【正文】 SFET管導(dǎo)通的方式是脈沖寬度調(diào)制(PWM)，根據(jù)載荷變化來調(diào)制MOSFET管柵的偏置，達到實現(xiàn)開關(guān)功能。由于不合適的充放電方式會導(dǎo)致蓄電池的損壞，縮短蓄電池的使用壽命，本論文提出了PWM脈寬調(diào)制充電方法，這種充電方法能夠使蓄電池有較充分的反應(yīng)時間，與以前的充電方式相比，提高了蓄電池的充電效率。圖23 輸出電壓波形針對目前市場上的太陽能充電控制器當(dāng)蓄電池給負(fù)載供電時，沒有時刻檢測蓄電池的電壓，很容易導(dǎo)致蓄電池的深度放電這個問題，本論文提出時刻在線檢測蓄電池電壓來避免蓄電池發(fā)生過放現(xiàn)象，保護蓄電池，提高其使用壽命。 PWM是利用微處理器的數(shù)字輸出來對模擬電路進行控制的一種非常有效的技術(shù)，廣泛應(yīng)用在從測量、通信到功率控制與變換的許多領(lǐng)域中。第二種是階段充電法?？刂破骺刂铺柲軜O板對蓄電池的充電，為了延長蓄電池的使用壽命，必須對它的充放電條件加以限制，防止蓄電池過充電及深度充電。依據(jù)化學(xué)基礎(chǔ)理論：鉛酸蓄電池釋放化學(xué)能的過程(放電過程)是負(fù)極進行氧化，正極進行還原的過程；電池補充化學(xué)能的過程(充電過程)是負(fù)極進行還原，正極進行氧化的過程。系統(tǒng)各個部分的控制功能全由充電控制器來完成。（2），自動關(guān)斷負(fù)載（欠壓關(guān)斷），同時有報警功能；（3），自動關(guān)斷負(fù)載（過壓關(guān)斷）和充電電路，同時有報警功能。市目前場上有各種各樣的太陽能控制器，但這些控制器主要問題對于蓄電池的保護不夠充分，不合適的充放電方式容易導(dǎo)致蓄電池的損壞，使蓄電池的使用壽命降低?？傮w看來我國太陽能資源比較豐富，因此充分利用豐富的太陽能資源，采用太陽能光伏發(fā)電技術(shù)，可以節(jié)約能源，發(fā)展經(jīng)濟，提高人民生活水平。 只要有太陽，就有太陽能，因此太陽能可以說是取之不盡，用之不竭。雖然風(fēng)能或水能等更加便宜，但是大多數(shù)的自家用戶卻都不可能找到適當(dāng)場合進行架設(shè)，架設(shè)成本較高。同時，以煤、石油作為燃料在燃燒過程中產(chǎn)生的有害物質(zhì)已經(jīng)開始造成全球變暖，即“溫室效應(yīng)，人類的生活將會由此受到很大的威脅。（2）無害性。年日照時數(shù)在2200小時以上的地區(qū)約占國土面積的2／3以上。但只有當(dāng)太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)工作過程中保持蓄電池沒有過充電，也沒有過放電，才能使蓄電池的使用壽命延長，效率也得以提高，因此必須對工作過程加以研究分析而予以控制，這種情況下太陽能充電控制器應(yīng)運而生。 設(shè)計主要任務(wù)本設(shè)計研究確定了一種基于STC單片機的太陽能充放電控制器的方案，在太陽能對蓄電池的充電方式、控制器的功能要求和電路保護方面做了分析，完成了系統(tǒng)硬件電路設(shè)計和軟件編程，實現(xiàn)了對蓄電池的科學(xué)管理，并將充放電控制器應(yīng)用于太陽能路燈或其他負(fù)載，實現(xiàn)了控制功能。 太陽能路燈系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)本系統(tǒng)主要針對直流照明路燈進行系統(tǒng)設(shè)計，所以構(gòu)成太陽能路燈系統(tǒng)主要有四大部分組成，即太陽能極板、蓄電池、充電控制器、照明電路。圖22 太陽能電池產(chǎn)生光伏效應(yīng)（2）蓄電池這里首先介紹蓄電池工作原理。在光伏發(fā)電系統(tǒng)中，蓄電池的主要作用有：儲存能量、對太陽能極板的工作電壓的進行鉗位、給負(fù)載提供啟動電流等。（1）蓄電池常規(guī)充放電方式目前，控制器常規(guī)的蓄電池充電法包括三種：恒流充電法、階段充電法和恒壓充電法。由于充電初期蓄電池電動勢較低，充電電流很大，隨著充電的進行，電流將逐漸減少。脈寬調(diào)制方式是指在固定時鐘頻率下，通過調(diào)節(jié)開關(guān)的通斷時間來控制信號的占空比，從而實現(xiàn)對輸出電壓的調(diào)整。系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)框圖如圖24所示。下面先從系統(tǒng)層次原理圖入手，對系統(tǒng)原理進行詳細(xì)的分析，然后再對具體電路地進行一一介紹。