【正文】 )， 368 的字節(jié) (8 位 )以及 256 字節(jié)的 EEPROM 數(shù)據(jù)存儲器：引腳和 PICl6C73/74/76/77 完全兼容；支持中斷處理 (14 個中斷源 )； 8 層的硬件堆棧 (Hardware Stack)結構；有直接、間接及相對尋址三種模式；具有上電復位功能 POR(Poweron Reset)；內置上電延時定時器 PWT(Powerup Timer)與振蕩器 起振定 OST(OscillatorStartup Timer)；內部的看門狗定時器 WDT(Watchdog Timer )有自己的 RC 振蕩器，提高動作的可靠度；提供可編程代碼保護 (Code Protection)功能；具有省電功能的休眠 (SLEEP) 模式；多種振蕩時鐘形式的選擇；采用低功率、高速的 CMOS Flash/EEPROM 技術；完全靜態(tài)設計 (Full Static Design)；使用兩個引腳來完成串行燒寫的工作亦即支持 ICSP（ InCircuit Serial Programming）功能： 燒寫時僅需 5v的電源即可；兩個引腳的 ICD(InCircuit Debug)接口功能；可對程序存儲器進行讀取或寫入的動作；操作電源范圍彈性大，由 到 ；引腳可吸入或提供電流高達 25mA；商業(yè)用、工業(yè)用或范圍更大的操作溫度范圍；低功率消耗，在 5V/4MHz 下，低于 2mA；在 3V/32kHz 下，約為 20uA；在一般待命狀況下，電流小于 luA。 TRISx 用來決定輸入輸出口的方向，每一個 I/O 口個別的引腳都可以獨立地設定作為輸入或是輸出引腳，當該引腳 設置為輸入引腳時，對應的 Rx 位的內容就為該引腳的狀態(tài)：當該引腳設置為輸出引腳時，對應的 Rx位的值由程序內部寫入。 PORTA 是一個 6 位寬的輸入輸出端口 (I/O Port)，分別標示為 ~。 PORTC 的輸入為斯密特觸發(fā)緩沖器 (Scbmitt Trigger Input Buffer)。在作為一般的 I/O 端口時， PORTD 的輸入為斯密特觸發(fā)緩沖器 (Schmitt Trigger Input Buffer)，在作為并行從動口時，則是 TTL 緩沖器。 現(xiàn)在常用的鍵盤有查詢方式式鍵盤和基于中斷方式的鍵盤，查詢方式是程序每執(zhí)行時順序檢查各按鍵是否有按下，這樣的按鍵的優(yōu)點是查詢方式的按鍵編程簡單不容易出錯，但查詢方式的按鍵最大的也是最致命的缺點是若程序的周期比較長，而你按鍵的時候，程序正在別的子程序中執(zhí)行， 這樣就會使單片機無法響應用戶的按鍵，也就無法實現(xiàn)測量，所以本設計不采用查詢方式的按鍵。 固態(tài)繼電器電路設 計 固態(tài)繼電器是一種利用電子元件的斷開和閉合來控制固態(tài)繼電器所在電路的斷開和接通的無觸點式電子開關元件，分為直流固態(tài)繼電器和交流固態(tài)繼電器兩種。 步進電機作為執(zhí)行元件，是機電一體化的關鍵產(chǎn)品，廣泛應用于各種自動化控制系統(tǒng)中。 小阻值的電阻可以通過調節(jié)步進電機來控制線圈電阻器，使其電阻變得很小可以忽略不計時就可以根據(jù)數(shù)據(jù)采集電路中的采集方法來采集此時太陽能電池兩端的電壓，從而得出電池的短路電流。用在寄生電源下，可以向器件提供電源。 DS18B20 工作時寄存器中的分辨率轉換為相應精度的溫度數(shù) 值 。 HD44100 是用低功耗 CMOS 技術制造的一種通用大規(guī)模 LCD 驅動集成電路，是由兩個獨立的 20 路液晶顯示驅動電路組成的。 GDM1602K 由 HD44780、HD4410 及幾個電容 電阻組成，它與 MCU 的接口很簡單，只有 8 條數(shù)據(jù)線和 3條控制線。 高速暫存 RAM 的第 8 字節(jié)保留未用，表現(xiàn)為全邏輯第 9 字節(jié)讀出前面所有 8 字節(jié)的 CRC 碼，可用來檢驗數(shù)據(jù)，從而保證通信數(shù)據(jù)的正確性。 DS18B20 的外形及管腳排列圖如下圖 410 所示。 光強信號采集單元設計 太陽能電池的短路電流受到溫度 、 光照等環(huán)境因素的影響，但是在太陽能電池面積較小的情況下，可以認為太陽能電池的短路電流只與光照強度有關，并且它們之間成正比例關系，而不受其他環(huán)境因素的影響。一般情況下，步進電動機轉動的總角度與輸入的脈沖個數(shù)成正比。 ，使負載電阻的值遠小于太陽能電池本身的內阻，根據(jù)上面的步驟 1 和步驟 2，可以得到太陽能電池的短路電流 Isc。 