【正文】 行移出至 74LS164 的輸出腳上數(shù)碼管就可以顯示相應(yīng)的數(shù)字。在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，LED 數(shù)碼管的顯 8 示常用兩種方法：靜態(tài)顯示和動態(tài)掃描顯示。串口的工作方式可以參看相關(guān)的書籍，此處不做詳細(xì) 介紹。 圖 3 按鍵接線圖 對電路總體考慮后，將 ADC0809 采集電路接在了單片機(jī)的 P0 口，并用 P2 口做采集控制，這樣 P0 口僅用接收數(shù)據(jù)，不用發(fā)送數(shù)據(jù)，有 P0 口的硬件構(gòu)成知 道，其做輸出的話需接上拉電阻，做輸入的不用接，這樣整體上減少了電路的硬 件開支，而 P3 口要做串口傳輸?shù)裙ぷ鳎栽诒倦娐分袑存I接在 P1 口，其中 是數(shù)字減鍵， 為數(shù)字加鍵， 鍵位確定鍵， 為過電流保護(hù)指示 燈，、 為輸出功能選擇鍵，按下 代表給手機(jī)電池充電，按下 則做普通直流電源使用，其中 5V 輸出可直接用 USB 連接線給手機(jī)充電，電池 充電控制則有手機(jī)提供。獨(dú)立按鍵的每個按鍵都單獨(dú)接到單片機(jī)的一個 I/O 口上，獨(dú)立按鍵則通過判 斷按鍵端口的電位即可識別按鍵操作； 而矩陣鍵盤通過行列交叉按鍵編碼進(jìn)行識 別。 在輸出過程中通過單片機(jī)定時器定時檢測輸出電流或電壓， 與設(shè)定值比較后調(diào)節(jié) PWM 占空比，使輸出趨于設(shè)定值。另外，為避免輸入端斷開時 Co 從穩(wěn)壓器輸出端向穩(wěn)壓器放電，造成穩(wěn)壓器的損壞，在穩(wěn)壓器的輸入端和輸 出端之間跨接一個二極管，對 LM7805 起保護(hù)作用。 LM7805 應(yīng)用 圖 2 LM7805 典型應(yīng)用電路 單片機(jī)電源電路的設(shè)計(jì)以三端集成穩(wěn)壓器 LM7805 為核心， 它屬于串聯(lián)穩(wěn)壓 電路，其工作原理與分立元件的串聯(lián)穩(wěn)壓電源相同。因此該設(shè)計(jì)采用模塊式組合，根據(jù)不同充電負(fù)載的需要，將太陽 能板進(jìn)行組合以達(dá)到具有一定要求的輸出功率和輸出電壓的一組光伏電池。這就需要一個復(fù)雜的控 制系統(tǒng)，51 系列單片機(jī)時當(dāng)前使用最為廣泛的 8 位單片機(jī)系列，其豐富的開發(fā) 資源和較低的開發(fā)成本，是 51 系列單片機(jī)現(xiàn)在以至將來都會有強(qiáng)大的生命力。這種便捷的太陽能充電器 幾乎可以在任何地方補(bǔ)充電力，從而獲得通信的自有。鋰電池一般不宜采用全過程恒流充電方式，而是 4 采取開始恒流快速充電， 待電池電壓上升到設(shè)定值時， 自動轉(zhuǎn)入恒壓充電的方式， 并且這樣有利于保存電池容量。 硅太陽能電池片常用的為單晶 125 大倒角，其尺寸為 125mm*125mm，對角 線 150mm，功率 ，工作電壓 ，工作電流 ，開路 電壓 ，短路電流 。在實(shí)驗(yàn)室 里最高的轉(zhuǎn)換效率為 %，規(guī)模生產(chǎn)時的效率為 15%。 目前，太陽能電池的應(yīng)用已從軍事領(lǐng)域、航天領(lǐng)域進(jìn)入工業(yè)、商業(yè)、 農(nóng)業(yè)、通信、家用電器以及公用設(shè)施等部門，尤其可以分散地在邊遠(yuǎn)地區(qū)、 高山、沙漠、海島和農(nóng)村使用，以節(jié)省造價很貴的輸電線路。 關(guān)鍵詞： 關(guān)鍵詞：太陽能，電池，單片機(jī)，智能，BUCK 變換器 2 Multipurpose solar mobile charger Abstract Increasing depletion of fossil energy, it39。 太陽能作為一種可再生能源它具有取之不 盡、用之不竭和清潔安全等特點(diǎn)，因此有著廣闊的應(yīng)用前景，光伏發(fā)電技術(shù)也越 來越受到人們的關(guān)注，隨著光伏組件價格的不斷降低和光伏技術(shù)的發(fā)展，太陽能 光伏發(fā)電系統(tǒng)將逐漸由現(xiàn)在的補(bǔ)充能源向替代能源過渡。 。T1賦值 。