太陽(yáng)能手機(jī)充電器的設(shè)計(jì)——畢業(yè)設(shè)計(jì)1

1、學(xué)學(xué) 號(hào)號(hào) 0809131089 畢畢 業(yè)業(yè) 論論 文（設(shè)計(jì)）文（設(shè)計(jì)） 課課 題題 太陽(yáng)能手機(jī)充電器的設(shè)計(jì)太陽(yáng)能手機(jī)充電器的設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名學(xué)生姓名 李夢(mèng)竹李夢(mèng)竹 系系 別別 電氣工程系電氣工程系 專業(yè)班級(jí)專業(yè)班級(jí) 08 通信工程通信工程 指導(dǎo)教師指導(dǎo)教師 吳慧吳慧 二二 o 一一 二年二年 六月六月目錄目錄插圖清單插圖清單.i摘摘 要要.iiabstract.iii引引 言言.- 1 -第一章第一章 緒論緒論.- 2 -1.1 設(shè)計(jì)目的.- 2 -1.2 設(shè)計(jì)思路和分析.- 2 -1.3 硅太陽(yáng)能電池與參數(shù) .- 2 -1.4 系統(tǒng)總體框圖設(shè)計(jì).- 2-第二章第二章 太陽(yáng)能充電器硬件電路設(shè)計(jì)

2、太陽(yáng)能充電器硬件電路設(shè)計(jì).- 5 -2.1 太陽(yáng)能電池板部分 .- 5 -2.2 蓄電池部分 .- 7 -2.2.1 電池的定義.- 7 -2.2.2 充放電特性.- 8 -2.2.3 蓄電池作為電源模塊的設(shè)計(jì).- 9 -2.3 單片機(jī)部分 .- 10 -2.4 電壓電流的 a/d 采集.- 11 -2.5 buck 斬波電路.- 14 -2.6 數(shù)碼管顯示電路.- 15 -第三章第三章 軟件設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì).- 17 -3.1 系統(tǒng)的總體程序設(shè)計(jì)框架 .- 17 -3.2 數(shù)碼管顯示子程序.- 18 -3.3 數(shù)據(jù)采集及模數(shù)轉(zhuǎn)換程序.- 19 -3.4 充電子程序的設(shè)計(jì).- 19 -3.5 電源

3、子程序的設(shè)計(jì).- 20 -結(jié)結(jié) 論論.- 22 -參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn).- 23 -致致 謝謝.- 24 -附錄附錄 綜合程序綜合程序.- 25 -銅陵學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）i插圖和表格清單插圖和表格清單圖 1-1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì). -3-圖 2-1 太陽(yáng)能光伏電池工作原理.-6-圖 2-2 太陽(yáng)能電池 i-v 特性.-6-圖 2-3 太陽(yáng)能電池輸出特性. -7-圖 2-4 蓄電池充電時(shí)端電壓變化曲線.-8-圖 2-5 蓄電池放電時(shí)端電壓變化曲線.-9-圖 2-6 電源模塊電路-10-圖 2-7 at89c51 單片機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖.-11-圖 2-8 adc0809 內(nèi)部結(jié)構(gòu)及管腳圖.-12-圖 2

4、-9 89c51 與 adc0809 的設(shè)計(jì)電路.-13-圖 2-10 buck 變換器設(shè)計(jì)電路.-15-圖 2-11 數(shù)碼管顯示電路.-15-圖 3-1 程序整體框架流程-17-圖 3-2 數(shù)據(jù)采集子程序框圖-19-圖 3-3 充電子程序框圖-20-圖 3-4 電源子程序框圖-21-表 1 cba 通道選擇表.-12-表 2 74ls164 共陰極數(shù)碼管數(shù)據(jù)位和字形的對(duì)應(yīng)關(guān)系表-18-李夢(mèng)竹：太陽(yáng)能充電器的設(shè)計(jì)ii摘摘 要要在污染和能源口趨緊張的背景下，太陽(yáng)能作為一種新型的綠色可再生能源，具有儲(chǔ)量大、利用經(jīng)濟(jì)、清潔環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)。因此，太陽(yáng)能的利用越來(lái)越受到人們的重視。本文試圖設(shè)計(jì)一種切實(shí)可行的

5、太陽(yáng)能充電控制器，通過(guò)對(duì)蓄電池充電，滿足小功率的用戶需求。本文重點(diǎn)研究了用 at89c51 實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能充電控制技術(shù)。電池充電的太陽(yáng)能控制器硬件系統(tǒng)，包括系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)、各部分電路的功能、工作原理和電子元器件型號(hào)的選取。硬件系統(tǒng)由直流穩(wěn)壓電源電路，a/d 實(shí)現(xiàn)對(duì)蓄電池端電壓的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)及轉(zhuǎn)換、at89c51 控制電路三個(gè)部分組成，完成了整個(gè)太陽(yáng)能充電控制器電路原理圖的設(shè)計(jì)和制作。但是由于時(shí)間關(guān)系，沒(méi)能完成實(shí)物的實(shí)驗(yàn)測(cè)試。本文還對(duì)太陽(yáng)能電池的結(jié)構(gòu)原理、太陽(yáng)能電池板的伏安特性、常用的鉛酸蓄電池原理及工作情況作了詳細(xì)介紹，并在此基礎(chǔ)上介紹常用的蓄電池充電方法。關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞：太陽(yáng)能；蓄電池；充電控制

6、；at89c51； adc0809銅陵學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）iiiabstractagainst the background of energy shortage and its pollution, solar energy as a new kind of energy has a lot of advantages such as large reserves, economic, cleanliness and so on. so, people begin to pay more attention to the use of solar energy. the paper desi

7、gns a feasible solar energy charging controller and storage batteries are charged to meet the needs of low-power users.this article focuses on the use of single-chip realization of solar charge control technology. 100-watt solar panels to 12-volt solar battery charge controller hardware system is de

8、tailed, including system hardware circuit design, the various parts of the circuit functions, working principles and models of selected electronic components. hardware system is composed of four parts, which are dc regulated power supply circuit, a / d to achieve on the battery terminal voltage of t

9、he dynamic monitoring and conversion, at89c51control and output switching circuit. and finish the entire solar charge controller circuit schematic design and production. proteus simulation with circuit simulation software was accomplished, and a corresponding circuit board was produced. however, due

10、 to time constraints, i failed to complete the kind of experimental test.in this paper, also the structure of the principle of solar cells, solar panels of the volta metric characteristics of lead-acid batteries commonly used in the work of principle was detailed, and the basis of methods commonly u

11、sed on rechargeable batteries was introduced.key words: solar,battery;charge control;at89c51 ;adc0809銅陵學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）- 1 -引引 言言當(dāng)電力、煤炭、石油等不可再生能源頻頻告急，能源問(wèn)題日益成為制約國(guó)際社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的瓶頸時(shí)，越來(lái)越多的國(guó)家開(kāi)始實(shí)行 “陽(yáng)光計(jì)劃”，開(kāi)發(fā)太陽(yáng)能資源，尋求經(jīng)濟(jì)發(fā)展的新動(dòng)力。太陽(yáng)能電池是利用太陽(yáng)光和材料相互作用直接產(chǎn)生電能，不需要消耗燃料和水等物質(zhì)，使用中不釋放包括二氧化碳在內(nèi)的任何氣體，是對(duì)環(huán)境無(wú)污染的可再生能源。這對(duì)改善生態(tài)環(huán)境、緩解溫室氣體的有害作用具有重

