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[17] 郭天祥 . 新概念 51 單片機 C 語言教程 入門、提高、開發(fā)、拓展全攻略 [M]. 北京 : 電子工業(yè)出版社， 2020. 北華大學(xué) 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 40 致 謝 附 錄 程序 ： 以下代 碼為主程序代碼 : include include include include include include include include void int_t1()interrupt 3 { TH1=(6553650000)/256。在設(shè)計的過程 中也遇到過很多問題。 太陽能充放電控制器的主要作用就是 要能自動檢測太陽能電池板電壓是否高于蓄電池電壓，若高于蓄電池電壓則開始充電：若低于蓄電池電壓，則不能開啟充電，否則蓄電池電流會反向流向太陽能電池板而造成電量損耗。 圖 56 A/D 流程圖 蜂鳴器 流程圖 蜂鳴器流程圖如圖 57 所示，開始后設(shè)置循環(huán)計數(shù) A，當 BEEP=1 后延時400ms,延時后 BEEP=0， 再延時 400ms,若判斷 A=0 則結(jié)束，若不等于則重新開始。 北華大學(xué) 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 34 圖 53 新建工程 圖 54 選擇單片機型號 北華大學(xué) 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 35 流程圖 系統(tǒng)流程圖 下圖是本系統(tǒng)的工作流程圖。編寫完畢以后選擇 “保存 ”。仿真電路圖如圖 51 所示，運行后如圖 52 所示。 另外，本文也比較詳細的介紹了單片機的抗干擾技術(shù)。 切斷干擾傳播途徑。這里常用的措施有：繼電器 線圈增加續(xù)流二極管，消除斷開線圈時產(chǎn)生的反電動勢干擾；適當增加電路板上各個集成塊的濾波電路，并且要注意高頻電容的布線，連線應(yīng)靠近電源端并盡量粗短，否則等于增大了電容的等效串聯(lián)電阻，會影響濾波效果； 布線時避免 90 度折 線 ，減少高頻噪聲發(fā)射。某些干擾： 靜電可能會使得芯片上加上一個較大的電壓，這樣一個芯片的某些部件將很快的燒毀。就是在進行數(shù)據(jù)的讀 /寫操作時，由于一些錯誤的信號使得數(shù)據(jù)發(fā)生異變，而這些數(shù)據(jù)的變化可能使得控制狀態(tài)失 靈，也可能改變程序的運行狀態(tài)。一般計算機輸出的控制信號較大，不易受到外界的干擾。 本系統(tǒng)最有可能產(chǎn)生干擾的就是靜電引起的放電干擾 ，還有開關(guān)電源引起的高頻振蕩干擾。 圖 49 電源轉(zhuǎn)換及控制部分電路 生成 并設(shè)計 PCB 電路圖設(shè)計完畢之后進行 PCB 的設(shè)計， 首先 進行驗證，程序?qū)Ⅱ炞C結(jié)果顯示在 Check 字段，如圖 410 所示，在進行數(shù)據(jù)更新，程序?qū)?shù)據(jù)更新結(jié)果顯示在Done 字段，如圖 411 所示。 9013—NPN 型，低頻放大， 50V， ， ,150MHz。 R21， R20 用來啟動硬件自動關(guān)閉充電，當太陽能電池板低于蓄電池電壓時，可由“ PV”直接控制 Q5 三極管， Q6 的控制將失效。當“ PV”電壓等于或大于“ BAT”電壓時，說明太陽能電池板電壓等于或小于蓄電池電壓，這時不能開啟充電控制。 DW2 為 10V穩(wěn)壓管，當蓄電池電壓高于 10V時，通過三極管 Q3 和穩(wěn)壓管 DW2 后降壓到 。晶振通常與鎖相環(huán)電路配合使用，以提供系統(tǒng)所需的時鐘頻率。在通常工作條件下，普通的晶振頻率絕對精度可達百萬分之五十 ， 高級的精度更高。 圖 45 蜂鳴器 按鍵設(shè)計 圖 46 中按鍵用來調(diào)節(jié)系統(tǒng)的各個參數(shù)及狀態(tài)。 