【正文】 地對(duì)蓄電池的端電壓進(jìn)行監(jiān)測(cè) ,當(dāng)蓄電池的端電壓大于某個(gè)限定 值時(shí) ,就視為已充滿 ,停止太陽電池向蓄電池充電 . 由于這種電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 ,價(jià)格低廉 .目前應(yīng)用最為廣泛 .它的電路結(jié)構(gòu)可以基于比較控制器建立蓄 電池檢測(cè)電路 . 此電路可以用比較器來控制電池組的充電電流 . 蓄電池電壓 VD 分別經(jīng)分壓后輸入比較器 :當(dāng) VD8V時(shí) ,比較器被觸發(fā) ,太陽電池經(jīng)防反二極 管向蓄電池充電 。當(dāng) VD15V 時(shí) ,停止充電 . 門限電壓可設(shè)定文中所用 8V 與 15V 為經(jīng)驗(yàn)所得值 . 此電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 ,成本低 ,且易于維護(hù) ,其在光伏應(yīng)用初期曾得到廣泛運(yùn)用 .但它不能實(shí)現(xiàn)涓流充 電 ,造成了能源的極大浪費(fèi) ,使得本來效率就不高的光伏系統(tǒng)性價(jià)比更低 . 隨著集成電路的廣泛使用 ,如今市場(chǎng)上的光伏產(chǎn)品中普遍采取基于專業(yè)芯片的檢測(cè)電路 ,而主控電 路采用 ΔV型 ,充電專用 IC中常用的類型 .鉛酸電池在充電時(shí) ,電壓隨充電時(shí)間的增長(zhǎng)而上升 ,但充 足電 后端電壓開始下降 .設(shè)計(jì)主控電路時(shí) ,利用該特性監(jiān)測(cè)電池電壓出現(xiàn)峰值之后的微量下降 ,以控制 充電結(jié)束 ,達(dá)到自動(dòng)充電的目的 ,這也稱為 — ΔV法 . 它能有效地防止蓄電池的 過充 與 過放 ,并能實(shí)現(xiàn)涓流充電 ,有利于光伏系統(tǒng)效率的提高 , 是當(dāng)前運(yùn)用最為廣泛的蓄電池檢測(cè)電路 . 3 離線式檢測(cè)方案 蓄電池的電壓受很多因素的影響 ,例如溫度 ,濕度等 ,特別是在充電過程中 ,蓄電池的端電壓并不 能很好地反映其容量 . 上述在線式檢測(cè)方案中蓄電池都與太陽電池直接相連 ,其端電壓受太陽電池端電 壓制約 ,VD 并不能 準(zhǔn)確地反映蓄電池的容量 .這突出表現(xiàn)為當(dāng)系統(tǒng)所處溫度較高時(shí) ,由于太陽電池板 和蓄電池的端電壓均受溫度影響嚴(yán)重 , 太陽能板端電壓隨溫度升高而降低 , 而蓄電池端電壓則剛好相反 , 容易出現(xiàn)蓄電池容量未滿卻已不能充入的現(xiàn)象常稱之為 虛滿 .這在很大程度上影響了蓄電池容 量檢測(cè)的準(zhǔn)確性 ,進(jìn)而阻礙了整個(gè)系統(tǒng)的正常工作 ,造成能源的極大浪費(fèi) . 針對(duì)這一問題 ,我們?cè)谶@里提出一種新穎的蓄電池容量檢測(cè)方案 —— 離線式檢測(cè) . 雖然蓄電池的電壓在充電過程中其端電基于單片機(jī)的太陽能控制器設(shè)計(jì) 第 7 頁 共 33 頁 壓并不能很好地反映其容量 ,但在斷開充電回路一段時(shí)間 后 ,其端壓會(huì)自動(dòng)下降 ,下 降后的端壓能很好地引導(dǎo)我們對(duì)蓄電池充電情況作出正確的判斷 .我們利用 蓄電池端壓的這一特性 ,設(shè)計(jì)一個(gè)太陽電池對(duì)多個(gè)蓄電池模塊輪換進(jìn)行充電 ,每個(gè)蓄電池的端壓在充電 電路斷開后都有足夠的時(shí)間恢復(fù)正常 ,使測(cè)得電壓值能更加準(zhǔn)確地反映蓄電池容量 .現(xiàn)僅以雙模塊為例說明 本模塊。 檢測(cè)電路原理如下 :太陽電池同時(shí)對(duì)兩蓄電池模塊充電 ,同時(shí)對(duì)它們的端電壓進(jìn)行監(jiān)測(cè) .設(shè)定一個(gè)比實(shí) 際過充電壓略低的過充電壓值 V, 并據(jù)之對(duì)兩模塊粗略地進(jìn)行過壓檢測(cè) ,當(dāng)其端壓高于 V 時(shí) ,切斷其中 一個(gè)蓄電池模塊 A 的充電回路 ,而對(duì)另一個(gè)模塊 B 進(jìn)行涓流充電 ,與此同時(shí)啟動(dòng)定時(shí)器 .當(dāng)過 一段時(shí)間 ,模塊A 的端電壓有所降低并能準(zhǔn)確地反映電池容量時(shí) ,再對(duì) A 的端壓進(jìn)行檢測(cè) ,即精確過壓 檢測(cè) .