基于太阳能发电的多功能路灯及广播系统论文正稿.docx

编号：

桂林电子科技大学信息科技学院

实训设计(论文)说明书

题 目：基于太阳能发电的多
功能路灯及广播系统
系 别： 机电工程系
专 业： 机械电子工程

√

题目类型：理论研究 实验研究 工程设计 工程技术研究 软件开发 应用研究

摘 要

现在人们常使用的收音机为手动调频收台，使用较为麻烦，而且由于接收灵敏度不高，所接收的频段较窄。为了解决这些问题，本次采用RDA5807收音模块与单片机相结合，实现FM收音并显示频率。单片机自20世纪70年代问世以来，以极其高的性能价格比受到人们的重视和关注，所以应用很广，发展很快。单片机的特点是体积小、集成度高、重量轻、抗干扰能力强，对环境要求不高，价格低廉，可靠性高，灵活性好，开发较为容易，所以本次采用stc89c52单片机。此外，RDA5807模块具有65-108MHz全球FM接收频段相容的效果，具备噪声消除、软静音、低音增强，灵敏度高、噪声小、抗干扰能力强等功能，还可以具备频率显示功能，所以使用本模块很容易实现。加之现在小区路灯功能单一耗电大，现在设计具有广播功能的太阳能路灯，符合现代人生活的需求。

关键词：太阳能充电；充电管理；I2C

Abstract
Now people often use for manual FM radio station, use more trouble, and because the receiving sensitivity is not high, receives a narrow frequency band.In order to solve these problems, the use RDA5807 radio module combined with single-chip microcomputer, FM radio and display frequency.SCM since the 1970 s, with extremely high cost performance by people's attention and concern, so application is very wide, developing very quickly.Single-chip microcomputer is characterized by small volume, high integration, light weight, strong anti-interference ability, low requirements for the environment, low cost, high reliability, good flexibility, development is relatively easy, so this used stc89c52 single-chip microcomputer.In addition, RDA5807 module compatible with 65-108 MHZ global FM reception frequency, the effect of noise elimination, soft mute, bass boost, high sensitivity, low noise, strong anti-jamming capability, and other functions, can also have frequency display function, so the use of this module is easy to implement.And now village street lamp features a single large power consumption, now design which has the function of broadcasting solar street lamp, meeting the needs of modern life.

Key words: solar battery charging;Charge management;I2C

目 录

引言 3
1 任务要求 3
2 设计方案 3
2.1 设计内容 3
2.2 系统控制框图 3
3 方案选择 3
3.1 方案一 3
3.2 方案二 3
3.3 方案选择 3
4 硬件电路设计 3
4.1 光控灯电路 3
4.2 充放电管理电路 3
4.3 FM数控收音机电路 3
4.4 定时电路部分 3
5 软件设计 3
谢 辞 3
参考文献 3
附录一 总体电路PCB图 3
附录二 单片机部分程序 3

桂林电子科技大学信息科技学院实训（论文）说明书 第 15 页 共 14 页

引言
现代生活小区是大型的小区，小区路灯必不可少，可以现有路灯不仅需要耗费大量电力，并且功能但是，需要人为控制开关。此次设计的太阳能充电式多功能路灯具有纯绿色的能量供给和根据外部光强自动调节亮度及开关的功能，此外对于小区经常需要公共通知也设计了FM数控收音机，可以设点时间自动收听某个频道以达到传播信息的要求，此系统集成度高，实用性强，前景广阔。从硬件电路来说，主要是实现所需电压值、稳压、搜台、控制和频率显示等方面；从系统程序来说，主要是通过软件来实现RDA5807模块的功能，使用IIC总线方式调台，并且得到当前的频率，处理并实现频率转换、显示。
1 任务要求
（1） 具备太阳能发电，蓄电池储存电量，且具备充放电管理等功能；
（2） 具备光线强度检测，当光线过暗时自动开启LED照明；
（3） 具备小区无线广播功能，可设置开启/关闭时间，或通过DTMF进行开关机控制。
2 设计方案
2.1 设计内容
本次课题选择使用单片机为核心，要实现任务要求必须由三个部分组成：光控灯部分，充放电管理电路和FM收音电路。利用太阳能电池板经过充放电管理电路给蓄电池充电，然后蓄电池为光控灯和FM收音电路供电。
2.2 系统控制框图