12、大意義。目前，太陽(yáng)能充電電池的應(yīng)用已從軍事領(lǐng)域、航天領(lǐng)域進(jìn)入工業(yè)、商業(yè)、農(nóng)業(yè)、通信、家用電器 和公用共設(shè)施等部門(mén)，尤其可以分散地在邊遠(yuǎn)地區(qū)、高山、沙漠、海島和農(nóng)村使用，以 便節(jié)省造價(jià)很貴的 傳輸電線路。但是，隨著太陽(yáng)能電池制造技術(shù)的不斷改進(jìn)和新的光電轉(zhuǎn)換裝置的 發(fā)展，各國(guó)對(duì)環(huán)境保護(hù) 的意識(shí)增強(qiáng) 和對(duì)再生清潔能源的巨大需求，太陽(yáng)能電池仍將是 最切實(shí)可行的 發(fā)展方向，為人類未來(lái)大規(guī)模地利用太陽(yáng)能開(kāi)辟?gòu)V闊的 應(yīng)用前景。而由于太陽(yáng)能發(fā)電有如安全可靠，無(wú)污染，不受地域限制，也不會(huì)消耗燃料，而且維護(hù)簡(jiǎn)便，建設(shè)周期短，建設(shè)的規(guī)模大小可以隨意，也不需要架設(shè)輸線路，可以方便地與建筑物結(jié)合等等一系列的優(yōu)點(diǎn)，這些優(yōu)

13、點(diǎn)是常規(guī)發(fā)電以及其它發(fā)電方式不能比擬的，因而太陽(yáng)能發(fā)電成為目前各國(guó)研究得最多，發(fā)展也是最快的技術(shù)之一，從 2002 年至 2007 年，全球光伏電池產(chǎn)量年平均增長(zhǎng)率幾乎達(dá)到了 49.5%。根據(jù)歐盟的預(yù)測(cè)，到 2030 年可再生能源在總能源結(jié)構(gòu)中將占到 30%，而利用太陽(yáng)能發(fā)電將占到總能耗的 10%以上，到 2050 年，可再生能源在總能源結(jié)構(gòu)中占 50%以上，而太陽(yáng)能發(fā)電將占總能耗 20%;到 2100 年，可再生能源將占 86%，而太陽(yáng)能的占有比率則將高達(dá) 70%，其中利用太陽(yáng)能來(lái)進(jìn)行的發(fā)電將占 64%11。李夢(mèng)竹：太陽(yáng)能充電器的設(shè)計(jì)- 2 -第一章第一章 緒論緒論1.1 設(shè)計(jì)目的設(shè)計(jì)目的隨

14、著通信技術(shù)的迅猛發(fā)展，化石能源被日益消耗甚至即將面臨枯竭，全球能源問(wèn)題日益嚴(yán)重。另外人們的環(huán)境保護(hù)意識(shí)越來(lái)越強(qiáng)烈，尋找各種清潔能的源來(lái)代替化石能源變得尤為重要。太陽(yáng)能作為一種可再生資源有取之不盡用之不竭的有點(diǎn)，并且清潔安全。因此太陽(yáng)能有著廣泛的應(yīng)用前景。如今是信息化大爆炸的時(shí)代，手機(jī)早已經(jīng)走進(jìn)了千家萬(wàn)戶。然而當(dāng)人們出門(mén)旅行時(shí)，手機(jī)充電不方便始終困擾著大家。因此設(shè)計(jì)一種太陽(yáng)能充電器對(duì)于用戶來(lái)說(shuō)既方便又節(jié)能。人們可以隨時(shí)隨地對(duì)手機(jī)充電啦！本課程設(shè)計(jì)介紹一種太陽(yáng)能充電器，利用單片機(jī)控制，將太陽(yáng)能經(jīng)過(guò)電路轉(zhuǎn)換為直流電源給手機(jī)充電，與常規(guī)的充電器相比有著明顯的方便，快捷，污染小的優(yōu)點(diǎn)1.21.2 設(shè)計(jì)思

15、路和分析設(shè)計(jì)思路和分析太陽(yáng)能充電器的設(shè)計(jì)，以太陽(yáng)能電池板為能源核心對(duì)硬件電路進(jìn)行供電，控制電路以單片機(jī)為核心，整個(gè)系統(tǒng)由電源變換電路、采樣電路、處理器、脈寬調(diào)制控制器和電池組組成。系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)的采集及處理都采用單片機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)。本設(shè)計(jì)采用太陽(yáng)能電池板對(duì) 51 單片機(jī)進(jìn)行供電，設(shè)計(jì)了基于單片機(jī)的太陽(yáng)能充電電路，通過(guò)脈寬調(diào)制對(duì)手機(jī)電池充電進(jìn)行智能控制。1.31.3 硅太陽(yáng)能電池與參數(shù)硅太陽(yáng)能電池與參數(shù)硅太陽(yáng)能電池可分為單晶硅太陽(yáng)能電池、多晶硅薄膜太陽(yáng)能電池和非晶硅薄膜太陽(yáng)能電池三種。單晶硅太陽(yáng)能電池轉(zhuǎn)換效率最高，技術(shù)也最為成熟。在實(shí)驗(yàn)室里最高的轉(zhuǎn)換效率為 24.7%，規(guī)模生產(chǎn)時(shí)的效率為 15%。多晶硅薄

16、膜太陽(yáng)能電池與單晶硅比較，成本低廉，而效率高于非晶硅薄膜電池，其實(shí)驗(yàn)室最高轉(zhuǎn)換效率為 18%,工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)的轉(zhuǎn)換效率為 10%。非晶硅薄膜太陽(yáng)能電池成本低重量輕，轉(zhuǎn)換效率較高，便于大規(guī)模生產(chǎn)，有極大的潛力。但受制于其材料引發(fā)的光電效率衰退效應(yīng)，穩(wěn)定性不高，直接影響了它的實(shí)際應(yīng)用。硅太陽(yáng)能電池片常用的為單晶 125 大倒角，其尺寸為 125mm*125mm，對(duì)角線150mm，功率 pmax2.60w，工作電壓 vm0.523v，工作電流 im4.934a，開(kāi)路電壓voc0.629v，短路電流 isc5.285a。太陽(yáng)能電池可根據(jù)電壓大小需要，由不同數(shù)量的太陽(yáng)能電池片組成，其轉(zhuǎn)換效率受光照、溫度、

17、太陽(yáng)電池晶體類型及制造工藝等影響，2010年中國(guó)平均效率為 17.2%。常見(jiàn)的太陽(yáng)能電池電壓有3v、6v、9v、12v、18v、32v、48v 等，更大的用于太陽(yáng)能電廠發(fā)電項(xiàng)目。銅陵學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）- 3 -1.4 系統(tǒng)總體框圖設(shè)計(jì)太陽(yáng)能電池板at89c51dc/dc 變換顯示電路手機(jī)電池adc0809 圖 1-1 系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu) 太陽(yáng)能電池在使用的時(shí)候，由于太陽(yáng)光線的變化比較大，而電池的內(nèi)阻又比較高，所以輸出電壓不穩(wěn)定，輸出電流小，不過(guò)只要利用充電控制電路將電池板輸出的直流電壓變換后供給電池充電即可。在光線條件適宜的時(shí)候，通過(guò)太陽(yáng)能電池板吸收太陽(yáng)光，就可以將光能轉(zhuǎn)換為電能。由于充電器多大

