【正文】 如圖所示。 第 5 字節(jié)為配置寄存器，它的內(nèi)容用于確定溫度值的數(shù)字轉(zhuǎn)換分辨率。 （ 1） GND 地信號(hào) 蘭州 理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 29 （ 2） DQ 數(shù)據(jù)輸入 /輸出引腳。本文根據(jù)這一原理，在測(cè)量太陽(yáng)能電池的光照強(qiáng)度時(shí)，采用一塊小面積的太陽(yáng)能電池作為光照強(qiáng)度傳感器，在太陽(yáng)能電池的正負(fù)極之間接入阻值很小的電阻，此時(shí)，可以認(rèn)為太陽(yáng)能電池處于短路狀態(tài)，測(cè)量太陽(yáng)能電池兩端的電壓，從而計(jì)算出此時(shí)太陽(yáng)能電池的短路電流，根據(jù)太陽(yáng)能電池 的短路電流與日照強(qiáng)度成正比例關(guān)系的原理，間接 得到光照強(qiáng)度的數(shù)值。和一般的電動(dòng)機(jī)相比，步進(jìn)電機(jī)具有以下特點(diǎn)： ，采用微處 理器作為控制器能很好兼容； ，步距誤差不會(huì)長(zhǎng)時(shí)間積累； ，仍具有良好的定位精度； 、停止、正反轉(zhuǎn)變化和變速響應(yīng)好； ，可靠性高； ； ，需要專用的驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)； 。 K3 斷開， K1 連接到 K12， K2 連接到 K22，此時(shí)太陽(yáng)能電池和負(fù)載電阻組成的回路處于開路狀態(tài)，此時(shí)測(cè)得的電壓 V 即為太陽(yáng)能電池的開路電壓 Voc。 鍵盤設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)需要測(cè)量的是電壓、電流、光強(qiáng)和溫度的數(shù)值，所以需要有按鍵的配合，當(dāng)按下某個(gè)按鍵時(shí)測(cè)量電路就會(huì)去測(cè)量這個(gè)按鍵相對(duì)應(yīng)的測(cè)量任務(wù)，然后經(jīng)過 A/D 轉(zhuǎn)換，最后再在單片機(jī)中處理完畢后送入 LCD 顯示部分來顯示出來。作為 PSP 功能時(shí)全部的引腳同時(shí)作為總線引腳，不能選擇性地使用。 PORTC 是一個(gè) 8 位寬的雙向 I/O 端口，同樣也是使用 TRISC 寄存器來設(shè)置端口引腳作為輸入輸出引腳，用 RC 寄存器作為端口引腳數(shù)據(jù)的緩沖器。這其實(shí)不僅是作為標(biāo)準(zhǔn) I/O 引腳時(shí)所具有的電氣特性，在作為其他的外圍功能的輸入輸出引腳時(shí)，也有相同的問題要注意。 當(dāng)引腳當(dāng)作 I/O 口使用時(shí)，主要有兩個(gè)寄存器，一個(gè)是 PORTx(也可用 Rx 表示 )，另外一個(gè)是 TRISx。這些都是 P1C16F877 的特點(diǎn)。 本設(shè)計(jì)要求顯示每次采集任務(wù)的具體數(shù)值 ， 從顯示的內(nèi)容，以及考慮到設(shè)計(jì)的可靠性，最后決定選擇 LCD 顯示 最為合適。我們可以采用DS18B20 采集溫度，再進(jìn)行溫度數(shù)值轉(zhuǎn)化，再在顯示電路上顯示 。 本章小結(jié) 本章主要介紹了太陽(yáng)能電 池依據(jù)不同標(biāo)準(zhǔn)而采用的幾種不同分類方法：并以目前在市場(chǎng)中占主導(dǎo)地位的硅材料太陽(yáng)能電池為例，討論了太陽(yáng)能電池的工作原理，結(jié)合相關(guān)的電子學(xué)理論知識(shí)和太陽(yáng)能電池自身的特點(diǎn)，給出了太陽(yáng)能電池的等效電路和伏安特性方程；最后簡(jiǎn)要闡述了太陽(yáng)能電池的性能參數(shù)和測(cè)試方法。太陽(yáng)能電池的伏安特性曲線與 日 照強(qiáng)度和電池溫度有關(guān)，通常，地面上同照強(qiáng)度的變化范圍是 0 到 1000W/m2，電池溫度的變化范圍是 10℃到 70℃ 。 Pm：太陽(yáng)能電池的輸出電壓和電流隨負(fù)載變化而變化，如果選擇的負(fù)載值使輸出電壓和電流的乘積最大，這個(gè)乘積即為太陽(yáng)能電池的最大輸出功率 Pm，此時(shí)的輸出電壓和電流分別稱為最佳工作電壓和最佳工作電流，分別用 Vm 和 Im 表示。由圖中可知，太陽(yáng)能電池的伏安特性曲線是非線性的，該曲線受太陽(yáng)能電池自身的工藝參數(shù)，外界光照的強(qiáng)度和太陽(yáng)能電池自身溫度等因素的影響。當(dāng)有太陽(yáng)光照射到太陽(yáng)能電池表面時(shí)， pn 結(jié)的平衡狀態(tài)會(huì)被破壞，將產(chǎn)生 一 個(gè)從 n 區(qū)流向P 區(qū)的光生電流 Iph，同 時(shí)，存在一個(gè)從 p 區(qū)流向 rl區(qū)，與光生電流方向相反的暗電流 ID，我們把光生電流的方向定義為參考正方向，因此，可以得到理想 pn 結(jié)太陽(yáng)能電池的伏安特性可以表示為： 蘭州 理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 11 (22) 考慮到太陽(yáng)能電池的材料 .制造工藝等因素，硅片的內(nèi)部阻抗和電極接觸會(huì)引起串聯(lián)電阻 Rs， pn 結(jié)內(nèi)部的不完整性會(huì)引起并聯(lián)電阻 Rsh， pn 結(jié)還具有結(jié)電容Cj。如果少數(shù)載流子離 pn結(jié)的距離小于它蘭州 理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 10 的擴(kuò)散長(zhǎng)度，就會(huì)有擴(kuò)散到結(jié)界面處的幾率。由于許多新技術(shù)的采用，太陽(yáng)能電池的效率有了很大提高，新南威爾士大學(xué)的科研人員 領(lǐng)導(dǎo) 的研究小組，已經(jīng)使單晶硅太陽(yáng)電池轉(zhuǎn)換效率高達(dá) ％。