太阳能电池
充放电管理
蓄电池
光控灯
FM收音电路
时钟电路
定时开关机
图 1 系统控制框图
如图1是系统控制框图，光控灯部分，充放电管理电路和FM收音电路。利用太阳能电池板经过充放电管理电路给蓄电池充电，然后蓄电池为光控灯和FM收音电路供电。

3 方案选择
3.1 方案一
充放电管理采用LM393的电压比较功能，设置电压上下限来达到过充过放保护。光控灯部分利用光敏电阻对光强于自身阻值的线性变化来转换成电压变化，通过电压比较器控制继电器的吸合，继电器再控制灯。FM采用低成本的分级元件法打造。FM收音电路如图2所示。
图 2 FM收音电路

3.2 方案二
充放电管理采用LM393的电压比较功能，设置电压上下限来达到过充过放保护。光控灯部分利用光敏电阻对光强于自身阻值的线性变化来转换成电流变化，电流通过1个NPN和一个PNP三极管的放大直接对LED灯供电。FM采用RDA5807模块与单片机进行I2C通信制作数控行FM收音机。
3.3 方案选择
综上所述，充放电管理采用LM393的电压比较功能，设置电压上下限来达到过充过放保护。光控灯部分，用继电器控制的方法只能控制灯的开关，而且元件成本高，电路复杂，用三极管电流放大的方法可以实现灯光随外部光强的变化而线性变换，使灯光更加智能，同时电路简单，成本低。FM分立元件的方法调试困难，而且容易出故障，这里采用RDA5807模块，STC89C52单片机主控，LCD1602显示，能过直观简单的制作出高质量人性化的FM收音机。同时用单片机做主控可以方便日后扩展及定时功能的实现，数控FM稳定性好，音质清凉，还能自动收台，成本方面只比分立元件贵3块钱左右，极具性价比，菇采用这种方案。
4 硬件电路设计
4.1 光控灯电路
图 3 光控电路
光控灯部分用三极管电流放大的方法可以实现灯光随外部光强的变化而线性变换，使灯光更加智能，同时电路简单，成本低。光控电路如图3所示。
当光线很强时，光敏电阻RP很小，相当于短路，所以Q1基极为低电平，Q1截至，Q2基极为高电平，Q2截至，故LED不亮。当光线很弱时，RP电阻很大，相当于开路，所以Q1基极为高电平，Q1导通，Q2基极为低电平，Q2导通，LED亮。
4.2 充放电管理电路
充放电管理采用2个继电器控制，利用TL431作为稳定的基准电压提供给LM393对蓄电池电压进行比较，但电压异常时LM393输出电平变化控制继电器进行动作。其电路如图4所示。

图 4 充放电管理电路

4.3 FM数控收音机电路
FM分立元件的方法调试困难，而且容易出故障，这里采用RDA5807模块，STC89C52单片机主控，LCD1602显示，能过直观简单的制作出高质量人性化的FM收音机。同时用单片机做主控可以方便日后扩展及定时功能的实现，数控FM稳定性好，音质清凉，还能自动收台，成本方面只比分立元件贵3块钱左右，极具性价比。其应用电路如图5所示。
图 5 FM数控收音机
单片机是5V系统，给RDA5807通信需要加75欧的限流电阻，同时，采用成本低，简单的LCD1602显示FM收音的频率，音量等信息。
4.4 定时电路部分
定时开关机采用DS1302芯片，成本低走时准，而且还能掉电走时，方便应付意外情况，与单片机联通可以通过软件很方便的实现FM的定时开关机。电路如图6所示。
图 6 定时开关机控制电路

5 软件设计
本系统大量采用数控化，其主要工作量在软件编程方面。其中涉及到RDA5807、LCD1602、DS1302的驱动程序，由于篇幅过大，在此暂不累述，系统总体是通过不间断的按键检测来判断用户的指令来调整系统的设置，并在显示屏显示相应的信息。软件总体系统流程如图7所示。
图 7 软件流程图
系统初始化
LCD显示初始信息
若
按键按下
执行相应功能
若无键按下

