【正文】 arts, which are DC regulated power supply circuit, A / D to achieve on the battery terminal voltage of the dynamic monitoring and conversion, AT89C51control and output switching circuit. And finish the entire solar charge controller circuit schematic design and production. PROTEUS simulation with circuit simulation software was acplished, and a corresponding circuit board was produced. However, due to time constraints, I failed to plete the kind of experimental test. In this paper, also the structure of the principle of solar cells, solar panels of the Volta metric characteristics of leadacid batteries monly used in the work of principle was detailed, and the basis of methods monly used on rechargeable batteries was introduced. Key words: solar。 太陽(yáng)能電池是利用太陽(yáng)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(duì)環(huán)境無(wú)污染的可再生能源。而由于太陽(yáng)能發(fā)電有如安全可靠，無(wú)污染，不受地域限制，無(wú)需消耗燃料，維護(hù)簡(jiǎn)便，建設(shè)周期短，建設(shè)的規(guī)模大小隨意，不需要架設(shè)輸線路，可以方便地與建筑物結(jié)合等等一系列的優(yōu)點(diǎn)，這些優(yōu)點(diǎn)是常規(guī)發(fā)電以及其它發(fā)電方式不能比擬的，因而太陽(yáng)能發(fā)電成為目前各國(guó)研究得最多， 發(fā)展也是最快的技術(shù)之一，從 2020年至 2020年，全球光伏電池產(chǎn)量年平均增長(zhǎng)率幾乎達(dá)到了 %。太陽(yáng)能作為一種可再生能源有取之不盡用之不竭并且清潔安全的優(yōu)點(diǎn)，因此太陽(yáng)能有著廣泛的應(yīng)用前景。人們可以隨時(shí)隨地對(duì)手機(jī)充電啦！本課程設(shè)計(jì)介紹一種太陽(yáng)能充電器，利用單片機(jī)控制，將太陽(yáng)能經(jīng)過(guò)電路轉(zhuǎn)換為直流電源給手機(jī)充電，與常規(guī)的充電器相比有著明顯的優(yōu)勢(shì) 設(shè)計(jì)思路和分析 太陽(yáng)能充電器的設(shè)計(jì)，以太陽(yáng)能 電池板為能源核心對(duì)硬件電路進(jìn)行供電，控制電路以單片機(jī)為核心，整個(gè)系統(tǒng)由電源變換電路、采樣電路、處理器、脈寬調(diào)制控制器和電池組組成。單晶硅太陽(yáng)能電池轉(zhuǎn)換效率最高，技術(shù)也最為成熟。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。 銅陵學(xué)院 畢業(yè)論文 （設(shè)計(jì)） 3 系統(tǒng)總體框圖設(shè)計(jì) 圖 11 系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu) 太陽(yáng)能電池在使用時(shí)由于太陽(yáng)光的變化較大，其內(nèi)阻又比較高，因此輸出電壓不穩(wěn)定，輸出電流較小，這就需 要用充電控制電路將電池板輸出的直流電壓變換后供給電池充電。本系統(tǒng)將采用 89C51 做為充電電路的控制器，從而以較低的成本輕松實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的充電智能控制，同時(shí)也可以為其他小型電子產(chǎn)品提供潔 凈的直流電源。本文以手機(jī)、 MP3 等常用小功率用電設(shè)備為例，說(shuō)明其太陽(yáng)能充電器的設(shè)計(jì)過(guò)程。