18、采用大電流的快速充電法，在電池充滿后如果不及時(shí)停止會(huì)使電池發(fā)熱發(fā)燙，過(guò)度的充電將會(huì)嚴(yán)重?fù)p害電池的壽命。這就需要一個(gè)復(fù)雜的控制系統(tǒng)，51 系列單片機(jī)是當(dāng)前使用最為廣泛的 8 位的單片機(jī)系列，其豐富的開(kāi)發(fā)資源和較低的開(kāi)發(fā)成本，成為 51 系列單片機(jī)現(xiàn)在以至將來(lái)都會(huì)有強(qiáng)大的生命力優(yōu)勢(shì)。本系統(tǒng)將采用 89c51 做為充電電路的控制器，從而以較低的成本輕松實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的充電智能控制，同時(shí)也可以為其他小型電子產(chǎn)品提供潔凈的直流電源。本系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案如圖 1-1 所示，通過(guò)太陽(yáng)能電池板將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換為電能，由單片機(jī)編程實(shí)現(xiàn) pwm 波控制開(kāi)關(guān)管從而實(shí)現(xiàn)輸出電壓電流的改變，通過(guò)顯示電路顯示輸出狀態(tài)及大小，由 ad

19、c0809 實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集及轉(zhuǎn)換并傳給單片機(jī)做判斷處理，從而實(shí)現(xiàn)電路的智能輸出與控制。李夢(mèng)竹：太陽(yáng)能充電器的設(shè)計(jì)- 4 -總電路原理圖總電路原理圖銅陵學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）- 5 -第第 2 章章 太陽(yáng)能充電器硬件電路設(shè)計(jì)太陽(yáng)能充電器硬件電路設(shè)計(jì)2.12.1 太陽(yáng)能電池板部分太陽(yáng)能電池板部分太陽(yáng)能電池板是太陽(yáng)能供電系統(tǒng)工作的基礎(chǔ)，是該充電器的核心部分，其功能是將太陽(yáng)光的輻射能量轉(zhuǎn)化為電能，而如今便攜式數(shù)碼設(shè)備種類較多，所需電壓電流又不一樣，對(duì)于輸入功率較大的設(shè)備，必須采用面積較大的電池板，而這又不方便攜帶。因此該設(shè)計(jì)采用模塊式組合，根據(jù)不同充電負(fù)載的需要，將太陽(yáng)能板進(jìn)行組合以達(dá)到具有一定要求的輸

20、出功率和輸出電壓的一組光伏電池。本文以手機(jī)、mp3 等常用小功率用電設(shè)備為例，說(shuō)明其太陽(yáng)能充電器的設(shè)計(jì)過(guò)程。所選用的太陽(yáng)能電池板技術(shù)參數(shù)指標(biāo)如下： 尺寸為 120mm45mm，峰值電壓為 6v，峰值電流為 100ma，標(biāo)稱功率為 0.6w。同時(shí)考慮到被充電電池的電流不同，所需充電時(shí)間也就不等，故采用八塊相同參數(shù)電池板進(jìn)行串、并聯(lián)，實(shí)測(cè)電池板的輸出電壓最大值為 10.8v,電流最大可達(dá) 450ma，總標(biāo)稱功率為5w 左右,實(shí)際輸出可根據(jù)不同的被充電對(duì)象進(jìn)行平滑調(diào)整。太陽(yáng)能光伏電池的工作原理如下圖 2-1 所示，當(dāng)光波照射到半導(dǎo)體表面的時(shí)候，半導(dǎo)體內(nèi)部 n 區(qū)和 p 區(qū)中的價(jià)帶電子由于受到太陽(yáng)光子

21、的沖擊，吸收太陽(yáng)能量發(fā)生能級(jí)躍遷被激發(fā)導(dǎo)帶，從而產(chǎn)生了許多處于非平衡狀態(tài)的電子一空穴對(duì)。由于 pn 結(jié)電場(chǎng)的存在，這些電子一空穴對(duì)運(yùn)動(dòng)到 pn 結(jié)區(qū)產(chǎn)生分離，其中正電荷和負(fù)電荷分別聚集從而產(chǎn)生了與pn 結(jié)勢(shì)電場(chǎng)相反的光生電場(chǎng)，當(dāng)接通外部電路環(huán)路時(shí)，電子一空穴對(duì)的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生直流電流，從而對(duì)外出電能因?yàn)閱蝹€(gè) pn 結(jié)產(chǎn)生的光生電勢(shì)比較小(約 0.7v 左右)，在實(shí)際應(yīng)用中，多將許多個(gè)小的太陽(yáng)能光伏電池單元通過(guò)串聯(lián)或者并聯(lián)組合在一起構(gòu)成光伏電池組件，從而可以輸出更大的電能。圖 2.2 顯示了太陽(yáng)能電池的輸出特性。太陽(yáng)能電池的輸出隨著二極管的 i-v 特性不同而略有變化，且串聯(lián)電阻 (rs) 也會(huì)造成較

22、小的壓降，但輸出電壓基本保持為常量。不過(guò)，在某一時(shí)刻，通過(guò)內(nèi)部二極管的電流會(huì)非常小，導(dǎo)致偏置不足，這樣二極管上的電壓會(huì)隨負(fù)載電流的上升而快速下降。最后，當(dāng)所有生成的電流都流經(jīng)負(fù)載而不通過(guò)二極管時(shí)，輸出電壓為零。這種電流稱作太陽(yáng)能電池的短路電流 (isc)，它與 voc 都是決定電池工作性能的主要參數(shù)，因此，我們將太陽(yáng)能電池視為“電流有限的”電源。當(dāng)輸出電流增加時(shí)，輸出電壓會(huì)下降，最后降為零，這時(shí)負(fù)載電流為短路電流。李夢(mèng)竹：太陽(yáng)能充電器的設(shè)計(jì)- 6 -圖 2-1 太陽(yáng)能光伏電池工作原理圖 2-2 太陽(yáng)能電池 i-v 特性 銅陵學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）- 7 -在大多數(shù)應(yīng)用中，理想情況是盡可能從太陽(yáng)能

23、電池獲得最大的電力。由于輸出功率是輸出電壓與電流的乘積，因此我們應(yīng)明確電池哪部分工作區(qū)能實(shí)現(xiàn)最大的輸出電壓與電流乘積值，即所謂的最大功率點(diǎn) (mpp)。在一種極端情況下，輸出電壓為最大值(voc)，但輸出電流為零；在另一種極端情況下，輸出電流為最大值 (isc)，但輸出電壓為零。在上述兩種情況下，輸出電壓與電流的乘積均為零，因此，mpp 必須在兩種極端情況之間。 我們可以很容易地證明（或通過(guò)實(shí)驗(yàn)觀察到） ，不管在何種應(yīng)用，mpp 實(shí)際上總會(huì)出現(xiàn)在太陽(yáng)能電池輸出特性圖的轉(zhuǎn)彎處（見(jiàn)圖 2-3） 。實(shí)踐中的問(wèn)題在于，太陽(yáng)能電池 mpp 的確切位置會(huì)隨著光照和環(huán)境溫度的變化而變化，因此，為了盡可能利用