显示并检测时间
时间到底设定值
开/关收音机
时间没到

按键检测

谢 辞

本实训设计在莫荣老师和郭正军老师的悉心指导和严格要求下业已完成，从课题选择到具体的实训过程，无不凝聚着，莫荣老师的心血和汗水，在我的实训期间，莫荣老师和郭正军老师为我提供了种种专业知识上的指导和一些富于创造性的建议，没有这样的帮助和关怀，我们不会这么快完成制作。在此向莫荣老师和郭正军老师表示深深的感谢和崇高的敬意。
在这设计完成之际，我还要借此机会向在这次实训中给予了我帮助和指导的所有老师表示由衷的谢意，感谢他们一直以来的辛勤栽培。不积跬步何以至千里，各位任课老师认真负责，在他们的悉心帮助和支持下，我能够很好的掌握和运用专业知识，并在实训中得以体现，顺利完成水塔自动供水系统的制作。同时，在实训制作过程中，我还参考了有关的书籍和论文，在这里一并向有关的作者表示谢意。
参考文献
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[3] 万永伦.丁杰雄.一种机器人寻线控制系统.电子科技大学学报，2003
[4] 周坚.等编著. 单片机应用与接口技术 机械工业出版社
[5] 单片机原理与应用及C51程序设计。北京；北京大学大学出版社，2008.8
[6] 传感器与检测技术。北京；电子工业出版社，2009.4
[7] 康华光. 电子技术基础[M].北京：高等教育出版，2006，68（3）：40~57.
[8] 李强. 51系列单片机应用软件编程技术[M].北京：北京航空航天大学，2009：77~90.
[9] 《单片机原理及应用》张鑫　编著　电子工业出版社
附录一 总体电路PCB图
附录二 单片机部分程序
#include "STC15F2Kxx.h"
#include <intrins.h>
#include "I2C.h"
#include "LCD1602.h"
#include "delay.h"
#include "DS1302.h"
#define uchar unsigned char
#define uint unsigned int
sbit K1=P2^7;
unsigned long frequency;
unsigned char Cont,Trg,n;
struct
{
unsigned char ONhour;
unsigned char OFFhour;
unsigned char ONminute;
unsigned char OFFminute;
}FM,LED;
unsigned char Now_Time[7];
void main(void)
{
K1=0;LCD1602_Init();RDA5807_power();DS1302_Init();
while(1)
{
ShowTime(0x84);
if(RDA_reg_data[1]&0x01)
{
show_volume();
show_frequency();
}
KeyRead();Delay20ms();
if(Trg&0x01)
{
RDA_reg_data[0] |= (1 << 1); //SEEK UP
RDA5807_FM_seek();
}
if(Trg&0x02)
{
RDA_reg_data[0] &= ~(1 << 1); //SEEK DOWN
RDA5807_FM_seek();
}
if(Trg&0x04)
{
if((RDA_reg_data[7] & 0x0f) < 0x0f)
{
RDA_reg_data[0] = 0xd0;
RDA_reg_data[1] = 0x01;
RDA_reg_data[3] &= ~(1 << 4);
RDA_reg_data[7]++; // 音量递增
RDA5807_write_reg();
}
}
if(Trg&0x08)
{
if((RDA_reg_data[7] & 0x0f) > 0x00)
{
RDA_reg_data[0] = 0xd0;
RDA_reg_data[1] = 0x01;
RDA_reg_data[3] &= ~(1 << 4);
RDA_reg_data[7]--; // 音量递减
RDA5807_write_reg();
}
}
if(Cont&0x01)
{
n++;
if(n>100)
{
LCD1602_Write_command(0x01);
LCD1602_Write_command(0x00);
LCD1602_SHOW("FM ON Time:");
FM.ONhour=Now_Time[3];
FM.ONminute=Now_Time[4];
while(1)
{
LCD1602_Write_command(0xca);
LCD1602_Write_data(FM.ONhour/10+0x30);
LCD1602_Write_data(FM.ONhour%10+0x30);
LCD1602_Write_data(':');
LCD1602_Write_data(FM.ONminute/10+0x30);
LCD1602_Write_data(FM.ONminute%10+0x30);
if(Trg&0x02)
{
FM.ONhour++;
if(FM.ONhour>=24) FM.ONhour=0;
}
if(Trg&0x01)
{
FM.ONminute++;
if(FM.ONminute>=60) FM.ONminute=0;
}
