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本作品選用STC12C5612AD單片機(jī)作為主控芯片，制作了一款基于多信息優(yōu)化控制的太陽能照明燈。它主要包括白天模式下基于光傳感器和離散時(shí)間控制的智能追光方案、夜間模式下運(yùn)用菲涅爾透鏡加熱釋電紅外傳感實(shí)現(xiàn)基于空間幾何的照明控制和針對(duì)系統(tǒng)累積偏差進(jìn)行的紅外校準(zhǔn)。系統(tǒng)充分考慮了晴天和連續(xù)陰雨天等多種天氣狀況，并給出不同地區(qū)各月太陽能電池板的最佳傾角表和可調(diào)節(jié)的機(jī)構(gòu)。

白天模式：系統(tǒng)首先根據(jù)光敏電阻采集并經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換的電壓數(shù)值，判斷是否進(jìn)入白天，再根據(jù)DS12C887讀出的時(shí)間是否在設(shè)定的時(shí)間段內(nèi)，若二者均滿足，則喚醒單片機(jī)時(shí)自動(dòng)完成夜晚模式到白天模式的切換。白天模式下，單片機(jī)一直處于掉電狀態(tài)，利用時(shí)鐘芯片DS12C887每隔30分鐘將其喚醒一次，隨后由單片機(jī)驅(qū)動(dòng)直流減速步進(jìn)電機(jī)，根據(jù)相關(guān)算法，帶動(dòng)太陽能電池板自動(dòng)轉(zhuǎn)至光強(qiáng)最大處停止。此后系統(tǒng)再次進(jìn)入掉電模式，等待下一次的中斷喚醒，實(shí)現(xiàn)再次追光。
夜晚模式：系統(tǒng)判斷進(jìn)入夜晚的方法與白天模式類似。進(jìn)入夜晚模式前，系統(tǒng)首先確認(rèn)在白天的下午時(shí)段是否曾有過追光動(dòng)作，如有，則驅(qū)動(dòng)太陽能電池板反向旋轉(zhuǎn)約90°，以便于第二天追光；若無，則電機(jī)不進(jìn)行反向旋轉(zhuǎn)。隨后自動(dòng)關(guān)閉電機(jī)電源，打開熱釋電紅外傳感器，并運(yùn)用菲涅爾透鏡的空間幾何定位作用，形成一定范圍的監(jiān)控區(qū)域，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)有無人進(jìn)入該區(qū)域。當(dāng)監(jiān)測(cè)到有人進(jìn)入時(shí)，切換燈至高亮模式以照明；當(dāng)監(jiān)測(cè)到人離開或靜止不動(dòng)時(shí)，延遲一段時(shí)間后燈轉(zhuǎn)為低亮模式以節(jié)能。
偏差校準(zhǔn)：由于本系統(tǒng)追光部分選用的光線傳感器為光敏電阻，其具有耐炎熱、抗嚴(yán)寒、不易損壞、使用壽命長(zhǎng)等特性。但若將該系統(tǒng)放置在沙塵較多的地區(qū)，日積月累，光敏電阻上沉積的較厚沙塵，將嚴(yán)重影響其準(zhǔn)確追光精度。為解決此類問題，在系統(tǒng)中加入偏差校準(zhǔn)模塊?？紤]到合肥地區(qū)沙塵較小，故本系統(tǒng)選用成本較低的紅外遙控人機(jī)交互控制的偏差校準(zhǔn)模塊對(duì)系統(tǒng)可能出現(xiàn)的累積偏差進(jìn)行校準(zhǔn)。
抗干擾設(shè)計(jì)：在系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)中，加入了一個(gè)特殊標(biāo)志位，當(dāng)系統(tǒng)在下午時(shí)間段（12:00~17:00）有過追光動(dòng)作，則該標(biāo)志位設(shè)為1；若無，則將該標(biāo)志位清0。系統(tǒng)進(jìn)入夜晚模式前，首先判斷該標(biāo)志位，若為1，則驅(qū)動(dòng)電機(jī)反轉(zhuǎn)約90°，便于第二天的追光；若為0，則電機(jī)不反轉(zhuǎn)，直接進(jìn)入夜晚模式。這樣便可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)各種天氣條件下的抗干擾設(shè)計(jì)，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。具體分析如下：
（1）晴天：每天清晨太陽升起時(shí)，兩光線傳感器接收的光照強(qiáng)度不同，便會(huì)自動(dòng)感應(yīng)，驅(qū)動(dòng)減速步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)太陽能電池板轉(zhuǎn)至東方太陽升起處，隨后開始一天的追光，直至太陽落山，此時(shí)太陽能電池板應(yīng)朝向西方位置。在判斷進(jìn)入夜晚模式前，電機(jī)先反轉(zhuǎn)約90°, 便于第二天的追光。
（2）多云天氣：和晴天一樣，系統(tǒng)依然正常追光。
（3）雷暴天氣：在此類惡劣天氣條件下，系統(tǒng)依然可以正常工作。只要有陽光出現(xiàn)，系統(tǒng)便能自動(dòng)感應(yīng)追光至光強(qiáng)最大處停止；若突然出現(xiàn)烏云遮擋住陽光，電機(jī)便停在前一次追光處，等待下一次陽光出現(xiàn)再次追光；若外界光線太暗，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)打開燈，以便照明，等到雨過天晴時(shí)，會(huì)自動(dòng)關(guān)燈繼續(xù)追光。
（4）陰天：由于陰天光線較弱且較分散，所以系統(tǒng)不進(jìn)行追光。
（5）連續(xù)陰雨天：系統(tǒng)在進(jìn)入連續(xù)陰雨天之前，如果曾在下午時(shí)有過追光動(dòng)作，則進(jìn)入夜晚模式前，電機(jī)依然反轉(zhuǎn)約90°，以等待晴天的到來；如果下午的整個(gè)時(shí)段都未追過光，則電機(jī)任何時(shí)刻都不會(huì)進(jìn)行反轉(zhuǎn)90°的動(dòng)作，直接識(shí)別白天或夜晚、光線強(qiáng)或光線暗，實(shí)現(xiàn)追光或開燈的動(dòng)作。

第十二屆“挑戰(zhàn)杯”作品 三等獎(jiǎng)
該作品在某省挑戰(zhàn)杯大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競(jìng)賽中獲得省級(jí)“特等獎(jiǎng)”