【正文】 除了部分程序分支 (Branch)的指令需要 2 個指令周期外，所有的指令執(zhí)行時間都只需要 1個指令周期而已；操作時鐘 速度范圍： DC 到 20MHZ 的時鐘輸入，相當于 DC 到最短 200ns 的指令周期；程序存儲器 (Flash)最多可到 8K 的字 (14 位寬 )， 368 的字節(jié) (8 位 )以及 256 字節(jié)的 EEPROM 數(shù)據存儲器：引腳和 PICl6C73/74/76/77 完全兼容；支持中斷處理 (14 個中斷源 )； 8 層的硬件堆棧 (Hardware Stack)結構；有直接、間接及相對尋址三種模式；具有上電復位功能 POR(Poweron Reset)；內置上電延時定時器 PWT(Powerup Timer)與振蕩器起振定 OST(OscillatorStartup Timer)；內部的看門狗定時器 WDT(Watchdog Timer )有自己的 RC 振蕩器，提高動作的可靠度；提供可編程代碼保護 (Code Protection)功能；具有省電功能的休眠 (SLEEP)模 式 ；多 種 振 蕩 時 鐘 形 式 的 選擇 ； 采 用 低 功 率 、 高 速的 CMOS Flash/EEPROM 技術；完全靜態(tài)設計 (Full Static Design)；使用兩個引腳來完成串行燒寫的工作亦即支持 ICSP（ InCircuit Serial Programming）功能：燒寫時僅需 5v 的電源即可；兩個引腳的 ICD(InCircuit Debug)接口功能；可對程序存儲器進行讀取或寫入的動作；操作電源范圍彈性大，由 到 ；引腳可吸入或提供電流高達 25mA；商業(yè)用、工業(yè)用或范圍更大的操作溫度范圍；低功率消耗，在 5V/4MHz 下，低于 2mA；在 3V/32kHz 下，約為 20uA；在一般待命狀況下，電流小于 luA。其中電壓 .電流 .測試光強需要經過 A/D 轉換單元，實現(xiàn)由模擬信號到數(shù)字信號的轉換，而溫度信號的采集采用數(shù)字溫度傳感器，可以直接輸出二進制數(shù)據；轉換成二進制的電壓 、 電流 、 光強和溫度數(shù)據通過串口與 PC 機進行通信，在 PC 機中進行數(shù)據的處理和處理后結果的顯示；整個數(shù)據采集部分以單片機為控制核心，通過單片機實現(xiàn)數(shù)據采集單元 、 A/D 轉換單元和串口通信單元之間的協(xié)調工作。 在鍵盤設計方面采用了 中斷方式 ， 這樣在任何時間的采樣任務都可以得到響應，程序的邏輯性也更強。 采用一種智能溫度傳感器 DS18B20 作為檢測元器件，測溫范圍 55℃ ~125℃ ，分辨率最大可達 ℃ 。 顯示電路 采用LCD 進行顯示，通過 中斷方式 鍵盤進行 各項數(shù)據采集 的控制， 當按下按鍵就可以跳入新的采集任務。 顯示電路 采用直接驅動四位七段數(shù)碼管進行顯示，通過 查詢方式 鍵盤進行 各項數(shù)據采集的控制，通過軟件手段實現(xiàn)按鍵的消抖 。 蘭 州理工大學畢業(yè)設計說明書 15 第三章 系統(tǒng)方案設計 方案一 系統(tǒng)的溫度采集選用 PTl000 鉑電阻溫度傳感器， PT100 是鉑熱電阻，它的阻值會隨著溫度的變化而改變。 太陽能電池的測試方法 太陽能電池的伏安特性受日照強度和電池溫度的影響，因此規(guī)定太陽輻射光譜為 ，日照強度為 1000W/m2，太陽能電池溫度為 25℃時為地面測試太陽能電池性能的標準測試條件 。 日照強度對太陽能電池伏安特性的影響 太陽能電池的溫度實際上是受日照強度影響的。串聯(lián)電阻對填充因子有重要影響，串聯(lián)電阻越小，填充因子越大，太陽能電池的 VI 特性曲線越接近矩形，太陽能電池的轉換效率越高；串聯(lián)電阻越大，短路電流越小，開路電壓不變，填充因子越小，轉換效率越低。 FF：填充因子是太陽能電池的一個重要參數(shù)，定義為太陽能電池的最大輸出功率與開路電壓和短路電流乘積之比，表述為： 蘭 州理工大學畢業(yè)設計說明書 13 (24) 填充因子是評判太陽能電池輸出特性的重要指標，能夠反映太陽能電池質量的優(yōu)劣程度，其值永遠小于 1，填充因子越大，表明太 陽能電池輸出特性越趨于矩形。太陽能電池的伏安特性曲線受太陽能電池自身的工藝參數(shù) .外界光照的強度和太陽能電池自身溫度等因素的影響，不同的伏安特性曲線可以反映太陽能電池在不同環(huán)境條件下工作時的發(fā)電能力和最佳效率點。 