使用STC公司高密度非易失性高加密性存儲器技術(shù)制造，與工業(yè)80C51產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。STC89C52常見的是PDIP封裝，是一個有40個引腳的芯片，引腳如圖32所示。晶振工作時，RST引腳持續(xù)2個機器周期高電平將使單片機復(fù)位。這一位置“1”，ALE僅在執(zhí)行MOVX或MOVC指令時有效。在flash編 程期間，也接收12伏Vpp電壓。其主要功能是把PC初始化為0000H，使單片機從0000H單元開始執(zhí)行程序。（3）工作狀態(tài)指示燈電路本設(shè)計可以時刻檢測蓄電池電壓，為了更好的進行監(jiān)控，要對整個電路的工作狀態(tài)進行指示，這是很有必要的。二極管D1是為了防止反充，當(dāng)陰天或晚上蓄電池的電壓高于太陽能電池板的電壓時，D1就生效，可以防止蓄電池電流流向太陽能電池板。圖中穩(wěn)壓管D2用來對蓄電池進行穩(wěn)壓作用。M0S管Q2控制著放電電路，其原理與Q1相似。ADC0804 為一只具有20引腳并行8位CMOS工藝逐次比較型的集成A/D 轉(zhuǎn)換器， 其規(guī)格如下： (1) 高阻抗?fàn)顟B(tài)輸出，分辨率：8 位(0~255)(2) 存取時間：135 us ；轉(zhuǎn)換時間：100 us(3) 總誤差：正負(fù)1LSB (4) 工作溫度：0度~70度； (5) 模擬輸入電壓范圍：0V~5V (6) 參考電壓：；工作電壓：5V (7) 輸出為三態(tài)結(jié)構(gòu)，可直接連接在數(shù)據(jù)總線上。 DB0~DB7—三態(tài)特性數(shù)字信號輸出端. VCC: 電源供應(yīng)以及作為電路的參考電壓. ADC0804外圍接線電路（1）電壓采集電路 如圖310所示，電壓采集電路使用兩個串聯(lián)的電阻，大小比例為2:1，然后并聯(lián)在需要檢測的電壓兩端，從兩個電阻中間采集電壓。從芯片手冊中，可以得到1602液晶的主要技術(shù)資料，如表31所示，通過此表我們可以知道1602工作電壓和顯示容量，可以驗證設(shè)計選擇的是否合適。 E2PROM數(shù)據(jù)存儲電路為了把電路發(fā)生異常時的蓄電池電壓記錄下來，需要用存儲芯片進行數(shù)據(jù)保存。表 33 AT24C02管腳描述管腳名稱 功能 A0 A1 A2 可編程地址輸入端SDA 串行數(shù)據(jù)/地址 SCL 串行時鐘 WP 寫保護 Vcc 電源端，+～ 工作電壓 GND 地 I2C串行總線一般有兩根信號線，一根是雙向的數(shù)據(jù)線SDA，另一根是時鐘線SCL。由于單片機的電平和計算機電平不兼容，設(shè)計中采用MAX232芯片進行TTL電平和RS232電平之間的轉(zhuǎn)換。功能是產(chǎn)生+12v和12v兩個電源，提供給RS232串口電平的需要。電路如下圖315所示。 系統(tǒng)主程序設(shè)計系統(tǒng)主程序流程圖如圖41所示。芯片的時序圖是對芯片的操作的關(guān)鍵依據(jù)。首先關(guān)閉使能，防止開始時顯示亂碼，同時為以后高脈沖寫入數(shù)據(jù)做準(zhǔn)備。寫數(shù)據(jù)是指要顯示什么內(nèi)容。本設(shè)計用常見E2PROM器件AT24C02作為存儲器對數(shù)據(jù)進行保存記錄。 delay1()。由于單片機的處理速度很快，因此很容易實現(xiàn)循環(huán)檢測，做到對蓄電池狀態(tài)的實時監(jiān)控。 //創(chuàng)建目標(biāo)39。和自己當(dāng)初預(yù)料的一樣，在剛開始仿真時，遇到了許多的問題，如1602液晶不顯示，系統(tǒng)工作狀態(tài)指示燈指示狀態(tài)不正確等等，調(diào)試很久找不到關(guān)鍵所在。由于利用C語言開發(fā)單片機與匯編語言相比，具有易于操作、規(guī)范性好、適合模塊化處理且容易移植的優(yōu)點，所以本設(shè)計采用C語言作為編程語言?？刂破饕許TC89C52單片機為主控芯片，在軟件程序控制下輸出PWM控制信號，控制開關(guān)MOS管的通斷，實現(xiàn)太陽能極板對蓄電池的充電控制等。在設(shè)計和開發(fā)的過程中，緊密結(jié)合充電控制器的實際情況，綜合了目前一些先進的充電控制策略。附錄Ⅰ 源程序：include include //庫函數(shù)頭文件，代碼中引用了_nop_()函數(shù)include //變量定義和函數(shù)的聲明include //初始化模塊include //AD轉(zhuǎn)換模塊include //液晶1602顯示模塊include //數(shù)據(jù)存儲模塊/*主函數(shù)*/void main(){ init()。 