若還未充滿 ,則可接通其充電回路 ,使繼續(xù)充電 。若已充滿 ,控制其進(jìn)行涓流充電 .當(dāng)定時(shí)器達(dá) 到設(shè)定時(shí)間后 ,重新啟動(dòng)定時(shí)并自動(dòng)切換開關(guān) ,使模塊B的充電回路斷開而對(duì)模塊 A進(jìn)行涓流充電 ,靜 置一段時(shí)間后 ,再對(duì)模塊 B重復(fù)以上對(duì)模塊 A 的操作 ,如此不斷循環(huán) . 這種電路雖會(huì)造成蓄電池總?cè)萘康脑黾?, 但它能較準(zhǔn)確地判斷蓄電池的充電情況 ,減小了蓄電池老 化損壞的可能性 ,使光伏系統(tǒng)的壽命得到延長(zhǎng) 。兩個(gè)蓄電池的 輪流充放電充分地利用了太陽能源 ,提高 了光伏系統(tǒng)的效率 .但要具體實(shí)現(xiàn)上述方案并不容易 ,還需要克服許多理論和技術(shù)問題 .如一個(gè)蓄電池 的端壓穩(wěn)定時(shí)間與蓄電池本身的性能有關(guān) , 該實(shí)驗(yàn)中使用的為鉛酸免維護(hù)蓄電池 12V, 12AH, 根據(jù)實(shí)驗(yàn)所測(cè)得斷電后得蓄電池端壓的變化曲線 。 可以確定精確測(cè)量的定時(shí)器間隔時(shí)間實(shí)驗(yàn)中的間隔時(shí)間取 5min. 但時(shí)間設(shè)定需視蓄電池種類和 容量的不同而定 。蓄電池在充滿前其端電壓會(huì)產(chǎn)生一個(gè)大的跳動(dòng) ,使檢測(cè)電路產(chǎn)生誤判 。由于實(shí)驗(yàn)中 , 主要需要考察不同的充電檢測(cè)方案對(duì)蓄電池壽命的影響 ,所 以在充電方式的選擇上 ,我們主要采用了兩 段恒流的充電方式 ,放電都采用 5A 放電 . 新的檢測(cè)方式與普通的檢測(cè)方式的充電比較如下 : 實(shí)驗(yàn)證明用新的離線式的端壓檢測(cè)方法來指導(dǎo)充電可以明顯提高蓄電池的使用次數(shù) . 單片機(jī) 外圍電路設(shè)計(jì) STC89C52RC 單片機(jī)介紹 STC89C52RC 單片機(jī)是宏晶科技推出的新一代高速 /低功耗 /超強(qiáng)抗干擾的單片機(jī)，指令代碼完全兼容傳統(tǒng) 8051 單片機(jī)， 12 時(shí)鐘 /機(jī)器周期和 6時(shí)鐘 /機(jī)器周期可以任意選擇。 主要特性如下： 增強(qiáng)型 8051 單片機(jī)， 6時(shí)鐘 /機(jī)器周期和 12時(shí)鐘 /機(jī)器周期可以任 意選擇，指令代碼完全兼容傳統(tǒng) 8051. 工作電壓： ～ （ 5V 單片機(jī)） /～ （ 3V 單片機(jī)） 工作頻率范圍： 0～ 40MHz，相當(dāng)于普通 8051 的 0～ 80MHz，實(shí)際工作頻率可達(dá) 48MHz 用戶應(yīng)用程序空間為 8K字節(jié) 片上集成 512 字節(jié) RAM 通用 I/O 口（ 32 個(gè)），復(fù)位后為： P1/P2/P3/P4 是準(zhǔn)雙向口 /弱上拉， P0口是漏極開路輸出，作為總線擴(kuò)展用時(shí)，不用加上拉電阻，作為 I/O口用時(shí)，需加上拉電阻。 ISP（在系統(tǒng)可編程） /IAP（在應(yīng)用可編程），無需專用編程器，無需專用第 8 頁 共 33 頁 基于單片機(jī)的太陽能控制器設(shè)計(jì) 仿真器， 可通過串口（ RxD/,TxD/）直接下載用戶程序，數(shù)秒即可完成一片 具有 EEPROM 功能 具有看門狗功能 共 3個(gè) 16位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器。即定時(shí)器 T0、 T T2 外部中斷 4路，下降沿中斷或低電平觸發(fā)電路， Power Down 模式可由外部中斷低電平觸發(fā)中斷方式喚醒 通用異步串行口（ UART），還可用定時(shí)器軟件實(shí)現(xiàn)多個(gè) UART 工作溫度范圍： 40～ +85℃（工業(yè)級(jí)） /0～ 75℃（商業(yè)級(jí)） PDIP 封裝 STC89C52RC 單片機(jī)的工作模式 掉電模式：典型功耗 A,可由外部中斷喚醒，中斷返 回后，繼續(xù)執(zhí)行原程序 空閑模式：典型功耗 2mA 正常工作模式：典型功耗 4Ma～ 7mA 掉電模式可由外部中斷喚醒，適用于水表、氣表等電池供電系統(tǒng)及便攜設(shè)備 圖 5 STC89C52RC 引腳圖 STC89C52RC 引腳功能說明 VCC（ 40 引腳）：電源電壓 VSS（ 20 引腳）：接地 P0 端口（ ～ ， 39～ 32 引腳）： P0 口是一個(gè)漏極開路的 8 位雙向 I/O基于單片機(jī)的太陽能控制器設(shè)計(jì) 第 9 頁 共 33 頁 口。