太阳能电子道路指示牌的制作方法
【专利摘要】一种太阳能电子道路指示牌，由太阳能充电与供电控制模块和LED显示控制模块组成；所述太阳能充电与供电控制模块包括太阳能充电板、光伏发电控制器、蓄电池、光照度AD采集电路、电能管理控制器、供电系统、电压检测电路和GSM通信模块；所述LED显示控制模块由显示管理控制器和LED显示屏依次连接组成，且显示管理控制器与供电系统和电能管理控制器连接。该指示牌将光伏发电、单片机控制、数字LED显示技术有效的结合，便于道路交通指示、指示牌临时移动和指示牌在线内容更改。
【专利说明】
太阳能电子道路指示牌
技术领域
[0001]本实用新型涉及一种道路指示标志，特别涉及属于一种太阳能电子道路指示牌。
【背景技术】
[0002]随着城市的发展，为了便利人们在城市中出行，道路上需设立道路指示标志。而现在的道路指示牌在照度比较暗的情况下不能有效的实施其功能。因此根据现有技术的发展，将光伏发电、单片机控制、数字LED显示技术等相结合，能够有效的解决上述问题。
[0003]控制系统采用双控结构，双控制器分别采用单片机作为中心处理器，主要包括中心处理器，中央处理单元、数据存储器(RAM)、程序存储器(R0M)、看门狗定时器(WDT)、串行口、并行口、中断系统、总线、定时计数器、特殊功能寄存器等于一体的完整计算机系统，又被称为微处理器或微控制器。它体积小，但却具有一台完整计算机的基本功能。它从20世纪末问世至今，已经在工业自动化、机电一体化、测控领域、汽车、智能家电等多方面广泛应用。
【发明内容】
[0004]本实用新型的目的是提供一种太阳能电子道路指示牌，该指示牌将光伏发电、双单片机控制、数字LED显示技术有效的结合，通过光电板将太阳能转换为电能为LED点阵显示器供电，剩余电量存入蓄电池中供太阳光不足时使用，便于道路交通指示、指示牌临时移动和指示牌在线内容更改。
[0005]如上构思，本实用新型的技术方案是:一种太阳能电子道路指示牌，其特征在于:由太阳能充电与供电控制模块和LED显示控制模块组成;所述太阳能充电与供电控制模块包括太阳能充电板、光伏发电控制器、蓄电池、光照度AD采集电路、电能管理控制器、供电系统、电压检测电路和GSM通信模块，其中:光伏发电控制器的输入端口与太阳能充电板通过接入保护电路连接，光伏发电控制的输出端口连接蓄电池，蓄电池与供电系统连接;光照度AD采集电路、电能管理控制器和供电系统依次连接;供电系统的输出端连接电压检测电路的输入端，电压检测电路的输出端与电能管理控制器连接;电能管理控制器与GSM通信模块双向通信;所述LED显示控制模块由显示管理控制器和LED显示屏相连接，且显示管理控制器与供电系统和电能管理控制器连接。
[0006]上述电能管理控制器和显示管理控制器均采用STCl 2C5A60S2。
[0007]上述LED显示屏采用256*128的LED点阵屏。
[0008]上述显示管理控制器与电能管理控制器之间通过UART进行通信。
[0009]本实用新型具有如下的优点和积极效果:
[0010]1.本实用新型的太阳能充电与供电控制系统中设置了由单片机控制的光伏发电控制器，控制太阳能发光板产生电能为整个系统供电，并控制对蓄电池进行充电，以备太阳光不足时给系统供电。由此使指示牌采用可再生的绿色能源，不仅环保无污染，并使指示牌不依赖于市电供电，进而可以移动使用，解决了无电力供应的地方无法进行夜间道路指示的问题。
[0011]2.本实用新型的太阳能充电与供电控制系统中通过光照度AD采集电路采集光照度，进行显示屏背景光的自适应调节，有效的节省了能源，延长了工作时间。