北華大學(xué) 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 23 圖 43 1602液晶接口 發(fā)光二極管的設(shè)計 圖 44 為控制器發(fā)光二極管指示燈，它有 6 個狀態(tài)指示： ① 蓄電池接入指示燈； ②系統(tǒng)正常工作狀態(tài)指示燈；③蓄電池欠壓指示燈；④蓄電池過壓指示燈；⑤充電狀態(tài)指示燈；⑥負載工作狀態(tài)指示燈。 1602 液晶 — 可顯示兩行，每行 16個字母，工作電壓 ～ ,帶背光，并口操作方式。 加入串口的目的主要有三個 ：一是給單片機下載程序；二是使控制器具有遠程通信或遠程監(jiān)視的功能；三是將控制器每天采集到得數(shù)據(jù)的極限值和發(fā)生異常狀態(tài)時的數(shù)據(jù)記錄在 其 內(nèi)部的 E178。超強抗干擾 寬電壓范圍 ～ 兩個定時器 內(nèi)置 E178。 4 路 PWM/PCA/CCU/捕獲 /比較單元 北華大學(xué) 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 21 圖 41 主控芯片 主控芯片采用 STC12C5412AD 單片機，該單片機具有以下特性： 最后，以上設(shè)計中的所有參考點都可手動調(diào)節(jié)，同時可手動微調(diào)以校準單片機的 A∕ D 參考電壓，使所有控制器的參考點統(tǒng)一。 當用戶將太陽能電池板反接至控制器時，要有報警功能，并且具有保護控制器不被損壞的功能。切斷負載輸出后，控制器要能夠自動檢測負載 功率，當負載功率降低到額定功率一下時，控制器又可自動開啟負載。 北華大學(xué) 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 19 第 4章 系統(tǒng)硬件 設(shè)計 太陽能充 /放 電器原理 太陽能充放 /電控制器的作用是有效地控制太陽能電池板給蓄電池充電，同時控制蓄電池為負載放電，以 12V蓄電池為例，以其配套的太陽能電池板在有一定光照強度下的開路電壓為 21V，接入控制器后的電壓為 17V，蓄電池的電壓為10~14V，不同的蓄電池其充放電特性是不同的，若為小容量蓄電池，當接通太陽能電池板與蓄電池后，蓄電池的電壓會在很短的時間內(nèi)被電池板充到 14V，若不加控制，蓄電池電壓甚至?xí)?，我們判斷蓄電池是否已?jīng)充滿的標準就是檢測蓄電池的電壓值，實際上在這種方式下檢測出的結(jié)果是 不準確的，因此此時檢測到得蓄電池電壓是虛電壓，而等電池穩(wěn)定后，再測量電壓，會發(fā)現(xiàn)電壓下降了許多，我們加入控制器的目的就是當檢測到蓄電池電壓達到一定值時，使用控制器控制連接太陽能電池板與蓄電池之間的 MOS 管的開關(guān)，以一種脈寬調(diào)制的方式，降低充電電流以進一步為蓄電池充電，直到最后用很微小的電流將蓄電池電壓維持在某一固定值。但是在光伏系統(tǒng)中因為充電電源本身并不是真正意義上的“無限電源”，而是來自太陽能光伏陣列這個“有限電源”，對蓄電池充電的同時還必須考慮電源電流的“來源”是否足夠。當然脈沖充電電流、持續(xù)時間和放電電流以及持續(xù)時間必須根據(jù)蓄電池的要求進行?？焖俪潆娋褪遣捎么箅娏骱透唠妷簩π铍姵爻潆?，在 12 小時內(nèi)把蓄電池充好，而且在這個過程中不會使蓄電池產(chǎn)生大量析氣和使蓄電池電解液溫度過高 (一般在 45℃ 以下 )。如圖 35 的虛線段 fU 。這樣蓄電池在初期充電不會出現(xiàn)很大的電流，在后期也不會出現(xiàn)高電壓，使蓄電池產(chǎn)生析氣。 恒壓限流充電 恒壓限流充電方式是為克服恒壓充電時初始電流過大而進行改進的一種方式。此法的充電特性曲線如圖 34 所示，此法也有其不足之處： ① 在充電初期，如果蓄電池放電深度過深，充電電流會很大，不僅危及充電控制器的安全，而且蓄電池可能因過流而受到損傷。 放電時間 U 電池端電壓 轉(zhuǎn)折點 北華大學(xué) 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 16 圖 33 恒流充電曲線 圖 34 恒壓充電曲線 恒壓充電 恒壓充電就是指以一恒定電壓對蓄電池進行充電。 這種充電方式的不足之處是，蓄電池開始充電電流偏小，在充電后期充電電流又偏大，充電電壓偏高，整個充電過程時間長，特別在充電后期，析出氣體多，對極板沖擊大，能耗高，其充電效率不足 65%。