PWM輸出未完成返回 CLR TR0 MOV TH0,PWM2H MOV TL0,PWM2L SETB TR0 SETB PWMF CLR 出低電平 RETI PWMH: SETB CLR TR0 23 。T1賦值 。PWM高電平緩沖 。A中為高電 。PWM輸出標(biāo) EQU 70H 。功能選擇 TVI BIT 03H 7BH 7AH 。從確定設(shè)計(jì)題目的那天開始，指導(dǎo)老師就開始不斷地給我提供 幫助，從最初的方案確定，到元器件的選擇，電路的修改和調(diào)試，程序的編寫和 修改，以及論文的制作等等，很多都是涉及到細(xì)節(jié)的問題；正是由于指導(dǎo)老師無 私幫助，我才得以完成設(shè)計(jì)，指導(dǎo)老師自己也是很忙的，他帶有很多實(shí)驗(yàn)課，每 次與指導(dǎo)老師見面幾乎都是在實(shí)驗(yàn)室，可想而知指導(dǎo)老師對我的關(guān)心，在做畢業(yè) 設(shè)計(jì)的同時也是一個學(xué)習(xí)和成長的過程， 雖然設(shè)計(jì)中很多東西都是指導(dǎo)老師以前 做過的， 但是指導(dǎo)老師幾乎每次都對我說： 先自己慢慢做， 有什么問題再來問我， 正是由于指導(dǎo)老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度， 才使我從最初接觸這個課題時的迷茫變?yōu)楝F(xiàn) 在豁然開朗，期間指導(dǎo)老師不斷提供的幫助和鼓勵是很重要的，特別要提及的是 關(guān)于充電器的應(yīng)用問題， 要是沒有指導(dǎo)老師提供的指導(dǎo)和建議是根本不可能完成 的。 軟件的設(shè)計(jì)采用模塊化的程序設(shè)計(jì)方法，分為主程序部分、按鍵采集模塊、 數(shù)碼管顯示模塊、AD 轉(zhuǎn)換采集模塊以 PWM 脈寬信號產(chǎn)生模塊等。其輸出電壓 0 到 5V 可調(diào)，數(shù) 字顯示，并有完善的過流保護(hù)功能，從而確保電子產(chǎn)品的安全使用。 入口 初始化 啟動轉(zhuǎn)換 N 轉(zhuǎn)換結(jié)束？ Y 處理存儲 返回 圖 11 數(shù)據(jù)采集子程序結(jié)構(gòu)流程圖 16 充電子程序的設(shè)計(jì) 充電過程分兩階段進(jìn)行，第一階段為恒流充電，充電電流可設(shè)定，當(dāng)充電電 壓達(dá)到 4V 時轉(zhuǎn)入第二階段，即 的恒壓充電方式，恒壓充電電流會隨著時 間的推移而逐漸降低，待充電電流降到 時，表明電池已充到額定容量的 93%～95%，此時即可認(rèn)為基本充滿，如果繼續(xù)充下去，充電電流會慢慢降低到 零，電池完全充滿 。當(dāng)要顯示某字符時，把表格的起始地址送入數(shù)據(jù)指針 寄存器 DPTR 中作為基址，將顯示緩沖區(qū)內(nèi)的數(shù)據(jù)作為偏移量送入變址寄存器 A，執(zhí)行查表指令“MOVCA，A+DPTR” ，則累加器 A 中得到的結(jié)果即表格中 取出的對應(yīng)數(shù)字的字形碼。 然后判斷 P1 口是否有鍵按下，如果沒鍵按下繼續(xù)判斷。讀線、讀取、相連的端口，并將其值判斷處理后存于相關(guān)緩存中。 因此， 在單片機(jī)運(yùn)行后， 首先清 0 使之置初始參數(shù)設(shè)定， 便于程序設(shè)計(jì)人員掌握，以利系統(tǒng)的工作。 3 匯編源程序的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn) 系統(tǒng)整體程序框架 本設(shè)計(jì)整體工作主要由單片機(jī)程序控制實(shí)現(xiàn)，其工作過程為：電路啟動初始 化，電路功能選擇，輸出選擇并確定輸出，單片機(jī)采集計(jì)算輸出 PWM 信號，定 時采集數(shù)據(jù)并處理調(diào)節(jié) PWM 信號占空比等，程序整體框架如圖 8 所示。SIGN 為集電極開路邏輯輸出，SIGN 為低電平表示電流由 RS－流向 RS+。 圖 7 MAX471 典型應(yīng)用電路 MAX471 所需的供電電壓 Vbr/Vcc 為 3～36V，所能跟蹤的電流的變化頻率 可達(dá)到 130kHz，采用 8 腳封裝，其典型應(yīng)用電路如圖七所示。MAX471 內(nèi)置 35mΩ精密傳感電阻，可測量電流的上下限為 3A。START 上升沿將逐 次逼近寄存器復(fù)位。