【正文】 總線接口，所以使用時(shí)要先通過軟件模擬總線的工作時(shí)序，正確的調(diào)用函數(shù)就可方便的擴(kuò)展總線接口部件。按照1602液晶的寫操作時(shí)序圖，結(jié)合硬件連接電路，軟件設(shè)計(jì)中電壓顯示模塊的流程圖如圖45所示。（3）將數(shù)據(jù)或命令送到達(dá)數(shù)據(jù)線上。1602的基本時(shí)序如下：讀狀態(tài) 輸入：RS=L, =H, E=H 輸出：DO~D7=狀態(tài)字讀數(shù)據(jù) 輸入：RS=H, =H, E=H 輸出：無寫指令 輸入：RS=L, =L, DO~D7=指令碼，E=H高脈沖輸出：DO~D7=狀態(tài)字寫數(shù)據(jù) 輸入：RS=H, =L, DO~D7=數(shù)據(jù)，E=H高脈沖 輸出：無作為顯示用的芯片，通常對其進(jìn)行寫操作，1602液晶寫操作時(shí)序圖如圖44所示。 //設(shè)置16X2顯示,5X7點(diǎn)陣,8位數(shù)據(jù)接口write_(0x0c)。下面就1602的初始化指令和操作時(shí)序進(jìn)行介紹。由于ADC0804的轉(zhuǎn)換時(shí)間很短，本設(shè)計(jì)未用中斷讀取A/D的數(shù)據(jù)，而是在啟動A/D轉(zhuǎn)換后，稍等一會時(shí)間（程序中用延時(shí)函數(shù)實(shí)現(xiàn)），直接讀取A/D的數(shù)字輸出口即可。在INTR變?yōu)榈碗娖胶?，若CS、RD同時(shí)來低電平，則數(shù)據(jù)鎖存器的三態(tài)門打開，把數(shù)字信號送出，此時(shí)直接讀取數(shù)字端口數(shù)據(jù)，便可得到轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號。蓄電池電壓的采集、轉(zhuǎn)換顯示和異常數(shù)據(jù)的存儲都在測控子程序中進(jìn)行，系統(tǒng)應(yīng)用主程序采用模塊化結(jié)構(gòu)，首先完成初始化，然后就開始按順序調(diào)用各個(gè)模塊子程序，通過系統(tǒng)自檢和控制指令來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)處理和電路控制，有效的控制蓄電池充放電。系統(tǒng)軟件主要完成蓄電池電壓采集轉(zhuǎn)換，PWM脈沖充電控制、實(shí)時(shí)LCD顯示，異常報(bào)警等。當(dāng)然單片機(jī)和DB9要共地，這是實(shí)現(xiàn)串行通信的前提條件。 第三部分是供電。由11114腳構(gòu)成兩個(gè)數(shù)據(jù)通道。第一部分是電荷泵電路。MAX232芯片是專門為電腦的RS232標(biāo)準(zhǔn)串口設(shè)計(jì)的單電源電平轉(zhuǎn)換芯片,使用+5v單電源供電。由于并行通信存在使用傳輸線較多，長距離傳送成本高且收、發(fā)方的各位同時(shí)接受存在困難等諸多問題，所以在現(xiàn)代單片機(jī)測控系統(tǒng)中，信息的交換多采用串行通信方式。根據(jù)各引腳的功能，依據(jù)總線系統(tǒng)的典型硬件連接圖，AT24C02與單片機(jī)連接構(gòu)成的數(shù)據(jù)存儲電路如圖313所示。該器件通過I2C總線接口進(jìn)行操作，有一個(gè)專門的寫保護(hù)功能。為了解決這一難題，本設(shè)計(jì)采用具有I2C總線接口的串行E2PROM器件，這里選擇AT24C02芯片。液晶3端通過接一個(gè)10K 電位器接地來調(diào)節(jié)顯示對比度。1602引腳功能如表32所示。為了更好的顯示電壓值，同時(shí)擴(kuò)展自己學(xué)習(xí)芯片的能力，本設(shè)計(jì)用液晶1602來顯示蓄電池的電壓值。圖 310 電壓采集電路（2）ADC0804構(gòu)成的典型A/D轉(zhuǎn)換電路圖 311 A/D轉(zhuǎn)換電路按照芯片手冊中ADC0804的典型接法，系統(tǒng)中設(shè)計(jì)的A/D轉(zhuǎn)換電路如311所示。VIN(+) VIN() ——差動模擬電壓輸入?！獠孔x取轉(zhuǎn)換結(jié)果的控制輸出信號。AD轉(zhuǎn)換器最主要的技術(shù)參數(shù)是轉(zhuǎn)換速度和轉(zhuǎn)換精度，由于逐次比較型兼有并行A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換速度高和雙積分型轉(zhuǎn)換精度高的優(yōu)點(diǎn)，所以得到普遍應(yīng)用。