24、太陽(yáng)能，系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)必須在實(shí)際工作條件下實(shí)現(xiàn)或接近 mpp。圖 2-3 太陽(yáng)能電池輸出特性2.2 蓄電池部分 太陽(yáng)能充電系統(tǒng)中充電器最主要的功能是控制太陽(yáng)電池向蓄電池充電，控制蓄電池向負(fù)載供電，控制整個(gè)系統(tǒng)的正常、可靠運(yùn)行。蓄電池的性能和充放電的方式有很大的關(guān)系，為了尋求最佳方案，在設(shè)計(jì)充電器之前必須做的一項(xiàng)工作是對(duì)蓄電池原理作一個(gè)詳細(xì)的分析研究。2.2.1 電池的定義在現(xiàn)代技術(shù)中電池有了更為精確地定義：能夠產(chǎn)生電能的便攜、獨(dú)立化學(xué)系統(tǒng)。電池按轉(zhuǎn)換能量方式分為兩大類：一類是物理電池，如太陽(yáng)能電池；另一類是化學(xué)電池，即把化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置?；瘜W(xué)電池按工作性質(zhì)可分為：一次電池（原電池） ；二次電

25、池（可充電電池） 。其中，一次電池可分為：盒式鋅錳電池、扣式鋅銀電池、鋅空氣電池等。二次電池可分為：鎳鎘電池、氫鎳電池、鋰電池和鉛酸蓄電池等。一次電池，又叫不可充電電池或原電池，從電池單向化學(xué)反應(yīng)中產(chǎn)生電能。原電池放電導(dǎo)致化學(xué)成分永久和不可逆的改變。但可充電電池，又叫二次電池，可在應(yīng)用中放電，也可由充電器充電。所以二次電池儲(chǔ)存能量，而不是產(chǎn)生能量。充電和放電電流（安培）通常用電池額定容量的倍數(shù)表示，叫做充電速率（c-rate） 。例如，對(duì)于額定為 1 安培時(shí)的電池，c/10李夢(mèng)竹：太陽(yáng)能充電器的設(shè)計(jì)- 8 -的放電電流等于。電池的額定容量（或）是電池在特定條件下完1ah/10=100maahm

26、ah全放電所能儲(chǔ)存的電能。因此，電池的總能量等于容量乘以電池電壓，單位為瓦時(shí)。任何一種電池由四個(gè)基本部件組成，這四個(gè)主要部件是正負(fù)兩個(gè)電極、電解質(zhì)、隔膜和外殼。2.2.2 充放電特性本文系統(tǒng)中，采用閥控式密封鉛酸蓄電池(vrla 電池)。它的充放電特性如下：(1 )充電特性 （2-1）ccbueir式中為蓄電池充電時(shí)的端電壓，為蓄電池的電動(dòng)勢(shì)，為蓄電池的充電電流，cueci為蓄電池的內(nèi)阻。br當(dāng)以穩(wěn)定的電流對(duì)蓄電池進(jìn)行充電時(shí)，蓄電池內(nèi)部將產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，從而使蓄電池內(nèi)阻發(fā)生變化，導(dǎo)致蓄電池端電壓變化，端電壓的變換如圖 2-4 所示。 （圖中實(shí)線為充電過(guò)程端電壓的變化，虛線為停充后端電壓的變化。

27、）2.4 u v012345678910 111.62.02.8abcde t ho圖 2-4 端電壓的變化曲線 在剛開(kāi)始充電的時(shí)候，蓄電池的端電壓升高很快（曲線的段） 。充電中期，電勢(shì)增oa高漸慢（曲線的段） 。充電后期，端電壓比較緩慢地上升。如繼續(xù)充電，電池內(nèi)部的化ab學(xué)反應(yīng)使蓄電池的內(nèi)阻增大，因而端電壓又繼續(xù)上升，如曲線中段。當(dāng)充電達(dá)到達(dá)曲bc線的段時(shí)，如再繼續(xù)充電，端電壓也不再升高，只是無(wú)謂地消耗電能進(jìn)行水的電解。cd如果在 d 點(diǎn)停止充電，端電壓迅速降低（曲線的段） 。隨后端電壓慢慢地下降，最后達(dá)de到穩(wěn)定狀態(tài)（曲線的段） 。de應(yīng)當(dāng)指出，充電速度的快慢(充電率的大小)將影響到充電蓄

28、電池的端電壓以及充電時(shí)間。充電率的大小是指在一定時(shí)間內(nèi)將蓄電池充滿所需電流的大小。如以 10 小時(shí)率充電容量(c)為 120ah 的蓄電池，則充電電流為 120ah/10h=12a，常用表示 10 小時(shí)率。在10c充電末期采用較小的充電電流有益于電池的使用壽命延長(zhǎng)。 (2) 放電特性 (2-2)ddbueir式中為蓄電池放電時(shí)端電壓，e 為蓄電池電動(dòng)勢(shì)，為蓄電池放電電流，為蓄dudibr電池內(nèi)阻。當(dāng)以穩(wěn)定的電流放電時(shí)，蓄電池端電壓的變化如圖所示。 （實(shí)線為放電過(guò)程的銅陵學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）- 9 -變化，虛線為停放后的變化。 ）010987654321111.62.22.01.8 u v t

29、hoabcde圖 2-5 蓄電池放電時(shí)端電壓的變化曲線 如圖 2-5 所示，可以看出，放電曲線基本由三部分組成：第一部分是放電開(kāi)始階段（圖中曲線的段）短時(shí)間內(nèi)電壓快速下降，然后電壓緩慢下降（圖中曲線的段） ；oaab最后端電壓在極短的時(shí)間內(nèi)迅速下降（圖中曲線的段） 。第二部分（曲線的段）的bcab時(shí)間越長(zhǎng)，平均電壓就越高，其電壓特性也就越好。放電至 c 點(diǎn)時(shí)，放電便結(jié)束了。如果繼續(xù)放電，會(huì)導(dǎo)致電池的端電壓急劇下降，如圖中虛線部分的段所示。這種現(xiàn)象叫作cd過(guò)放電，雖然能放出部分能量，但如果經(jīng)常過(guò)放電會(huì)降低蓄電池的充、放電的反應(yīng)速度，加速蓄電池的老化和降低其使用容量。一般規(guī)定的放電截止時(shí)的電壓稱為

30、放電終止電壓。如果停止放電，則鉛蓄電池的端電壓立即回升，如圖中曲線的虛線部分段所示。ce2.2.3 蓄電池作為電源模塊的設(shè)計(jì)本系統(tǒng)所采用的電器元件需要外部供電，如果接上外加電源，則使得電路復(fù)雜化，并且破壞了系統(tǒng)的獨(dú)立性。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的就是蓄電池的供電系統(tǒng)，所以直接從蓄電池取出電壓來(lái)為單片機(jī)以及外圍電路供電。這里采用三斷集成穩(wěn)壓器件 7805 設(shè)計(jì)電路的電源模塊，如圖 2-6 所示。李夢(mèng)竹：太陽(yáng)能充電器的設(shè)計(jì)- 10 -圖 2-6 電源模塊電路2.32.3 單片機(jī)部分單片機(jī)部分本系統(tǒng)采用 at89c51 系列的單片機(jī)。這是一種帶 4k 字節(jié)閃爍可編程可擦除的只讀存儲(chǔ)器（fperomfalsh pr