由于 PN 結(jié)電場(chǎng)的存在，這些電子一空穴對(duì)運(yùn)動(dòng)到 PN 結(jié)區(qū)產(chǎn)生分離，其中正電荷和負(fù)電荷分別聚集從而產(chǎn)生了與 PN 結(jié)勢(shì)電場(chǎng)相反的光生電場(chǎng)，當(dāng)接通外部電路環(huán)路時(shí)，電子一空穴對(duì)的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生直流電流，從而對(duì)外出電能因?yàn)閱蝹€(gè) PN 結(jié) 產(chǎn)生的光生電勢(shì)比較小 (約 左右 )，在實(shí)際應(yīng)用中，多將許多個(gè)小的太陽(yáng)能光伏電池單元通過(guò)串聯(lián)或者并聯(lián)組合在一起構(gòu)成光伏電池組件，從而可以輸出更大的電能。最后，當(dāng)所有生成的電流都流經(jīng)負(fù)載而不通過(guò)二極管時(shí)，輸出電壓為零。由于輸出功率是輸出電壓與電流的乘積，因此我們應(yīng)明確電池哪部分工作區(qū)能實(shí)現(xiàn)最大的輸出電壓與電流乘積值，即所謂的最大功率點(diǎn) (MPP)。實(shí)踐中的問(wèn)題在于，太陽(yáng)能電池 MPP 的確切位置會(huì)隨著光照和環(huán)境溫度的變化而變化，因此，為了盡可能利用太陽(yáng)能，系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)必須在實(shí)際工作條件下實(shí)現(xiàn)或接近 MPP。電池按轉(zhuǎn)換能量方式分為兩大類：一類是物理電池，如太陽(yáng)能電池；另一類是化學(xué)電池，即把化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置。一次電池，又叫不可充電電池或原電池，從電池單向化學(xué)反應(yīng)中產(chǎn)生電能。充電和放電電流（安培）通常用電池額定容量的倍數(shù)表示，叫做充電速率（ Crate）。任何一種電池由四個(gè)基本部件組成，這四個(gè)主要部件是正負(fù)兩個(gè)電極、電解質(zhì)、隔膜和外殼。（實(shí)線為充電過(guò)程的變化，虛線為停充 后的變化。如繼續(xù)充電，電池內(nèi)部的化學(xué)反應(yīng)使蓄電池的內(nèi)阻增大，因而端電壓又繼續(xù)上升，如曲線中 bc 段。 應(yīng)當(dāng)指出，充電速度的快慢 (充電率的大小 )將影響到充電蓄電池的端電壓以及充電時(shí)間。 銅陵學(xué)院 畢業(yè)論文 （設(shè)計(jì)） 9 2） 放電特性 dd bU E I r? ? ? (22) 式中 dU 為蓄電池放電時(shí)端電壓， E 為蓄電池電動(dòng)勢(shì)， dI 為蓄電池放電電流， br 為蓄電池內(nèi)阻。第二部分（曲線的 ab 段）的時(shí)間越長(zhǎng)，平均電壓就越高，其電壓特性也就越好。一般規(guī)定的放電截止時(shí)的電壓稱為放電終止電壓。 這里采用三斷集成穩(wěn)壓器件 7805 設(shè)計(jì)電路的電源模塊，如圖 26 所示。 單片機(jī)最小系統(tǒng)的核心部分包括單片機(jī)芯片、振蕩電路及復(fù)位電路。在電池充電過(guò)程中，通過(guò)檢測(cè)電流大小而確定電池充電多少，從而改變充電方式或決定是否停止充電。是目前國(guó)內(nèi)應(yīng)用最廣泛的 8 位通用A/D 芯片 1）內(nèi)部結(jié)構(gòu)（如下圖 28 左圖所示） ADC0809 由一個(gè) 8 路模擬開(kāi)關(guān)、一個(gè)地址鎖存與譯碼器、一個(gè) A/D 轉(zhuǎn)換器和一個(gè)三態(tài)輸出鎖存器組成。 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。 表 1 CBA通道選擇表 C B A 選擇的通道 0 0 0 IN0 0 0 1 IN1 0 1 0 IN2 0 1 1 IN3 1 0 0 IN4 1 0 1 IN5 1 1 0 IN6 1 1 1 IN7 數(shù)字量輸出及控制線： 11 條 ST 為轉(zhuǎn)換啟動(dòng)信號(hào)。 OE 為輸出允許信號(hào)，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)。因 ADC0809 的內(nèi)部沒(méi)有時(shí)鐘電路，所需時(shí)鐘信號(hào)必須由外界提供，通常使用頻率為 500KHZ。 START 上升沿將逐次逼近寄存器復(fù)位。 圖 29 89C51 與 ADC0809 的設(shè)計(jì)電路 鄭佳：太陽(yáng)能充電器的設(shè)計(jì) 14 BUCK 斬波電路 DC/DC 變換器廣泛應(yīng)用于便攜裝置（如筆記本計(jì)算機(jī)、蜂窩 電話、 PDA 等）中。斬波器的工作方式有兩種，一是脈寬調(diào)制方式 Ts 不變，改變 ton(通用 )，二是頻率調(diào)制（ 1） Buck電路 —— 降壓斬波器，其輸出平均電壓 U0 小于輸入電壓 Ui，極性相同。還有 Sepic、 Zeta 電路。 工 作原理為 當(dāng) uB為高電平時(shí)， T飽和導(dǎo)通， D 因承受反偏電壓而截止，電感 L 存儲(chǔ)能量，電容 C 充電；發(fā)射極電位uE=UIUCES≈UI。