市場中集成的A/D轉(zhuǎn)換器品種很多，選用時(shí)需要綜合考慮各種因素進(jìn)行選取。M0S管Q1控制著充電電路，當(dāng)充電控制信號PWM為低電平時(shí)，光耦內(nèi)部的發(fā)光二極管的電流近似為零，右側(cè)三極管不導(dǎo)通，輸出端兩管腳間的電阻很大，相當(dāng)于開關(guān)“斷開”，輸出端K1被抬高，電阻R9右側(cè)被穩(wěn)壓管D2穩(wěn)壓到12V左右，MOSEFT的Vgs0，MOS管Q1開啟，太陽能極板開始對蓄電池充電；當(dāng)充電控制器信號為高電平時(shí)，光耦內(nèi)部的發(fā)光二極管發(fā)光，三極管導(dǎo)通，輸出端兩管腳間的電阻變小，相當(dāng)于開關(guān)“接通”，此時(shí)從U2輸入的電壓經(jīng)光耦流向接地端，K1處的電壓接近為零，MOSEFT的Vgs0，Q1截止，充電電路關(guān)斷。圖 37 充放電電路按程序設(shè)計(jì)當(dāng)檢測到蓄電池的電壓低于12V，充電模式為均充，Q1為完全導(dǎo)通狀態(tài)，也就是導(dǎo)通的脈沖占空比最大；，充電模式為浮充，Q1導(dǎo)通與不導(dǎo)通的占空比例變小，；當(dāng)檢測到蓄電池的電壓等于15V左右，Q1截止使充電停止，同時(shí)Q2也關(guān)閉來關(guān)斷負(fù)載。電容C4是太陽能電池板輸出電壓濾波，使得更穩(wěn)定地給蓄電池充電。所使用的MOSFET是電壓控制單極性金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管，所需驅(qū)動功率較小。蜂鳴器報(bào)警電路圖如圖36所示。其中LED1為正常充電指示燈，LED2為過壓指示燈，LED3為欠壓指示燈。一個(gè)單片機(jī)系統(tǒng)能否正常運(yùn)行，首先要檢查是否能復(fù)位成功。單片機(jī)的復(fù)位電路如圖34所示。電路中CC7是反饋電容，其值在5pF~30pF之間選取，本電路選用的電容為30pF。本設(shè)計(jì)單片機(jī)最小系統(tǒng)擴(kuò)展電路包括上電復(fù)位電路，時(shí)鐘電路，工作指示燈和蜂鳴器報(bào)警電路等。為使能從0000H 到FFFFH的外部程序存儲器指令，必須接GND。這個(gè)ALE使能標(biāo)志位(地址為8EH的SFR的第0位)的設(shè)置對微控制器處于外部執(zhí)行模式下無效。在一般情況下，ALE以晶振六分之一的振蕩頻率輸出脈沖，可作為外部定時(shí)器或時(shí)鐘使用。特殊寄存器AUXR(地址8EH)上的DISRTO位可以使此功能無效。如P0、PPP3。如VCC、GND、XTALXTAL2。同時(shí)該芯片還具有PDIP、TQFP和PLCC等三種封裝形式，以適應(yīng)不同產(chǎn)品的需求。STC89C52具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能：8k字節(jié)Flash，256字節(jié)RAM，32位I/O 口線，看門狗定時(shí)器，2個(gè)數(shù)據(jù)指針，三個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，一個(gè)6向量2級中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時(shí)鐘電路。數(shù)據(jù)存儲電路模塊，使得當(dāng)電壓出現(xiàn)異常時(shí)，讓蜂鳴器報(bào)警，同時(shí)把異常電壓值通過I2C總線存放在E2PROM中，作為以后分析使用。首先采用并聯(lián)分壓方式對蓄電池電壓采集后，送到AD模塊中的A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換得到一個(gè)數(shù)字信號的電壓值，再將此信號送入到控制模塊中單片機(jī)進(jìn)行處理；然后在軟件程序控制下，單片機(jī)輸出控制信號送到充放電模塊中，經(jīng)光耦驅(qū)動電路來控制MOSFET。