【正文】 將結(jié)束，在此畢業(yè)來臨之際，感謝在大學(xué)給過我?guī)椭睦蠋熀屯瑢W(xué)們。在畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中，于老師給我提供了很多的幫助，在實(shí)驗(yàn)儀器的使用和指導(dǎo)方面給予我很大的方便。以上提到的和還沒有提到的東西，都應(yīng)該是以后的繼續(xù)研究中要解決的問題。整個(gè)系統(tǒng)采用單片機(jī)AT89S52作為控制中心，用ADC0809實(shí)現(xiàn)對蓄電池端電壓的A/D轉(zhuǎn)換，通過計(jì)算蓄電池的荷電狀態(tài)來確定繼電器的動作時(shí)間，確保蓄電池在充電前期可以直接充電，而在充電后期不會因?yàn)槌掷m(xù)的電流導(dǎo)致過充，達(dá)到保護(hù)蓄電池的目的。其中，太陽能電池是整個(gè)系統(tǒng)的基礎(chǔ)，為系統(tǒng)提供能量。本文主要是對系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)進(jìn)行描述和探討，軟件部分由另一位同學(xué)來完成，下圖是本系統(tǒng)的工作流程圖。下面是一些常用的抗干擾措施，并且在本文的硬件設(shè)計(jì)中也用到了其中的一些措施。若這些輸入的信號受到干擾，引入虛假的狀態(tài)信號，將導(dǎo)致輸出控制誤差加大，甚至控制失常。ADC0809的START和ALE輸入信號，以及OE的輸入信號都是通過這種方法實(shí)現(xiàn)的。這里先來認(rèn)識一下這個(gè)芯片，見圖413。在中斷服務(wù)程序中執(zhí)行指令，產(chǎn)生信號使OE端有效，8位數(shù)據(jù)就讀到CPU當(dāng)中。查詢方式采用查詢法就是將轉(zhuǎn)換結(jié)束信號接到I/O接口的某一位，或經(jīng)過三態(tài)門接到單片機(jī)數(shù)據(jù)總線上。這里采用很簡單的發(fā)光二極管來顯示各個(gè)狀態(tài)，各個(gè)發(fā)光二極管在不同時(shí)刻點(diǎn)亮或熄滅，其所表示的意義見框圖417。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48所示。一般為。ALE：地址鎖存信號，由低電平到高電平時(shí)把三位地址信號送入地址鎖存器，并經(jīng)譯碼器得到地址輸出，以選擇相應(yīng)的模擬輸入通道。本方案采用內(nèi)部時(shí)鐘方式，如圖44所示。在訪問外部程序存儲器和16位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器(如執(zhí)行指令)時(shí)，P2口送出高8位地址。P1的輸出緩沖器可驅(qū)動（吸收或輸出電流方式）4個(gè)TTL輸入。然而要注意的是，如果保密位LB1被編程，復(fù)位時(shí)在內(nèi)部會鎖存EA端的狀態(tài)。即使不訪問外部存儲器，ALE端仍以不變的頻率(此頻率為震蕩器頻率的1/6)周期性地出現(xiàn)正脈沖信號。在單片機(jī)內(nèi)部，它是構(gòu)成片內(nèi)振蕩器的反相放大器的輸入端。 主控芯片的設(shè)計(jì)單片機(jī)是整個(gè)路燈制器的智能核心模塊，在此選用ATMEL公司的AT89S52，PLCC44腳封裝的單片機(jī)，此芯片是一個(gè)低成本、低功耗和高性能的CMOS8位的微處理器，帶有8K字節(jié)的系統(tǒng)存儲器，此芯片和標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)芯片80C51是兼容的，是一個(gè)具有很強(qiáng)功能的微處理器，對很多嵌入式的應(yīng)用系統(tǒng)能提供靈活的有效地解決方法。這種充電方法的研究在上一章鉛酸蓄電池的部分有詳細(xì)的說明，故不再重復(fù)。