一、太陽能風能互補路燈控制系統(tǒng)設計：
1、隨著工業(yè)的發(fā)展，對一次能源的消耗越來越多，因為一次能源的有限性，所以我們急需尋找新型能源代替一次能源。而太陽能和風能相對于一次能源來說是取之不盡、用之不竭的綠色能源。在這樣的情況下，設計出了一種基于 51 單片機的太陽能風能互補路燈控制器。2、太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的研究對于緩解能源危機減少環(huán)境污染和溫室效應具有重要的意義。在實際的生產(chǎn)和應用中，它是以太陽能作為電能供給，把白天儲蓄的電能用來提供夜間道路照明。因為不需要消耗電網(wǎng)電能、不需要架設輸電線路或挖 溝鋪設電纜，不污染環(huán)境、安全可靠，因而在公共照明及亮化裝飾領域有著廣泛的應用。
二、總體方案設計：
1、本設計由單片機電路、電源電路、風機發(fā)電電路、太陽能電池板電路、鋰電池充電保護電路、升壓電路、穩(wěn)壓電路、光敏電阻電路、等設計而成。
2、采用風機和太陽能電池板給鋰電池充電，具有充電保護電路和穩(wěn)壓電路。
3、鋰電池升壓到 5V 給單片機和附屬電路供電。
4、路燈用4個高亮LED 燈模擬。
5、路燈控制分為自動模式和手動模式，自動模式下通過光敏電阻根據(jù)光照強度自動控制燈的開和關，手動模式下可以自由的開燈或者關燈。
三、硬件電路設計:
1、主控制器電路設計：主控制器選用的單片機型號為 STC89C52。STC89S52 是一種低功耗、 CMOS8 位微控制器，具有 8K 在系統(tǒng)可編程 Flash 存儲器。該單片機功耗低、接口豐富，成本低廉等優(yōu)點，適合作為路燈的主控制器。
2、二擋撥動開關檢測電路設計：撥動開關是通過撥動開關柄使電路接通或斷開，從而達到切換電路的目的的。它一般用于低壓電路，具有滑塊動作靈活、性能穩(wěn)定可靠的特點。通過撥動開關實現(xiàn)對信號的切換，電阻為上拉電阻。當二檔撥動開關撥下去時，單片機控制引腳為低電平。當二檔撥動開關撥上去時，單片機控制引腳為高電平。進而實現(xiàn)對信號的切換。
3、GMDZ 光敏電阻傳感器模塊電路設計：光敏電阻是用硫化隔或硒化隔等半導體材料制成的特殊電阻器，其工作原理是基于內(nèi)光電效應。光照愈強，阻值就愈低，隨著光照強度的升高，電阻值迅速降低，亮電阻值可小至 1KΩ 以下。光敏電阻對光線十分敏感，其在無光照時，呈高阻狀態(tài)，暗電阻一般可達 1.5MΩ。

四、太陽能發(fā)電路設計：
1、太陽能電池板是通過吸收太陽光，將太陽輻射能通過光電效應或者光化學效應直接或間接轉(zhuǎn)換成電能的裝置，大部分太陽能電池板的主要材料為「硅」，但因制作成本較大，以至于它普遍地使用還有一定的局限。
2、本設計中選擇 9V 多晶硅太陽能電池板作為發(fā)電元件，太陽能發(fā)電后經(jīng)過 L7805CV 芯片穩(wěn)壓后，將發(fā)電后的電壓穩(wěn)在 5V，然后，在經(jīng)過 TP4056 模塊給鋰電池進行充放電，同時因為鋰電池的電壓為 3.7V-4.2V，而本設計的單片機等電路均為 5V 供電，所以用升壓模塊將 3.7V 的電壓升到 5V 來給設備供電。本系統(tǒng)選擇的太陽能電池板為多晶硅 9V220ma，玻璃層壓太陽能電池板 9V2W。

五、風能發(fā)電路設計：
1、風力發(fā)電機的工作原理是風輪在風力的作用下旋轉(zhuǎn)，它把風的動能轉(zhuǎn)變?yōu)轱L輪軸的機械能，發(fā)電機在風輪軸的帶動下旋轉(zhuǎn)發(fā)電。
2、本設計選擇 5V 微型風力發(fā)電機模塊作為發(fā)電元件，風機發(fā)電后經(jīng)過 L7805CV 芯片穩(wěn)壓后，將發(fā)電后的電壓穩(wěn)在 5V，然后，在經(jīng)過 TP4056 模塊給鋰電池進行充放電，同時因為鋰電池的電壓為 3.7V-4.2V，所以使用升壓模塊將 3.7V 的電壓升到 5V 來達到設備供電要求。
3、TP4056 鋰電池充電模塊電路設計：TP4056 是一款完整的單節(jié)鋰離子電池采用恒定電流/恒定電壓線性充電器，TP4056 可以適合 USB 電源和適配器電源工作。充電電壓固定于 4.2V，而充電電流可通過一個電阻器進行外部設置。當充電電流在達到終浮充電壓之后降至設定值 1/10 時，TP4056 將自動終止充電循環(huán)。當輸入電壓（交流適配器或 USB 電源）被拿掉時，TP4056 自動進入一個低電流狀態(tài)，將電池漏電流降至 2uA 以下。
4、USB-5V 升壓模塊電路設計：USB-5V 升壓模塊為 DC-DC 升壓模塊（0.9V～5V）升 5V 600MA 模塊，本設計選擇 DC-DC 升壓模塊實現(xiàn) 3.7V 鋰電池的升壓到 5V 的電壓轉(zhuǎn)換。
六、軟件設計：
1、本設計在 Keil 環(huán)境中采用 C 語言設計開發(fā)了太陽能風能風光互補的路燈控制程序。C 語言與匯編語言相比，在功能上、結(jié)構性、可讀性和可維護性等方面均具有明顯的優(yōu)勢，因而易學易用[4]。
2、本系統(tǒng)設計主要采用 Keil uVision4 軟件編寫與調(diào)試程序，程序語言采取易讀性和移植性更高的C語言編寫。


七、太陽能路燈設計原理：
1、太陽能路燈是采用晶體硅太陽能電池供電，免維護閥控式密封蓄電池（膠體電池）儲存電能，LED燈具作為光源，并由智能化充放電控制器控制，是代替?zhèn)鹘y(tǒng)公用電力照明的節(jié)能的路燈。
2、太陽能路燈無需鋪設線纜、無需交流供電、不產(chǎn)生電費；太陽能路燈省心省事，能節(jié)省了大量的人力和能源。太陽能路燈采用直流供電、光敏控制；具有穩(wěn)定性好、壽命長、發(fā)光，安裝維護簡便、安全性能高、節(jié)能環(huán)保、經(jīng)濟實用等優(yōu)點?？蓮V泛應用于城市主、次干道、小區(qū)、工廠、旅游景點、停車場等場所。
3、本產(chǎn)品無需鋪設地下線纜，無需支付照明電費，太陽能庭院燈所采用的關鍵部件太陽能電池板、太陽能直流路燈智能控制器、免維護蓄電池、照明燈具均經(jīng)過國家發(fā)改委/GEF/世界銀行光伏產(chǎn)品認證。主要適用于城市道路、小區(qū)廣場、工業(yè)園區(qū)、旅游景區(qū)、公園綠化帶等場所的亮化照明。</a>

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