31、ogrammable and erasable read only memory）的低電壓高性能的cmos8 微處理器。該單片機(jī)內(nèi)部有兩個(gè)定時(shí)器、兩個(gè)外部中斷和一個(gè)串口中斷、三個(gè)八路的 i/o 口，本設(shè)計(jì)采用 12mhz 的晶振。單片機(jī)最小系統(tǒng)的核心部分包括單片機(jī)芯片、振蕩電路及復(fù)位電路。 單片機(jī)主要任務(wù)是控制數(shù)據(jù)的采集過(guò)程并將采集到的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)分析處理后生成pwm 脈寬調(diào)制信號(hào)控制開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通與關(guān)斷，從而控制輸出大小。具體工作過(guò)程是上電復(fù)位，確定輸出電流大小，或作為普通電源的輸出電壓，然后轉(zhuǎn)入相應(yīng)子程序并分析計(jì)算 pwm 占空比，開(kāi)始輸出電流或電壓，并將數(shù)據(jù)送至顯示電路顯示。在輸出過(guò)程中通過(guò)單

32、片機(jī)定時(shí)器定時(shí)檢測(cè)輸出電流或電壓，與設(shè)定值比較后調(diào)節(jié) pwm 占空比，使輸出趨于設(shè)定值。在電池充電過(guò)程中，通過(guò)檢測(cè)電流大小而確定電池充電多少，從而改變充電方式或決定是否停止充電。通過(guò)單片機(jī)編程實(shí)現(xiàn)了充電過(guò)程的智能控制，而且大大簡(jiǎn)化了硬件電路的設(shè)計(jì)，由于單片機(jī)良好的可重用性，如果需要改變電路工作狀態(tài)或電路參數(shù)，只需簡(jiǎn)單的修改程序即可實(shí)現(xiàn)，從而使電路的升級(jí)改造變得簡(jiǎn)單。圖 2-7 為單片機(jī)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。圖 2-7 at89c51 單片機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖2.4 電壓電流的電壓電流的 a/d 采集采集adc0809 是美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的 cmos 工藝 8 通道，8 位逐次逼近式a/d 轉(zhuǎn)換器 ，其內(nèi)部

33、有一個(gè) 8 通道多路開(kāi)關(guān)，它可以根據(jù)地址碼鎖存譯碼后的信號(hào)，銅陵學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）- 11 -只選通 8 路模擬輸入信號(hào)中的一個(gè)進(jìn)行 a/d 轉(zhuǎn)換。是目前國(guó)內(nèi)應(yīng)用最廣泛的 8 位通用 a/d 芯片（1）內(nèi)部結(jié)構(gòu)（如下圖 2-8 左圖所示）adc0809 由一個(gè) 8 路的模擬開(kāi)關(guān)、一個(gè)地址鎖存和譯碼器、一個(gè) a/d 轉(zhuǎn)換器和一個(gè)三態(tài)輸出鎖存器組成。多路開(kāi)關(guān)可選通 8 個(gè)模擬通道，允許 8 路模擬量分時(shí)輸入，共用 a/d 轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換。三態(tài)輸出鎖器用于鎖存 a/d 轉(zhuǎn)換完的數(shù)字量，當(dāng) oe 端為高電平時(shí)，才可以從三態(tài)輸出鎖存器取走轉(zhuǎn)換完的數(shù)據(jù)。 圖 2-8 adc0809 內(nèi)部結(jié)構(gòu)及管腳圖（2

34、）引腳結(jié)構(gòu) （如圖 2-8 右圖所示）in0in7：8 條模擬量輸入通道 adc0809 對(duì)輸入模擬量要求：信號(hào)單極性，電壓范圍是 05v，若信號(hào)太小，必須進(jìn)行放大；輸入的模擬量在轉(zhuǎn)換過(guò)程中應(yīng)該保持不變，如若模擬量變化太快，則需在輸入前增加采樣保持電路。 地址輸入和控制線：4 條 ale 為地址鎖存允許輸入線，高電平有效。當(dāng) ale 線為高電平時(shí)，地址鎖存與譯碼器將 a，b，c 三條地址線的地址信號(hào)進(jìn)行鎖存，經(jīng)譯碼后被選中的通道的模擬量進(jìn)轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換。a，b 和 c 為地址輸入線，用于選通 in0in7 上的一路模擬量輸入。通道選擇表 1 所示。 表 1 cba 通道選擇表c b a選擇的通

35、道0 0 0in00 0 1in10 1 0in20 1 1in31 0 0in41 0 1in5李夢(mèng)竹：太陽(yáng)能充電器的設(shè)計(jì)- 12 -1 1 0in61 1 1in7數(shù)字量輸出及控制線：11 條 st 為轉(zhuǎn)換啟動(dòng)信號(hào)。當(dāng) st 上升沿時(shí)，所有內(nèi)部寄存器清零；下降沿時(shí)，開(kāi)始進(jìn)行a/d 轉(zhuǎn)換；在轉(zhuǎn)換期間，st 應(yīng)保持低電平。eoc 為轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)，當(dāng) eoc 為高電平時(shí)，表明轉(zhuǎn)換結(jié)束；否則，表明正在進(jìn)行 a/d 轉(zhuǎn)換。oe 為輸出允許信號(hào)，用于控制三條輸出鎖存器向單片機(jī)輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)。oe1，輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)；oe0，輸出數(shù)據(jù)線呈高阻狀態(tài)。d7d0 為數(shù)字量輸出線。clk 為時(shí)鐘輸入信號(hào)線

36、。因 adc0809 的內(nèi)部沒(méi)有時(shí)鐘電路，所需時(shí)鐘信號(hào)必須由外界提供，通常使用頻率為 500khz。 本設(shè)計(jì)中用單片機(jī)的 p0 口接收來(lái)自 0809 的數(shù)據(jù)，p2.0、p2.1、p2.2 依次接在 0809的 a、b、c 地址線，p2.3 接在 0809 的 ale 端，p2.4 接 start，p2.5 接 oe 端，時(shí)鐘信號(hào)由單片機(jī)的 ale 端經(jīng) 74hc74 觸發(fā)器二分頻后提供，單片機(jī)采用 12mhz 晶振，ale端經(jīng)二分頻后為 500khz。adc0809 具體工作過(guò)程為：首先 p2.0、p2.1、p2.3 輸入 3 位地址，并使 p2.3 輸出高電平，將地址存入地址鎖存器中。此地址

37、經(jīng)譯碼選通 8 路模擬輸入之一到比較器。start 上升沿將逐次逼近寄存器復(fù)位。下降沿啟動(dòng) ad 轉(zhuǎn)換，之后eoc 輸出信號(hào)變低，指示轉(zhuǎn)換正在進(jìn)行。直到 ad 轉(zhuǎn)換完成，eoc 變?yōu)楦唠娖?，指示ad 轉(zhuǎn)換結(jié)束，結(jié)果數(shù)據(jù)已存入鎖存器，這個(gè)信號(hào)可用作中斷申請(qǐng)，而觸發(fā)單片機(jī)動(dòng)作準(zhǔn)備接收數(shù)據(jù)，這是使 p2.5 輸出高電平，輸出三態(tài)門(mén)打開(kāi)，轉(zhuǎn)換結(jié)果的數(shù)字量輸出到數(shù)據(jù)總線上，單片機(jī)讀取 p0 口然后做下一步處理操作。圖 2-9 為 89c51 單片機(jī)與 adc0809的設(shè)計(jì)電路圖。銅陵學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）- 13 - 圖 2-9 89c51 與 adc0809 的設(shè)計(jì)電路2.5 buck 斬波電路斬波電路

