隨著經濟的發展、社會的進步，人們對能源提出越來越高的要求，尋找新能源成為當前人類面臨的迫切課題。現有電力能源的來源主要有3 種，即火電、水電和核電。其中，火電需要燃燒煤、石油等化石燃料。一方面這些燃料蘊藏量有限、越燒越少，正面臨著枯竭的危險。另一方面燃燒燃料將排出二氧化碳和硫的氧化物，因此會導致溫室效應和酸雨，惡化地球環境。而水電有可能導致生態環境破壞，一個國家的水力資源也是有限的，而且還要受季節的影響。核電在正常情況下固然是干凈的，但萬一發生核泄漏，后果非常嚴重。在這種條件下就迫使人們去尋找新能源。新能源要同時符合兩個條件：一是蘊藏豐富不會枯竭;二是安全、干凈，不會威脅人類和破壞環境。目前找到的新能源主要有：太陽能，風能和燃料電池。其中，最理想的新能源是太陽能。

　　1 Atmega16 系列單片機概述

　　美國英特梅爾(ATMEL)公司的Atmega16 系列單片機是基于增強的AVR RISC 結構的低功耗8 位CMOS 微控制器。由于其先進的指令集以及單時鐘周期指令執行時間，ATmega16的數據吞吐率高達1 MIPS/MHz，從而可以緩減系統在功耗和處理速度之間的矛盾。ATmega16 AVR 內核具有豐富的指令集和32 個通用工作寄存器。所有的寄存器都直接與算術邏輯單元(ALU) 相連接，使得一條指令可以在一個時鐘周期內同時訪問兩個獨立的寄存器。這種結構大大提高了代碼效率，并且具有比普通的CISC 微控制器最高至10 倍的數據吞吐率。

　　在開發工具上，ATmega16 系列單片機支持先進的JTAG 調試，其硬件仿真工具(仿真器)只是一個非常簡單的USB 轉換器，其軟件集成開發環境由著名的IAR 公司提供，在實際調試使用時非常方便，能對相應的數據進行實時觀測和對程序的執行情況進行判斷，在系統整合方面，ATmega16 系列單片機根據不同產品系列，集成了多種不同的功能模塊，包括定時器、模擬比較器、多功能串行接口、硬件乘法器、ADC、看門狗定時器(WDT)、I/O 端口、RAM、PWM 以及豐富的中斷功能。使用戶根據自己的需求，選擇合適的ATmega16 單片機。

　　2 太陽能充電控制系統方案設計

　　系統主要實現獨立光伏路燈太陽電池板的最大功率跟蹤功能。在太陽電池板處于工作狀態，即整個光伏系統處于充電狀態時，控制器在光電流達到一定值后(本系統設定為0.3A)，實現對電壓、電流數據的檢測，通過快速的控制算法，調節蓄電池兩端的充電電壓，實現太陽電池板的輸出功率的最大功率跟蹤，提高鉛酸蓄電池的充電電流，縮短充電時間，提高充電效率。系統的實現主要應解決如下幾個方面的問題：

　　(a)太陽電池板輸出電壓的檢測：檢測太陽電池板不同的輸出電壓，并根據不同的電壓，系統作出不同的控制處理。如系統處于默認工作狀態，太陽電池開路電壓低于8 V 時，因為其低于電池的充電要求，因而進行卸載處理。

　　(b)鉛酸蓄電池容量的檢測：系統為了盡可能地保護蓄電池，延長其壽命，將根據不同的容量和蓄電池不同的狀態采取相應的充電控制策略。

　　(c)太陽電池板輸出電流檢測：據此得出輸出功率，使系統通過一定的算法和控制手段，使系統工作在最大功率點。

　　(d)PWM 輸出控制：根據輸入輸出檢測模塊的數據實時調整蓄電池的充電電壓和電流和卸載放電功能，實現智能充放電控制。

　　(e)中央處理系統：實現高效的信息處理和各個功能模塊的控制。

　　由此，我們設計出了系統整體硬件電路結構模型，見圖1。從圖中可以看出，整個電路由六個功能模塊組成：核心控制模塊、前級檢測模塊、Boost 電路控制模塊、后級檢測模塊、PWM 輸出模塊和卸載模塊構成。

　　當太陽電池板正常工作輸出時，其過程為：首先檢測該電壓能否達到電池的充電要求，在滿足基本充電要求的情況下通過控制器對電池兩端的電壓進行實時監控在適合電池工作的三種情況下，通過ATmega16 微處理器的PWM 模塊輸出控制充電電壓和電流。