在測(cè)試過程中必須對(duì)太陽(yáng)能電池組件在給定光強(qiáng)下的各種數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，要準(zhǔn)確而高效地完成太陽(yáng)能電池?cái)?shù)據(jù)的采集，必須用到太陽(yáng)能電池測(cè)試系統(tǒng) 。 我國(guó)實(shí)施了很多重大光伏項(xiàng)目，這些項(xiàng)目對(duì)我國(guó)光伏市場(chǎng)和光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展都起到了積 極地推動(dòng)作用。由于太陽(yáng)能所具有的取之不盡 .用之不竭的特點(diǎn)，太陽(yáng)能光伏發(fā)電成為最有發(fā)展前景的一種新能源技術(shù)，世界各國(guó)紛紛投入人力物力研究開發(fā)太陽(yáng)能光伏發(fā)電技術(shù)，將太陽(yáng)能光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)做為解決能源和環(huán)境問題的戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)加以重點(diǎn)支持，使 全球太陽(yáng)能光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)得以迅猛發(fā)展。光熱發(fā)電是利用太陽(yáng)光的熱效應(yīng)，通過熱動(dòng)力裝置來發(fā)電；光伏發(fā)電是利用太陽(yáng)能電池實(shí)現(xiàn)光能與電能的相互轉(zhuǎn)化，從而實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能的利用。 我國(guó)目前的能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)和能源消費(fèi)規(guī)模已經(jīng)使環(huán)境不堪重負(fù)，能源消費(fèi)性污染是我國(guó)重要的環(huán)境污染類型，能源生產(chǎn)和能源消費(fèi)所引起的環(huán)境污染問 題已經(jīng)嚴(yán)重制約了我國(guó)的可持續(xù)發(fā)展，我國(guó)潛在的能源需求對(duì)環(huán)境也造成了巨大的壓力。因此，能源問題將成為制約我國(guó)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的瓶頸。單片機(jī) 。蘭州 理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 1 太陽(yáng)能電池?cái)?shù)據(jù)采集本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 摘 要 當(dāng)今世界面臨著能源短缺與環(huán)境污染兩大問題，以太陽(yáng)能電池為核心元件的太陽(yáng)能光伏發(fā)電技術(shù)是解決這兩大問題的有效途徑，在研究和工程應(yīng)用中，人們需要用太陽(yáng)能電池測(cè)試儀對(duì)太陽(yáng)能電池進(jìn)行測(cè)試獲取數(shù)據(jù)，進(jìn)而對(duì)太陽(yáng)能電池進(jìn)行分析評(píng)判。數(shù)據(jù)采集 蘭州 理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 2 Abstract Our world is exposed to energy shortage and environmental pollution problems，solar photovoltaic technology makes solar cells as its core ponents ， this technology is all effective method to solve these two problems， in research and engineer application， people need to use solar cell test system to test solar as to acquire needed data， and to make analysis and judgement to solar cells. Based on the scientific research and production?s actual needs， we designed a solar cell test system based on pic MCU， this system primarily includes two sections，that is， data acquisition， and data processing and results displaying. This text pletes the analysis and design about solar cell test system primarily in light of the following aspects： 1).According to the test principle of the solar cell and the related knowledge about electronic circuit， we have choosed suitable electronic ponents to design a hardware circuit， which can p lete the task of data acquisition， this hardware circuit includes data temperature acquisition unit， light intensity signal acquisition unit， voltage and current signal acquisition unit， analogue to digital conversion unit and serial munication unit， and so on. 2). Using pic