[0012]3.本实用新型采用的显示屏是256*128的LED点阵，并且采用扫描法进行显示，因此需要单片机具有较快的速度。为了提高系统的性价比，本系统中采用双STC12C5A60S2单片机系统，此芯片是STClT增强系列芯片，指令和管脚和8051完全兼容，而且片内拥有60K程序存储器，并且可通过串口直接进行程序烧写，因此对开发设备要求很低，大大缩短了开发时间，一个单片机负责电能管理，另外一个单片机负责实时显示，由此解决了系统的实时性问题，保证了系统工作的稳定性。
[0013]4.本实用新型中加入了GSM远程无线控制，通过远程可以进行显示内容的更新，有效的解决了一般指示牌必须有人员在本地进行显示内容更改的问题，大大方便了实用，提高了效率和应用成本。
【附图说明】
[0014]图1是本实用新型原理框图；
[0015]图2是太阳能光电板接入保护电路图；
[0016]图3是供电系统电路图；
[0017]图4是串口通信电路图；
[0018]图5是光照度AD采集电路图；
[0019]图6是光伏发电控制器电路图。
【具体实施方式】
[0020]如图1所示:一种太阳能电子道路指示牌，由太阳能充电与供电控制模块和LED显示控制模块组成。
[0021 ] 1、LED显示控制模块包括LED显示屏和显示管理控制器。
[0022]①LED显示屏采用LED256*128的点阵屏作为指示信息显示的显示屏，其工作原理是通过扫面法依次在屏幕上逐次进行显示，需要通过显示系统控制板传来信号，进行高频刷新才可使得LED点阵屏显示所需内容。
[0023]②显示管理控制器采用STC12C5A60S2单片机作为主控芯片，通过程序进行高速的刷新来控制LED显示屏的显示内容。此芯片单独控制点阵屏显示，是单片机双控结构之一，并可通过UART与电能管理控制器进行通信，从太阳能充电与供电控制系统获得光照度、蓄电池状态等信息，由此来调节LED显示屏的背光。如果需要更改显示内容，则需要通过太阳能充电与供电控制系统更改LED显示管理控制系统中的显示内容。
[0024]2太阳能充电与供电控制模块
[0025]本模块主要负责将光电板产生的电能直接给LED显示系统和电能功能和电池储电控制系统供电，并同时控制对蓄电池进行充电，因此使得此电子道路指示牌脱离了市电供电，从而达到了节能、环保和可移动的特性。此模块主要包括光伏发电控制器、蓄电池、光照度AD采集电路、电能管理控制器STC12C5A60S2、供电系统、电压检测电路和GSM通信模块，其中:光伏发电控制器的输入端口与太阳能充电板通过接口和保护电路连接，光伏发电控制的输出端口连接蓄电池，蓄电池与供电系统连接;光照度AD采集电路、电能管理控制器和供电系统依次连接;供电系统的输出端连接电压检测电路的输入端，电压检测电路的输出端与电能管理控制器连接;电能管理控制器与GSM通信模块双向通信。
[0026]①太阳能光电板接入保护电路(如图2所示):
[0027]太阳能光电板从接口电路接入控制模块，此接口电路包括并联在太阳能光电板上的一个压敏电阻(CNR-10D151K)，起到了防浪涌保护的功能，并通过S_V进入控制系统。
[0028]为了防止太阳能光电板发生电流逆流的现象，因此需要采取防反措施，本设计选用了 I OAl O整流二极管D4对光电板进行了保护。
[0029]②供电电路(如图3所示)
[0030]本系统为了适应多装工作环境，特别设置了工作模式选择电路，采用4位拨码器，可选择16种工作模式。
[0031]③串口通信电路(如图4所示)
[0032]由于系统采用双控结构，因此两控制板之间的通信就很重要，电能管理控制器与显示管理控制器之间是采用UART串口进行通信的，通信采用MAX3232进行TTL和RS232电平转换，并同时起到了隔离的作用。
