《電子技術(shù)應用》
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基于單片機的太陽能路燈紅外控制器
來源:微型機與應用2012年第23期
王 芳,楊正理,,孫肖林
(三江學院 電子信息工程學院,,江蘇 南京210012)
摘要: 針對太陽能路燈的特點,對原有的太陽能路燈控制系統(tǒng)進行了改進,,實現(xiàn)了紅外遠程控制的功能,。系統(tǒng)以PIC單片機為核心,可完成參數(shù)的遠程設(shè)置,;能返回并顯示路燈的各項參數(shù),,實現(xiàn)自檢功能;紅外收發(fā)編解碼均由軟件實現(xiàn),,省去了專門的編解碼芯片,,節(jié)約了成本。實踐證明,,本系統(tǒng)穩(wěn)定可靠,,實用性強,。
Abstract:
Key words :

摘  要: 針對太陽能路燈的特點,,對原有的太陽能路燈控制系統(tǒng)進行了改進,,實現(xiàn)了紅外遠程控制的功能。系統(tǒng)以PIC單片機為核心,,可完成參數(shù)的遠程設(shè)置,;能返回并顯示路燈的各項參數(shù),實現(xiàn)自檢功能,;紅外收發(fā)編解碼均由軟件實現(xiàn),,省去了專門的編解碼芯片,節(jié)約了成本,。實踐證明,,本系統(tǒng)穩(wěn)定可靠,實用性強,。
關(guān)鍵詞: PIC單片機,;太陽能路燈;紅外控制器

 隨著世界能源危機日益嚴重,,利用常規(guī)能源已不能適應世界經(jīng)濟快速增長的需要,,開發(fā)和利用新能源越來越引起各國的重視。近年來,,隨著太陽能光伏器件技術(shù)的成熟,,太陽能LED照明系統(tǒng)得到了廣泛應用。目前市場上已經(jīng)有多家公司生產(chǎn)太陽能路燈控制器,,但是這些控制器一般沒有充分考慮到路燈參數(shù)的設(shè)置,、修改以及路燈的自檢功能。
 紅外遙控是一種無線,、非接觸控制技術(shù),,具有抗干擾能力強、信息傳輸可靠,、功耗低,、成本低以及易實現(xiàn)等顯著優(yōu)點,被廣泛應用于家用電器和計算機系統(tǒng)中,。
本文分析了現(xiàn)在市面上流行的控制器沒有充分考慮的一些問題,,在此基礎(chǔ)上對控制器進行了改進,設(shè)計出一套智能的太陽能路燈紅外控制系統(tǒng),。
1 系統(tǒng)總體設(shè)計
 本控制系統(tǒng)由發(fā)射和接收兩大部分組成,,硬件組成模塊如圖1所示。發(fā)射部分包括單片機,、液晶顯示,、鍵盤控制和紅外發(fā)射電路4部分,;接收部分由單片機、紅外接收,、液晶顯示(主要用于測試接收到的信號是否完好,,實際使用時拔掉液晶即可)、EEPROM(主要用于存儲設(shè)置參數(shù))和控制輸出驅(qū)動電路5部分組成,。

2 系統(tǒng)硬件實現(xiàn)
2.1 遙控發(fā)射器電路

 發(fā)射器電路原理圖如圖2所示,。其將設(shè)置好的參數(shù)經(jīng)過單片機編碼成38 kHz的脈沖串并通過紅外發(fā)射管發(fā)送出去,同時,,單片機對接收到的紅外信號進行解碼與處理,。發(fā)射器采用電池供電,經(jīng)過穩(wěn)壓得到系統(tǒng)所需的+5 V直流工作電壓,。PIC16F716單片機作為主控芯片,,主要完成電路驅(qū)動和紅外編解碼的工作。顯示電路采用12232C串行液晶,,節(jié)省了I/O口資源,,主要用于顯示時間和各項參數(shù)。PIC16F716單片機的RA0~RA4連接5個按鍵,,用來設(shè)置路燈的基本參數(shù),。其中,KEY1為UP(參數(shù)增)鍵,;KEY2為DOWN(參數(shù)減)鍵,;KEY3為SETUP(參數(shù)選擇,按3 s以上進入設(shè)置狀態(tài))鍵,;KEY4為ENTER(發(fā)送選擇)鍵,;KEY5為預留鍵。

2.2 接收控制器電路
 接收控制器電路中的接收電路與發(fā)射器電路相比,,主要是省去了按鍵控制部分,,增加了一片X5045作為EEPROM存儲接收到的各項參數(shù),這里不再重復給出電路原理圖,,接收電路主要完成參數(shù)的接收與解調(diào),,并將接收結(jié)果(成功與否)送回發(fā)射器。接收控制器電路中的控制電路如圖3所示,,主要完成對路燈各項參數(shù)的采集和控制工作,。圖3中,BT+為太陽能板電量采集端,;PV+為蓄電池電量采集端,;P1G、P2G接路燈(高電平有效),;PVg為電池充電控制端,。

