【正文】 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(dòng)停止充電，還可作為一般直流電源使用，從而擺脫對(duì)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(duì)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(cè)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，為不同的電子產(chǎn)品提供電源。當(dāng)光線條件適宜時(shí)，通過太陽能電池板吸收太陽光，將光能轉(zhuǎn)換為電能。本系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案如圖 1 所示，通過太陽能電池板將太陽能轉(zhuǎn)換為電能，由單片機(jī)編 太 陽 能 電 池 板 AT89C51 DC/DC 變換 顯示電路 手 機(jī) 電 池 ADC0809 按 鍵 6 程實(shí)現(xiàn) PWM 波控制開關(guān)管從而實(shí)現(xiàn)輸出電壓電流的改變，通過顯示電路顯示輸出狀態(tài)及大小， 由 ADC0809 實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的 采集及轉(zhuǎn)換并傳給單片機(jī)做判斷處理，從 而實(shí)現(xiàn)電路的智能輸出與控制。所選用的太陽能電池板技術(shù)參數(shù)指標(biāo)如下 ： 尺寸 120mm 45mm，峰值電壓 6V，峰值電流 100mA，標(biāo)稱功率 。電路中 Ci 的作用是消除輸入連線較長(zhǎng)時(shí)其電感效應(yīng)引起的自激振蕩，減小紋波電壓，取值范圍在 7 F～ 1μ F 之間，本文 Ci 選用 F；在輸出端接電容 Co 是用于消除電路高頻噪聲，改善負(fù)載的瞬態(tài)響應(yīng)，一般取 F 左右，本文 Co 即選用 F。 單片機(jī) 電路 本系統(tǒng)單片機(jī)主要完成的任務(wù)是控制數(shù)據(jù)的采集過程，并將采集到的數(shù)據(jù)經(jīng)過分析處理后 生成 PWM 脈寬調(diào)制信號(hào)控制開關(guān)管的導(dǎo)通與關(guān)斷 ，從而控制輸出大小。 通過單片機(jī)編程實(shí)現(xiàn)了充電過程的智能控制，而 且大大簡(jiǎn)化了硬件電路設(shè)計(jì)，由于單片機(jī)良好的可重用性，如果需要改變電路工作狀態(tài)或電路參數(shù)，只需簡(jiǎn)單的修改程序即可實(shí)現(xiàn)，從而使電路的升級(jí)改造 變得簡(jiǎn)單易行。因而機(jī)械觸點(diǎn)在閉合及斷開的瞬間均伴隨有一連串的抖動(dòng)，抖動(dòng)時(shí)間的長(zhǎng)短由按鍵的機(jī)械特性及操作人員按鍵動(dòng)作決定，一般為 5ms～ 20ms；按鍵穩(wěn)定閉合時(shí)間的長(zhǎng)短是由操作人員的按鍵按壓時(shí)間長(zhǎng)短決定的，一般為零點(diǎn)幾秒至數(shù)秒不等。串口有四種工作方式，通過編程設(shè)置，可以使其工作在任一方式以滿足不同的場(chǎng)合。因此 外接一個(gè)移位寄存器就可擴(kuò)展一個(gè) 8 位的并行輸入／輸出接口，如果想多擴(kuò)展幾個(gè)并口就需要在外部級(jí)連幾個(gè)移位寄存器。這樣單片機(jī)只要把要顯示的字形代碼發(fā)送到接口電路，就不用管它了，直到要顯示新的數(shù)據(jù)時(shí) ,再發(fā)送新的字形碼，因此，使用這種方法單片機(jī)中 CPU 的 開銷小。 Q0Q7(第 3— 6 和 10— 13 引腳 )并行輸出端分別接 LED 顯示器的 DPA 各段對(duì)應(yīng)的引腳上。 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 10 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。其內(nèi)部有一個(gè) 8 通道多路開關(guān)，它可以根據(jù)地址碼鎖存譯碼后的信號(hào)，只選通 8路模擬輸入信號(hào)中的一個(gè)進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換。 （ 2） 引腳結(jié)構(gòu) IN0－ IN7： 8 條模擬量輸入通道 ADC0809 對(duì)輸入模擬量要求：信號(hào)單極性，電壓范圍是 0－ 5V，若信號(hào)太小，必須進(jìn)行放大；輸入的模擬量在轉(zhuǎn)換過程中應(yīng)該保持不變，如若模擬量變化太快，則需在輸入前增加采樣保持電路。通道選擇表 1 所示。當(dāng)EOC 為高電平時(shí) ，表明轉(zhuǎn)換結(jié)束；否則，表明正在進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換。 CLK 為時(shí)鐘輸入信號(hào)線。此地址經(jīng)譯碼選通 8 路模擬輸入之一到比較器。 