太阳能LED交通警示板的设计毕业设计.docVIP

太阳能LED交通警示板的设计 摘 要：本文设计的交通警示板设置在高速公路上，通过该系统与计算机联机，能够及时显示和更新路面信息，从而保证过往车辆的行驶安全。该设计是将太阳能作为能源，给蓄电池进行充电和放电，并在供电电路中加上充放电保护装置，利用太阳能蓄电池作为电路电源，控制LED点阵显示屏工作。 关键字： 太阳能 单片机 74HLS154 蓄电池 LED点阵显示屏 1、引言 随着科技的发展，世界能源危机的加剧，世界各国都在寻求新能源、可再生能源和新的节能技术来解决能源危机问题，这些方法能够降低能源的消耗，提高对能源的利用效率，而太阳能便是地球上最直接最普遍也是最清洁的能源。近年来随着人们对环保意识的重视和对用电安全的关注以及技术的进步，太阳能光电产品在人们的日常生活中也越来越受欢迎，例如：太阳能热水器。 由于电子技术的迅速发展点阵式显示屏是现代社会信息显示的重要媒介，例如：在广告的宣传、国防的调度、交通等很多领域里都受到广泛的应用。由于LED显示屏能够显示信息量大，外形比较美观，操作灵活，使用方便，因此适用于汽车站、火车站等公共场所。本文的设计采用了太阳能蓄电池来供电，包含充电和放电，显示技术，系统软件技术，存储等技术，由于我国经济的快速发展，对信息传播的要求越来越高，可知LED点阵显示屏能够以它的显示信息量大，耗电量小，寿命长，重量轻，稳定性高，容易操作、安装与维护等特点。设计利用单片机对系统控制进行显示所要显示的文字或字符，供电部分又利用了既环保又节能的太阳能光伏板和蓄电池进行供电。 2、原理及系统的组成 该系统设计的方框图如图1所示，主要是由单片机AT89C51芯片、太阳能光伏板、充电保护电路、蓄电池、放电保护电路、行驱动器、列驱动器、 LED点阵显示屏6部分组成。 图1 LED交通警示板系统设计框图 2.1控制部分 AT89C51单片机具有体积小、成本低和低电压供电等优点，适合本篇论文设计的要求，系统的供电采用的是节能、环保，安全的太阳能供电。 2.2显示部分 显示的图形或文字采用4个16*16点阵LED显示屏来显示，显示方式采用动态显示。 3、系统硬件及软件电路的设计 3.1充放电模块 该充放电模块是利用太阳能来对蓄电池充电，设计了充电电路如下图所示，其中用LM324运放这个模块来产生相应的脉冲信号，使得LED指示灯连续地闪烁，再令三极管不间断导通，通过电感来对蓄电池不停地充电，使之达到一定的电压，通过变阻器Rp，对电压进行取样，在通过LM324运放比较器，控制LM324产生脉冲，来控制太阳能对蓄电池充电的过充情况，其中电路中的电阻R13和二极管组成的反馈电路和过放反馈电路的作用是一样的。因此在本设计中将蓄电池加上了充电和放电保护装置，用来防止对蓄电池的过充电和过放电情况。原理图如图2所示： 图2 充放电电路的原理图 3.2充电保护电路 该电路是用555时基集成电路，来设计的一个既简单又实用的全自动充电电路。只要将电路中的2脚电压调为5.2V，假如蓄电池电压小于5.2V的时候，充电器就开始对蓄电池进行电充电，此时3脚的输出电压将会大于6V；在将555时基集成电路的6脚电压调为6.6V，假如蓄电池的电压大于6.6V的时候，此时3脚输出电压为0V，充电器就停止对蓄电池进行电充电。 图中的D1是型号为IN4007的二极管，在电路中可以作为开关的功能来用，对电路起到充电保护作用。如果蓄电池的电压小于5.2V的时候，二极管D1处于导通状态，然后充电器开始对蓄电池电充电；如果蓄电池电压大于6.6V时，二极管D1处于截止状态，充电器还能够对蓄电池进行过充电保护功能。充电电路如图3所示： 图3 充电保护电路 3.3放电保护电路 为了防止蓄电池在给其他电路供电的过程中会造成过放电的现象，在蓄电池加一个放电保护电路，由图可知，当蓄电池与电路的两端相接时，只要选定电阻R1、R2、R4和稳压二极管D1的值便可以把蓄电池的电压设定在某个固定值X。当电压降到这个值的时，电路开始进行放电保护，而继电器在电路中能够起到过放电的功能。运算放大器3140是比较器，将输入电压2脚和基准电压3脚进行比较，如果V2V3，则ViX，6脚输出低电平，继电器保持原状，LED1不亮；如果V2V3,则ViX，6脚输出高电平，继电器常开开关闭合，常闭开关打开，LED1点亮，提示蓄电池电压低于设定值，电路正在进行过放电保护。电路图如图4所示： 图4 放电保护电路 3.4单片机工作条件 单片机能够正常工作必须具备的三个基本条件，正确的电源、时钟和复位信号。电路图如图5所示： 图5 AT89C51单片机工作条件接线图 3.5 74LS154/595芯片 3.5.1 74LS154芯片功能