【正文】 T 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 kR25kR45kR35 0 k12 B2A D 1 A D 2U4 圖 2 系統(tǒng)設(shè)計電路圖 蓄電池充電方式 作為太陽能儲能用的蓄電池由于存在過放、過充、使用壽 命短等問題，要選擇合適的充放電方式。單片機(jī)輸出經(jīng)光耦電路控制 MOSFET 管。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。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。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。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。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。它同以往其他電源發(fā)電原理完全不同，具有以下特點： ； ； 資源分布地域的限制； ； 高； 。該系統(tǒng)可以實現(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）?？刂?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)到實現(xiàn)開關(guān)功能。所有的蓄電池充電過程都有快充、過充和浮充 3 個階段，每個階段都有不同的充電要求。 充放電電路 電路由防反充二極管 D濾波電容 C續(xù)流二極管 D MOSFET 管 Q濾波電容 C MOSFET 管 Q1 等構(gòu)成。而且 MOSFET 只有多數(shù)載流子參與導(dǎo)電，不存在少數(shù)載流子的復(fù)合時間，因而開關(guān)頻率可以很高，非常適合作控制充放電開關(guān)。電路如圖 3。 R5 5 kR75 k U5 U4 K1R6 R8 C2C1K2U4V i n 圖 5 光耦開關(guān)電路 單片機(jī)及其外圍電路 本設(shè)計使用 AT89S51 單片機(jī)，單片機(jī)及其外圍電路包括上電復(fù)位電路，晶振， LED指示燈如圖 6 所示 ，其中 D D4 為高電平有效，用來顯示工作狀態(tài)。 V C CV C CR EF +1A I N2R EF 3G N D4CS5DO6C LK7V C C8U2T LC 5 4 9A D 1 圖 7 A/D 轉(zhuǎn)換電路 單片機(jī)電源電路 單片機(jī)對電源質(zhì)量要求嚴(yán)格，只有波形穩(wěn)定清晰的電源才能使單片機(jī)上電復(fù)位，否則無法上電復(fù)位，晶振不能起振，單片機(jī)就不工作。 AT89S51 具有 以下 特點： 40 個引腳， 4k Bytes Flash片內(nèi)程序存儲器， 128 bytes 的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲器（ RAM）， 32 個外部雙向輸入 /輸出（ I/O）口， 5 個中斷優(yōu)先級 2 層中斷嵌套中斷， 2 個 16 位可編程定時計數(shù)器 ,2 個全雙工串通信口，看門狗（ WDT）電路，片內(nèi)時鐘振蕩器。典型功耗值為 6mW。30mA； ●工作溫度：－ 55℃ ～ 125℃ MOSEFT 管 MOSEFT 管是利用電場效應(yīng)來控制電流的，由金屬、氧化物和半導(dǎo)體制成，由于場效應(yīng)管的柵極被絕緣層 (例如 SiO2)隔離，因此其輸入電阻可達(dá) 109歐以上。光耦合器一般由三部分組成：光的發(fā)射、光的圖 13 TLC549 管腳 圖 圖 10 接收及信號放大。由于單片機(jī)輸出只有 5V 不足于驅(qū)動 MOSFET 管，因此驅(qū)動 MOSFET 管的電壓從 U3 出接出。 在這個過程中，光電池本身不發(fā)生任何化學(xué)反應(yīng)，也沒有轉(zhuǎn)動磨損，因此使用太陽能電池的過程中沒有噪聲，沒有環(huán)境污染，這是其他方式發(fā)電所不能比擬的。 圖 14 光耦合器 圖 15 太陽能電池產(chǎn)生光伏效應(yīng) 11 4 軟件設(shè)計 程序主要流程圖 開 始初 始 化 變 量電 壓 采 集V b a t 1 4 . 5 VV b a t 1 2 V浮 充 充 電停 止 充 電YYNNV b a t 1 0 . 8 V快 速 充 電YN停 止 放 電結(jié) 束 主要 C 程序 include //51 芯片管腳定義頭文件 include //內(nèi)部包含 _nop_()。 /* 數(shù)據(jù)輸出 */ sbit FuZai = P1^1 。 12 uchar t0,battery_v。 TL0=(6553650)%256。 LED1=1。 CS = 1。 i8。 _nop_()。 /* 延時 21us 以 上 */ return(data_out)。//打開負(fù)載 if(battery_v186)//蓄電池電壓大于 10V { LED1=1。 } if(t0==12) { t0=0。 LED2=1。//關(guān)閉負(fù)載 } } } void timer0() interrupt 1 //定時器 0，用來產(chǎn)生 PWM { TH0=(6553650000)/256。測試所用的蓄電池規(guī)格： 12V， 36Ah。使用此 12V 蓄電池測得的結(jié)果是控制器能夠充放電。通過采集太陽能電池的電壓電流實現(xiàn)太陽能電池最大功率跟蹤，并檢測蓄電池的端電壓，防止蓄電池的過充及過放。開始畫 PCB 圖是使用自動布線加手工修改，但是設(shè)成以單層板的形式自動布線，生成的 PCB 圖走線彎彎區(qū)區(qū)太不規(guī)則，后來使用以雙層面板的形式自動布線，然后將 TopLayer 層手工修改，得到的 PCB 圖走線才像塊板。 在本設(shè)計中已經(jīng)提高了太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率，但由于能力有限，所以沒有對太陽電池進(jìn)行最大功率跟蹤設(shè)計，沒能更進(jìn)一步提高太陽能的利用效率。 讓我從原來對單片機(jī)一無所知到對單片機(jī)有所了解再到現(xiàn)在的會用 C 語言在 keil 軟件上編寫程序，讓我對硬件電路的設(shè)計從原來懼怕到現(xiàn)在從容查資料，設(shè)計電路，調(diào)試電路。如果存在弄虛作假、抄襲的情況，本人愿承擔(dān)全部責(zé)任。 最后，自己之所以能順利完成，還是要感謝還是自己的父母，如果沒有他們每日辛苦的勞動與從小對我學(xué)習(xí)有著嚴(yán)格要求和培養(yǎng)我嚴(yán)格做人做事的態(tài)度，正是他們的養(yǎng)育和教導(dǎo)，才有了今天的我現(xiàn)在的成績。2021 [3] 羅曉曙 ,閉金杰 ,楊日星 ,張露 . AVR 單片機(jī)的太陽能電池控制器設(shè)計 [J].現(xiàn)代電子技術(shù) ,2021(10). [4] 百度百科 [5] 中國工控 [6] 百度文庫 [7] 黃海宏，黃長杰，王海欣著 太陽能控制器設(shè)計 [J]. 電子技術(shù)應(yīng)用， May 2021 16 The Design and Production of Solar Contr