38、dc/dc 變換器廣泛應(yīng)用于便攜裝置（如筆記本計(jì)算機(jī)、蜂窩電話、pda 等）中。它有兩種類型，即線性變換器和開(kāi)關(guān)變換器。開(kāi)關(guān)變換器因具有效率高、靈活的正負(fù)極性和升降壓方式的特點(diǎn)，而備受人們的青睞。dc/dc 變換是將固定的直流電壓變換成可變的直流電壓，也稱為直流斬波。斬波器的工作方式有兩種，一是脈寬調(diào)制方式 ts 不變，改變 ton(通用)，二是頻率調(diào)制（1）buck 電路降壓斬波器，其輸出平均電壓 u0 小于輸入電壓 ui，極性相同。 （2）boost電路升壓斬波器，其輸出平均電壓 u0 大于輸入電壓 ui，極性相同。 （3）buckboost 電路降壓或升壓斬波器，其輸出平均電壓 u0 大

39、于或小于輸入電壓 ui，極性相反，電感傳輸。 （4）cuk 電路降壓或升壓斬波器，其輸出平均電壓 u0 大于或小于輸入電壓 ui，極性相反，電容傳輸。還有 sepic、zeta 電路。在本電路中輸入始終大于輸出，所以采用脈寬調(diào)制方式的 buck 變換器，buck 變換器又稱降壓變換器、串聯(lián)開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源、三端開(kāi)關(guān)型降壓穩(wěn)壓器。它是一種輸出電壓小于輸入電壓的單管不隔離直流變換器。圖中，q 為開(kāi)關(guān)管，其驅(qū)動(dòng)電壓一般為pwm(pulse width modulation 脈寬調(diào)制)信號(hào)，信號(hào)周期為 ts，則信號(hào)頻率為 f=1/ts，導(dǎo)通時(shí)間為 ton，關(guān)斷時(shí)間為 toff，則周期 ts=ton+tof

40、f，占空比 dy= ton/ts。工作原理為當(dāng) ub為高電平時(shí)，t 飽和導(dǎo)通，d 因承受反偏電壓而截止，電感 l 存儲(chǔ)能量，電容 c 充電；發(fā)射極電位 ue=ui-ucesui。當(dāng) ub為低電平時(shí)，t 截止，此時(shí)雖然發(fā)射極電流為零，李夢(mèng)竹：太陽(yáng)能充電器的設(shè)計(jì)- 14 -但是 l 釋放能量，其感生電動(dòng)勢(shì)使 d 導(dǎo)通，與此同時(shí) c 放電，負(fù)載電流方向不變，ue=-ud0。占空比：在 ub的一個(gè)周期 t 內(nèi)，ton為調(diào)整管導(dǎo)通時(shí)間，toff為調(diào)整管截止時(shí)間，占空比 q=ton/t。改變占空比 q，即可改變輸出電壓的大小。在換能電路中，如果電感 l 數(shù)值太小，在ton 期間儲(chǔ)能不足，那么在 toff

41、還未結(jié)束時(shí)，能量已放盡，將導(dǎo)致輸出電壓為零，出現(xiàn)臺(tái)階，這是決不允許的。同時(shí)為了使輸出電壓的交流分量足夠小，c 的取值應(yīng)足夠大。換言之，只有在 l 和 c 足夠大時(shí)輸出電壓 uo 和負(fù)載電流 io 才為連續(xù)的，lhec 愈大，uo的波形愈平滑。由于輸出電流 io 是 ui 通過(guò)開(kāi)關(guān)調(diào)整管 q 和 lc 濾波電路輪流提供，通常脈動(dòng)成份線性穩(wěn)壓電源要大一些，這是開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電路的缺點(diǎn)之一。若將 ue 視為直流分量和交流分量之和，則輸出電壓的平均值等于 ue 的直流分量。 uo=(ton/t)*(ui-uces)+(toff/t)*(-ud)=（ton/t）*ui 可以寫(xiě)為 uo=qui 改變占空比 q，

42、即可改變輸出電壓大小。其電路如圖 2-10 所示，pwm 脈寬調(diào)制信號(hào)有單片機(jī)提供，控制開(kāi)關(guān)管的通斷。 圖 2-10 buck 變換器設(shè)計(jì)電路2.6 數(shù)碼管顯示電路數(shù)碼管顯示電路 at89c51 單片機(jī)內(nèi)有一個(gè)串行 io 端口，通過(guò)引腳 rxd 和 txd 可與外部電路進(jìn)行全雙工的串行異步通信，發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)由 txd 端送出，接收時(shí)數(shù)據(jù)由 rxd 端輸入。串口有四種工作方式，通過(guò)編程設(shè)置，可以使其工作在任一方式以滿足不同的場(chǎng)合。其中，方式 0 是 8 位移位寄存器輸入輸出方式，多用與外接移位寄存器以擴(kuò)展 io 端口。方式 0 的輸出是 8 位串行數(shù)據(jù)，通過(guò)移位寄存器可將 8 位串行數(shù)據(jù)變成 8

43、位并行數(shù)據(jù)輸出，也可以將外部的 8 位并行數(shù)據(jù)變成 8 位串行數(shù)據(jù)輸入。因此外接一個(gè)移位寄存器就可擴(kuò)展一個(gè) 8 位的并行輸入輸出接口，如果想多擴(kuò)展幾個(gè)并口就需要在外部級(jí)連幾個(gè)移位寄存器。銅陵學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）- 15 - 圖 2-11 數(shù)碼管顯示電路 本設(shè)計(jì)采用基于串口的 led 數(shù)碼管靜態(tài)顯示電路，在串口擴(kuò)展中最常用的就是基于串口的 led 數(shù)碼管顯示電路。在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，led 數(shù)碼管的顯示常用兩種方法：靜態(tài)顯示和動(dòng)態(tài)掃描顯示。所謂靜態(tài)顯示，就是每一個(gè)顯示器都要占用單獨(dú)的具有鎖存功能的 io 接口用于筆劃段字形代碼。這樣單片機(jī)只要把要顯示的字形代碼發(fā)送到接口電路，就不用管它了，直到要

44、顯示新的數(shù)據(jù)時(shí),再發(fā)送新的字形碼，因此，使用這種方法單片機(jī)中 cpu 的開(kāi)銷小?？梢蕴峁﹩为?dú)鎖存的 io 接口電路很多，常用的就是通過(guò)串口外接串并轉(zhuǎn)換器 74ls164，擴(kuò)展并行的 io 口。需要幾個(gè)數(shù)碼管就擴(kuò)展幾個(gè)并行接口，數(shù)碼管直接接在 74ls164 的輸出腳上，單片機(jī)通過(guò)串口將要顯示數(shù)據(jù)的字形碼逐一的串行移出至 74ls164 的輸出腳上數(shù)碼管就可以顯示相應(yīng)的數(shù)字。下面簡(jiǎn)述 74ls164 的性能與功能。74ls164 是 8 位串入，并出移位寄存器。它是高速硅門(mén) cmos 器件，與低功耗肖特基性 ttl 器件的引腳兼容。74ls164 是 8 位邊沿觸發(fā)式移位寄存器，串行輸入數(shù)據(jù)，然