作為輸出端口，每個(gè)引腳能驅(qū)動(dòng) 8 個(gè) TTL 負(fù)載，對(duì)端口 P0 寫入“ 1”時(shí)，可以作為高阻抗輸入。在訪問外部程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)， P0 口也可以提供低 8位地 址和 8 位數(shù)據(jù)的復(fù)用總線。此時(shí)， P0 口內(nèi)部上拉電阻有效。在 Flash ROM編程時(shí)， P0 端口接收指令字節(jié)；而在校驗(yàn)程序時(shí)，則輸出指令字節(jié)。驗(yàn)證時(shí)，要求外接上拉電阻。 P1 端口（ ～ ， 1～ 8 引腳）： P1 口是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口。 P1 的輸出緩沖器可驅(qū)動(dòng)（吸收或者輸出電流方式） 4 個(gè) TTL 輸入。對(duì)端口寫入 1 時(shí)，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電位，這是可用作輸入口。P1 口作輸入口使用時(shí)，因?yàn)橛袃?nèi)部上拉電阻，那些被外部拉低的引腳會(huì)輸出一個(gè)電流（ ）。 此外， 和 還可以作為定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 2 的外部技術(shù)輸入（ ）和定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 2 的觸發(fā)輸入（ ），具體參見 下表 ： 在對(duì) Flash ROM 編程和程序校驗(yàn)時(shí)， P1 接收低 8 位地址。 表 1 和 引腳復(fù)用功能 引腳號(hào) 功能特性 T2（定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 2 外部計(jì)數(shù)輸入），時(shí)鐘輸出 T2EX（定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 2 捕獲 /重裝觸發(fā)和方向控制） P2 端口（ ～ ， 21～ 28 引腳）： P2 口是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 端口。 P2 的輸 出緩沖器可以驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流方式） 4 個(gè) TTL 輸入。對(duì)端口寫入 1 時(shí)，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，這時(shí)可用作輸入口。 P2 作為輸入口使用時(shí)，因?yàn)橛袃?nèi)部的上拉電阻，那些被外部信號(hào)拉低的引腳會(huì)輸出一個(gè)電流（ ）。 在訪問外部程序存儲(chǔ)器和 16 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（如執(zhí)行“ MOVX @DPTR”指令）時(shí)， P2 送出高 8 位地址。在訪問 8 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（如執(zhí)行“ MOVX @R1”指令）時(shí)， P2 口引腳上的內(nèi)容（就是專用寄存器（ SFR）區(qū)中的 P2 寄存器的內(nèi)容），在整個(gè)訪問期間不會(huì)改變。 在對(duì) Flash ROM 編程和程序校驗(yàn)期間， P2 也接收高位地址和一些控制信號(hào)。 P3 端口（ ～ ， 10～ 17 引腳）： P3 是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 端口。 P3 的輸出緩沖器可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流方式） 4 個(gè) TTL 輸入。對(duì)端口寫入 1 時(shí)，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電位，這時(shí)可用作輸入口。