智能太陽能隧道燈的仿真設(shè)計(jì)研究

摘要：提出一種基于單片機(jī)控制的太陽能隧道燈的設(shè)計(jì)原理與方法，介紹了設(shè)計(jì)的太陽能隧道燈的硬件電路圖和軟件流程圖。通過單片機(jī)和太陽能電池實(shí)現(xiàn)了智能控制和節(jié)約能源的目標(biāo)。該裝置不僅實(shí)現(xiàn)了一般隧道燈的功能，更具有低碳、環(huán)保、智能等優(yōu)點(diǎn)。
關(guān)鍵詞：太陽能；隧道燈；單片機(jī)；LED

0 引言
在我國，鐵路、公路中存在大量隧道。汽車在駛?cè)牖蝰偝鏊淼罆r(shí)亮度突變的會(huì)使駕駛?cè)藛T的視覺產(chǎn)生“黑洞效應(yīng)”或“白洞效應(yīng)”。這樣很可能會(huì)導(dǎo)致交通事故的頻發(fā)，為了適應(yīng)視覺的變化，需要設(shè)置附加隧道燈。目前，國內(nèi)外大多數(shù)的隧道燈都是“長(zhǎng)明燈”，無論隧道中是否有車輛，燈都是開啟的。這樣必然導(dǎo)致能源的大量浪費(fèi)。我國是一個(gè)人口大國，也是一個(gè)發(fā)展中國家，高速發(fā)展的經(jīng)濟(jì)對(duì)能源的需求和消耗都很大，同時(shí)對(duì)環(huán)境的破壞也日益嚴(yán)重。我國政府為了應(yīng)對(duì)這些危機(jī)，大力倡導(dǎo)合理利用能源、節(jié)能減排和保護(hù)環(huán)境，提出經(jīng)濟(jì)建設(shè)要與環(huán)境保護(hù)相結(jié)合的和諧發(fā)展戰(zhàn)略，這已成為我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主渠道。
本文中的智能太陽能隧道裝置正是遵循節(jié)約能源，保護(hù)環(huán)境的理念而設(shè)計(jì)的。該裝置以太陽能為能源，通過單片機(jī)的控制設(shè)計(jì)不僅解決了隧道中隧道燈長(zhǎng)開和能源浪費(fèi)的問題，還模擬了實(shí)際隧道的各種情況，當(dāng)隧道內(nèi)出現(xiàn)各種突發(fā)狀況時(shí)能及時(shí)報(bào)警。因此該裝置具有很強(qiáng)的實(shí)用性和現(xiàn)實(shí)意義。

1 系統(tǒng)構(gòu)成
圖1是整個(gè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖，包括電源、檢測(cè)、控制、照明和報(bào)警五個(gè)部分。

電源裝置包括鋰電池充電電路和電池部分。主要功能是把從太陽能電池中得到的一部分電能儲(chǔ)存在鋰電池中，用鋰電池給控制電路及報(bào)警電路供電；檢測(cè)裝置由一對(duì)紅外傳感器組成，分別安置在隧道兩端。當(dāng)檢測(cè)到有車輛經(jīng)過時(shí)可以發(fā)送信號(hào)到控制裝置；控制裝置是整個(gè)電路的核心部分，由單片機(jī)負(fù)責(zé)控制整個(gè)電路和功能的實(shí)現(xiàn)。這部分電路可以從外部電路獲取信號(hào)，同時(shí)給外部電路發(fā)出指令；照明裝置是整個(gè)裝置主要的對(duì)外工作部分，由一些高亮二極管燈組成，既省電，又可實(shí)現(xiàn)對(duì)隧道內(nèi)的照明；報(bào)警裝置由一個(gè)報(bào)警燈和蜂鳴器構(gòu)成。當(dāng)車輛進(jìn)入隧道的時(shí)間過長(zhǎng)，單片機(jī)就會(huì)發(fā)出信號(hào)來驅(qū)動(dòng)報(bào)警電路，實(shí)現(xiàn)報(bào)警功能，直到工作人員按下停止報(bào)警鍵才停止報(bào)警，方便工作人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理隧道內(nèi)出現(xiàn)的問題。

2 硬件設(shè)計(jì)
2．1 電源部分
本裝置完全由太陽能供電，當(dāng)沒有陽光時(shí)，可以將太陽能電池將在有陽光時(shí)獲得的電能通過充電電路儲(chǔ)存在鋰電池中，由鋰電池給整個(gè)裝置供電。充電電路中采用的是MAX1811芯片，它采用增強(qiáng)散熱型8引腳ISO封裝，無需微處理器控制。此外MAX1811內(nèi)部還帶有熱保護(hù)二極管，其降低了充電器的成本與尺寸。充電電路原理圖如圖2所示。