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進行了改進，實現了紅外遠程控制的功能。系統以PIC單片機為核心，可完成參數的遠程設置；能返回并顯示路燈的各項參數，實現自檢功能；紅外收發編解碼均由軟件實現，省去了專門的編解碼芯片，節約了成本。實踐證明，本系統穩定可靠，實用性強。
關鍵詞： 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，利用常規能源已不能適應世界經濟快速增長的需要，開發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的成熟，太陽能LED照明系統得到了廣泛應用。目前市場上已經有多家公司生產太陽能路燈控制器，但是這些控制器一般沒有充分考慮到路燈參數的設置、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，具有抗干擾能力強、信息傳輸可靠、功耗低、成本低以及易實現等顯著優點，被廣泛應用于家用電器和計算機系統中。
本文分析了現在市面上流行的控制器沒有充分考慮的一些問題，在此基礎上對控制器進行了改進，設計出一套智能的太陽能路燈紅外控制系統。
1 系統總體設計
本控制系統由發射和接收兩大部分組成，硬件組成模塊如圖1所示。發射部分包括單片機、液晶顯示、鍵盤控制和紅外發射電路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（主要用于存儲設置參數）和控制輸出驅動電路5部分組成。
2 系統硬件實現
2.1 遙控發射器電路
發射器電路原理圖如圖2所示。其將設置好的參數經過單片機編碼成38 kHz的脈沖串并通過紅外發射管發送出去，同時，單片機對接收到的紅外信號進行解碼與處理。發射器采用電池供電，經過穩壓得到系統所需的+5 V直流工作電壓。PIC16F716單片機作為主控芯片，主要完成電路驅動和紅外編解碼的工作。顯示電路采用12232C串行液晶，節省了I/O口資源，主要用于顯示時間和各項參數。PIC16F716單片機的RA0~RA4連接5個按鍵，用來設置路燈的基本參數。其中，KEY1為UP（參數增）鍵；KEY2為DOWN（參數減）鍵；KEY3為SETUP（參數選擇，按3 s以上進入設置狀態）鍵；KEY4為ENTER（發送選擇）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，這里不再重復給出電路原理圖，接收電路主要完成參數的接收與解調，并將接收結果（成功與否）送回發射器。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 系統軟件實現
3.1 通信協議
工作過程中需要通過發射器設置工作參數和保護參數。
工作參數主要包括：路燈工作模式（單路還是雙路）和路燈工作時段。數據幀格式為：
發送：<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，默認設定為10.8 V，用戶可設；（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（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置的值時，控制器為了保護蓄電池，會關閉最右邊的一路負載。數據幀格式為：
發送：<C Q1 Q2 T1 T2 D1 D2>；
接收<A KK>。
Q1為欠壓保護門限整數值，10～30；Q2為欠壓保護門限小數值，0～9；T1為欠壓保護門限整數值，10～30；T2為欠壓保護門限小數值，0～9；D1為欠壓保護門限整數值，10～30；D2為欠壓保護門限小數值，0～9；KK為回送信息，接收正確為‘Y’，接收不正確為‘N’。
3.2 發射程序設計
因為紅外接收管HS0038只能接收頻率為38 kHz左右的矩形波，所以需要對發送的二進制信號調制，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。在發送字節的開始先通過單片機發送20個脈沖寬度（每個脈沖周期26 μs）的高電平作為傳輸開始，接著發送8 bit數據（字節高位在前，低位在后），最后發送10個脈沖寬度的低電平作為傳輸結束，如圖5所示。
3.3 接收控制程序設計
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單片機內部配置了2個捕捉/比較/脈寬調制模塊（CCP），該模塊能捕捉輸入引腳信號脈沖的上升沿或下降沿，本系統設置為上升沿捕捉。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，一旦出現滿足捕捉要求的沿跳變，立即將當時TMR1中的計數值復制到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，連續讀8次，即為發送的8 bit數據，并將每一次讀到的數據與標準值作比較，判斷出每1 bit是‘0’還是‘1’。
利用單片機內部自帶的A/D轉換器，對路燈的各項參數進行采集，并與標準值進行比較，完成整個控制過程。
本文設計的太陽能路燈紅外控制器利用PIC16F716單片機內置的A/D轉換器，簡化了電路；通過對單片機編程完成紅外編解碼工作，節約了成本；增加的紅外遙控功能，除了能遠程的設置各項參數，還能在路燈出現故障時返回各項參數值，使得檢修變得更加容易。經過測試證明，本系統穩定可靠，具有成本低、易維護等特點。
參考文獻
[1] 李廣弟，朱月秀，王秀山.單片機基礎[M].北京：北京航空航天大學出版社，2003.
[2] 陳曉東，張強朝，姜冰清.基于LPC935單片機的太陽能路燈智能控制系統的設計[J].微計算機應用，2011，32（2）：66-69.
[3] 朱光忠，呂梅蕾，楊子鳴.基于單片機的紅外遙控開關控制器[J].計算機工程與設計，2006，27（11），97-99.
[4] 黃建農.基于紅外線遙控調光電路的設計[J].武漢職業技術學院學報，2010，9（1）：15-17.