智能太阳能隧道灯的仿真设计研究

摘要：提出一种基于单片机控制的太阳能隧道灯的设计原理与方法，介绍了设计的太阳能隧道灯的硬件电路图和软件流程图。通过单片机和太阳能电池实现了智能控制和节约能源的目标。该装置不仅实现了一般隧道灯的功能，更具有低碳、环保、智能等优点。
关键词：太阳能；隧道灯；单片机；LED

0 引言
在我国，铁路、公路中存在大量隧道。汽车在驶入或驶出隧道时亮度突变的会使驾驶人员的视觉产生“黑洞效应”或“白洞效应”。这样很可能会导致交通事故的频发，为了适应视觉的变化，需要设置附加隧道灯。目前，国内外大多数的隧道灯都是“长明灯”，无论隧道中是否有车辆，灯都是开启的。这样必然导致能源的大量浪费。我国是一个人口大国，也是一个发展中国家，高速发展的经济对能源的需求和消耗都很大，同时对环境的破坏也日益严重。我国政府为了应对这些危机，大力倡导合理利用能源、节能减排和保护环境，提出经济建设要与环境保护相结合的和谐发展战略，这已成为我国经济发展的主渠道。
本文中的智能太阳能隧道装置正是遵循节约能源，保护环境的理念而设计的。该装置以太阳能为能源，通过单片机的控制设计不仅解决了隧道中隧道灯长开和能源浪费的问题，还模拟了实际隧道的各种情况，当隧道内出现各种突发状况时能及时报警。因此该装置具有很强的实用性和现实意义。

1 系统构成
图1是整个系统的结构图，包括电源、检测、控制、照明和报警五个部分。

电源装置包括锂电池充电电路和电池部分。主要功能是把从太阳能电池中得到的一部分电能储存在锂电池中，用锂电池给控制电路及报警电路供电；检测装置由一对红外传感器组成，分别安置在隧道两端。当检测到有车辆经过时可以发送信号到控制装置；控制装置是整个电路的核心部分，由单片机负责控制整个电路和功能的实现。这部分电路可以从外部电路获取信号，同时给外部电路发出指令；照明装置是整个装置主要的对外工作部分，由一些高亮二极管灯组成，既省电，又可实现对隧道内的照明；报警装置由一个报警灯和蜂鸣器构成。当车辆进入隧道的时间过长，单片机就会发出信号来驱动报警电路，实现报警功能，直到工作人员按下停止报警键才停止报警，方便工作人员及时发现并处理隧道内出现的问题。

2 硬件设计
2．1 电源部分
本装置完全由太阳能供电，当没有阳光时，可以将太阳能电池将在有阳光时获得的电能通过充电电路储存在锂电池中，由锂电池给整个装置供电。充电电路中采用的是MAX1811芯片，它采用增强散热型8引脚ISO封装，无需微处理器控制。此外MAX1811内部还带有热保护二极管，其降低了充电器的成本与尺寸。充电电路原理图如图2所示。