摘 要： 針對太陽能路燈的特點，對原有的太陽能路燈控制系統(tǒng)進行了改進，實現(xiàn)了紅外遠程控制的功能。系統(tǒng)以PIC單片機為核心，可完成參數(shù)的遠程設(shè)置；能返回并顯示路燈的各項參數(shù)，實現(xiàn)自檢功能；紅外收發(fā)編解碼均由軟件實現(xiàn)，省去了專門的編解碼芯片，節(jié)約了成本。實踐證明，本系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，實用性強。
關(guān)鍵詞： PIC單片機；太陽能路燈；紅外控制器
隨著世界能源危機日益嚴重，利用常規(guī)能源已不能適應(yīng)世界經(jīng)濟快速增長的需要，開發(fā)和利用新能源越來越引起各國的重視。近年來，隨著太陽能光伏器件技術(shù)的成熟，太陽能LED照明系統(tǒng)得到了廣泛應(yīng)用。目前市場上已經(jīng)有多家公司生產(chǎn)太陽能路燈控制器，但是這些控制器一般沒有充分考慮到路燈參數(shù)的設(shè)置、修改以及路燈的自檢功能。
紅外遙控是一種無線、非接觸控制技術(shù)，具有抗干擾能力強、信息傳輸可靠、功耗低、成本低以及易實現(xiàn)等顯著優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用于家用電器和計算機系統(tǒng)中。
本文分析了現(xiàn)在市面上流行的控制器沒有充分考慮的一些問題，在此基礎(chǔ)上對控制器進行了改進，設(shè)計出一套智能的太陽能路燈紅外控制系統(tǒng)。
1 系統(tǒng)總體設(shè)計
本控制系統(tǒng)由發(fā)射和接收兩大部分組成，硬件組成模塊如圖1所示。發(fā)射部分包括單片機、液晶顯示、鍵盤控制和紅外發(fā)射電路4部分；接收部分由單片機、紅外接收、液晶顯示（主要用于測試接收到的信號是否完好，實際使用時拔掉液晶即可）、EEPROM（主要用于存儲設(shè)置參數(shù)）和控制輸出驅(qū)動電路5部分組成。
2 系統(tǒng)硬件實現(xiàn)
2.1 遙控發(fā)射器電路
發(fā)射器電路原理圖如圖2所示。其將設(shè)置好的參數(shù)經(jīng)過單片機編碼成38 kHz的脈沖串并通過紅外發(fā)射管發(fā)送出去，同時，單片機對接收到的紅外信號進行解碼與處理。發(fā)射器采用電池供電，經(jīng)過穩(wěn)壓得到系統(tǒng)所需的+5 V直流工作電壓。PIC16F716單片機作為主控芯片，主要完成電路驅(qū)動和紅外編解碼的工作。顯示電路采用12232C串行液晶，節(jié)省了I/O口資源，主要用于顯示時間和各項參數(shù)。PIC16F716單片機的RA0~RA4連接5個按鍵，用來設(shè)置路燈的基本參數(shù)。其中，KEY1為UP（參數(shù)增）鍵；KEY2為DOWN（參數(shù)減）鍵；KEY3為SETUP（參數(shù)選擇，按3 s以上進入設(shè)置狀態(tài)）鍵；KEY4為ENTER（發(fā)送選擇）鍵；KEY5為預留鍵。
2.2 接收控制器電路
接收控制器電路中的接收電路與發(fā)射器電路相比，主要是省去了按鍵控制部分，增加了一片X5045作為EEPROM存儲接收到的各項參數(shù)，這里不再重復給出電路原理圖，接收電路主要完成參數(shù)的接收與解調(diào)，并將接收結(jié)果（成功與否）送回發(fā)射器。接收控制器電路中的控制電路如圖3所示，主要完成對路燈各項參數(shù)的采集和控制工作。圖3中，BT+為太陽能板電量采集端；PV+為蓄電池電量采集端；P1G、P2G接路燈（高電平有效）；PVg為電池充電控制端。
3 系統(tǒng)軟件實現(xiàn)
3.1 通信協(xié)議
工作過程中需要通過發(fā)射器設(shè)置工作參數(shù)和保護參數(shù)。