mcu and the hardware circuit MPLAB IDE bined software program, control hardware circuit plete data acquisition task After pleting the data acquisition system， we made relevant test， and acquired a display interface describing solar cell?s characteristics in the form of graphical and numerical test results indicate that， the solar cell test system this topic has designed works conveniently， and can test specific solar cells，the test results Call be presented to the testers in visual form， providing necessary analysis basis to the testers， the overall performance of the system basicly reached intended target， and the system possesses practical value. Key words： solar cell。 同時(shí)，能源消費(fèi)也產(chǎn)生了相當(dāng)嚴(yán)重的環(huán)境問題。我國(guó)未來經(jīng)濟(jì)的發(fā)展面臨著能源短缺 .環(huán)境保護(hù)等一系列嚴(yán)重問題。 太陽(yáng)能利用方式中最重要 .最具應(yīng)用前景的技術(shù)就是太陽(yáng)能光伏發(fā)電。 據(jù)歐洲聯(lián)合研究中心 .世界 能源組織 .歐洲光伏工業(yè)協(xié)會(huì)的預(yù)測(cè)， 2020 年世界光伏發(fā)電將占到全球總電力的 1％，到 2040 年光伏發(fā)電將占到全球發(fā)電量 20％的份額。這些項(xiàng)目包括：中國(guó)政府的“光明工程”先導(dǎo)項(xiàng)目，中國(guó)和加拿大合作的“ CIDA 太陽(yáng)能農(nóng)村通電項(xiàng)目”，國(guó)家計(jì)委的光明工程， 西藏阿罩光電計(jì)劃等。 本文設(shè)計(jì)了太陽(yáng)能電池測(cè)試系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集部分，可以有效的采集太陽(yáng)能電池的電流 、 電壓 、 光強(qiáng)和溫度等參量，數(shù)據(jù)的采集過程可以在很短的時(shí)問內(nèi)完成，避免了溫度和光強(qiáng)變化對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)的影響。 太陽(yáng)能電池依據(jù)不同的標(biāo)準(zhǔn)，可以有不同的分類方法： 根據(jù)太陽(yáng)能電池技術(shù)的成熟程度來劃分，可以分成以下幾個(gè)階段：第 1 代太陽(yáng)能電池，主要是晶體硅太陽(yáng)能電池；第 2 代太陽(yáng)能電池，主要是各種薄膜太陽(yáng)能電池；第 3 代太陽(yáng)能電池，主要是各種新概念太陽(yáng)能電池。在結(jié)區(qū)即 P 區(qū)與 n 區(qū)交界面的兩側(cè)存在一個(gè)被稱為耗盡層的空 間 電荷區(qū)。 在一定的光強(qiáng)照射下，太陽(yáng)能電池的光電流不隨工作狀態(tài)而變化，在等效電路中可以看做恒流源，光電流中 的一部分流經(jīng)負(fù)載，在負(fù)載兩端建立端電壓，端電壓反過來又正偏于 pn 結(jié)兩端，產(chǎn)生一股暗電流，暗電流方向與光電流方向 相反 。 從太陽(yáng)能電池的伏安特性曲線中可以看出太陽(yáng)能電池既不是恒流源，也不是恒壓源，不可能為負(fù)載提供任意大的功率。 FF：填充因子是太陽(yáng)能電池的一個(gè)重要參數(shù)，定義為太陽(yáng)能電池的最大輸出功率與開路電壓和短路電流乘積之比，表述為： 蘭州 理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 13 (24) 填充因子是評(píng)判太陽(yáng)能電池輸出特性的重要指標(biāo)，能夠反映太陽(yáng)能電池質(zhì)量的優(yōu)劣程度 ，其值永遠(yuǎn)小于 1，填充因子越大，表明太陽(yáng)能電池輸出特性越趨于矩形。 日照強(qiáng)度對(duì)太陽(yáng)能電池伏安特性的影響 太陽(yáng)能電池的溫度實(shí)際上是受日照強(qiáng)度影響的。 蘭州 理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 15 第三章 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) 方案一 系統(tǒng)的溫度采集選用 PTl000 鉑電阻溫度傳感器， PT100 是鉑熱電阻，它的阻值會(huì)隨著溫度的變化而改變。 顯示電路 采用LCD 進(jìn)行顯示，通過 中斷方式 鍵盤進(jìn)行 各項(xiàng)數(shù)據(jù)采集 的控制， 當(dāng)按下按鍵就可以跳入新的采集任務(wù)。 在鍵盤設(shè)計(jì)方面采用了 中斷方式 ， 這樣在任何時(shí)間的采樣任務(wù)都可以 得到響應(yīng)，程序的邏輯性也更強(qiáng)。 PICl6F877 微處理器的核心特點(diǎn) 使用高性能的 RISC CPU 核心；只需要學(xué)習(xí) 35 個(gè)單字的指令即可；除了部分程序分支 (Branch)的指令需要 2 個(gè)指令周期外，所有的指令執(zhí)行 時(shí)間都只需要 1個(gè)指令周期而已；操作時(shí)鐘速度范圍： DC 到 20MHZ 的時(shí)鐘輸入，相當(dāng)于 DC 到最短 200ns 的指令周期；程序存儲(chǔ)器 (Flash)最多可到 8K 的字 (14 位寬