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嵌入式技术

基于嵌入式跟踪太阳ＬＥＤ交通灯的设计

周有立

（温州职业技术学院电气电子系，浙江温州３２５０３５）

［摘要］基于３２位ＡＲＭ单片机ＬＰＣ２１２４技术，利用强大的外围功能，设计了太阳能ＬＥＤ交通

灯。该系统采用经纬分析算法，快速、准确地了解太阳位置，并进行同步跟踪，以保证获得最大效率

的太阳能。实验室调试情况表明，装置工作稳定、实时性好，能够正确完成对太阳跟踪和交通指示。

关键词ＬＰＣ２１２４嵌入式太阳能自动跟踪经纬分析算法

转动１。时，步进电机发出１２０／０．３６个脉冲，由此可

０引言

以计算太阳能电池方位角为口时步进电机发出的脉

太阳能ＬＥＤ交通灯是新一代高科技交通应用冲数为１２／０．３６个；另一台步进电机驱动同步带

．

产品，采用高亮度ＬＥＤ作为发光源，安全、节能、可轮带动丝杠螺母旋转，使丝杠进行直线运动，相当于

视性强、安装简便、使用寿命长、工作稳定可靠。太改变俯仰轴转角用以改变集热器的倾斜度，从而跟

阳能发电的优点：独立供电，无需预埋输电线，环保踪太阳的高度角，其控制流程为：步进电机一同步带

美观，拆装简易方便，可免去远距离敷设电缆时对植轮传递（动力）一丝杠螺母旋转运（动）一丝杠（直

被和环境的破坏，广泛用于乡村、海岛、高速公路等线运动）。同步带轮与丝杠的传动比为２：１，当步

地方交通管理。进电机转动１圈即３６０。时丝杠螺母转动半圈，丝杠

本文以基于ＡＲＭ７的３２位嵌入式微控器相应走过３ｍｍ，由此通过太阳能电池台架的倾角变

ＬＰＣ２１２４为硬件核心，￣Ｃ／ＯＳ－ＩＩ嵌入式实时操作系化计算出丝杠直线运动的距离，再经过传动比换算

统为软件平台，采用经纬分析算法设计并实现了一出步进电机应转动的角度，根据０．３６。的步距角就

套嵌入式太阳能ＬＥＤ交通灯并具有图形化人机界可以算出相应的脉冲数。

面、信号处理系统。该系统不仅结构简单、成本低，

２软硬件实现

而且跟踪过程不必人工干预，在天气变化比较复杂

的情况下，系统也能正常工作，克服一般太阳能该Ｄ交通灯采用２Ｉ个步进电机驱动，１个光

ＬＥＤ交通灯受天气影响大，太阳能利用率低的缺电传感器，１个蓄电池，还有１个主控制器。光电传

点，因此具有广阔的应用前景。感器用于采集现场亮度，主控制器需要对实时时钟

的处理、运算、输出驱动脉冲，要求比较高。经过比

１跟踪方案

较最终选定Ｐｈｉｔｉｐｓ公司基于３２位ＡＲＭ７ＴＤＭＩ－

该跟踪器采用地平坐标系跟踪方式，主要由水Ｓ内核的低功耗ＡＲＭ处理器ＬＰＣ２１２４作为控制系

平回转转台、垂直回转转台、２台步进电机以及太阳统主控制器。利用其强大的外围功能，特别是内含

能电池组成。太阳能电池固定在台架平面上，水平实时时钟带来不少的方便。硬件如图１。ＬＰＣ２１２４

转台相当于太阳能电池的方位轴，由１台步进电机