| 标题 | 基于单片机的太阳能小车 |
| 范文 | 任茂 【摘要】 随着国家光伏产业的发展，太阳能智能小车的应用越来越广泛。其具有不污染环境、成本低、结构简单等特点。因此，本文简单分析了太阳能智能小车的控制系统以及其控制系统的硬件设计、软件设计。 【关键词】 单片机 太阳能 智能小车 控制系统 最近几年来，由于国家光伏产业的迅速发展，所以国内外对太阳能汽车进行了研发，与其他传统的交通工具相比，有着更加清洁、环保、可持续发展的优点，能称得上是“零排放”的交通工具。因为我国的太阳能汽车行业起步较晚，且极大部分的太阳能汽车都是由各院校以及科研所研发的。 一、太阳能小车的控制系统 太阳能智能小车是一种安全的环保型代步工具，它比传统的交通工具更加的环保，除此之外还具有经济实惠、噪音低、舒适度高的优点，因此，现今社会越来越多人们选择太阳能汽车。太阳能智能小车利用的是光伏效应，它不仅能通过太阳能电池把太阳所发出的光能转变为电能，同时还能将电能在高能蓄电池中存储，并利用其存储的电能驱动汽车行驶。太阳能汽车的前进、后退、左转、右转等动作是由太阳能智能汽车的控制系统进行实现的。另外，小车的速度分为三档：低档、中档以及高档。太阳能小车的LED也会实时的将蓄电池的充电和放电状态以及车辆的运营显示出来，使车主能够更加了解太阳能小车的使用[1]。 二、太阳能智能小车控制系统的硬件设计 2.1电源选择上的要求 太阳能电池和蓄电池之间的合理化配置的关键是太阳能智能小车的供电系统。现今，国内的光伏材料光电转化效率通常为14%左右，其一般由单晶硅、非晶硅、多晶硅以及化合物等材料造成 [2]。另外，在本装置中选用的太阳能电池板型号为NZ6161，它是由6个太阳能电池板串联成一组，再将2组并联，从而使太阳能电池列阵输出的电压达到2V×6=12V，输出的电流大约为0.6A。同时与此相配备的蓄电池为氢镍电池，其型号为QNFZ10，额定容量为10Ah，标称电压为1.2V，若将10个蓄电池串联成一组，再进行2组并联，输出的电压将达到1.2V×10=12V是它的主要指标。 2.2选择电动机上的要求 电动汽车使用的电动机有很多类型，交流电动机、永磁同步电动机和直流电动机是现今社会太阳能智能小车常用的电动机。但是，因为永磁同步电动机成本过高，交流电动机有着效率滑落的现象存在，而直流电动机相对其它两个有着控制简单，启动速度快的特点，更加适合太阳能智能小车的要求，因此，太阳能智能小车选用了直流电动机。直流电动机的额定功率是20W，额定电压是10V。其系统控制小车转向的舵机选择的是辉盛舵机，它的型号为MG945 Tower Pro，工作电压是 4.8～7.2V；无负载时速度是0.23秒/60度（4.8V）、0.2秒/60度（6V）；堵转扭矩为10公斤/厘米（4.8V）、12公斤/厘米（6V）；死区设定是10微秒[3]。 2.3单片机的控制系统 出于小车操纵的方便性考虑，所以现在以单片机为核心，它集遥控和安全报警、键盘输入、液晶显示模块于一体；再根据小车的运行情况以及太阳光照度的强弱、蓄电池充/放电的状态等等进行控制的智能化，以达到小车的各种运动功能实现的目的。除此之外，在蓄电池充放电控制上，为了对蓄电池的正常工作进行保证，采用了 ATmega16 单片机作为它的控制核心，同时对其两端电压值进行实时的监控，并在LED上予以显示，另外，系统还具有自动控制和保护的功能。当太阳光照度足够时，将多余的能量给蓄电池充电；若太阳能电池功率不足时，将由蓄电池提供电能给小车；不仅如此，系统还能实时监控蓄电池的过充、过放等状态 [4]。 若保证太阳能智能小车的操控灵活性，就要用AVR单片机控制小车的运动。太阳能智能小车完成前进和后退等动作需要单片机通过U1-PC1端口输出信号进行控制。当U1-PC1的输出信号为低电平时，Q3截止，L293D的IN1端是高电平，IN2是低电平，小车实现前进；若U1-PC1的输出电平为高时，Q3导通，L293D的IN1就是低电平，IN2端是高电平，太阳能智能小车的后退就实现了。 三、控制系统的软件设计 C语言和汇编语言混合编写组成了整个控制系统的软件编程，同时主程序和定时中断服务程序也是它的主要组成。LED显示屏将蓄电池状态反馈给操作者，若是在电量充足，并在安全的工作范围内，太阳能智能小车就可以正常行驶；若是蓄电池正处于不正常状态，就要通過指示灯或LED显示屏进行显示，并对操作者进行停车充电提醒。 结语：综上所述，太阳能智能小车在近几年中被认为是最有发展前景的交通工具，它还能很快速的发展，并将被更多的使用在家庭休闲、足球场、公园、警察巡逻、观光旅游等场所。太阳能智能小车具有结构简单、造价低廉以及不污染环境的优点，可以大力的在汽车使用上进行大力推广。 参 考 文 献 [1]曾歆妍.基于单片机的太阳能智能搬运车的设计[J].遥测遥控，2012，01：69-72. [2]李柠，张殿富.基于单片机的智能小车速度控制设计[J].科技视界，2012，28：454+456. [3]李健，蒋全胜，任玲芝.太阳能小车智能控制系统的设计[J].巢湖学院学报，2011，06：70-74. [4]李宇锋，周泽世，陈刚，喻阳.基于AVR单片机太阳能小车跟踪系统设计[J].科技信息，2014，02：65-66. |
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