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一款太阳能警示灯的设计和实现

发布时间:2020-07-21 18:22:54 阅读: 来源:COC厂家

随着城市化进程的加快,城市建设与施工越来越多,为防止过往车辆、行人发生事故,通常在施工现场都要设置醒目的施工标志,特别是夜晚和下雨、下雪、浓雾等天气危险性更大,通常要开启警示灯以确保安全。为提高警示效果,警示灯尽量工作在闪烁状态。文中介绍的一款太阳能警示灯,电路采用太阳能电池板和蓄电池供电,具有手控和光控两种功能。自动控制状态下,天黑以后该电路能控制警示灯自动开启,并使其工作在闪烁状态,而在白天又能将警示灯自动关闭。也可采用手动控制,白天也可使其工作,便于调整,成本低廉,使用方便。1 系统概述 本系统有手动控制和自动控制两种工作方式。手动控制状态下,按下S1,电路接通,警示灯开始闪烁,提醒车辆或行人注意。自动控制状态下,受环境光线控制,光敏电阻的阻值大小可控制继电器的通断,从而控制警示灯的工作状态。当白天光线好时,光敏电阻阻值较小,继电器断开,警示灯不闪烁。当夜晚光线较暗时,光敏电阻阻值变大,比较器输出高电平,继电器闭合,警示灯通电开始闪烁,起到警示作用。2 硬件设计 本系统一共由4部分组成:电源单元、光控单元、主控MCU单元和LED发光单元。2.1 电源单元 本系统采用太阳能电池板经二极管1N5403给12V蓄电池充电,12V蓄电池经7805稳压后给AT2051供电,夜晚或阴天时由蓄电池供电。BT2为12 V蓄电池,D1为电源指示灯。电源单元如图1所示。

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2.2 光控单元 MG1为光敏电阻,光敏电阻器是利用半导体光导效应制成的一种特殊电阻器元件,其特点是对光线较敏感,有光线照射时,电阻阻值很小,无光线照射时,电阻阻值迅速增大,呈高阻状态。VR1为可调电阻,U21A为LM358,VT21为8050,K1为JZ-23F(4123)型继电器。VR1、MG1、R21、R22、R24组成迟滞型比较器,D2为继电器的放电二极管。尺24为正反馈电阻,引入该电阻后,比较器具有滞回特性,即具有惯性,因而也就具有一定的抗干扰能力,如去掉该电阻,在光线变化到临界状态时,如有外部干扰或输入电压在阈值电压附近的任何微小变化,都将引起输出电压的跃变,造成继电器反复吸合,工作状态不稳定。当白天光线强时,光敏电阻MG1电阻较小,压降也较小,比较器输出电平为低,VT21截止,继电器不导通,LED灯单元不工作。当夜晚光线较暗时。MG1暗电阻较大,可达上百kΩ以上,MG1上电压较高,比较器输出为高电平,VT21导通,驱动继电器导通,LED发光单元通电后工作。S1为手动开关,如白天想让其工作时,按下S1即可。光控单元如图2所示。

2.3 主控MCU单元 AT89C2051是一个低电压,高性能CMOS 8位单片机,片内含2 kB的可反复擦写的只读Flash程序存储器和128 B的随机存取数据存储器(RAM),兼容标准MCS-51指令系统,片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元,功能强大,仅有20个引脚,其中P1是一个完整的8位双向I/O口。 该单元采用了AT89C2051单片机作为中央处理芯片,使得该系统的功能修改与扩展比较方便,如需修改闪烁频率与时间,只要更改相应的软件即可。 RP1为排电阻,阻值为5kΩ,R1~R4为限流电阻。输出使用了P1.0~P1.3这4个端口,由于LED发光单元的电流大一些,在输出端口使用了NPN型中功率晶体管BD435来扩流,也可采用PNP型晶体管,修改相应程序即可。主控MCU单元如图3所示。使用Protel 99SE对该电路进行印制板布线,以AT89C2051为核心布局,电源输入端在上侧,信号输出端在右侧,利用感光法制作出警示灯印制板,印制板图和实物如图4所示。

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