45、后并行輸出。數(shù)據(jù)通過(guò)兩個(gè)輸入端（dsa 或 dsb）之一串行輸入；任意輸入端可以用作高電平使能端，控制另一輸入端的數(shù)據(jù)輸入。兩個(gè)輸入端或者連在一起，或者把不同輸入端接高電平，一定不要懸空。 時(shí)鐘 (cp) 每次由低變高時(shí)，數(shù)據(jù)右移一位，輸入到 q0， q0 是兩個(gè)數(shù)據(jù)輸入端（dsa 和 dsb）的邏輯與，它將上升時(shí)鐘沿之前保持一個(gè)建立時(shí)間的長(zhǎng)度。 主復(fù)位 (mr) 輸入端上的一個(gè)低電平將使其它所有輸入端都無(wú)效，同時(shí)非同步地清除寄存器，強(qiáng)制所有的輸出為低電平。李夢(mèng)竹：太陽(yáng)能充電器的設(shè)計(jì)- 16 -第三章第三章 軟件設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì)3.1 系統(tǒng)的總體程序設(shè)計(jì)框架本設(shè)計(jì)整體工作主要由單片機(jī)程序控制實(shí)現(xiàn)，

46、其工作過(guò)程為：電路啟動(dòng)初始化，電路功能選擇，輸出選擇并確定輸出，單片機(jī)采集計(jì)算輸出 pwm 信號(hào)，定時(shí)采集數(shù)據(jù)并處理調(diào)節(jié) pwm 信號(hào)占空比等，程序整體框架如圖 3-1 所示。銅陵學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）- 17 -開(kāi)始初始化電池充電充電子程序電源子程序yesno結(jié)束 圖 3-1 程序整體框架流程3.23.2 數(shù)碼管顯示子程序數(shù)碼管顯示子程序開(kāi)機(jī)時(shí)，初始化數(shù)碼管，通過(guò)串口將“0”的字形碼輸出使數(shù)碼管顯示“0” 。然后判斷 p1 口是否有鍵按下，如果沒(méi)鍵按下繼續(xù)判斷。顯示子程序首先初始化串口，使串口工作在方式 0，再讀取顯示緩沖區(qū)內(nèi)的數(shù)據(jù)(顯示緩沖區(qū)主要是用來(lái)存放即將要顯示的數(shù)據(jù))，然后通過(guò)查表的方

47、式找到對(duì)應(yīng)的字形碼，最后把字形碼寫(xiě)入串口寄存器 sbuf 通過(guò)串口方式 0 發(fā)送出去。當(dāng) 8 個(gè)時(shí)鐘脈沖后，字形碼都移至 74ls164 的 q0-q7，數(shù)碼管就顯示相應(yīng)按鍵的編碼。對(duì)于電路中的 74ls164 共陰極數(shù)碼管數(shù)據(jù)位和字形的對(duì)應(yīng)關(guān)系如下表。由于單片機(jī)在以方式 0 串行發(fā)送數(shù)據(jù)的時(shí)候數(shù)據(jù)從 rxd 引腳從低位到高位依次輸出，而最先輸出的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò) 74ls164 串轉(zhuǎn)并后到達(dá) q7，也就是說(shuō)單片機(jī)內(nèi)的 do 通過(guò)串口發(fā)送并經(jīng)過(guò) 74ls164 后到達(dá) 74ls164 的 q7 腳即數(shù)碼管的 a 腳，因此在單片機(jī)內(nèi)字型碼與 74ls164 所對(duì)應(yīng)的字型碼正好相反，所以共陽(yáng)極數(shù)碼管在單片

48、機(jī)內(nèi) o-9 所對(duì)應(yīng)的字型碼分別是：01h，4fh，12h，06h，4ch，24h，20h，0fh00h，04h。表 2 74ls164 共陰極數(shù)碼管數(shù)據(jù)位和字形的對(duì)應(yīng)關(guān)系表數(shù)據(jù)位筆段位q7aq6bq5cq4dq3eq2fq1gq0dp字型碼011111100fch10110000060h211011000dah311110010f2h40110011066h李夢(mèng)竹：太陽(yáng)能充電器的設(shè)計(jì)- 18 -510110110b6h610111110beh711100000e0h811111110flh3.3 數(shù)據(jù)采集及模數(shù)轉(zhuǎn)換程序 入口初始化啟動(dòng)轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換結(jié)束？處理存儲(chǔ)返回ny銅陵學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）-

49、19 - 圖 3-2 數(shù)據(jù)采集子程序框圖數(shù)據(jù)采集主要由單片機(jī)控制 adc0809 完成，程序分為數(shù)據(jù)初始化，發(fā)送啟動(dòng)轉(zhuǎn)換命令，等待轉(zhuǎn)換結(jié)束，接收數(shù)據(jù)，處理并存入緩存，程序流程如上圖 3.2 所示。3.43.4 充電子程序的設(shè)計(jì)充電子程序的設(shè)計(jì)充電過(guò)程分兩階段進(jìn)行，第一階段為恒流充電，充電電流可設(shè)定，當(dāng)充電電壓達(dá)到 4v時(shí)轉(zhuǎn)入第二階段，即 4.2v 的恒壓充電方式，恒壓充電電流會(huì)隨著時(shí)間的推移而逐漸降低，待充電電流降到 0.1ma 時(shí)，表明電池已充到額定容量的 93%95%，此時(shí)即可認(rèn)為基本充滿，如果繼續(xù)充下去，充電電流會(huì)慢慢降低到零，電池完全充滿。程序流圖如下圖 3.3所示。李夢(mèng)竹：太陽(yáng)能充電

50、器的設(shè)計(jì)- 20 -入口采集電壓電流恒流充電恒壓充電返回充電結(jié)束電壓4v？電流0.1ma？ynyn圖 3-3 充電子程序框圖3.5 電源子程序的設(shè)計(jì)電源子程序的設(shè)計(jì)本太陽(yáng)能手機(jī)充電器與傳統(tǒng)充電器相比，最大的優(yōu)點(diǎn)就是不僅能直接給電池充電，還能作為普通的直流電源使用，其中的 5v 直流輸出也可以直接給手機(jī)充電，或作為 mp3等其他小電子設(shè)備的供電電源。其輸出電壓 0 到 5v 可調(diào)，數(shù)字顯示，并有完善的過(guò)流保護(hù)功能，從而確保電子產(chǎn)品的安全使用。電源子程序流程圖如圖 3-4 所示。銅陵學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）- 21 - 圖 3-4 電源子程序流程圖n y小大相等入口電壓電流采集過(guò)電流輸出電壓判斷增大占

51、空比跳過(guò)減小占空比關(guān)斷輸出返回李夢(mèng)竹：太陽(yáng)能充電器的設(shè)計(jì)- 22 -結(jié)結(jié) 論論本太陽(yáng)能充電器系統(tǒng)的設(shè)計(jì)分為硬件電路設(shè)計(jì)和程序設(shè)計(jì)兩個(gè)部分，硬件電路設(shè)計(jì)屬于前期的主要工作，通過(guò)方案論證與可行性分析，最終確定由 89c51 單片機(jī)完成主電路的控制與設(shè)計(jì)，并展開(kāi)外圍電路與控制硬件電路設(shè)計(jì)，硬件電路的設(shè)計(jì)主要是電路原理圖的繪制以及參數(shù)的確定。在硬件電路設(shè)計(jì)上遇到一些問(wèn)題，關(guān)于 dc/dc 轉(zhuǎn)換的 pwm脈寬調(diào)制信號(hào)的產(chǎn)生問(wèn)題，經(jīng)過(guò)反復(fù)分析論證，最后確定用單片機(jī)通過(guò)編程來(lái)實(shí)現(xiàn)，這樣將大大降低硬件的成本。軟件的設(shè)計(jì)采用模塊化的程序設(shè)計(jì)方法，分為主程序部分、按鍵采集模塊、數(shù)碼管顯示模塊、ad 轉(zhuǎn)換采集模塊以