3 太陽能充電控制器的硬件電路設(shè)計(jì)在整體方案的指導(dǎo)下，依據(jù)工程設(shè)計(jì)的常見思路，本論文從硬件電路設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)兩個(gè)方面入手，運(yùn)用模塊化的設(shè)計(jì)方法去進(jìn)行控制器的設(shè)計(jì)。整體方案設(shè)計(jì)，講述了光伏發(fā)電技術(shù)中最重要部分控制器和蓄電池的作用，控制器主要負(fù)責(zé)控制太陽能極板對蓄電池的充電以及控制蓄電池對負(fù)載的供電。單片機(jī)在軟件程序的控制下輸出PWM控制信號，經(jīng)光耦驅(qū)動MOSFET管開啟與關(guān)閉來控制充放電電路。輸出電壓波形如圖23所示。充電脈沖使蓄電池充滿電量，而間歇期使蓄電池經(jīng)化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的氧氣和氫氣有時(shí)間重新化合而被吸收掉，從而減輕了蓄電池的內(nèi)壓，使下一輪的充電能夠更加順利地進(jìn)行，使蓄電池可以吸收更多的電量。（2）改進(jìn)的充放電方式針對目前市場上控制器的主要問題是由于對于蓄電池的保護(hù)不夠充分，不合適的充電方式容易導(dǎo)致蓄電池的損壞，同時(shí)通過對蓄電池的工作原理和對影響蓄電池使用壽命因素的分析，本論文提出了PWM (Pulse Width Modulation)脈寬調(diào)制充電方法。階段充電法這種方法雖然可以將出氣量減到最少，但作為一種快速充電方法使用，實(shí)際應(yīng)用中受到一定的限制。這種充電控制方法簡單，但由于電池的可接受電流能力是隨著充電過程的進(jìn)行而逐漸下降的，到充電后期，充電電流多用于電解水，產(chǎn)生氣體，使出氣過多，影響蓄電池的使用壽命。根據(jù)蓄電池的工作原理，結(jié)合實(shí)際應(yīng)用情況，在光伏發(fā)電系統(tǒng)中，影響鉛酸蓄電池壽命的主要因素有：充電電壓的設(shè)置、過放控制點(diǎn)的設(shè)置、溫度、運(yùn)行環(huán)境等。（3）充電控制器一般太陽能極板輸出電壓的不穩(wěn)定，不能直接應(yīng)用于負(fù)載，需要將太陽能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔芎蟠鎯Φ絻δ茉O(shè)備如蓄電池中，而控制器在這個(gè)過程中起著樞紐作用，其性能的好壞將會直接影響實(shí)際應(yīng)用的使用效果。工作原理搞懂了之后，接著看蓄電池在整個(gè)系統(tǒng)中的作用。一般鉛酸蓄電池是由正極板、負(fù)極板、隔板、電池槽、電解液和接線端子等部分組成，極板主要有鉛制成，電解液是硫酸溶液。光照在半導(dǎo)體P/N結(jié)上，就會在其兩端產(chǎn)生光生電壓，當(dāng)外部接通電路時(shí)，在該電壓的作用下，將會有電流流過外部電路產(chǎn)生一定的輸出功率。圖 21 太陽能路燈系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)從圖21中可以看出，太陽能極板陣列將太陽能轉(zhuǎn)換為電能并將電能存儲到蓄電池中，蓄電池再將存儲的電能輸出給照明電路供電，完成能量的傳遞。2 太陽能充電控制器的總體設(shè)計(jì)方案在確定設(shè)計(jì)方案之前，需要結(jié)合應(yīng)用實(shí)例，進(jìn)行一定的綜合分析，更加明確控制器的作用，最后來確定整體方案。（1）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，則可開啟充電；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點(diǎn)亮損耗。另一方面，當(dāng)蓄電池給負(fù)載供電時(shí)，由于控制器不能時(shí)刻檢測蓄電池的電壓，這樣很容易發(fā)生蓄電池的過放電，將會導(dǎo)致蓄電池的深度放電，嚴(yán)重影響其壽命。同時(shí)太陽能充放電控制器還控制蓄電池對負(fù)載的供電，保護(hù)蓄電池和負(fù)載電路，避免蓄電池發(fā)生過放現(xiàn)象，由此可見，控制器具有舉足輕重的作用。目前太陽能光伏發(fā)電裝置已廣泛應(yīng)用于通訊，交通，電力等各個(gè)方面。為了更高效的利用太陽能，白天可將太陽能轉(zhuǎn)化為電能，利用蓄電池將電能儲存起來，需要用電時(shí)即可由蓄電池供電。我國幅員遼闊，有著十分豐富的太陽能資源。（3）長久性。而且太陽輻射能與煤炭、石油等常規(guī)能源相比較，更有如下的優(yōu)點(diǎn)：（1）普遍性。