if(Trg&0x08) break;
Delay20ms();KeyRead();
}
n=0;
LCD1602_Write_command(0x01);
}
}
if(Cont&0x02)
{
n++;
if(n>100)
{
LCD1602_Write_command(0x01);
LCD1602_Write_command(0x00);
LCD1602_SHOW("FM OFF Time:");
FM.OFFhour=Now_Time[3];
FM.OFFminute=Now_Time[4];
while(1)
{
LCD1602_Write_command(0xca);
LCD1602_Write_data(FM.OFFhour/10+0x30);
LCD1602_Write_data(FM.OFFhour%10+0x30);
LCD1602_Write_data(':');
LCD1602_Write_data(FM.OFFminute/10+0x30);
LCD1602_Write_data(FM.OFFminute%10+0x30);
if(Trg&0x02)
{
FM.OFFhour++;
if(FM.OFFhour>=24) FM.OFFhour=0;
}
if(Trg&0x01)
{
FM.OFFminute++;
if(FM.OFFminute>=60) FM.OFFminute=0;
}
if(Trg&0x08) break;
Delay20ms();KeyRead();
}
n=0;
LCD1602_Write_command(0x01);
}
}
if(Cont&0x04)
{
n++;
if(n>100)
{
LCD1602_Write_command(0x01);
LCD1602_Write_command(0x00);
LCD1602_SHOW("LED ON Time:");
LED.ONhour=Now_Time[3];
LED.ONminute=Now_Time[4];
while(1)
{
LCD1602_Write_command(0xca);
LCD1602_Write_data(LED.ONhour/10+0x30);
LCD1602_Write_data(LED.ONhour%10+0x30);
LCD1602_Write_data(':');
LCD1602_Write_data(LED.ONminute/10+0x30);
LCD1602_Write_data(LED.ONminute%10+0x30);
if(Trg&0x02)
{
LED.ONhour++;
if(LED.ONhour>=24) LED.ONhour=0;
}
if(Trg&0x01)
{
LED.ONminute++;
if(LED.ONminute>=60) LED.ONminute=0;
}
if(Trg&0x08) break;
Delay20ms();KeyRead();
}
n=0;
LCD1602_Write_command(0x01);
}
}
if(Cont&0x08)
{
n++;
if(n>100)
{
LCD1602_Write_command(0x01);
LCD1602_Write_command(0x00);
LCD1602_SHOW("LED OFF Time:");
LED.OFFhour=Now_Time[3];
LED.OFFminute=Now_Time[4];
while(1)
{
LCD1602_Write_command(0xca);
LCD1602_Write_data(LED.OFFhour/10+0x30);
LCD1602_Write_data(LED.OFFhour%10+0x30);
LCD1602_Write_data(':');
LCD1602_Write_data(LED.OFFminute/10+0x30);
LCD1602_Write_data(LED.OFFminute%10+0x30);
if(Trg&0x02)
{
LED.OFFhour++;
if(LED.OFFhour>=24) LED.OFFhour=0;
}
if(Trg&0x01)
{
LED.OFFminute++;
if(LED.OFFminute>=60) LED.OFFminute=0;
}
if(Trg&0x08) break;
Delay20ms();KeyRead();
}
n=0;
LCD1602_Write_command(0x01);
}
}
}
}

1. 基于C8051F单片机直流电动机反馈控制系统的设计与研究
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44. 基于双单片机的智能遥测微型气象站
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89. 单片机监测系统在挤压机上的应用
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91. 基于单片机的嵌入式系统中TCP/IP协议栈的实现与应用
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113. 单片机控制力矩加载控制系统的研究
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