從太陽能電池的伏安特性曲線中可以看出太陽能電池既不是恒流源，也不是恒壓源，不可能為負載提供任意大的功率。式中 U 為負載兩端電壓， Iph 為光生電流， A 的取值范圍為l～ 5，稱為二極管因子，用于考慮電路中二極管的非理想 pn 結。 在一定的光強照射下，太陽能電池的光電流不隨工作狀態(tài)而變化，在等效電路中可以看做恒流源，光電流中的一部分流經負載，在負載兩端建立端電壓 ，端電壓反過來又正偏于 pn結兩端，產生一股暗電流，暗電流方向與光電流方向 相反 。這一現(xiàn)象稱 為光生伏打效應，也稱光伏效應， 太陽能電池就是根據光伏效應工作的。在結區(qū)即 P 區(qū)與 n 區(qū)交界面的兩側存在一個被稱為耗盡層的空 間 電荷區(qū)。 晶體硅太陽能電池的結構如圖 21 所示，晶體硅太陽能電池是用硅材料制成大面積 pn 結進行工作的，一般是以 P 型硅半導體材料作為基質材料，在 P 型硅表面擴散出一層很薄的經過重摻雜的 n 型層，然后在 n 型層上面制作金屬柵線，作為 正 面接觸電極，在整個背面制作作為背面接觸電極的金屬膜。 太陽能電池依據不同的標準，可以有不同的分類方法： 根據太陽能電池技術的成熟程度來劃分，可以分成以下幾個階段：第 1 代太陽能電池，主要是晶體硅太陽能電池；第 2 代太陽能電池，主要是各種薄膜太陽能電池；第 3 代太陽能電池，主要是各種新概念太陽能電池。 蘭 州理工大學畢業(yè)設計說明書 9 第 二 章 太陽能 電池的特性及測試原理 太陽能電池的分類 太陽能電池是一種能進行能量轉化的光電元件，也稱光伏電池或光電池。 本文設計了太陽能電池測試系統(tǒng)的數(shù)據采集部分，可以有效的采集太陽能電池的電流 、 電壓 、 光強和溫度等參量，數(shù)據的采集過程可以在很短的時問內完成，避免了溫度和光強變化對測試數(shù)據的影響。 在太陽能光伏發(fā)電技術中太陽能電池起著關鍵和核心的作用，太陽能電池的開路電壓 、 短路電流 、 最大功率 、 轉換效率等性能參數(shù)對其產業(yè)化應用有重要影響。這些項目包括：中國政府的 “光明工程”先導項目，中國和加拿大合作的“ CIDA 太陽能農村通電項目”，國家計委的光明工程， 西藏阿罩光電計劃等。我國于 1971 年發(fā)射的東方紅二號衛(wèi)星上首次成功地利用了太陽能電池，在 80 年代以前我國的光伏工業(yè)尚處于雛形。 據歐洲聯(lián)合研究中心 .世界 能源組織 .歐洲光伏工業(yè)協(xié)會的預測， 2020 年世界光伏發(fā)電將占到全球總電力的 1％，到 2040 年光伏發(fā)電將占到全球發(fā)電量 20％的份額。中國超過三分之二的國土的年同照時間大于 2200 小時，年輻射總量平均大于 5900MJ/平方米，資源極為豐富，有大力發(fā)展的可能性和必要性 。 太陽能利用方式中最重要 .最具應用前景的技術就是太陽能光伏發(fā)電。 表 11 為能源專家對今后 4050 年可再生能源的預測數(shù)據 ， 表 11 中數(shù)據表明，到本世紀中葉，全球石油所剩無幾，天然氣儲量急劇減少，核電和水電在消費結構中的比列都不超過 10％，太陽能 、 風能和生物質能將占能源消費結構的50％。我國未來經濟的發(fā)展面臨著能源短缺 .環(huán)境保護等一系列嚴重問題。三大含碳能源在燃燒過程中還產生了數(shù)量極為巨大的有害氣體 SO2，這是導致酸雨災害的主要原因 。 同時，能源消費也產生了相當嚴重的環(huán)境問題。因此，能源戰(zhàn)略都被世界各國當做其經濟發(fā)展戰(zhàn)略的重要組成部分。數(shù)據采集 蘭 州理工大學畢業(yè)設計說明書 2 Abstract Our world is exposed to energy shortage and environmental pollution problems，solar photovoltaic technology makes solar cells as its core ponents ， this technology is all effective method to solve these two problems， in research and engineer application， people need to use solar cell test system to test solar as to acquire needed data， and to make analysis and judgement to solar cells. Based on