3 系統(tǒng)軟件實現(xiàn)
3.1 通信協(xié)議

 工作過程中需要通過發(fā)射器設(shè)置工作參數(shù)和保護參數(shù),。
工作參數(shù)主要包括:路燈工作模式(單路還是雙路)和路燈工作時段。數(shù)據(jù)幀格式為:
 發(fā)送:<B  T  H1  H2  H3  H4  H5  H6>,;
 接收:<A KK>,。
 當T為‘1’時,H1~H3為單路3個時段值(分別為:開燈,、關(guān)燈,、開燈),,BCD碼,。
 當T為‘2’時,H1~H3為第1路負載的3個時段值,;H4~H6為第2路負載的3個時段值,。
 保護參數(shù)主要包括:(1)欠壓保護門限:蓄電池電壓下降到某個特定電壓時進欠壓保護,不再提供輸出,,默認設(shè)定為10.8 V,,用戶可設(shè);(2)退出保護門限:當蓄電池欠壓后,,必須充電充到某個特定電壓,,才能讓其正常工作,默認為12.5 V,,用戶可設(shè)(必須大于欠壓保護門限),;(3)低壓保護門限:當蓄電池電壓達到設(shè)置的值時,控制器為了保護蓄電池,,會關(guān)閉最右邊的一路負載,。數(shù)據(jù)幀格式為:
 發(fā)送:<C  Q1  Q2  T1  T2  D1  D2>;
 接收<A  KK>,。
 Q1為欠壓保護門限整數(shù)值,,10~30;Q2為欠壓保護門限小數(shù)值,,0~9,;T1為欠壓保護門限整數(shù)值,10~30,;T2為欠壓保護門限小數(shù)值,,0~9;D1為欠壓保護門限整數(shù)值,,10~30,;D2為欠壓保護門限小數(shù)值,0~9,;KK為回送信息,,接收正確為‘Y’,,接收不正確為‘N’。
3.2 發(fā)射程序設(shè)計
 因為紅外接收管HS0038只能接收頻率為38 kHz左右的矩形波,,所以需要對發(fā)送的二進制信號調(diào)制,,如圖4所示。高電平“1”用10個周期為26 μs的低電平和10個周期為26 μs的脈沖表示,;低電平“0”用20個周期為26 μs的低電平和10個周期為26 μs的脈沖表示,。在發(fā)送字節(jié)的開始先通過單片機發(fā)送20個脈沖寬度(每個脈沖周期26 μs)的高電平作為傳輸開始,接著發(fā)送8 bit數(shù)據(jù)(字節(jié)高位在前,,低位在后),,最后發(fā)送10個脈沖寬度的低電平作為傳輸結(jié)束,如圖5所示,。

3.3 接收控制程序設(shè)計

 


 將HS0038的輸出引腳連接到單片機的CCP端,,利用CCP的輸入捕捉功能。PIC單片機內(nèi)部配置了2個捕捉/比較/脈寬調(diào)制模塊(CCP),,該模塊能捕捉輸入引腳信號脈沖的上升沿或下降沿,,本系統(tǒng)設(shè)置為上升沿捕捉。模塊初始化工作完成后,,剩下的捕捉工作將由硬件自動完成,,即CCPX模塊的硬件實時檢測CCPX引腳上的輸入信號變化,一旦出現(xiàn)滿足捕捉要求的沿跳變,,立即將當時TMR1中的計數(shù)值復制到CCPRXH:CCPRXL寄存器中保存,,同時置CCPIF中斷標志。隨后控制軟件可以響應CCPXIF中斷,,從第二次進入中斷開始讀取CCPRXH:CCPRXL中捕捉到的時間值,,連續(xù)讀8次,即為發(fā)送的8 bit數(shù)據(jù),,并將每一次讀到的數(shù)據(jù)與標準值作比較,,判斷出每1 bit是‘0’還是‘1’。
 利用單片機內(nèi)部自帶的A/D轉(zhuǎn)換器,,對路燈的各項參數(shù)進行采集,,并與標準值進行比較,完成整個控制過程,。
 本文設(shè)計的太陽能路燈紅外控制器利用PIC16F716單片機內(nèi)置的A/D轉(zhuǎn)換器,,簡化了電路;通過對單片機編程完成紅外編解碼工作,,節(jié)約了成本,;增加的紅外遙控功能,除了能遠程的設(shè)置各項參數(shù),,還能在路燈出現(xiàn)故障時返回各項參數(shù)值,,使得檢修變得更加容易,。經(jīng)過測試證明,本系統(tǒng)穩(wěn)定可靠,,具有成本低,、易維護等特點。
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