【正文】 本科生畢業(yè) 設(shè)計(jì) 基于 AT89C51單片機(jī)的 便攜式太陽(yáng)能充電器 設(shè)計(jì) 2022 年 04 月 摘 要 16 到 20 世紀(jì)，隨著工業(yè)革命的興起，科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，人們對(duì)自然界中化石能源的索取速度越來(lái)越快、數(shù)量越來(lái)越多。與此同時(shí)，化石能源的燃燒對(duì)于自然界的生態(tài)環(huán)境造成了難以彌補(bǔ)的破壞。作為可再生能源，太陽(yáng)能有著廣闊的應(yīng)用前景，可以成為移動(dòng)設(shè)備供電的有吸引力的能源。當(dāng)我們外出或旅游時(shí)，常常因?yàn)槭謾C(jī)沒(méi)電所帶來(lái)的麻煩而苦惱，但又不能及時(shí)找到可以充電的場(chǎng)所，影響了 手機(jī)的正常使用。為了解決這一問(wèn)題，本 畢業(yè)設(shè)計(jì) 介紹一種便攜式的太陽(yáng)能手機(jī)充電器，利用單片機(jī)控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)移動(dòng)設(shè)備充放電的自由與智能控制。與常規(guī)的充電器相比，太陽(yáng)能充電器必將因?yàn)楸銛y式而得到長(zhǎng)遠(yuǎn)的發(fā)展。 關(guān)鍵詞 ：能源；太陽(yáng)能；電池；單片機(jī)；便攜式 Portable Solar Charger based on Microcontroller Abstract From 16 to 20 century, with the rise of industrial revolution and continuous development of science and technology, people demand a large quantity of fossil energy with increasing speed. At the same time, the burning of fossil energy has caused irreparable damage to the environment. As a renewable energy, solar energy enjoys broad application prospect. Solar power is attractive, because it supplies power for portable devices. When we go out or travel, we are often bothered by the failing power of cellphone. And we can’t find places to charge in time, which affects the normal use of mobile phone. In order to solve this problem, this thesis will introduce a type of portable solar mobile charger, using singlechip microputer so that the charge and discharge of mobile devices can be freely and intelligently controlled. Compared with the conventional charger, solar energy charger will definitly have a longterm development for its portable type. Key words: energy。solar energy。battery。intelligent。portable 目 錄 1. 緒論 .................................................. 1 太陽(yáng)能充電器的研究背景 ...................................... 1 太陽(yáng)能充電器的優(yōu)點(diǎn) .......................................... 1 本課題研究的主要內(nèi)容 ........................................ 2 2. 硬件設(shè) 計(jì) .............................................. 3 總體方案的設(shè)計(jì) .............................................. 3 太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)簡(jiǎn)介 ...................................... 3 太陽(yáng)能電池參數(shù)及選用標(biāo)準(zhǔn) .................................... 4 51 系列 單片機(jī)處理器 .......................................... 5 穩(wěn)壓器件的選擇 .............................................. 6 電壓電流的 A/D 采集 .......................................... 6 ACS712 的選用 ................................................ 8 按 鍵電路的選擇及設(shè)計(jì) ........................................ 9 數(shù)碼管顯示電路的設(shè)計(jì) ....................................... 10 3. 軟件設(shè)計(jì) ............................................. 12 系統(tǒng)整體程序框架 ........................................... 12 電路初始化程序 ............................................. 12 鍵盤(pán)子程序 ................................................. 12 數(shù)碼管顯示子程序 ........................................... 13 數(shù)據(jù)采集及模數(shù)轉(zhuǎn)換程序 ..................................... 14 充電子程 序的設(shè)計(jì) ........................................... 