在某些場合需要縮短充電時(shí)間，但采用電流過大時(shí)蓄電池的溫度會升高過快，對蓄電池有損害，且電流利用率也下降。這種采用串電阻限流的方式對于光伏系統(tǒng)來說，肯定是不實(shí)用的，因?yàn)榇?lián)電阻將消耗掉有限的電能。在充電末期只有很小的電流通過，這樣在充電過程中就不必調(diào)整電流。 太陽能蓄電池充電技術(shù)研究對蓄電池的充電方法有很多種，如恒流充電、恒壓充電、恒壓限流充電、兩階段充電、三階段充電、快速充電、智能充電、均衡充電等方法 恒流充電恒流充電就是以一定的電流進(jìn)行充電，在充電過程中隨著蓄電池電壓的變化要進(jìn)行電流調(diào)整使之恒定不變。開路時(shí)正負(fù)極板與電解液處于暫時(shí)的相對平衡狀態(tài)，當(dāng)電池充電或放電時(shí)，平衡狀態(tài)遭到破壞，正、負(fù)極之間的工作電壓值偏離其電動勢，產(chǎn)生“極化現(xiàn)象”。常規(guī)充電時(shí)由于充電電流很小，所以基本上不會產(chǎn)生極化，也就不會產(chǎn)生析氣和溫升現(xiàn)象，它的缺點(diǎn)是充電時(shí)間過長。1967 年美國學(xué)者麥斯(J. A. Mas)經(jīng)過大量試驗(yàn)提出了電池充電可接受電流定律，如式34 所示 (311)上式中：——電池可接受的充電電流；——開始充電(t=0)時(shí)電池可接受的最大充電電流；a——充電可接受電流衰減常數(shù)(接收率)，與電池的結(jié)構(gòu)和狀態(tài)有關(guān)，a=I /C，其中I 為任意充電狀態(tài)下蓄電池可接受的充電電流，C 表示蓄電池的容量。如圖33所示圖33鉛酸蓄電池的內(nèi)部結(jié)構(gòu)鉛酸蓄電池是一種利用化學(xué)反應(yīng)，把化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)榈蛪褐绷麟娔艿碾娀瘜W(xué)電源設(shè)備。放電至c點(diǎn)時(shí)，放電便告結(jié)束。充電率的大小是指在一定時(shí)間內(nèi)將蓄電池充滿所需電流的大小。）圖31充電時(shí)端電壓的變化曲線在充電初期，蓄電池的端電壓升高很快（曲線的段）。b) 循環(huán)壽命：在一定的充電條件下，蓄電池被全充全放的次數(shù)。2 蓄電池效率放電時(shí)能放出的全部電量與充電時(shí)充入的全部電量的百分比。下面介紹其中一些參數(shù)的概念及相互間的關(guān)系。所以二次電池儲存能量，而不是產(chǎn)生能量。 蓄電池的概念及其一般特性[27~31,43~45] 電池的定義在現(xiàn)代技術(shù)中電池有了更為精確地定義：能夠產(chǎn)生電能的便攜、獨(dú)立化學(xué)系統(tǒng)。 圖27不同溫度下的IV特性曲線 圖28不同溫度下的PV特性曲線綜上，太陽能電池板的輸出特性具有以下特點(diǎn)：① 太陽能電池的輸出特性近似為矩形，即低壓段近似為恒流源，接近開路電壓時(shí)近似為恒壓源；② 開路電壓近似同溫度成反比，短路電流近似同日照強(qiáng)度強(qiáng)成正比；太陽能電池板的輸出功率隨著光強(qiáng)和溫度成非線性變化；③ 輸出功率在某一點(diǎn)達(dá)到最大值，該點(diǎn)即為太陽能電池板的最大功率點(diǎn)(MPP，Maximum Power Point)，且隨著外界環(huán)境的變化而變化。它表示最大輸出功率的值所占的以和為邊長的矩形面積的百分比，填充因子是表征光電池的輸出特性好壞的重要參數(shù)之一。M點(diǎn)所對應(yīng)的電流為最佳工作電流，為最佳工作電壓，為最大輸出功率，由圖和公式還可以看出，光伏電池不工作于最大功率點(diǎn)時(shí)，其效率都低于按此定義的效率值，甚至?xí)偷搅?。光伏電池的幾個(gè)重要技術(shù)：① 短路電流：在給定日照強(qiáng)度和溫度下的最大輸出電流。 (21)當(dāng)I=0時(shí)，可以得到太陽能電池的開路電壓 (22)其中I為電池單元輸出電流；為PN結(jié)電流(A)；為二極管的反向飽和電流(A)；為外加電壓(V)；q是單位電荷(庫侖)；K是玻耳茲曼常數(shù)()；是絕對溫度()；n為二極管指數(shù)。硅系列太陽能電池中，單晶硅太陽能電池轉(zhuǎn)換效率最高，技術(shù)也最為成熟。如此形成的一個(gè)個(gè)電池元件，把它們串聯(lián)、并聯(lián)起來，就能輸出一定的電壓、電流和功率。太陽能光伏電池正是一種利用光伏效應(yīng)直接將光能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。③ 設(shè)計(jì)充電控制系統(tǒng)的外圍電路。 太陽能充電器太陽能充電器與市面上的一般市電充電器相比有好多不相同的地方。首先，以恒電流充電至預(yù)定的電壓值，然后，改為恒電壓完成剩余的充電。太陽能不用燃料，運(yùn)行成本很小，并且發(fā)電部件不易損壞，維護(hù)簡單；② 利用的場合廣泛和靈活，既可以獨(dú)立于電網(wǎng)運(yùn)行，也可以與電網(wǎng)并行運(yùn)行；③ 可作為電力用戶供電可靠或提高電能質(zhì)量的不停電電源；④ 接近負(fù)載中心，減少電網(wǎng)的線損；⑤ 發(fā)電的效率不隨發(fā)電規(guī)模的大小而變；⑥ 就地可去，無需運(yùn)輸。在到達(dá)地球表面的太陽輻射能中，到達(dá)地球陸地表面的輻射能大約為W，相當(dāng)于目前全世界一年內(nèi)消耗的各種能源所產(chǎn)生的總能量的三萬五千多倍。④ 生物能：包括城市垃圾的轉(zhuǎn)化、人類糞便的轉(zhuǎn)化等。當(dāng)前，包括我國在內(nèi)的絕大多數(shù)國家都以石油、天然氣和煤炭等礦物燃料為主要能源。這種由環(huán)境污染衍生的環(huán)境效應(yīng)具有滯后性，往往在污染發(fā)生的當(dāng)時(shí)不容易被察覺或預(yù)料到，然而一旦發(fā)生就表示環(huán)境污染已經(jīng)發(fā)展到相當(dāng)嚴(yán)重的地步。一方面，用于發(fā)電的傳統(tǒng)一次能源如煤、石油等的儲藏量有限。關(guān)鍵詞：太陽能； 蓄電池； 充電控制； AT89S52； ADC0809ABSTRACTAgainst the background of energy shortage and its pollution, solar energy as a new kind of energy has a lot of advantages such as large reserves, economic, cleanliness and so on. So, people begin to pay more attention to the use of solar energy. The paper designs a feasible solar energy charging controller and storage batteries are charged to meet the needs of lowpower users.This article focuses on the use of singlechip realization of solar charge control technology. 100watt solar panels to 12volt solar battery charge controller hardware system is detailed, including system hardware circuit design, the various parts of the circuit functions, working principles and models of selected electronic ponents. Hardware system is posed