1. 系统功能介绍

本系统是一个基于51单片机控制的太阳能锂电池充电LED路灯。系统通过光照检测电路判断当前是否为白天或夜晚，并结合用户设定的定时信息，智能控制LED路灯的开关状态。白天由太阳能板对锂电池进行充电，夜晚由锂电池供电点亮LED灯。系统设计具备以下功能：

  1. 利用太阳能板在白天为锂电池充电；
  2. 可通过按键设置LED灯的工作时间；
  3. 系统自动判断白天或黑夜，控制LED是否点亮；
  4. 定时设置优先级高于光照检测，即便在白天也能强制点亮LED；
  5. 简单人机交互界面，用户可通过按键进行设定。

2. 系统电路设计

2.1 51单片机最小系统

系统核心为STC89C52单片机，内部集成8位CPU、定时器/计数器、串口和IO口，作为整个系统的控制中枢。最小系统包括晶振电路（一般采用11.0592MHz晶振）、复位电路和电源供电电路，保证单片机稳定运行。

2.2 LED照明电路

LED灯电路采用大功率白光LED，通过三极管或MOS管作为驱动开关，受单片机IO控制。当LED灯开启时，电源通过驱动电路为LED供电，实现照明功能。电路需设置限流电阻或恒流源防止LED过流烧毁。

2.3 按键检测电路

系统设有多个独立按键，用户通过按键设定LED灯的工作时间。按键采用下拉电阻接法，一端接地，一端连接IO口，通过检测按键按下时IO电平变化来判断按键动作。

2.4 光照检测电路

光照检测部分采用光敏电阻，结合电阻构成分压电路，将模拟光强转换为电压信号，通过ADC或模数比较器读取。白天光照强，光敏电阻阻值小，输出电压低；夜晚光照弱，输出电压高。系统通过阈值判断当前为白天或夜晚。

2.5 太阳能充电电路

太阳能电池板通过升压/降压模块为锂电池充电。系统需加入锂电池充电管理芯片（如TP4056），确保电池安全充电。太阳能电池板白天产生电能，系统检测充电电压即可确认是否在充电状态。

3. 程序设计

程序采用C语言编写，使用Keil进行开发，并通过ISP方式烧录至STC89C52单片机中。主要包括以下模块：

3.1 主程序结构

主程序初始化各模块后，进入主循环，根据光照情况和定时设置控制LED灯，同时扫描按键响应用户输入。

void main() {InitSystem();while(1) {KeyScan();LightCheck();TimerCheck();LEDControl();}
}

3.2 按键处理模块

按键采用查询方式扫描，根据按键按下顺序修改设定时间变量。

void KeyScan() {if(KEY1 == 0) {DelayMs(20);if(KEY1 == 0) {start_hour++;if(start_hour >= 24) start_hour = 0;}}if(KEY2 == 0) {DelayMs(20);if(KEY2 == 0) {end_hour++;if(end_hour >= 24) end_hour = 0;}}
}

3.3 光照检测模块

读取光敏电阻电压值，通过ADC判断是否为白天。

bit IsDaytime() {unsigned int lightValue = ReadADC(0);if(lightValue < 100) return 1;  // 电压低，表示白天else return 0;                  // 电压高，表示夜晚
}

3.4 定时判断模块

通过定时器中断或RTC芯片获取当前时间，判断是否在设定的工作时间段内。

bit InWorkingTime() {if(current_hour >= start_hour && current_hour < end_hour)return 1;elsereturn 0;
}

3.5 LED控制模块

根据光照状态与设定时间控制LED灯开关。定时设置优先级更高。

void LEDControl() {if(InWorkingTime()) {LED = 1;} else if(!IsDaytime()) {LED = 1;} else {LED = 0;}
}

3.6 太阳能充电指示模块（可选）

可通过采集锂电池充电端电压，判断是否正在充电，并通过指示灯显示。

void CheckChargingStatus() {unsigned int voltage = ReadADC(1);if(voltage > 300) Charging_LED = 1;else Charging_LED = 0;
}

4. 总结

本系统利用51单片机实现对太阳能充电、LED照明和定时控制的智能管理。通过光照传感器自动判断昼夜状态，并结合用户设定的时间段控制LED点亮，实现节能、环保和自动化控制的目标。系统设计简单、功能实用，具有良好的扩展性和实用价值，适合应用于偏远山区、庭院或公共照明场合。