52、 pwm 脈寬信號(hào)產(chǎn)生模塊等。程序的設(shè)計(jì)既參考了一些資料里的內(nèi)容，也有一些自己的想法對(duì)于本設(shè)計(jì)，如果進(jìn)行進(jìn)一步的的研究，我認(rèn)為應(yīng)該在以下幾個(gè)方面重點(diǎn)考慮：（1）考慮顯示模塊改用液晶顯示，這樣可以減小電流損耗，還可顯示漢字，使顯示更加豐富人性化。但在總的造價(jià)有所增加；（2）pwm 產(chǎn)生由獨(dú)立芯片完成，這樣可減輕單片機(jī)的負(fù)擔(dān)，使其有時(shí)間做其它人性化的服務(wù)，并可提高電路輸出精度。銅陵學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）- 23 -參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn)1 李朝青. 單片機(jī)原理及接口技術(shù)m北京：北京航空航天大學(xué)出版社20052 孫育才新型 at89s51 系列單片機(jī)及其應(yīng)用m北京：清華大學(xué)出版社20053 張伯文.簡(jiǎn)易鎳鎘

53、電池定時(shí)恒流充電器j 1997 4鄭家龍.集成電子技術(shù)基礎(chǔ)教程m，高等教育出版社，20025康華光.電子技術(shù)基礎(chǔ)m，高等教育出版社，20006張紅梅，尹云華. 太陽(yáng)能電池的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)j， 水電能源科學(xué) ，20087sung-mo kang,yusuf leblebici.cmos 數(shù)字集成電路分析與設(shè)計(jì).三版。王志功，譯，電子工業(yè)出版社，20058陳潔 .太陽(yáng)能多功能充電器的設(shè)計(jì)研究j .中國(guó)期刊網(wǎng) .20089濱川圭宏 .太陽(yáng)能光伏電池及其應(yīng)用m.北京：科學(xué)出版社，200810沈德金等.接口電路與實(shí)用程序?qū)嵗齧.北京：北京大學(xué)出版社 ，200311donald d. givone.d

54、igital principal and design.mcgraw-hill companies 12l. b. jackson. digital filters and signal processing m 1 kluwer academic publishers, nrwell, ma , 1996李夢(mèng)竹：太陽(yáng)能充電器的設(shè)計(jì)- 24 -致致 謝謝經(jīng)過(guò)幾個(gè)月的努力，本設(shè)計(jì)在導(dǎo)師吳慧老師的悉心指導(dǎo)和嚴(yán)格要求下業(yè)已完成，從課題選擇、方案論證到具體設(shè)計(jì)和調(diào)試，無(wú)不凝聚著老師的心血和汗水。不積跬步何以至千里，本設(shè)計(jì)能夠順利的完成，也歸功于各位任課老師的認(rèn)真負(fù)責(zé)，使我能夠很好的掌握和運(yùn)用專業(yè)知識(shí)，

55、并在設(shè)計(jì)中得以體現(xiàn)。正是有了他們的悉心幫助和支持，才使我的畢業(yè)論文工作順利完成，在此向電氣系的全體老師表示由衷的謝意。感謝他們四年來(lái)的辛勤栽培。這次做論文的經(jīng)歷也會(huì)使我終身受益，我感受到做論文是要真真正正用心去做的一件事情，是真正的自己學(xué)習(xí)的過(guò)程和研究的過(guò)程，沒(méi)有學(xué)習(xí)就不可能有研究的能力，沒(méi)有自己的研究，就不會(huì)有所突破，那也就不叫論文了。希望這次的經(jīng)歷能讓我在以后學(xué)習(xí)中激勵(lì)我繼續(xù)進(jìn)步。銅陵學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）- 25 -附錄附錄 匯編語(yǔ)言綜合程序匯編語(yǔ)言綜合程序org0000hljmpmainorg000bhljmppwml;pwm波輸出org001bhljmptestout;檢測(cè)輸出lede

56、qu70h;數(shù)碼管顯示緩沖pwmf bit00h;pwm輸出標(biāo)志位pwm1hequ71h;pwm高電平緩沖pwm1lequ72hpwm2hequ73h;pwm低電平緩沖pwm2lequ74htesth equ77h;檢測(cè)周期緩存testl equ78htestv equ79h;輸出電壓檢測(cè)緩沖testi equ7ah;輸出電流檢測(cè)緩沖pwmt equ7bh;pwm波周期outbit02h;功能選擇tvibit03h;功能選擇org0100hmain: mov a,#00hmov led,amov p1,#07fhclr testvmov pwmt,#200;pwm周期設(shè)為50usmov tes

57、th,#0fehmov testl,#0chlcall displayljmp keyworkstart:lcall testinmov a,testvmov b,#33hdiv ab李夢(mèng)竹：太陽(yáng)能充電器的設(shè)計(jì)- 26 -jnz nextmov a,#01hnext: mov b,#04hmul ab;乘以比例得出實(shí)際輸入電壓mov b,ajnb out,next2next1:mov a,pwmtdiv abmov b,ledmul ab;a中為低電平周期mov r1,amov a,#0ffhclr csubb a,r1inc amov pwm2l,amov pwm2h,#0ffhmov a,

58、pwmtclr csubb a,r1;a中為高電平周期mov r1,amov a,#0ffhclr csubb a,r1inc amov pwm1l,amov pwm1h,#0ffhclr p2.0clr p2.1clr p2.2mov ie,#8ah;cpu開(kāi)中斷mov tmod,#11h;t模式1，定時(shí)，開(kāi)始輸出mov th1,pwm2h;to賦值mov tl1,pwm2lmov th0,testh;t1賦值銅陵學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）- 27 -mov tl0,testlsetb tr0setb tr1ljmp ednext2:mov a,pwmtmov b,#04hdiv ab;a中為低電

59、平周期mov r1,amov a,#0ffhclr csubb a,r1inc amov pwm2l,amov pwm2h,#0ffhmov a,pwmtclr csubb a,r1;a中為高電平周期mov r1,amov a,#0ffhclr csubb a,r1inc amov pwm1l,amov pwm1h,#0ffhmov ie,#8bh;cpu開(kāi)中斷mov tmod,#11h;t模式1，定時(shí)，開(kāi)始輸出mov th1,pwm2h;to賦值mov tl1,pwm2lmov th0,testh;t1賦值mov tl0,testlsetb tr0setb tr1ed:ajmp edprot

60、ect:李夢(mèng)竹：太陽(yáng)能充電器的設(shè)計(jì)- 28 -clr p1.7ljmp edpwml: jb pwmf,pwmh;pwm輸出未完成返回clr tr0mov th0,pwm2hmov tl0,pwm2lsetb tr0setb pwmfclr p1.7 ;pwm輸出低電平retipwmh:setb p1.7clr tr0mov th0,pwm1hmov tl0,pwm1lsetb tr0 ;pwm輸出高電平clr pwmfretitestin:setb p2.0clr p2.1clr p2.2lcall testrettestout:clr tr1jnb tvi,stcbatest1:lcall testlcall testjnb out,test2mov a,testiinc a