新能源包括水能、風(fēng)能、太陽能等。河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書太陽能充放電控制器設(shè)計(jì)畢業(yè)論文目 錄1 緒論 1 課題研究背景和意義 1 太陽能充放電控制器現(xiàn)狀 2 設(shè)計(jì)主要任務(wù) 32 太陽能充電控制器的總體設(shè)計(jì)方案 4 太陽能路燈系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu) 4 充電控制器的控制策略 6 控制器的整體設(shè)計(jì)方案 83 太陽能充電控制器的硬件電路設(shè)計(jì) 10 系統(tǒng)層次原理圖 10 單片機(jī)最小系統(tǒng) 11 STC89C52的簡介 11 單片機(jī)的最小系統(tǒng)及擴(kuò)展電路 13 充放電電路 15 16 A/D轉(zhuǎn)換電路 16 ADC0804的簡介 17 ADC0804外圍接線電路 18 LCD顯示電路 20 E2PROM數(shù)據(jù)存儲電路 21 串口通信電路 224 太陽能充電控制器的軟件設(shè)計(jì) 26 系統(tǒng)主程序設(shè)計(jì) 26 電壓采集轉(zhuǎn)換模塊 27 顯示模塊 28 數(shù)據(jù)存儲模塊 31 軟件調(diào)試和仿真 335 總結(jié)與展望 36 設(shè)計(jì)總結(jié) 36 展望 37參考文獻(xiàn) 38致 謝 39附錄Ⅰ 源程序 40附錄Ⅱ 硬件電路圖 54601 緒論 課題研究背景和意義能源資源是國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要基礎(chǔ)之一，隨著人民生活水平的不斷提高和科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，能源的缺口增大，能源問題作為困擾人類長期穩(wěn)定發(fā)展的一大因素?cái)[在了人們面前。這些難題迫使政府和社會在發(fā)展常規(guī)能源的同時(shí)必須加大對新能源的開發(fā)和利用。所以綜合考慮，太陽能無疑是符合我國可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的理想綠色能源，全球能源專家也認(rèn)為，太陽能將成為21世紀(jì)最重要也最有前景的能源之一。利用太陽能作為能源，沒有廢渣，廢料，廢氣，廢水的排放，沒有噪聲，不會污染環(huán)境，沒有公害，清潔干凈。一年內(nèi)到達(dá)地面的太陽輻射能總量要比現(xiàn)在地球上消耗的各種能量的總和大幾萬倍。我國的西部地區(qū)，包括西藏、新疆、青海、內(nèi)蒙古等省，年日照時(shí)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。太陽能光伏發(fā)電現(xiàn)已成為新能源和可再生能源的重要組成部分，也被認(rèn)為是當(dāng)前世界最有發(fā)展前景的新能源技術(shù)。（2）充電控制器的作用及現(xiàn)狀太陽能充電控制器具備充電控制、過充保護(hù)、過放保護(hù)、防反接保護(hù)及短路保護(hù)等一系列功能，解決了這一難題，這樣控制器在這個(gè)過程中起著樞紐作用，它控制太陽能極板對蓄電池的充電，加快蓄電池的充電速度，延長蓄電池的使用壽命。但是這些方法由于充電方式單一加上控制策略不夠完善，都存在一定的局限性。這里以充/放電最大電流10A，額定電壓12V控制器系統(tǒng)為例，其實(shí)現(xiàn)的主要功能如下。（5）當(dāng)用戶將太陽能電池板接反至控制器時(shí)，具有保護(hù)控制器不被毀壞的功能；（6）當(dāng)用戶將蓄電池接反至控制器時(shí)，要有報(bào)警功能，并且具有保護(hù)控制器不被毀壞的功能。太陽能路燈系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)如圖21所示。具有很強(qiáng)的光伏效應(yīng)半導(dǎo)體材料，當(dāng)吸收一定能量的光子后其內(nèi)部導(dǎo)電的載流子電子和空穴分布和濃度發(fā)生變化。太陽能充電控制器最主要的功能是控制太陽能極板對蓄電池的充電，蓄電池的性能和充放電的方式有很大的關(guān)系，所以在設(shè)計(jì)控制器之前需要對蓄電