在換能電路中，如果電感 L 數(shù)值太小，在Ton 期間儲(chǔ)能不足，那么在 Toff 還未結(jié)束時(shí)，能量已放盡，將導(dǎo)致輸出電壓為零，出現(xiàn)臺(tái)階，這是決不允許的。若將 Ue 視為直流分量和交流 分 量 之 和 ， 則 輸 出 電 壓 的 平 均 值 等 于 Ue 的 直 流 分 量 ， 即Uo=(Ton/T)*(UiUces)+(Toff/T)*(UD)=（ Ton/T） *Ui 可以寫(xiě)為 Uo=qUi 改變占空比 q，即可改變輸出電壓大小。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。在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中， LED 數(shù)碼管的顯示常用兩種方法：靜態(tài)鄭佳：太陽(yáng)能充電器的設(shè)計(jì) 16 顯示和動(dòng)態(tài)掃描顯示。需要幾個(gè)數(shù)碼管就擴(kuò)展幾個(gè)并行接口，數(shù)碼管直接接在 74LS164 的輸出腳上，單片機(jī)通過(guò)串口將要顯示數(shù)據(jù)的字形碼逐一的串行移出至74LS164 的輸出腳上數(shù)碼管就可以顯示相應(yīng)的數(shù)字。 74LS164 是 8 位邊沿觸發(fā)式移位寄存器，串行輸入數(shù)據(jù)，然后并行輸出。 主復(fù)位 (MR) 輸入端上的一個(gè)低電平將使其它所有輸入端都無(wú)效，同時(shí)非同步地清除寄存器，強(qiáng)制所有的輸出為低電平。 顯示子程序首先初始化串口，使串口工作在方式 0，再讀取顯示緩沖區(qū)內(nèi)的數(shù)據(jù) (顯示緩沖區(qū)主要是用來(lái)存放即將要顯示的數(shù)據(jù) )，然后通過(guò)查表的方式找到對(duì)應(yīng)的字形碼，最后 把字形碼寫(xiě)入串口寄存器 SBUF 通過(guò)串口方式 0 發(fā)送出去。 銅陵學(xué)院 畢業(yè)論文 （設(shè)計(jì)） 19 數(shù)據(jù)采集及模數(shù)轉(zhuǎn)換程序 圖 32 數(shù)據(jù)采集子程序框圖 數(shù)據(jù)采集主要由單片機(jī)控制 ADC0809 完成，程序分為數(shù)據(jù) 初始化，發(fā)送啟動(dòng)轉(zhuǎn)換命令，等待轉(zhuǎn)換結(jié)束，接收數(shù)據(jù)，處理并存入緩存，程序流程如上圖 所示 。其輸出電壓 0 到 5V 可調(diào)， 數(shù)字顯示，并有完善的過(guò)流保護(hù)功能，從而確保電子產(chǎn)品的安全使用。 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(hào)產(chǎn)生 模塊等。三版。感謝他們四年來(lái)的辛勤栽培。盡我所知，除文中已經(jīng)特別注明引用的內(nèi)容和致謝的地方外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)過(guò)的研究成果。 論文密級(jí)： □ 公開(kāi) □ 保密 （ ___年 __月至 __年 __月） (保密的學(xué)位論文在解密后應(yīng)遵守此協(xié)議 ) 作者簽名： _______ 導(dǎo)師簽名： _______ _______年 _____月 _____日 _______年 _____月 _____日 鄭佳：太陽(yáng)能充電器的設(shè)計(jì) 26 獨(dú) 創(chuàng) 聲 明 本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )，是本人在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn)行研究工作所取得的成果，成果不存在知識(shí)產(chǎn)權(quán)爭(zhēng)議。 作者簽名 : 二〇 一 〇年 九 月 二十 日 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）使用授權(quán)聲明 本人完全了解 濱州學(xué)院 關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的規(guī)定。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)大概持續(xù)了半年，現(xiàn)在終于到結(jié)尾了。沒(méi)有他們的幫助，我將無(wú)法順利完成這次設(shè)計(jì)。再次對(duì)周巍老師表示衷心的感謝。 四年的大學(xué)生活就快走入尾聲，我們的校園生活就要?jiǎng)澤暇涮?hào)，心中是無(wú)盡的難舍與眷戀。 學(xué)友情深，情同兄妹。是他們?cè)谖耶厴I(yè)的最后關(guān)頭給了我們巨大的幫助與鼓勵(lì)，給了我很多解決問(wèn)題 的思路，在此表示衷心的感激。