【正文】 4 1 緒 論 本課題的研究背景 當電力、煤炭、石油 等不可再生能源頻頻告急，能源問題日益成為制約國際社會經(jīng)濟發(fā)展的瓶頸時，越來越多的國家開始實行 “ 陽光計劃 ” ，開發(fā)太陽能資源，尋求經(jīng)濟發(fā)展的新動力。 使用手機的人都有過這樣的經(jīng)歷，外出 或旅游 時電池突然沒電了，因 不能及時找到或沒有 220V 市電而無法給手機充電， 影響了手機的正常使用。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，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)在的補充能源向替代能源過渡。 關(guān)鍵詞： 太陽能，電池， 單片機 ， 智能 ， BUCK 變換器 3 Multipurpose solar mobile charger Abstract Increasing depletion of fossil energy, it39。 目前 ， 太陽能電池的應(yīng)用已從軍事領(lǐng)域、航天領(lǐng)域進入工業(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。在實驗室里最高的轉(zhuǎn)換效率為 %，規(guī)模生產(chǎn)時的效率為 15%。 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 。鋰電池一般不宜采用全過程恒流充電方式，而是 5 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。這種便捷的太陽能充電器幾乎可以在任何地方補充電力，從 而獲得通信的自有。這就需要一 個復(fù)雜的控制系統(tǒng)， 51 系列單片機時當前使用最為廣泛的 8 位單片機系列，其豐富的開發(fā)資源和較低的開發(fā)成本，是 51 系列單片機現(xiàn)在以至將來都會有強大的生命力。因此該設(shè)計采用模塊式組合，根據(jù)不同充電負載的需要，將太陽能板進行組合以達到具有一定要求的輸出功率和輸出電壓的一組光伏電池。 LM7805 應(yīng)用 圖 2 LM7805 典型應(yīng)用電路 單片機電源電路的設(shè)計以三端集成穩(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。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 起保護作用。在輸出過程中通過 單片機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。 獨立 按鍵的每個按鍵都單獨接到單片機的一個 I/O 口上， 獨立 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行識別。 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?，所以在本電路中將按鍵接在 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 保護指示燈， 、 為輸出功能選擇鍵，按下 代表給手機電池充電，按下 則做普通直流電源使用，其中 5V 輸出可直接用 USB 連接線給手機充電，電池充電控制則有手機提供。串口的工作方式可以參看相關(guān)的書籍，此處不做詳細介紹。在單片機應(yīng)用系統(tǒng)中， LED 數(shù)碼管的顯 9 示常用兩種方法：靜態(tài)顯示和動態(tài)掃描顯示。需要幾個數(shù)碼管就擴展幾個并行接口，數(shù)碼管直接接在74LS164 的輸出腳上，單片機通過串口將要顯示數(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。 要顯示某字段則相應(yīng)的移位寄存器 74LS164 的輸出線必須是低電平。開關(guān)變換器因具有效率高、靈活的正負極性和升降壓方式的特點，而備受人們的青睞 [10]。（ 3） Buck－ Boost 電路 —— 降壓或升壓斬波器，其輸出平均電壓U0 大于或 小于輸入電壓 Ui，極性相反，電感傳輸。其電路如圖 5 所示， PWM 脈寬調(diào)制信號有單片機提供，控制開關(guān)管的通斷。多路開關(guān)可選通 8 個模擬通道，允許 8 路模擬量分時輸入，共用 A/D 轉(zhuǎn)換器進行轉(zhuǎn)換。當 ALE 線為高電平時，地址鎖存與譯碼器將 A， B， C 三條地址線的地址信號進行鎖存，經(jīng)譯碼后被選中的通道的模擬量進轉(zhuǎn)換器進 行轉(zhuǎn)換。當 ST 上跳沿時，所有內(nèi)部寄存器清零；下跳沿時，開始進行 A/D 轉(zhuǎn)換；在轉(zhuǎn)換期間， ST 應(yīng)保持低電平。 OE＝ 1，輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)； OE＝ 0，輸出數(shù)據(jù)線呈高阻狀態(tài)。 本設(shè)計中用單片機的 P0 口接收來自 0809 的換數(shù)據(jù)， 、 、 依次 12 接在 0809 的 A、 B、 C 地址線， 接在 0809 的 ALE 端， 接 START， 接 OE 端， 時鐘信號由單片機的 ALE 端經(jīng) 74HC74 觸發(fā)器二分頻后提供，單片機采用 12MHz 晶振， ALE 端經(jīng)二分頻后為 500KHz。下降沿啟動 A／ D 轉(zhuǎn)換，之后 EOC 輸出信號變低，指示轉(zhuǎn)換正在進行。對于允許較大電流的場合，則可選用 MAX472。 MAX471 各引腳功能說明如下： SHDN 為關(guān)閉信號，正常操作時接地；當它為高電平時，供電電流小于 5181。 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+。 3 匯編源程序的設(shè)計實現(xiàn) 系統(tǒng)整體程序框架 本設(shè)計整體工作主要由單片機程序控制實現(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，單片機采集計算輸出 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。因此，在單片機運行后，首先清 0 使之置初始參數(shù)設(shè)定，便于程序設(shè)計人員掌握，以利系統(tǒng)的工作。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。然后判斷 P1 口是否有鍵按下，如果沒鍵按下繼續(xù)判斷。當要顯示某字符時，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。 圖 11 數(shù)據(jù)采集 子程序結(jié)構(gòu)流程圖 入口 初始化 啟動轉(zhuǎn)換 轉(zhuǎn)換結(jié)束 ？ 處理存儲 返回 N Y 17 充電子程序的設(shè)計 充電過程分兩階段進行，第一階段為恒流充電，充電電流可設(shè)定，當充電電壓達到 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 [4]。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功能，從而確保電子產(chǎn)品的安全使用。 軟件的設(shè)計采用模塊化的程序設(shè)計 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。 從確定設(shè)計題目的那天開始，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，指導(dǎo)老師自己也是很忙的，他帶有很多實驗課，每次與指導(dǎo)老師見面幾乎都是在實驗室，可想而知指導(dǎo)老師對我的關(guān)心，在做畢業(yè)設(shè)計的同時也是一個學習和成長的過程，雖然設(shè)計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)老師嚴謹?shù)目茖W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。數(shù)碼管顯示緩沖 PWMF BIT 00H 。檢測周期緩存 TESTL EQU 78H TESTV EQU 79H 。功能選擇 TVI BIT 03H 。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 。CPU開中斷 MOV TMOD,11H 。PWM輸出未完成返回 CLR TR0 MOV TH0,PWM2H MOV TL0,PWM2L SETB TR0 SETB PWMF CLR 。恒壓充電 LJMP RETURN STCBA:CLR SETB CLR LJMP TEST1 TEST: CLR 。tjA shfP39。 QA9wkxFyeQ^! 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