MAX471 介紹及工作原理 MAX471 是美國(guó) MAXIM 公司生產(chǎn)的雙向、精密電流傳感放大器。 MAX471/MAX472 都可通過一個(gè)輸出電阻將電流輸出轉(zhuǎn)化為對(duì)地電壓輸出。 RS+為內(nèi)傳感電阻的電源端。 OUT 為電流輸出端，該電流的大小正比于 13 流過傳感電阻的電流。復(fù)位操作完成以后，單片機(jī)的寄存器會(huì)被置以不同的值，這些值中有相當(dāng)一部分是未知的值。圖 9 為初始化程序流程。圖 10 為按鍵子程序結(jié)構(gòu)流 開始 清片內(nèi) RAM 初始參數(shù)設(shè)定 AD設(shè)定 定時(shí)器設(shè)定 中斷設(shè)定 返回 15 程圖。當(dāng) 8 個(gè)時(shí)鐘脈沖后，字形碼都移至 74Ls164 的 Q0Q7，數(shù)碼管就顯示相應(yīng)按鍵的編碼。 由于單片機(jī)在以方式 0 串行發(fā)送數(shù)據(jù)的時(shí)候數(shù)據(jù)從 RXD 引腳從低位到高位依次輸出，而最先輸出的數(shù)據(jù)經(jīng)過 74LS164 串轉(zhuǎn)并后到達(dá) Q7，也就是說單片機(jī) 入口 讀 I/O 口 處理后存入緩存 延時(shí) Y 返回 N 16 內(nèi)的 DO 通過串口發(fā)送并經(jīng)過 74LS164 后到達(dá) 74LS164 的 Q7 腳即數(shù)碼管的 A腳，因此在單片機(jī)內(nèi)字型碼與 74LS164 所對(duì)應(yīng)的字型碼正好相反， 所以共陽極數(shù)碼管 在單片機(jī)內(nèi) O9 所對(duì)應(yīng)的字型碼分別是： 01H， 4FH， 12H， 06H， 4CH， 24H， 20H， 0FH． 00H， 04H。充電子程序流程圖如圖12 所示。 圖 13 電源 子程序結(jié)構(gòu)流程圖 入口 采集電壓電流 跳過 關(guān)斷輸出 返回 減小占空比 過電流 輸出電壓判斷 Y N 大 相等 增大占空比 小 19 結(jié)束語 本手機(jī)充電器 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)分為硬件電路設(shè)計(jì)和程序設(shè)計(jì)兩個(gè)部分，硬件電路設(shè)計(jì)屬于前期的主要工作， 通過方案論證與可行性分析，最終確定由 89C51 單片機(jī)完成主電路的控制與設(shè)計(jì) ，并展開外圍電路與控制硬件電路設(shè)計(jì) ， 硬件電路的設(shè)計(jì)主要是電路原理圖的繪制 以及參數(shù)的確定 。 對(duì)于本設(shè)計(jì)，如果進(jìn)行進(jìn)一步的的研究，我認(rèn)為應(yīng)該在以下幾個(gè)方面重點(diǎn)考慮：（ 1）考慮顯示模塊改用 液晶顯示 ， 這樣可以減小電流損耗，還可顯示 漢字 ，使顯示更加豐富人性化。PWM波輸出 ORG 001BH LJMP TESTOUT 。PWM高電平緩沖 PWM1L EQU 72H PWM2H EQU 73H 。輸出電流檢測(cè)緩沖 PWMT EQU 7BH 。PWM周期設(shè)為 50us MOV TESTH,0FEH MOV TESTL,0CH LCALL DISPLAY LJMP KEYWORK START:LCALL TESTIN MOV A,TESTV MOV B,33H DIV AB JNZ NEXT MOV A,01H NEXT: MOV B,04H MUL AB 。CPU開中斷 MOV TMOD,11H 。A中為低電平周期 MOV R1,A MOV A,0FFH CLR C SUBB A,R1 INC A MOV PWM2L,A MOV PWM2H,0FFH MOV A,PWMT CLR C SUBB A,R1 。TO賦值 MOV TL1,PWM2L MOV TH0,TESTH 。PWM輸出高電平 CLR PWMF RETI TESTIN: SETB CLR CLR LCALL TEST RET TESTOUT: CLR TR1 JNB TVI,STCBA TEST1:LCALL TEST LCALL TEST JNB OUT,TEST2 MOV A,TESTI INC A JZ PROTECT MOV DPTR,OTVTAB MOV A,LED MOVC A,A+DPTR CLR C CJNE A,TESTV,DADA LJMP RETURN DADA: JC XIAO MOV A,PWM2L ADD A,01H MOV PWM2L,A MOV A,PWM1L SUBB A,01H MOV PWM1L,A LJMP RETURN XIAO: CLR C MOV A,PWM2L SUBB A,01H MOV PWM2L,A MOV A,PWM1L ADD A,01H JNZ RETURN MOV PWM1L,A RETURN: MOV TH1,TESTH MOV TL1,TESTL SETB TR1 RETI TEST2:MOV A,44H CJNE A,TESTV,DXID LJMP RETURN DXID: JC DXIX MOV DPTR,OTITAB MOV A,LED MOVC A,A+DPTR JNB OUT,TEST2 CJNE A,TESTI,DADA