因 ADC0809 的內(nèi)部沒有時鐘電路，所需時鐘信號 必須由外界提供，通常使用頻率為 500KHZ，VREF（＋） ，VREF（－）為參考 電壓輸入。OE 為輸出允 許信號，用于控制三條輸出鎖存器向單片機(jī)輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)。 表 1 CBA 通道選擇表 C BA 000 001 010 011 100 101 110 111 選擇的通道 IN0 IN1 IN2 IN3 IN4 IN5 IN6 IN7 數(shù)字量輸出及控制線：11 條 ST 為轉(zhuǎn)換啟動信號。 地址輸入和控制線：4 條 ALE 為地址鎖存允許輸入線，高電平有效。 （1）ADC0809 的內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu) 圖 6 ADC0809 內(nèi)部結(jié)構(gòu)及管腳圖 ADC0809 由一個 8 路模擬開關(guān)、一個地址鎖存與譯碼器、一個 A/D 轉(zhuǎn)換器 10 和一個三態(tài)輸出鎖存器組成。 在本電路中輸入始終大于輸出，所以采用脈寬調(diào)制方式的 BUCK 變換器， BUCK 變換器又稱降壓變換器、串聯(lián)開關(guān)穩(wěn)壓電源、三端開關(guān)型降壓穩(wěn)壓器。 （2）Boost 電路——升壓斬波器，其輸出平均電壓 U0 大于輸入電壓 Ui，極性相同。它有兩種類型，即線性變換器和開關(guān)變換器。 本設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)采用的是共陽極數(shù)碼管，因而各數(shù)碼管的公共極接電源 VCC，本電 路有 LM7805 提供，并采用三只串聯(lián)的二極管降壓，而非電阻降壓，這樣保證個 數(shù)碼段的亮度一致?？梢蕴峁﹩?獨(dú)鎖存的 I／O 接口電路很多，常用的就是通過串口外接串并轉(zhuǎn)換器 74LS164， 擴(kuò)展并行的 I／O 口。 本設(shè)計(jì)采用基于串口的 LED 數(shù)碼管靜態(tài)顯示電路，在串口擴(kuò)展中最常用的 就是基于串口的 LED 數(shù)碼管顯示電路。其中，方式 0 是 8 位移位寄存器輸入／輸出方式，多用與外接移位 寄存器以擴(kuò)展 I／O 端口。 在本設(shè)計(jì)中由于按鍵不是太多，故采用獨(dú)立按鍵法，這樣可以減小編程的難 7 度，圖 3 為本設(shè)計(jì)的按鍵接線圖。 按鍵指示電路及實(shí)現(xiàn) 在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，按鍵主要有兩種形式：獨(dú)立按鍵；矩陣編碼鍵 盤。具體工作過程是上電復(fù)位，首先查詢鍵盤，確定充電器功能，確定后繼續(xù) 查詢鍵盤以確定輸出電流大小，或作為普通電源的輸出電壓，然后轉(zhuǎn)入相應(yīng)子程 序并分析計(jì)算 PWM 占空比， 開始輸出電流或電壓， 并將數(shù)據(jù)送至顯示電路顯示。 一般電容的耐壓應(yīng)高于電源的輸入電壓和輸出電壓。 考慮被充電池的電流不同所需充電時間不等， 采用八塊相同參數(shù)電池板進(jìn)行串、并聯(lián)，實(shí)測電池板的輸出電壓最大值為 , 電流最大可達(dá) 450mA，總標(biāo)稱功率為 5W 左右,實(shí)際輸出可根據(jù)不同的被充電對 象進(jìn)行平滑調(diào)整[7]。 太陽能電池板的選用 太陽能電池板是太陽能供電系統(tǒng)工作的基礎(chǔ)，是該充電器的核心部分，其功 能是將太陽光的輻射能量轉(zhuǎn)化為電能，如今的便攜式數(shù)碼設(shè)備種類較多，所需電 壓電流不等，對于輸入功率較大的設(shè)備，必須采用面積較大的電池板，而這又給 攜帶帶來不便。由于充電器多采用大電流的快速充電法，在電池充滿后如果不及時 停止會使電池發(fā)燙，過度的充電會嚴(yán)重?fù)p害電池的壽命。把太陽能電池板放在一個有陽光 的地方，即可以為手機(jī)提供一個方便的太陽能充電點(diǎn)。 本課題研究的主要內(nèi)容 本充電器通過太陽能電池板將太陽能轉(zhuǎn)化為電能，經(jīng)過 DC/DC 變換電路處 理后，由充電電路為負(fù)載供電。