电池方阵及支架、蓄电池、控制器、逆变器等部分组成。其缺点：间歇性；受气候条件影响；能量密度低；初始投资高。迄今已有100多个国家参与太阳能光电池的开发应用。近年来，产量迅速增加，生产成本开始下降[7]。目前，光伏发电主要用于三大方面：为无电场合提供电源；太阳能日用电子产品，如各类太阳能充电器、太阳能灯具等；并网发电。
太阳能电池的基本特性：
太阳能电池阵列的伏安特性具有强烈的非线性。太阳能电池阵列的额定功率是在以下条件下定义的：当日射S=l000W／m2；太阳能电池温度t=25℃；大气质量AM=1.5时，太阳能电池阵列输出的最大功率便定义为它的额定功率。
为了让太阳能电池组件在一年中接收到的太阳辐射能尽可能的多，要为太阳能电池组件选择一个最佳倾角。关于太阳能电池组件最佳倾角问题的探讨，近年来在一些学术刊物上出现得不少。
通过Hay模型的计算，可以得到的不同倾角平面的月平均太阳辐照量变化。在不同角度倾斜面上，太阳辐照量差别较大，要为电池板选择合适的倾角使其能获得最大的太阳辐照量。
太阳能电池板分为单晶硅和多晶硅两种，多晶面积较大，发电效率没有单晶高，因此根据需要本设计采用20W单晶硅太阳能电池组件[3]。 3.5.2太阳能电池板选用
太阳能电池的最大功率(Pm)=开路电压×短路电流，这是它们的理想功率，而平时大家衡量太阳能电池的是额定功率(Pr)。实际中额定功率是小于最大功率的，主要是由于太阳能电池的输出效率u只有70%左右。在使用中由于受光强度的不同，所以不同时刻的功率也是不同的，根据实验数据它的实际平均功率P=0.7Pm。如果太阳能电池要直接带动负载，并且要使负载长期稳定的工作，则负载的额定功率为Pr=0.7Pm。如果按照负载的功率选择太阳能电池的功率则电池的功率为：Pm=1.43Pr。就是说太阳能电池的功率要是负载功率的1.43倍。
在选择太阳能电池的功率时,应合理选择负载的耗电功率,这样才能使发电功率与耗电功率处于一种平衡状态。当然太阳能电池的发电功率也会受到季节、气候、地理环境和光照时间等多方面因素的制约。
太阳能发电功率量值取决于负载24h所能消耗的电力，同时太阳能电池板的温度也会影响电池输出的功率。当温度上升时，会造成太阳能电池输出功率的减少，因此工作环境的温度将会直接影响到太阳能电池的效率。本系统设计如下所述[12]：
设计要求：新乡地区，负载输入电压12V功耗24W，每天工作时数约7h，保证连续阴雨天数3天。
（1）经调查计算得新乡地区峰值日照时数约为6h （2）负载日耗电量
Q?24W?12V?7h＝14Ah （9）
（3）所需太阳能组件的总充电电流
I?1.05?1?4?60.?85 2. （10）
在这里，两个连续阴雨天数之间的设计最短天数为20天，1.05为太阳能电池组件系统综合损失系数，0.85为蓄电池充电效率。
（4）太阳能组件的最小总功率数
P?(14Ah?50?14Ah)?12V?0.7?6h?45.12W （11） 20选用峰值输出功率50Wp的标准电池组件，应该可以保证灯箱在一年大多数情况下的正常运行。 3.6 显示电路
采用单片机串口显示，由74LS164作为数码管驱动电路，三个二极管起降压、保护数码管作用，数码管用六位，前两位、中间两位和后两位分屏分别显示小时、分钟和秒。电路图如图8。
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 图8 显示电路
单片机的串行口RXD，TXD为一个全双工串行通信口，但工作在方式0下可作同步移位寄存器用，其数据由RXD(P3.0)端串行输出或输入；而同步移位时钟由TXD(P3.1)端串行输出，在同步时钟作用下，实现由串行到并行的数据通信。由于74LS164在低电平输出时允许通过的电流达8mA，故不必添加驱动电路，亮度也较理想。
4 系统软件设计
系统的软件设计主要包括程序初始化、时间设定子程序、时间比较子程序、按键子程序、显示刷新子程序等共同组成。程序开始要进行初始化，程序每隔一段时间调用一次时间及其内部存储的开关灯箱时间点。通过程序将设定的时间同系统当前时间进行比较，当时间相同时，则通过程序输出控制信号，对驱动电路进行驱动。系统总体程序流程图如图9所示。
开始初始化是设臵键是否按下否判断当前时间调整时间是否在夜间到白天定时时间内是否否是否天黑是关灯开灯
图9 系统总体程序流程图
5 总结
本次毕业设计的太阳能灯箱设计是针对已经存在的灯箱进行改进。首先采用了太阳能电池作为能源，以达到环保节约的目的。设计中使用了光控和时控相结合的方法，避免了光控方法易受干扰，时控需频繁设臵时间的麻烦，为了节约用电，在深夜行人较少时灯箱根据设臵的熄灯时间熄灭，早上行人多时根据设臵的开灯时间亮灯。其次内部设臵有蓄电池，用于保证在阴雨天气供电。本设计中由于蓄电池自身的容量限制，不能保证在阴雨天长时间对外供电。希望这个问题在以后的新型能源出现之后可以得到圆满解决。
致谢
几个月的毕业设计结束了，这次毕业设计让我学到了很多东西。毕业设计是大学期间所学知识的综合应用，为以后的工作打下坚定的基础。经过这次毕业设计，使我对太阳能电池板的工作原理有了进一步的了解。在设计中我得到了老师的悉心指导，他的渊博知识、严格要求、严谨作风都给我留下了很深刻的印象，将使我受用一生，在此对老师表示感谢。另外在设计当中也得到了很多同学和其他老师的支持和帮助，在此表示衷心的感谢。
鉴于水平有限，难免存在一些错误和漏洞，望各位专家、学者不吝赐教，在此也向大家表示衷心的感谢。
参考文献
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