[0033]④光照度AD采集电路(如图5所示)
[0034]本系统需要实时采集外部光照度，并依据光照度不同来控制LED显示屏的亮度，通过这种屏幕亮度的自适应调节增加不同光照情况下LED显示屏的对比度，另一方面也有效的节省了能源，延长了系统的工作时间。主要是通过一个光敏传感器R8和一个标准电阻R9构成的光照度传感器，通过对光敏传感器的分压值进行采集来测算光照度，光敏传感器在光照的情况下因光照而产生的载流子都参与导电，在外加电场的作用下，电子和空穴分别向正极和负极运动，因此阻值迅速减小。相反，当光照强度较弱甚至没有光照时，光敏电阻的阻值就会很大。并且光敏传感器的阻值和光照度是线性变化的，因此可通过测算出的光敏传感器的分压反算出实时的光照度。并且所选用芯片STC12C5A60S2芯片片上集成了 8通道10位AD，可直接将光照度传感器的分压采集出来。
[0035]⑤光伏发电控制器，即充放电控制电路(如图6所示)
[0036]通过对蓄电池的电压实时的进行检测来对应出电池的工作状态，蓄电池最主要是应避免过充和过放，而每个蓄电池的静态工作点是固定的，我们可以通过对蓄电池的电压进行采集来观察电池是否发生过冲过放。当电池发生过充时，通过控制系统切断电池的充电电路，来保护蓄电池，以避免电池过充，当蓄电池即将发生过放时，通过控制器保存所有工作信息，并切断LED显示系统的供电，只保留太阳能光电板对电池的充电干路。
[0037]⑥GSM远程控制模块
[0038]本实用新型中加入了GSM远程控制功能，通过这种无线的方式来实现显示内容的更新，解决了以前每台设备都需要工人到现场进行内容更改的问题，控制台只需要将需设置的内容按规定发给每台太阳能电子道路指示系统，即可更改显示内容，并且，当显示内容成功更改了之后，系统会反馈正确更改信息，如果未成功更改，则返回错误信息。GSM远程控制模块主要是受到电能供能和电池储电控制系统控制，因此应保持GSM模块不间断工作来使得工作台能随时了解太阳能电子道路指示牌的工作状态。
【主权项】
1.一种太阳能电子道路指示牌，其特征在于:由太阳能充电与供电控制模块和LED显示控制模块组成;所述太阳能充电与供电控制模块包括太阳能充电板、光伏发电控制器、蓄电池、光照度AD采集电路、电能管理控制器、供电系统、电压检测电路和GSM通信模块，其中:光伏发电控制器的输入端口与太阳能充电板通过接入保护电路连接，光伏发电控制的输出端口连接蓄电池，蓄电池与供电系统连接;光照度AD采集电路、电能管理控制器和供电系统依次连接;供电系统的输出端连接电压检测电路的输入端，电压检测电路的输出端与电能管理控制器连接；电能管理控制器与GSM通信模块双向通信;所述LED显示控制模块由显示管理控制器、LED驱动电路和LED显示屏依次连接组成，且显示管理控制器与供电系统和电能管理控制器连接。2.根据权利要求1所述的太阳能电子道路指示牌，其特征在于:上述电能管理控制器和显示管理控制器均采用STC12C5A60S2。3.根据权利要求1所述的太阳能电子道路指示牌，其特征在于:上述LED显示屏采用256*128的LED点阵屏。4.根据权利要求1所述的太阳能电子道路指示牌，其特征在于:上述显示管理控制器与电能管理控制器之间通过UART进行通信。
【文档编号】H02J7/35GK205541760SQ201620069645
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年1月25日
【发明人】龚威, 张岩, 王慧慧, 李梅, 赵俊刚, 李夏萱
【申请人】天津城建大学