摘  要： 针对太阳能路灯的特点，对原有的太阳能路灯控制系统进行了改进，实现了红外远程控制的功能。系统以PIC单片机为核心，可完成参数的远程设置；能返回并显示路灯的各项参数，实现自检功能；红外收发编解码均由软件实现，省去了专门的编解码芯片，节约了成本。实践证明，本系统稳定可靠，实用性强。
关键词： PIC单片机；太阳能路灯；红外控制器

　随着世界能源危机日益严重，利用常规能源已不能适应世界经济快速增长的需要，开发和利用新能源越来越引起各国的重视。近年来，随着太阳能光伏器件技术的成熟，太阳能LED照明系统得到了广泛应用。目前市场上已经有多家公司生产太阳能路灯控制器，但是这些控制器一般没有充分考虑到路灯参数的设置、修改以及路灯的自检功能。
　红外遥控是一种无线、非接触控制技术，具有抗干扰能力强、信息传输可靠、功耗低、成本低以及易实现等显著优点，被广泛应用于家用电器和计算机系统中。
本文分析了现在市面上流行的控制器没有充分考虑的一些问题，在此基础上对控制器进行了改进，设计出一套智能的太阳能路灯红外控制系统。
1 系统总体设计
　本控制系统由发射和接收两大部分组成，硬件组成模块如图1所示。发射部分包括单片机、液晶显示、键盘控制和红外发射电路4部分；接收部分由单片机、红外接收、液晶显示（主要用于测试接收到的信号是否完好，实际使用时拔掉液晶即可）、EEPROM（主要用于存储设置参数）和控制输出驱动电路5部分组成。

2 系统硬件实现
2.1 遥控发射器电路
　发射器电路原理图如图2所示。其将设置好的参数经过单片机编码成38 kHz的脉冲串并通过红外发射管发送出去，同时，单片机对接收到的红外信号进行解码与处理。发射器采用电池供电，经过稳压得到系统所需的+5 V直流工作电压。PIC16F716单片机作为主控芯片，主要完成电路驱动和红外编解码的工作。显示电路采用12232C串行液晶，节省了I/O口资源，主要用于显示时间和各项参数。PIC16F716单片机的RA0~RA4连接5个按键，用来设置路灯的基本参数。其中，KEY1为UP（参数增）键；KEY2为DOWN（参数减）键；KEY3为SETUP（参数选择，按3 s以上进入设置状态）键；KEY4为ENTER（发送选择）键；KEY5为预留键。

2.2 接收控制器电路
　接收控制器电路中的接收电路与发射器电路相比，主要是省去了按键控制部分，增加了一片X5045作为EEPROM存储接收到的各项参数，这里不再重复给出电路原理图，接收电路主要完成参数的接收与解调，并将接收结果（成功与否）送回发射器。接收控制器电路中的控制电路如图3所示，主要完成对路灯各项参数的采集和控制工作。图3中，BT+为太阳能板电量采集端；PV+为蓄电池电量采集端；P1G、P2G接路灯（高电平有效）；PVg为电池充电控制端。

3 系统软件实现
3.1 通信协议
　工作过程中需要通过发射器设置工作参数和保护参数。
工作参数主要包括：路灯工作模式（单路还是双路）和路灯工作时段。数据帧格式为：
　发送：<B  T  H1  H2  H3  H4  H5  H6>；
　接收：<A KK>。
　当T为‘1’时，H1～H3为单路3个时段值（分别为：开灯、关灯、开灯），BCD码。
　当T为‘2’时，H1～H3为第1路负载的3个时段值；H4～H6为第2路负载的3个时段值。
　保护参数主要包括：（1）欠压保护门限：蓄电池电压下降到某个特定电压时进欠压保护，不再提供输出，默认设定为10.8 V，用户可设；（2）退出保护门限：当蓄电池欠压后，必须充电充到某个特定电压，才能让其正常工作，默认为12.5 V，用户可设（必须大于欠压保护门限）；（3）低压保护门限：当蓄电池电压达到设置的值时，控制器为了保护蓄电池，会关闭最右边的一路负载。数据帧格式为：
　发送：<C  Q1  Q2  T1  T2  D1  D2>；
　接收<A  KK>。
　Q1为欠压保护门限整数值，10～30；Q2为欠压保护门限小数值，0～9；T1为欠压保护门限整数值，10～30；T2为欠压保护门限小数值，0～9；D1为欠压保护门限整数值，10～30；D2为欠压保护门限小数值，0～9；KK为回送信息，接收正确为‘Y’，接收不正确为‘N’。
3.2 发射程序设计
　因为红外接收管HS0038只能接收频率为38 kHz左右的矩形波，所以需要对发送的二进制信号调制，如图4所示。高电平“1”用10个周期为26 μs的低电平和10个周期为26 μs的脉冲表示；低电平“0”用20个周期为26 μs的低电平和10个周期为26 μs的脉冲表示。在发送字节的开始先通过单片机发送20个脉冲宽度（每个脉冲周期26 μs）的高电平作为传输开始，接着发送8 bit数据（字节高位在前，低位在后），最后发送10个脉冲宽度的低电平作为传输结束，如图5所示。

3.3 接收控制程序设计

　将HS0038的输出引脚连接到单片机的CCP端，利用CCP的输入捕捉功能。PIC单片机内部配置了2个捕捉/比较/脉宽调制模块（CCP），该模块能捕捉输入引脚信号脉冲的上升沿或下降沿，本系统设置为上升沿捕捉。模块初始化工作完成后，剩下的捕捉工作将由硬件自动完成，即CCPX模块的硬件实时检测CCPX引脚上的输入信号变化，一旦出现满足捕捉要求的沿跳变，立即将当时TMR1中的计数值复制到CCPRXH：CCPRXL寄存器中保存，同时置CCPIF中断标志。随后控制软件可以响应CCPXIF中断，从第二次进入中断开始读取CCPRXH：CCPRXL中捕捉到的时间值，连续读8次，即为发送的8 bit数据，并将每一次读到的数据与标准值作比较，判断出每1 bit是‘0’还是‘1’。
　利用单片机内部自带的A/D转换器，对路灯的各项参数进行采集，并与标准值进行比较，完成整个控制过程。
　本文设计的太阳能路灯红外控制器利用PIC16F716单片机内置的A/D转换器，简化了电路；通过对单片机编程完成红外编解码工作，节约了成本；增加的红外遥控功能，除了能远程的设置各项参数，还能在路灯出现故障时返回各项参数值，使得检修变得更加容易。经过测试证明，本系统稳定可靠，具有成本低、易维护等特点。
参考文献
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