P3 做輸入口使用時(shí)，因?yàn)橛袃?nèi)部的上拉電阻，那些被外部信號(hào)拉低的引腳會(huì)輸入一個(gè)電流（ ）。 在對(duì) Flash ROM 編程或程序校驗(yàn)時(shí)， P3 還接收一些控制信號(hào)。 P3 口除作為一般 I/O 口外， 還有其他一些復(fù)用功能，如 下表 所示： RST（ 9 引腳）：復(fù)位輸入。當(dāng)輸入連續(xù)兩個(gè)機(jī)器周期以上高電平時(shí)為有效，用來完成單片機(jī)單片機(jī)的復(fù)位初始化操作?？撮T狗計(jì)時(shí)完成后， RST 引腳輸出96 個(gè)晶振周期的高電平。特殊寄存器 AUXR（地址 8EH）上的 DISRTO 位可以使此功能無效。 DISRTO 默認(rèn)狀態(tài)下，復(fù)位高電平有效。 ALE/ （ 30 引腳）：地址鎖存控制信號(hào)（ ALE）是訪問外部程序存儲(chǔ)器時(shí)，鎖存低 8 位地址的輸出脈沖。在 Flash 編程時(shí)，此引腳（ ）也用作第 10 頁 共 33 頁 基于單片機(jī)的太陽能控制器設(shè)計(jì) 編程輸入脈沖。 在一般情況下， ALE 以晶振六分之一的固定頻率輸出脈沖，可用來作為外部定時(shí)器或時(shí)鐘使用。然而，特別強(qiáng)調(diào)，在每次訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)， ALE脈沖將會(huì)跳過。 如果需要，通過將地址位 8EH 的 SFR 的第 0 位置“ 1”， ALE 操作將無效。這一位置“ 1”， ALE 僅在執(zhí)行 MOVX 或 MOV 指令時(shí)有效。否則， ALE 將被微弱拉高。這個(gè) ALE 使能標(biāo)志位（地址位 8EH 的 SFR 的第 0 位）的設(shè)置對(duì)微控制器處于外部執(zhí)行模式下無效。 XTAL1（ 19 引腳）：振蕩器反相放大器和內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生電路的輸入端。 XTAL2（ 18 引腳）：振蕩器反相放大器 的輸入端。 特殊功能寄存器 在 STC89C52RC 片內(nèi)存儲(chǔ)器中， 80H～ FFH 共 128 個(gè)單元位特殊功能寄存器（ SFR）， SFR 的地址空間如 下表 1 所示。 并非所有的地址都被定義，從 80H～ FFH共 128 個(gè)字節(jié)只有一部分被定義。還有相當(dāng)一部分沒有定義。對(duì)沒有定義的單元讀寫將是無效的，讀出的數(shù)值將不確定，而寫入的數(shù)據(jù)也將丟失。 不應(yīng)將“ 1”寫入未定義的單元，由于這些單元在將來的產(chǎn)品中可能賦予新的功能，在這種情況下，復(fù)位后這些單元數(shù)值總是“ 0”。 STC89C52RC 除了有定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 0 和定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 1 之外，還 增加了一個(gè)一個(gè)定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 /計(jì)數(shù)器 2 的控制和狀態(tài)位位于 T2CON（見表2）和 T2MOD（見表 4）。 定時(shí)器 2 是一個(gè) 16 位定時(shí) /計(jì)數(shù)器。通過設(shè)置特殊功能寄存器 T2CON 中的 C/T2 位，可將其作為定時(shí)器或計(jì)數(shù)器（特殊功能寄存器 T2CON 的描述如表2 所列）。定時(shí)器 2 有 3 種操作模式：捕獲、自動(dòng)重新裝載（遞增或遞減計(jì)數(shù)）和波特率發(fā)生器，這 3 種模式由 T2CON 中的位進(jìn)行選擇（如表 2 所列） 表 2 特殊功能寄存器 T2CON 的描述 定時(shí)器 2 工作方式 RCLK+TCLK CP/ TR2 模式 0 0 1 16 位自動(dòng)重裝 0 1 1 16 位捕獲 1 X 1 波特率發(fā)生器 X X 0 （關(guān)閉） 基于單片機(jī)的太陽能控制器設(shè)計(jì) 第 11 頁 共 33 頁 單片機(jī) STC89C52 的外圍電路和 AD 采集模塊電路圖如圖 6 圖 6 單片機(jī)外圍電路及 AD采集模塊 CN3717 應(yīng)用 電路設(shè)計(jì) 簡(jiǎn)介 CN3717是