畢業(yè)設(shè)計-基于at89s51單片機(jī)的太陽能控制器設(shè)計與制作-文庫吧
2024-11-11 19:12 本頁面
【正文】 ................................................................................................. 16 致謝 ..........................................................................................................................................17 1 基于 AT89S51 單片機(jī)的太陽能控制器 設(shè)計與制作 內(nèi)容摘要 本文介紹了一種基于單片機(jī)的太陽能控制器，系統(tǒng)使用低功耗、高性能的AT89S51 單片機(jī)作為控制電路的核心器件。此系統(tǒng)由太陽能電池模塊，蓄電池，充放電電路，電壓采集電路，單片機(jī)控制電路和光耦驅(qū)動電路組成。設(shè)計使用 PWM（脈寬調(diào)制）控制技術(shù)來控制蓄電池充放電，通過控制 MOSFET 管開啟和關(guān)閉達(dá)到控制電池充放電的目的。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該控制器性能可靠，可以監(jiān)視太陽能電池和蓄電池電池狀態(tài)，實(shí) 現(xiàn)控制蓄電池最優(yōu)充放電，達(dá)到延長蓄電池的使用壽命。 關(guān)鍵詞 太陽能；控制器 ； AT89S51 單片機(jī) 我國現(xiàn)階段的用電主要靠水力發(fā)電，但是我國水力資源在地域分布上極不平衡，總體來看，西部多、東部少。對于水電資源缺乏的地區(qū)或者用電超負(fù)荷的城市開發(fā)新能源是當(dāng)務(wù)之急。我國的西部地區(qū)，包括西藏、新疆、青海、內(nèi)蒙古、四川等省年日照時間長，這些地區(qū)面積寬廣、人口密集低，在一些偏僻的地區(qū)傳統(tǒng)的供電設(shè)施建設(shè)成本高，電能的供需矛盾顯得十分突出，因此當(dāng)?shù)卣浞掷锰柲馨l(fā)電解決無電地區(qū)的用電具有重大的戰(zhàn)略意義。為了更高效的利 用太陽能，白天將太陽能轉(zhuǎn)化為電能，利用蓄電池將剩余的電能儲存起來，需要用電時即可由蓄電池供電。 1 研究意義與功能介紹 研究意義 隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、社會的進(jìn)步，人們對能源提出越來越高的要求，近年來能源供需矛盾突出，尋找新能源成為當(dāng)前人類面臨的迫切課題。太陽光沒有地域的限制無論陸地或海洋，無論高山或島嶼，都處處皆有，可直接開發(fā)和利用，且勿須開采和運(yùn)輸。它同以往其他電源發(fā)電原理完全不同，具有以下特點(diǎn)： ； ； 資源分布地域的限制； ； 高； 。 功能介紹 本系統(tǒng)以 ATMEL 系列中的 AT89S51 單片機(jī)為控制中心，軟硬件的結(jié)合，利用分壓電路對蓄電池，太陽能電池的電壓、電流進(jìn)行采樣。再經(jīng)過 A/D 轉(zhuǎn)換采樣數(shù)據(jù)輸入到單片機(jī)中進(jìn)行處理。單片機(jī)輸出經(jīng)光耦驅(qū)動 MOSFET 管來控制外接電路開啟關(guān)閉。該系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)控制蓄電池的最優(yōu)充放電，當(dāng)蓄電池電壓在 + 時，太陽能電池停止 2 對蓄電池充電，當(dāng)蓄電池電壓在 + 時，蓄電池停止對負(fù)載放電；負(fù)載電流檢測電路可進(jìn)行過流保護(hù)及負(fù)載功率檢測（如圖 1）。 太 陽 能電 池蓄 電 池分 壓 電 路采 集 電 壓分 壓 電 路 采集 電 壓A / D 轉(zhuǎn) 換A / D 轉(zhuǎn) 換AT89S51單片機(jī)光 耦 電 路光 耦 電 路充 電 控 制放 電 控 制 圖 1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 2 電路設(shè)計 主原理圖 如圖 2 所示，電路包含太陽能電池， DCDC 變換電路，蓄電池，數(shù)據(jù)采集電路，A/D 轉(zhuǎn)換電路，單片機(jī)控制電路及狀態(tài)顯示部分。本設(shè)計以 ATMEL 系列 AT89S51 單片機(jī)為控制中心的軟硬件的結(jié)合，使用并聯(lián)在電池兩端的兩個串聯(lián)電阻，以分壓方式對蓄電池、太陽能電池的電壓進(jìn)行采樣，送到 A/D 轉(zhuǎn)換得到一個數(shù)字信號的電壓值，再將信號送入到單片機(jī)中進(jìn)行處理。單片機(jī)輸出經(jīng)光耦電路控制 MOSFET 管。控制 MOSFET管導(dǎo) 通的方式是脈沖寬度調(diào)制 (PWM)，根據(jù)程序設(shè)計的載荷變化來調(diào)制 MOSFET 管柵的偏置，達(dá)到實(shí)現(xiàn)開關(guān)功能。按程序設(shè)計當(dāng)檢測到蓄電池的電壓低于 12V，充電模式為均充， Q1 為完全導(dǎo)通狀態(tài)，也就是導(dǎo)通的脈沖占空比最大；當(dāng)檢測到蓄電池的電壓在，充電模式為浮充， Q1 導(dǎo)通與不導(dǎo)通的占空比例變??；當(dāng)檢測到蓄電池的電壓等于 15V， Q1 截止充電停止。當(dāng)檢測到蓄電池的電壓低于 ， Q2 關(guān)閉停止放電。 3 Y11 1 M H Z R9 1 0 kR5 5 kR75 k C647C747X1X2X1 X2D1 U5 U4 C1 1 0 0 u FD2 V C CC5 1 0 u FR S TR S TC4 1 0 4C3 1 0 0 u FQ2 K1V C CK1V C CR6 R8 C2C1C L K 2C L K 1D O 1D O 2C S 1C S 2C1C2K2K2V C CV C C V C CV i nV i nA D 1A D 2C L K 1V C CU4D O 1V i nC S 1C S 21234J1C O N 4D O 2C L K 2123456J2C O N 6RL V i n1GND2V o u t3T1 L M 7 8 0 512B1 Q1 D3 R 1 0 2 0 0D4 R 1 1 2 0 0V C CR S T9R X D / P 3 .010I N T 0 / P 3 .212I N T 1 / P 3 .313T 0 / P 3 . 414T 1 / P 3 . 515E A / V P P31X T A L 119P 0 .0 / A D 039P 0 .1 / A D 138P 0 .2 / A D 237P 0 .3 A D 336P 0 .4 / A D 435P 0 .5 / A D 534P 0 .6 / A D 633P 0 .7 / A D 732P 1 .01P 1 .12P 1 .23P 1 .34P 1 .45M O S I / P 1 .56M I S O / P 1 .67S C K / P 1 .78P 2 .0 / A 821P 2 .1 / A 922P 2 .2 / A 1 023P 2 .3 / A 1 124P 2 .4 / A 1 225P 2 .5 / A 1 326P 2 .6 / A 1 427P 2 .7 / A 1 528A L E / P R O G30T X D / P 3 .111W R / P 3 .616R D / P 3 .717P S E N29X T A L 218G N D20V C C40U1 A T 8 9 S 5 1R E F +1A I N2R E F 3G N D4CS5DO6C L K7V C C8U2T L C 5 4 9R E F +1A I N2R E F 3G N D4CS5DO6C L K7V C C8U3T L C 5 4 9C24 7 0 u FR15 0 kR25kR4
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