工作參數(shù)主要包括：路燈工作模式（單路還是雙路）和路燈工作時段。數(shù)據(jù)幀格式為：
發(fā)送：<B T H1 H2 H3 H4 H5 H6>；
接收：<A KK>。
當T為‘1’時，H1～H3為單路3個時段值（分別為：開燈、關(guān)燈、開燈），BCD碼。
當T為‘2’時，H1～H3為第1路負載的3個時段值；H4～H6為第2路負載的3個時段值。
保護參數(shù)主要包括：（1）欠壓保護門限：蓄電池電壓下降到某個特定電壓時進欠壓保護，不再提供輸出，默認設(shè)定為10.8 V，用戶可設(shè)；（2）退出保護門限：當蓄電池欠壓后，必須充電充到某個特定電壓，才能讓其正常工作，默認為12.5 V，用戶可設(shè)（必須大于欠壓保護門限）；（3）低壓保護門限：當蓄電池電壓達到設(shè)置的值時，控制器為了保護蓄電池，會關(guān)閉最右邊的一路負載。數(shù)據(jù)幀格式為：
發(fā)送：<C Q1 Q2 T1 T2 D1 D2>；
接收<A KK>。
Q1為欠壓保護門限整數(shù)值，10～30；Q2為欠壓保護門限小數(shù)值，0～9；T1為欠壓保護門限整數(shù)值，10～30；T2為欠壓保護門限小數(shù)值，0～9；D1為欠壓保護門限整數(shù)值，10～30；D2為欠壓保護門限小數(shù)值，0～9；KK為回送信息，接收正確為‘Y’，接收不正確為‘N’。
3.2 發(fā)射程序設(shè)計
因為紅外接收管HS0038只能接收頻率為38 kHz左右的矩形波，所以需要對發(fā)送的二進制信號調(diào)制，如圖4所示。高電平“1”用10個周期為26 μs的低電平和10個周期為26 μs的脈沖表示；低電平“0”用20個周期為26 μs的低電平和10個周期為26 μs的脈沖表示。在發(fā)送字節(jié)的開始先通過單片機發(fā)送20個脈沖寬度（每個脈沖周期26 μs）的高電平作為傳輸開始，接著發(fā)送8 bit數(shù)據(jù)（字節(jié)高位在前，低位在后），最后發(fā)送10個脈沖寬度的低電平作為傳輸結(jié)束，如圖5所示。
3.3 接收控制程序設(shè)計
將HS0038的輸出引腳連接到單片機的CCP端，利用CCP的輸入捕捉功能。PIC單片機內(nèi)部配置了2個捕捉/比較/脈寬調(diào)制模塊（CCP），該模塊能捕捉輸入引腳信號脈沖的上升沿或下降沿，本系統(tǒng)設(shè)置為上升沿捕捉。模塊初始化工作完成后，剩下的捕捉工作將由硬件自動完成，即CCPX模塊的硬件實時檢測CCPX引腳上的輸入信號變化，一旦出現(xiàn)滿足捕捉要求的沿跳變，立即將當時TMR1中的計數(shù)值復制到CCPRXH：CCPRXL寄存器中保存，同時置CCPIF中斷標志。隨后控制軟件可以響應(yīng)CCPXIF中斷，從第二次進入中斷開始讀取CCPRXH：CCPRXL中捕捉到的時間值，連續(xù)讀8次，即為發(fā)送的8 bit數(shù)據(jù)，并將每一次讀到的數(shù)據(jù)與標準值作比較，判斷出每1 bit是‘0’還是‘1’。
利用單片機內(nèi)部自帶的A/D轉(zhuǎn)換器，對路燈的各項參數(shù)進行采集，并與標準值進行比較，完成整個控制過程。
本文設(shè)計的太陽能路燈紅外控制器利用PIC16F716單片機內(nèi)置的A/D轉(zhuǎn)換器，簡化了電路；通過對單片機編程完成紅外編解碼工作，節(jié)約了成本；增加的紅外遙控功能，除了能遠程的設(shè)置各項參數(shù)，還能在路燈出現(xiàn)故障時返回各項參數(shù)值，使得檢修變得更加容易。經(jīng)過測試證明，本系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，具有成本低、易維護等特點。
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