但到了放電末期，出現(xiàn)轉(zhuǎn)折點，此時電池端電壓急劇下降，這是因為電解液中，硫酸的濃度已經(jīng)很低，電解液擴散到極板的速度不及放電的速度，在電解質(zhì)不足的情況下，極板的電動勢急劇降低，造成電池端電壓的下降，至此應(yīng)停止放電，否則會造成電池的過度放電。鉛酸蓄電池充電后，負極板是鉛（ Pb ），與電解液中的硫酸（ 24HSO ）發(fā)生反應(yīng)，變成鉛離子（ 2Pb? ），鉛離子轉(zhuǎn)移到電解液中，負極板上留下多余的兩個電子（ 2e）。 b) 循環(huán)壽命：在一定的充電條件下，蓄電池被全充全放的次數(shù)。 荷電狀態(tài)是描述蓄電池實際工作狀態(tài)的重要參數(shù)。 2 蓄電池效率 放電時能放出的全部電量與充 電時充入的全部電量的百分比。 dtIQ dtdd ?? 0 (32) 式中 dI 為放電電流， dt 為放電時間 。下面介紹其中一些參數(shù)的概念及相互間的關(guān)系。 北華大學(xué) 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 12 第 3章 蓄電池 充電技術(shù) 研究 太陽能充電系統(tǒng)中充電器最主要的功能是控制太陽 能 電池向蓄電池充電，控制蓄電池向負載供電，控制整個系統(tǒng)的正常、可靠運行。因而對最大輸出功率影響明顯 ，見圖 28 中各實線的波峰的幅值變化。 太陽的光照強度對光伏電池轉(zhuǎn)換效率的影響 圖 2圖 26 分別是太陽能電池陣列在溫度為 25℃時，不同日照 (S)下表現(xiàn)出的電流 電壓 (IV)和功率 電壓 (PV)特性。如果在一定光照下的 IV 特性曲線是理想的矩形，那么 MI 和 MV 乘積就等于 SCI 和 OCV 的乘積。但是要求出其解析解，幾乎不可能。通常采用光伏電池的最大效率值作為其效率 ? ，/MPPT M SPP????。 shR I OI LI 太陽光 V LI shI 北華大學(xué) 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 8 ③ 最大功率點電流 ( MI )：在給定日照強度和溫度下相應(yīng) 最大功率點的電流。此時的等效電路可根據(jù)圖 22來描述，其伏安特性可由 22 式給出。 圖 21 理想狀態(tài)的太陽能電池等效電路圖 在這種等效電路中，加給負荷的電壓 V和流過負荷的電流 I 之間的關(guān)系式，可由下式給出。非晶硅薄膜太陽能電池與結(jié)晶硅電池相比轉(zhuǎn)換效率偏底 ， 但其成本低，便于大規(guī)模生產(chǎn)，受到人們普遍的重視并得到迅速發(fā) 展，電池最高轉(zhuǎn)換效率為 10%左右。硅系列太陽能電池中，單晶硅太陽能電池轉(zhuǎn)換效率最高，技術(shù)也最為成熟。全世界應(yīng)用和研究的光伏材料主要包括單晶硅、多晶硅、砷化鎵晶體材料以及非晶硅等薄膜材料。如此形成的一個個電池元件，把它們串聯(lián)、并聯(lián)起來，就能輸出一定的電壓、電流和功率。當用適當波長的太陽光照射到半導(dǎo)體上時，光能被半導(dǎo)體吸收后，在導(dǎo)帶和價帶中產(chǎn)生非平衡載流子 電子和空穴。太陽能光伏電池正是一種利用光伏效應(yīng)直接將光能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。當太陽光照射時，其中一部分被表面反射掉，其余部分被半導(dǎo)體吸收或透過。 根據(jù)太陽能電池輸出特性和蓄電池的特性，設(shè)計蓄電池的充 /放 電控制方法。甚至單片機廠商還可以根據(jù)用戶的要求量身定做，制造出具有自己特色的單片機芯片。 縱觀單片機的發(fā)展過程，可以預(yù)示單片機的發(fā)展趨勢，大致有： 低功耗 CMOS 化 MCS51 系列的 80C51 推出時的功耗達 120mW，而現(xiàn)在的單片機普遍都在100mW 左右，隨著對單片機功耗要求越來越低，現(xiàn)在的各個單片機制造商基本都采用了 CMOS(互補金屬氧化物半導(dǎo)體工藝 )。 單片機是所有微處理機中性價比最高的一種，隨著種類的不斷全面，功能不斷完善，其應(yīng)用領(lǐng)域也迅速擴大。 單片機也被稱為微控制器 (Microcontroller)，由芯片內(nèi)僅有 CPU的專用處理器發(fā)展而來。 北華大學(xué) 本科生畢業(yè)設(shè)計