of four parts, which are DC regulated power supply circuit, A / D to achieve on the battery terminal voltage of the dynamic monitoring and conversion, AT89S52 relay control 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, 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。因此，太陽能的利用越來越受到人們的重視。詳細(xì)介紹了100瓦太陽能電池板向12伏蓄電池充電的太陽能控制器硬件系統(tǒng)，包括系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)、各部分電路的功能、工作原理和電子元器件型號的選取。 AT89S52。中國的能源資源儲量情況更是危機(jī)逼人，中國各種一次能源資源均低于世界平均水平，中國的能源需求面臨著更嚴(yán)重的挑戰(zhàn)。隨著經(jīng)濟(jì)和貿(mào)易的全球化，環(huán)境污染也日益呈現(xiàn)國際化趨勢。雖然在可預(yù)見的將來，煤炭、石油、天然氣等礦物燃料，仍將在世界能源結(jié)構(gòu)中占有相當(dāng)?shù)谋戎兀藗儗四芤约疤柲?、風(fēng)能、地?zé)崮堋⑺δ?、生物能等可再生能源資源的利用日益重視，在整個(gè)能源消耗中所占的比例正在顯著地提高。其中，太陽能作為一種新型的綠色可再生能源，與其他新能源相比利用最大，是最理想的可再生能源。③ 清潔無污染，無任何物質(zhì)的排放，既不會留下污染物，也不會向大氣中排放廢氣。但是，目前光伏發(fā)電與電網(wǎng)供電的比較，光伏發(fā)電價(jià)格還比較高，不過其維修費(fèi)用很少，隨著發(fā)電量的增加，其價(jià)格會下降，優(yōu)勢才逐漸體現(xiàn)出來。③ 自適應(yīng)智能充電器隨著大規(guī)模集成IC的出現(xiàn)，充電設(shè)備進(jìn)入了一個(gè)全新的自適應(yīng)、智能階段，即稱為第三代充電器。另外，太陽能充電器可以很方便的攜帶，這樣它在一些比較惡劣的環(huán)境下也能夠提供充電作用。2 太陽能電池的研究和分析 太陽能電池的原理[8,9]太陽能光伏電池表面有一層金屬薄膜似的半導(dǎo)體薄片。太陽能電池的基本結(jié)構(gòu)相當(dāng)于一個(gè)大面積二極管，其基本特性也與二極管類似。 太陽能電池的分類[9,13,14]目前，有許多材料可以用來做太陽能光伏電池的半導(dǎo)體層，但是能產(chǎn)生高能量轉(zhuǎn)換效率的光伏材料并不多。非晶硅薄膜太陽能電池與結(jié)晶硅電池相比轉(zhuǎn)換效率偏底，但其成本低，便于大規(guī)模生產(chǎn)，受到人們普遍的重視并得到迅速發(fā)展，電池最高轉(zhuǎn)換效率為10%左右。此時(shí)的等效電路可根據(jù)圖22來描述，其伏安特性可由22式給出。④ 最大功率點(diǎn)電壓()：在給定日照和溫度下相應(yīng)于最大功率點(diǎn)的電壓。因?yàn)樗芴柲茈姵貎?nèi)部等效的串、并聯(lián)電阻的影響，無法用線性方程表示，具有非線性。從圖25可知，太陽能電池陣列的輸出短路電流()和最大功率點(diǎn)電流()隨日照強(qiáng)度的上升而顯著增大，也就是說式(23)中強(qiáng)烈地控制著I的大小。本系統(tǒng)采用的光伏電池的IV曲線為下圖29所示。其中，一次電池可分為：盒式鋅錳電池、扣式鋅銀電池、鋅空氣電池等。電池的額定容量（或）是電池在特定條件下完全放電所能儲存的電能。蓄電池放電容量：完全充足電的蓄電池在一定放電條件下放出的電量。 (34)式中是蓄電池實(shí)際帶電量，是額定容量。 充放電特性本系統(tǒng)中，采用閥控式密封鉛酸蓄電池(VRLA電池)。如繼