【正文】 3V、6V、9V、12V、18V、32V、48V等，更大的用于太陽能電廠發(fā)電項目。 本課題研究的主要內(nèi)容本充電器通過太陽能電池板將太陽能轉(zhuǎn)化為電能，經(jīng)過DC/DC變換電路處理后，由充電電路為負載供電。鋰電池一般不宜采用全過程恒流充電方式，而是采取開始恒流快速充電，待電池電壓上升到設定值時，自動轉(zhuǎn)入恒壓充電的方式，并且這樣有利于保存電池容量。充電過程中采用LED燈、數(shù)碼管指示，系統(tǒng)中設計有完備的過流過壓保護，避免因電池過度充電而損壞，并且充電器采用模塊式結(jié)構(gòu)和USB接口，可對手機、MP攝像機等多種數(shù)碼產(chǎn)品充電。文中介紹設計的太陽能手機充電器，與普通的手機充電器相比，它的的特殊之處除了能源的供應來自太陽能電池板外，充分利用單片機的智能性，設有完備的電壓電流檢測保護電路，并通過顯示電路顯示電路狀態(tài)，通過功能鍵可以靈活的選擇電路輸出，為不同的電子產(chǎn)品提供電源。把太陽能電池板放在一個有陽光的地方，即可以為手機提供一個方便的太陽能充電點。這種便捷的太陽能充電器幾乎可以在任何地方補充電力，從而獲得通信的自有。2 太陽能手機充電器硬件設計 系統(tǒng)總體設計方案太陽能電池板AT89C51DC/DC變換顯示電路手機電池ADC0809按鍵圖1 系統(tǒng)總體設計方案太陽能電池在使用時由于太陽光的變化較大，其內(nèi)阻又比較高，因此輸出電壓不穩(wěn)定，輸出電流較小，這就需要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。當光線條件適宜時，通過太陽能電池板吸收太陽光，將光能轉(zhuǎn)換為電能。由于充電器多采用大電流的快速充電法，在電池充滿后如果不及時停止會使電池發(fā)燙，過度的充電會嚴重損害電池的壽命。這就需要一個復雜的控制系統(tǒng)，51系列單片機時當前使用最為廣泛的8位單片機系列，其豐富的開發(fā)資源和較低的開發(fā)成本，是51系列單片機現(xiàn)在以至將來都會有強大的生命力。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現(xiàn)復雜的充電智能控制，同時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)總體設計方案如圖1所示，通過太陽能電池板將太陽能轉(zhuǎn)換為電能，由單片機編程實現(xiàn)PWM波控制開關(guān)管從而實現(xiàn)輸出電壓電流的改變，通過顯示電路顯示輸出狀態(tài)及大小，由ADC0809實現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集及轉(zhuǎn)換并傳給單片機做判斷處理，從而實現(xiàn)電路的智能輸出與控制。 太陽能電池板的選用太陽能電池板是太陽能供電系統(tǒng)工作的基礎，是該充電器的核心部分，其功能是將太陽光的輻射能量轉(zhuǎn)化為電能，如今的便攜式數(shù)碼設備種類較多，所需電壓電流不等，對于輸入功率較大的設備，必須采用面積較大的電池板，而這又給攜帶帶來不便。因此該設計采用模塊式組合，根據(jù)不同充電負載的需要，將太陽能板進行組合以達到具有一定要求的輸出功率和輸出電壓的一組光伏電池。本文以手機、MP3等常用小功率用電設備為例，說明其太陽能充電器的設計過程。所選用的太陽能電池板技術(shù)參數(shù)指標如下： 尺寸120mm45mm，峰值電壓6V，峰值電流100mA?？紤]被充電池的電流不同所需充電時間不等，采用八塊相同參數(shù)電池板進行串、并聯(lián)，,電流最大可達450mA，總標稱功率為5W左右,實際輸出可根據(jù)不同的被充電對象進行平滑調(diào)整[7]。 LM7805應用圖2 LM7805典型應用電路單片機電源電路的設計以三端集成穩(wěn)壓器LM7805為核心，它屬于串聯(lián)穩(wěn)壓電路，其工作原理與分立元件的串聯(lián)穩(wěn)壓電源相同。圖2是三端穩(wěn)壓集成電路LM7805的典型應用電路，三端集成穩(wěn)壓器設置的啟動電路，在穩(wěn)壓電源啟動后處于正常狀態(tài)時，啟動電路與穩(wěn)壓電源內(nèi)部其他電路脫離聯(lián)系，這樣輸入電壓變化不直接影響基準電路和恒流源電路，保持輸出電壓的穩(wěn)定。電路中Ci的作用是消除輸入連線較長時其電感效應引起的自激振蕩，減小紋波電壓，～1μF之間，；在輸出端接電容Co是用于消除電路高頻噪聲，改善負載的瞬態(tài)響應。一般電容的耐壓應高于電源的輸入電壓和輸出電壓。另外，為避免輸入端斷開時Co從穩(wěn)壓器輸出端向穩(wěn)壓器放電，造成穩(wěn)壓器的損壞，在穩(wěn)壓器的輸入端和輸出端之間跨接一個二極管，對LM7805起保護作用。