整個數(shù)據(jù)采集部分的電路是以單片機為控制核心的，在數(shù)據(jù)采集部分電路中，用步進電機和步進電機驅動器實現(xiàn) 太陽能電池所接負載電阻按一定的阻值間隔從零到無窮大的變化，單片機與步進電機驅動器相連，通過單片機控制步進電機驅動器工作，進而控制步進電機按一定的步距角轉動，從而實現(xiàn)太陽能電池所接負載電阻的變化：溫度采集所采用的數(shù)字溫度傳感器 DS l8B20 是單線總線結構，需要按照嚴格的時序由單片機進行控制，才能順利實現(xiàn)溫度數(shù)據(jù)的轉換和輸出；電流 、 電壓和光強信號都需要由單片機 內的 A/D 轉換 模塊 來實現(xiàn)由采集到的模擬量到單片機所需要的數(shù)字量之間的轉換；轉換為數(shù)字量的電壓 、 電流 、 光強和溫度信號都需要通過單片機控制 RS232 串口來實現(xiàn) 與 PC 機之間的數(shù)據(jù)通信。PORTD 也可以作為并行從 動端口 (Parallel Slave Port PSP)的總線引腳，作為和其他微處理器溝通的并行接口， PORTD 方向控制寄存器 TRISE 中的 PSPMODE 位就是用來選擇 PORTD 作為 PSP 功能。另外 PORTB的 PB7： PB4 這 4 個引腳，提供了電平變化 中斷 (Interrupt On Change)的功能，當然要使用這項功能時必須先把該引腳對應于 TRISB 的位設置為輸入才行，其他則是屬于中斷的設置。至于輸入引腳作為輸入功能時為高阻抗的輸入特性，還會有一個微小的漏電流存在，這些電氣特性都可以在單片機 Date Book 的電氣特性 (Electrical Chara teristic)部分查到。方向寄存器的內容決定了 I/O 口的方向， I表示輸入， O 表示輸出。 光強信號采集單元 DS18B20 溫度采集8B20 電壓、電流采集單元PT100 16F877 PIC 單片機 中斷方式鍵盤 LCD 顯示 串口通信 蘭州 理工大學畢業(yè)設計說明書 18 PIC16F877 PICl6F877 的工作頻率范圍為 DC— 20MHz，內置 POR(Poweron Reset)和BOR(Bmwnout Reset)兩種 復 位功能、上電延時定時器 (Powerup Timer， PWRT)、振蕩器起振定時器 (Oscillator StartupTimer， OST)，除了 1 個看門狗定時器之外，另外還有 3 個定時器及 2 個 CCP 模塊，串行通信模式方面則支持 MSSP 和 USART。采用 3 線制與單片機相連，減少了外部硬件電路，具有低成本和易使用的特點。 圖 31 方案一方框圖 方案二 系統(tǒng)的溫度采集選 用 采用溫度傳感器 DS18B20，它是美國 Dallas 半導體公司生產(chǎn)的數(shù)字化溫度傳感器 DS18B20，它支持 “一線總線 ”接口的溫度傳感器，全部傳感元件及轉化電路集成在形如一只三極管的集成電路內。為了盡可能降低光強和溫度變化對測試帶來的影響，必須保證太陽能電池的測試是在極短時間內完成的。 日照強度和電池溫度對太陽能電池伏安特性的影響 太陽能電池的伏安特性曲線是對太陽能電池進行分類評判的基礎。 Isc：太陽能電池在標準光源的照射下，太陽能電池輸出端短路時的輸出電流值。是太陽能電池的開路電壓， Isc 是太陽能電池的短路電流， Pm 是太陽能電池的最大輸出功率， Vm 是最大功率點電壓， Im 是最大功率點電流。 在沒有光照的情況下， pn 結處于平衡狀態(tài)，沒有電流流過 pn 結。當太陽能電池表面的 pn 結受到太陽光的照射時，如果入射光子的能量高于硅材料的禁帶寬度，則在n 區(qū) 、 P 區(qū)和結區(qū)中會因光子被吸收而產(chǎn)生電子空穴對，在結附近的 n 區(qū)中產(chǎn)生的少數(shù)載流子會因為存在濃度梯度而擴散。后來由于航天科技的逐步發(fā)展，太陽能電池所起的作用變得越來越重要，在太空飛行器中太陽能電池成為必不可少的重要元件，這也促進了太陽能電池的開發(fā)研究。測試是在給定光強下，測出太陽能電池組件的伏安特性曲線，并由測得的電流 、電壓 、 溫 度 、 光強等數(shù)據(jù)計算出太陽能電池組件的開路電壓 、 短路電流 、 最大輸出功率 、 轉換效率等參數(shù)，并據(jù)此進行分類評判。原國家計委于 20xx 年啟動的“西部省區(qū)無電鄉(xiāng)通電計劃”大大刺激了我國光伏工業(yè)的發(fā)展，太陽能電池應用也取得了一些進展。 太陽能光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè) 世界太陽能光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè) 蘭州 理工大學畢業(yè)設計說明書 7 隨著化石能源的減少以及使用化石能源對氣候和生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生的負面影響越來越明顯，研究開發(fā)清潔的可再生能源成為世界各國實現(xiàn)經(jīng)濟和社會可持續(xù)發(fā)展的重要戰(zhàn)略。太陽能利用的主要形式有光熱發(fā)電和光伏發(fā)電等。