1/10，TP4056将自动终止充电循环，当输入电压被去掉时，TP4056自动进入一个低电流状态，将电池漏电流降至2μA以下。TP4056在有电源时可置于停机模式，将供电电流降至55μA。TP4056其他特点包括电池温度检测、欠压闭锁、自动再充电和两个用于指示充电、LED状态引脚。TP4056锂电池充电电路原理图如图3。

1.7 升压模块

本设计中所选用的dc-dc升电压转换模块，可以直接实现3.7V锂电池升压至5V电压。该器件具有0.9V低压启动转换效率最高达94%，可提供600mA、5V/3.3V输出，常应用于便携播放器等设备中做高效升压。升压模块电路如图4。

2. 系统主程序流程图

系统程序包括LED灯亮熄程序，光敏传感程序，人外感应程序灯程序模块。光敏电阻模块感应到环境变暗输出高电平，同时人外感应模块也检测到人输出高电平，此时LED灯亮，即这两个模块没有同时输出高电平时，LED灯都时熄灭状态。系统软件主程序流程图如图5。

3. 结语

基于光伏技术，采用IAP15W4K58S4单片机开发一个太阳能LED路灯控制器，白天太阳光转化为电能存储在蓄电池里，夜间蓄电池为整个电路供电。夜间有人在路灯感应范围内路灯开启，达实现一个自动控制，夜间无需持续照亮12个小时，节约能源消耗，裝置绿色环保，具有充电保护功能，对于推动智慧城市建设和促进节能环保具有重要意义。

参考文献：

[1]程晶姝，潘往丽，罗辉辉，等.基于单片机的智能模拟路灯控制系统[J].软件，2019，40 （3）：39-40.

[2]智煜.路灯照明智能控制系统探究[J].电力讯息，2020，2：185-186.张祥豫，鲁西坤，侯凡博，等.基于51单片机的电子秤设计[J]. 电子测试，2019（21）：32-34.

作者简介：李昆仑，广西富川人，硕士，讲师，研究方向：机器人控制，在线监测。刘杰，湖南邵阳，研究方向：机械电子工程。许鹏程，湖南邵阳，研究方向：机械电子工程。曾星，湖南衡阳，研究方向：机械电子工程。