基于MSP430单片机的节能型路灯

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本系统通过太阳能电池板配合升压稳压模块将太阳能转换为电能储存在电池中；

光敏模块判断白天黑夜；热释电模块判断是否有人经过路灯；驱动模块驱动大

功率LED；MSP430单片机通过控制输出PWM的占空比来控制大功率LED的

亮度。整个系统可以实现利用太阳能来进行低功耗照明。

1. 引言

背景：目前校园的白炽路灯系统大多都是整夜打开并且亮度固定不可调，

这样没有人经过的时候便会白白浪费很多电能。而点亮多盏白炽灯必定

会消耗很多电能，电能利用率低。产业界电能应用发展的趋势必然是低

功耗节能，并且使用无污染的新能源。而太阳能便能符合无污染、取之

不尽用之不竭等特点。LED具有1）节能效果好；2）发光效率高；3）寿

命超长，性能稳定等特点。

目的、所要解决的问题：基于此，我们想到了将TI的MSP430单片机的超

低功耗、太阳能的无污染免费使用以及LED的节能相联系组成一个完善的

照明系统，以此来实现低功耗、高效利用电能、绿色、环保。

2. 系统方案

本项目的主要功能：当是白天时（光线较强时），不需要开灯，系统进入

节能的超低功耗休眠模式，此时太阳能向电池充电；当傍晚来临时，系统

发出微弱的光线以达到一定照明的目的（此时没人通过该路灯）；当有人

通过该路灯时，系统发出较强的光线；当人走远后，系统自动转到“微弱

的光线”模式以等待人的通过。

本项目主要分为电源模块、传感器模块、单片机控制模块、LED路灯模块。

1）电源模块：由光电板、升压稳压电路、电池、降压稳压电路组成。光电

板将白天的太阳能转换为电能，并经过升压稳压电路为电池充电（使用升

压电路是因为成都大多是阴天，晴天比较少见，光电板输出的电压不够为

电池充电）。电池作为整个系统的供电源，为单片机等模块供电。电池与

各个模块之间有一个降压稳压电路，该降压稳压电路将电池的12V电压降

压到所需的9V、5V、3.3V。

2）传感器模块：由热释电电路和光敏电路组成。光敏电路将感应白天和

黑夜；热释电电路感应是否有人通过路灯；

3）LED路灯模块：由大功率LED驱动电路、大功率LED组成。驱动电路采

用CAT4201芯片，组成降压变换驱动电路。该芯片驱动LED电流可达350mA，

能量利用率高达94%。路灯为1W暖色大功率LED，寿命为50,000小时，输

出光通亮为70-80LM（流明）。

4）单片机模块：该模块负责对系统进行控制。白天时，光敏电路发给单片

机一个高电平，单片机进入低功耗模式（此时热释电电路不工作）；晚上

时，光敏电路发给单片机一个低电平，单片机退出低功耗模式,进入待机模

式，没人经过路灯的时候，热释电电路发给单片机一个低电平，此时单片

机输出一个较低占空比的PWM波给LED驱动电路，LED发出相对微弱的光

（由于PWM占空比可通过程序改变，所以微弱光的强度也可调）；当有人

经过路灯时，热释电电路发给单片机一个高电平，此时单片机输出一个较

高占空比的PWM给LED驱动电路，LED发出较强的光（光强也可通过程序

调动）；当人通过路灯慢慢走远时，热释电电路将发给单片机一个低电

平，LED发出较微弱的光。

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学习一下啊。