盡管 IPCC 在第 4 次評估報告中提出，建議世界各國在 2050 年時將溫室氣體排放減至 1990 年的一半至 85％，但科學界仍然認為這個數(shù)據(jù)比較保守，因為氣候變化的速度已超過了人們的預期。 從我國的能源狀況來看，我國的煤炭資源比較豐富，而石油 .天然氣資源相對貧乏，從長遠的角度來看，我國的能源供給會面臨總量上的短缺，我國不可能像美國那樣通 過政治 、 經(jīng)濟 和軍事的力量獲取全球的能源資源來解決我國的能源問題 。 關鍵詞 ：太陽能電池 。本文基于目前太陽能電池研究和工程應用的實際需要，設計了一款基于單片機的太陽能電池數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，系統(tǒng)主要包括數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)處理及結果顯示兩大部分。pic MCU。石油 .煤和天然氣都是含碳量很高的能源，在使用過程中產(chǎn)生了大量的 C02 等溫室氣體。 太陽能的利用 由于石油 .煤 .天然氣等常規(guī)礦物燃料目前己面臨供應不足和日益枯竭的局面，并且在它們的使用過程中產(chǎn)生了大量的溫室氣體和有毒氣體，對環(huán)境造成了蘭州 理工大學畢業(yè)設計說明書 6 嚴重的污染，成為全球關注的問題。太陽能光伏發(fā)電可以直接將太陽能轉換為電能，是一種無需化石燃料 .沒有污染獲取電能的高新技術，是發(fā)達國家研究太陽能利用的重點。照此推算，未來幾十年，全球光伏產(chǎn)業(yè)的年均增長率將達到 25％ ~30％。 在 20xx 年以前我國太陽能電池主要應用于獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)， 20xx 年到 2020年間我國光伏發(fā)電市場將由獨立發(fā)電系統(tǒng)轉向并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)，包括沙漠電站和建筑屋面發(fā)電系統(tǒng)。對采集到的數(shù)據(jù)利用單片機的串口通信技術，實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集電路和 PC 機的通信，用 PC 機對數(shù)據(jù)采集電路采 集到的數(shù)據(jù)進行分析處理，得出太陽能電池的伏安特性曲線和相關性能參數(shù)，從而對被測太陽能電池進行分析評判。 根據(jù)太陽能電池使用的基本材料來劃分，可以分為硅太陽能電池 、 化合物太陽能電池 、 有機薄膜太陽能電池和燃料敏化太陽能電池等幾種。在耗盡層內的正負電荷間會形成一個方向由 n 區(qū)指向 P 區(qū)的內建電場。 因此，太陽能電池的等效電路可以表述為圖 22 所示 (其中 R。太陽能電池是一個非線性直流電源，輸出電流在一定電壓范圍內相當恒定，最終在到達某個電壓值之后，電流迅速下降至零。 η：太陽能電池的轉換效率表示的是外電路連接最佳負載時的最大能量轉換效率，定義為太陽能電池的輸出功率與入射到太陽能電池表面的能量之比。為了探討日照強度對太陽能電池伏安特性的影響，可以保持太陽能電池的溫度和大氣質量等條件不變而僅改變同 照強度。 PT后的 100 即表 示它在 0℃ 時阻值為 100 歐姆，在 100℃ 時它的阻值約為 歐姆。 通過軟件手段實現(xiàn)按鍵的消抖。 綜上所述，最終決定采用方案二作為設計方案。 PIC16F877 外圍特點 T1mero：為 8 位的定時器 /計數(shù)器 (Timer/Counter)，其中包含了 8 位的預定標器 (Prescaler)，實際上就是一個預分頻器； Timerl：為 16 位的定時器 /計數(shù)器，也包含了預分頻器，在休眠模式下也可使用外部的時鐘來遞增計數(shù)； Timer2：為 8 位的定時器 /計數(shù)器，包括了 8 位的周期寄存器、預分頻器(Prescaler)與后分頻器 (Postscaler)； 蘭州 理工大學畢業(yè)設計說明書 19 2 個 集 捕 捉 、 比 較 、 脈 寬 調 制 3 項 功 能 于 一 身 的 CCP 模塊(Capture/Compare/PWM Module)； 捕捉功能為 16 位，最大分辨率為 ，比較功能也是 16 位，最大分辨率為 200ns， PWM 的最大分辨率為 10 位； 10 位多通道的模擬 / 數(shù) 字轉換器 (A/D Converter) 提 供了 同 步 串 行 口(Synchronous Serial Port， SSP)，包括了 SPI 主控模式，與 I2C 功能的主控和從動模式； 通 用 同 步 異 步 接 收 發(fā) 送 系 統(tǒng) 〔 Univensal Synchlonous Asynchronous ReceiverTransmitter， USART/SCI)，包含 9 位地址的偵測； 提供 8 位的并行從動端口 (Parallel Sla