LM7805輸入電壓為8V到36V，具有輸入電壓范圍寬，工作電流大，輸出精度高且工作及其穩(wěn)定，外圍電路簡單等特點，太陽能電池電壓即使有較大的波動，也能穩(wěn)定的輸出5V電壓，從而是單片機等控制電路正常工作，且成本低。 單片機電路本系統(tǒng)單片機主要完成的任務是控制數(shù)據(jù)的采集過程，并將采集到的數(shù)據(jù)經(jīng)過分析處理后生成PWM脈寬調(diào)制信號控制開關(guān)管的導通與關(guān)斷，從而控制輸出大小。具體工作過程是上電復位，首先查詢鍵盤，確定充電器功能，確定后繼續(xù)查詢鍵盤以確定輸出電流大小，或作為普通電源的輸出電壓，然后轉(zhuǎn)入相應子程序并分析計算PWM占空比，開始輸出電流或電壓，并將數(shù)據(jù)送至顯示電路顯示。在輸出過程中通過單片機定時器定時檢測輸出電流或電壓，與設定值比較后調(diào)節(jié)PWM占空比，使輸出趨于設定值。在電池充電過程中，通過檢測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[4]。通過單片機編程實現(xiàn)了充電過程的智能控制，而且大大簡化了硬件電路設計，由于單片機良好的可重用性，如果需要改變電路工作狀態(tài)或電路參數(shù)，只需簡單的修改程序即可實現(xiàn)，從而使電路的升級改造變得簡單易行。 按鍵指示電路及實現(xiàn)在單片機應用系統(tǒng)中，按鍵主要有兩種形式：獨立按鍵；矩陣編碼鍵盤。獨立按鍵的每個按鍵都單獨接到單片機的一個I/O口上，獨立按鍵則通過判斷按鍵端口的電位即可識別按鍵操作；而矩陣鍵盤通過行列交叉按鍵編碼進行識別。通常所用的按鍵為輕觸機械開關(guān)，正常情況下按鍵的接點是斷開的，當我們按壓按鈕時，由于機械觸點的彈性作用，一個按鍵開關(guān)在閉合時不會馬上穩(wěn)定地接通，在斷開時也不會一下子斷開。因而機械觸點在閉合及斷開的瞬間均伴隨有一連串的抖動，抖動時間的長短由按鍵的機械特性及操作人員按鍵動作決定，一般為5ms～20ms；按鍵穩(wěn)定閉合時間的長短是由操作人員的按鍵按壓時間長短決定的，一般為零點幾秒至數(shù)秒不等。在本設計中由于按鍵不是太多，故采用獨立按鍵法，這樣可以減小編程的難度，圖3為本設計的按鍵接線圖。圖3 按鍵接線圖對電路總體考慮后，將ADC0809采集電路接在了單片機的P0口，并用P2口做采集控制，這樣P0口僅用接收數(shù)據(jù)，不用發(fā)送數(shù)據(jù)，有P0口的硬件構(gòu)成知道，其做輸出的話需接上拉電阻，做輸入的不用接，這樣整體上減少了電路的硬件開支，而P3口要做串口傳輸?shù)裙ぷ鳎栽诒倦娐分袑存I接在P1口，，，、，其中5V輸出可直接用USB連接線給手機充電，電池充電控制則有手機提供。 數(shù)碼管顯示電路AT89C51單片機內(nèi)有一個串行I／O端口，通過引腳RXD和TXD可與外部電路進行全雙工的串行異步通信，發(fā)送數(shù)據(jù)時由TXD端送出，接收時數(shù)據(jù)由RXD端輸入。串口有四種工作方式，通過編程設置，可以使其工作在任一方式以滿足不同的場合。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展I／O端口。串口的工作方式可以參看相關(guān)的書籍，此處不做詳細介紹。方式 0的輸出是8位串行數(shù)據(jù)，通過移位寄存器可將8位串行數(shù)據(jù)變成8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。因此外接一個移位寄存器就可擴展一個8位的并行輸入／輸出接口，如果想多擴展幾個并口就需要在外部級連幾個移位寄存器。本設計采用基于串口的LED數(shù)碼管靜態(tài)顯示電路，在串口擴展中最常用的就是基于串口的LED數(shù)碼管顯示電路。在單片機應用系統(tǒng)中，LED數(shù)碼管的顯示常用兩種方法：靜態(tài)顯示和動態(tài)掃描顯示。所謂靜態(tài)顯示，就是每一個顯示器都要占用單獨的具有鎖存功能的I／O接口用于筆劃段字形代碼。這樣單片機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，直到要顯示新的數(shù)據(jù)時,再發(fā)送新的字形碼，因此，使用這種方法單片機中CPU的開銷小。可以提供單獨鎖存的I／O接口電路很多，常用的就是通過串口外接串并轉(zhuǎn)換器74LS164，擴展并行的I／O口。需要幾個數(shù)碼管就擴展幾個并行接口，數(shù)碼管直接接在74LS164的輸出腳上，單片機通過串口將要顯示數(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的數(shù)字。