但受制于其材料引發(fā)的光電效 率衰退效應(yīng)，穩(wěn)定性不高，直接影響了它的實(shí)際應(yīng)用。單晶硅太陽能電池轉(zhuǎn)換效率最高，技術(shù)也最為成熟。這對改善生態(tài)環(huán)境、緩解溫室氣體的有害 hk 作用具 有重大意義。與 常規(guī)的充電器相比，太陽能充電器有著明顯的優(yōu)勢。 目 錄 1 緒論…………………………………………………………………………………1 本課題的研究背景…………………………………………………………1 硅太陽能電池及參數(shù)………………………………………………………1 本課題研究的主要內(nèi)容……………………………………………………1 2 太陽能手機(jī)充電器硬件設(shè)計(jì)……………………………………………………2 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案…………………………………………………………2 太陽能電池板的選用……………………………………………………3 LM7805 應(yīng)用………………………………………………………………3 單片機(jī)電路…………………………………………………………………4 按鍵指示電路及實(shí)現(xiàn)……………………………………………………4 數(shù)碼管顯示電路…………………………………………………………5 BUCK 斬波電路……………………………………………………………6 電壓電流的 A/D 采集……………………………………………………7 MAX471 介紹及工作原理…………………………………………………9 3 匯編源程序的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)…………………………………………………………10 系統(tǒng)整體程序框架………………………………………………………10 電路啟動初始化…………………………………………………………10 按鍵采集程序……………………………………………………………11 數(shù)碼管顯示子程序………………………………………………………12 數(shù)據(jù)采集及模數(shù)轉(zhuǎn)換程序………………………………………………13 充電子程序的設(shè)計(jì)………………………………………………………14 電源子程序的設(shè)計(jì)………………………………………………………15 結(jié)束語………………………………………………………………………………16 致謝…………………………………………………………………………………16 參考文獻(xiàn)……………………………………………………………………………17 附錄 1 主電路原理圖………………………………………………………………18 附錄 2 匯編源程序…………………………………………………………………19 1 摘 要 化石能源的日益枯竭、人們對環(huán)境保護(hù)問題的重視程度也在不斷提高，尋找 潔凈的替代能源問題變得越來越迫切。建議您優(yōu)先選擇TXT，或下載源文件到本機(jī)查看。為了解決 這一問題，本課程設(shè)計(jì)介紹一種多用太陽能手機(jī)充電器，利用單片機(jī)控制，將太 陽能經(jīng)過電路變換為穩(wěn)定直流電給手機(jī)充電， 并能在電池充電完成后自動停止充 電，還可作為一般直流電源使用，從而擺脫對市電的依賴而獲得通信的自由。 太陽能電池是利用太陽光和材料相互作用直接產(chǎn)生電能，不需要消耗 燃料和水等物質(zhì)，使用中不釋放包括二氧化碳在內(nèi)的任何氣體，是對環(huán)境 無污染的可再生能源。 硅太陽能電池及參數(shù) 硅太陽能電池及參數(shù) 硅太陽能電池分為單晶硅太陽能電池、 多晶硅薄膜太陽能電池和非晶硅薄膜 太陽能電池三種。 非晶硅薄膜太陽能電池成本低重量輕， 轉(zhuǎn)換效率較高，便于大規(guī)模生產(chǎn)，有極大的潛力。常見的太陽能電池電壓有 3V、 6V、9V、12V、18V、32V、48V 等，更大的用于太陽能電廠發(fā)電項(xiàng)目。 文中介紹設(shè)計(jì)的太陽能手機(jī)充電器，與普通的手機(jī)充電器相比，它的的特殊 之處除了能源的供應(yīng)來自太陽能電池板外，充分利用單片機(jī)的智能性，設(shè)有完備 的電壓電流檢測保護(hù)電路，并通過顯示電路顯示電路狀態(tài)，通過功能鍵可以靈活 的選擇電路輸出，為不同