battery_v=get_ad()。 PWM=1。 //開啟固定PWM充電 if(count==4) { PWM=0。 } } else { LED=1。 } }}/*****定時中斷函數(shù)*****/void timer0() interrupt 1 { TH0=(6553650000)/256。//欠壓指示燈sbit beep=P2^6。 //sbit EN=P2^2。uchar p=2,a1。 // AD程序//1602液晶顯示部分void write_(uchar )。 //應(yīng)答void write_byte(uchar date)。//定時時間為50ms，每50ms中斷一次 EA=1。 }/*延時函數(shù)*/ void delay(unsigned int t) { unsigned int j,i。 _nop_()。 _nop_()。 adrd=0。//設(shè)置16X2顯示,5X7點陣,8位數(shù)據(jù)接口 write_(0x0c)。 //E端時序 delay1()。 RS=1。 delay(5)。 for(num=0。 delay(5)。 write_data(39。 write_data(39。)。)。 write_data(lcdd[V2])。 for(num=0。}void start() //開始信號{ sda=1。 scl=1。amp。i++) { temp=temp1。 delay1()。 for(i=0。}void write_add(uchar address,uchar date)//24c02字節(jié)寫入函數(shù){ start()。}uchar read_add(uchar address)//24c02字節(jié)讀操作函數(shù){ uchar date。 respons()。 //在24c02的地址p中寫入數(shù)據(jù)a1 p++。 stop()。 write_byte(0xa0)。 respons()。i++) { scl=1。 delay1()。 delay1()。 scl=0。 sda=1。 scl=1。num++)//移屏顯示 { write_(0x1c)。 write_data(39。 write_data(39。 write_data(39。)。)。S39。num++) { write_data(table1[num])。 init1602()。 EN=1。 //將中的命令字寫入LCD數(shù)據(jù)口 delay1()。//寫一個字符后地址指針加1 write_(0x01)。 adval=P1。 //啟動AD轉(zhuǎn)換 _nop_()。 _nop_()。it。 PWM=1。void write_add(uchar address,uchar date)。void init1602()。sbit TXD=P3^1。unsigned char code table2[]= D: N:。//AD轉(zhuǎn)換sbit csad=P2^7。//定時時間為50ms，每50ms中斷一次 count++。 LED2=0。 PWM=1。 //蜂鳴器報警 write=1。 if(battery_v0)//蓄電池反接，立刻關(guān)閉充放電電路,蜂鳴器報警 { PWM=1。 init24c02()。（2）對蓄電池電壓的采集方式過于簡單，精度較低，需要探索采集精度更加精準(zhǔn)的經(jīng)典電路，使得對蓄電池的充電控制更加準(zhǔn)確。 整個系統(tǒng)的硬件設(shè)計采用了模塊化設(shè)計結(jié)構(gòu)，可以根據(jù)實際需要靈活配置，從而有利于實際應(yīng)用的推廣。5 總結(jié)與展望 設(shè)計總結(jié)通過復(fù)習(xí)以前學(xué)過的專業(yè)知識，同時對相關(guān)的資料和論文進行解讀與綜合分析、研究加上參與課題的實踐，在導(dǎo)師的指導(dǎo)和同學(xué)的幫助下，最后基本完成了開題報告中確定的設(shè)計任務(wù)。果然加上虛擬電壓表，通過監(jiān)測后發(fā)現(xiàn)蓄電池兩端電壓表的示數(shù)一直顯示為零，明白是AD轉(zhuǎn)換部分出現(xiàn)問題，然后通過修改AD轉(zhuǎn)換模塊的子程序，同時調(diào)整硬件引腳部分與軟件相一致，慢慢的調(diào)試，最終蓄電池兩端電壓表有了示數(shù)，液晶1602也正確的顯示了。piling ... //…linking... //鏈接…. Program Size: data= xdata=0 code=1572 //項目大?。捍鎯臻gRAM和ROM的數(shù)據(jù)存儲量creatin