14 電源子程序的設(shè)計(jì) ........................................... 15 參考文獻(xiàn) ................................................ 17 結(jié)束語(yǔ) .................................................. 18 致謝 .................................................... 19 附錄一： 主電路圖 ....................................... 20 附錄二： 匯編源程序 ..................................... 21 1 1. 緒論 太陽(yáng)能充電器的研究背景 人口的增長(zhǎng)與能源的短缺之間的矛盾一直都是現(xiàn)代社會(huì)面臨的難題，在一些發(fā)展中國(guó)家尤為突出，當(dāng)然，對(duì)于我們中國(guó)這個(gè)人口最多的發(fā)展中國(guó)家尤為突出。一些能源專家認(rèn)為，在眾多可再生能源 中，太陽(yáng)能不但取之不盡，而且清潔安全，是理想的可再生能源。我國(guó)的太陽(yáng)能資源比較豐富，而且國(guó)家近年來(lái)在太陽(yáng)能的研利用上投入了較多的精力，在未來(lái)的幾十年里，太陽(yáng)能光伏發(fā)電的發(fā)展?jié)摿薮蟆? 太陽(yáng)能的利用主要有兩大方向，一是把太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為熱能，另一個(gè)就是將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能，其中重點(diǎn)是后者。理論上，只要需要電源的場(chǎng)合都可以用得到光伏發(fā)電技術(shù)，大到航天器，小到玩具。目前，光伏發(fā)電產(chǎn)品主要用于三大方面：一是為無(wú)電場(chǎng)合提供電源，主要為新疆西藏等一些無(wú)電地區(qū)生活生產(chǎn)提供電力；二是日用電子產(chǎn)品，如各類太陽(yáng)能充電器、太陽(yáng)能路燈 等；三是并網(wǎng)發(fā)電。專家預(yù)測(cè)，到本世紀(jì)后期，太陽(yáng)能發(fā)電將在世界電能結(jié)構(gòu)中占據(jù) 80%的位置。 一段時(shí)間以來(lái)，太陽(yáng)能一直被廣泛地用于高新科技產(chǎn)業(yè)。然而隨著光伏發(fā)電技術(shù)的成熟，太陽(yáng)能的利用已經(jīng)走進(jìn)了千家萬(wàn)戶。近段時(shí)間，人們正考慮把太陽(yáng)能用于范圍更寬廣的消費(fèi)電子應(yīng)用。太陽(yáng)能充電器便應(yīng)運(yùn)而生了。 太陽(yáng)能充電器的優(yōu)點(diǎn) 便攜式 太陽(yáng)能充電器 相對(duì)于其他的能源，在便利性、節(jié)能、智能、安全方面，太陽(yáng)能充電器與常規(guī)充電器相比，有以下優(yōu)點(diǎn)： （ 1） 、適用于各種戶外場(chǎng)合。當(dāng)您在戶外作業(yè)、旅游時(shí) ,只需要把便攜式太陽(yáng)能充電器放置在一個(gè)有陽(yáng)光的地方，即可以為手機(jī)等移動(dòng)設(shè)備提供電源，從而保證與外界的信息暢通，是喜愛(ài)旅游、經(jīng)常出差、野外作業(yè)的人士的不二選擇； （ 2）、能源的供應(yīng)來(lái)自太陽(yáng)能。不僅以綠色能源作為供應(yīng)源，而且 光伏發(fā)電設(shè)備極為精煉，可靠穩(wěn)定，安裝維護(hù)簡(jiǎn)便； （ 3）、擁有單片機(jī)充分的智能性。不僅具有完善的電壓電流檢測(cè)保護(hù) 2 電路，并通過(guò)顯示電路顯示出電路狀態(tài)，而且可以通過(guò)六個(gè)功能鍵靈活的選擇電路的電壓電流輸出，可以為不同的電子產(chǎn)品提供電源； （ 4）、使用方便。 無(wú)論何時(shí)何地 ,您都可以極為方便的對(duì)您的移動(dòng)設(shè)備進(jìn)行充電。 當(dāng)然，在太陽(yáng)能充電器的能源采集的利用也存在分散、不穩(wěn)定、效率低以及成本高的不利條件，但是，隨著科技的發(fā)展以及人們理念問(wèn)題的變化，太陽(yáng)能的完美發(fā)展將呈現(xiàn)在我們面前。 本課題研究的主要內(nèi)容 便攜式太陽(yáng)能充電器在陽(yáng)光下，通過(guò)光能轉(zhuǎn)換為電能并通過(guò)控制電路把光能產(chǎn)生的電能對(duì)移動(dòng)電子產(chǎn)品進(jìn)行充電。本 畢業(yè)設(shè)計(jì) 所研究的便攜式太陽(yáng)能充電器工作原理為：首先將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能，之后經(jīng)過(guò) DC/DC 變換電路處理后，由充電電路為負(fù)載供電。作為安全性的電池，目前聚合物鋰電 池的充電方式一般為恒流恒壓充電：首先以穩(wěn)定電流充電，當(dāng)電池電壓升高至一定值時(shí)，電路狀態(tài)改為穩(wěn)定電壓充電，之后電流逐漸降低至零，充電完成。利用單片機(jī)進(jìn)行智能控制，采用模塊式結(jié)構(gòu)以及 USB 接口，通過(guò)對(duì)輸出電流電壓的調(diào)節(jié)，可對(duì)手機(jī)等電子產(chǎn)品進(jìn)行充電，并能在電池充電完成后自動(dòng)停止充電。 3 2. 硬件設(shè)計(jì) 總體方案的設(shè)計(jì) 考慮整體因素，一方面太陽(yáng)光因時(shí)間問(wèn)題參數(shù)變化較大，另一方面太陽(yáng)能電池在使用時(shí)內(nèi)阻高，導(dǎo)致輸出電壓不穩(wěn)定和輸出電流較小等問(wèn)題。因此，需要一個(gè)能起到穩(wěn)定電壓電流的元件作為充電電路的 中介 —7805。如今的電子產(chǎn)品的研發(fā)和生產(chǎn)已經(jīng)進(jìn)入了智能化時(shí)代，理所當(dāng)然的，本 設(shè)計(jì) 的便攜式移動(dòng)太陽(yáng)能充電器也要做到智能化。本 設(shè)計(jì) 中將采用 AT89C51 單片機(jī)做為充電電路的控制器，從而實(shí)現(xiàn)充電過(guò)程的智能化。并由 ADC0809 實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集及轉(zhuǎn)換，由 AT89C51單片機(jī)進(jìn)行處理，實(shí)現(xiàn)電路的智能輸出與控制。而且，在電路中加入按鍵以及顯示電路，將電路的整體性能提升到一個(gè)較高的等級(jí)。圖 21 為系統(tǒng)設(shè)計(jì)總體方案示意圖。 圖 21 系統(tǒng)