the scientific research and production?s actual needs， we designed a solar cell test system based on pic MCU， this system primarily includes two sections，that is， data acquisition， and data processing and results displaying. This text pletes the analysis and design about solar cell test system primarily in light of the following aspects： 1).According to the test principle of the solar cell and the related knowledge about electronic circuit， we have choosed suitable electronic ponents to design a hardware circuit， which can plete the task of data acquisition， this hardware circuit includes data temperature acquisition unit， light intensity signal acquisition unit， voltage and current signal acquisition unit， analogue to digital conversion unit and serial munication unit， and so on. 2). Using pic mcu and the hardware circuit MPLAB IDE bined software program, control hardware circuit plete data acquisition task After pleting the data acquisition system， we made relevant test， and acquired a display interface describing solar cell?s characteristics in the form of graphical and numerical test results indicate that， the solar cell test system this topic has designed works conveniently， and can test specific solar cells，the test results Call be presented to the testers in visual form， providing necessary analysis basis to the testers， the overall performance of the system basicly reached intended target， and the system possesses practical value. Key words： solar cell。 在系統(tǒng)開發(fā)完成后，還進行了相關的測試試驗，得到了以圖形和數(shù)值相結合的方式來描述太陽能電池特性的顯示界面。蘭 州理工大學畢業(yè)設計說明書 1 摘 要 當今世界面臨著能源短缺與環(huán)境污染兩大問題，以太陽能電池為核心元件的太陽能光伏發(fā)電技術是解決這兩大問題的有效途徑，在研究和工程應用中，人們需要用太陽能電池測試儀對太陽能電池進行測試獲取數(shù)據，進而對太陽能電池進行分析評判。 2)、 用單片機與硬件電路相配合的 MPLAB IDE 軟件程序，控制硬件電路完成數(shù)據采集任務。單片機 。工業(yè)現(xiàn)代化所需要的主要能源，如石油 、 煤 、 天然氣等又都是不可再生能源。因此，能源問題將成為制約我國經濟和社會發(fā)展的瓶頸。這些溫室氣體導致地球溫度升高 .冰川后退 .海平面上升，全球性的洪澇 、干旱 、 酷暑 、 嚴寒 、 風暴等自然災害增多，對工農業(yè)生產造成了極為有害的影響。 我國目前的能源消費結構和能源消費規(guī)模已經使環(huán)境不堪重負，能源消費性污染是我國重要的環(huán)