【正文】 SFET管導通的方式是脈沖寬度調制(PWM)，根據(jù)載荷變化來調制MOSFET管柵的偏置，達到實現(xiàn)開關功能。由于不合適的充放電方式會導致蓄電池的損壞，縮短蓄電池的使用壽命，本論文提出了PWM脈寬調制充電方法，這種充電方法能夠使蓄電池有較充分的反應時間，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蓄電池給負載供電時，沒有時刻檢測蓄電池的電壓，很容易導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，廣泛應用在從測量、通信到功率控制與變換的許多領域中。第二種是階段充電法。控制器控制太陽能極板對蓄電池的充電，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)化學基礎理論：鉛酸蓄電池釋放化學能的過程(放電過程)是負極進行氧化，正極進行還原的過程；電池補充化學能的過程(充電過程)是負極進行還原，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），自動關斷負載（欠壓關斷），同時有報警功能；（3），自動關斷負載（過壓關斷）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，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場合進行架設，架設成本較高。同時，以煤、石油作為燃料在燃燒過程中產(chǎn)生的有害物質已經(jīng)開始造成全球變暖，即“溫室效應，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運而生。 設計主要任務本設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)硬件電路設計和軟件編程，實現(xiàn)了對蓄電池的科學管理，并將充放電控制器應用于太陽能路燈或其他負載，實現(xiàn)了控制功能。 太陽能路燈系統(tǒng)基本結構本系統(tǒng)主要針對直流照明路燈進行系統(tǒng)設計，所以構成太陽能路燈系統(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（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。脈寬調制方式是指在固定時鐘頻率下，通過調節(jié)開關的通斷時間來控制信號的占空比，從而實現(xiàn)對輸出電壓的調整。系統(tǒng)整體結構框圖如圖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 轉換器， 其規(guī)格如下： (1) 高阻抗狀態(tài)輸出，分辨率：8 位(0~255)(2) 存取時間：135 us ；轉換時間：100 us(3) 總誤差：正負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)結構，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，設計中采用MAX232芯片進行TTL電平和RS232電平之間的轉換。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鍵依據(jù)。首先關閉使能，防止開始時顯示亂碼，同時為以后高脈沖寫入數(shù)據(jù)做準備。寫數(shù)據(jù)是指要顯示什么內容。本設計用常見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39。和自己當初預料的一樣，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，調試很久找不到關鍵所在。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。在設計和開發(fā)的過程中，緊密結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的經(jīng)典電路，使得對蓄電池的充電控制更加準確。 整個系統(tǒng)的硬件設計采用了模塊化設計結構，可以根據(jù)實際需要靈活配置，從而有利于實際應用的推廣。5 總結與展望 設計總結通過復習以前學過的專業(yè)知識，同時對相關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，在導師的指導和同學的幫助下，最后基本完成了開題報告中確定的設計任務。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轉換部分出現(xiàn)問題，然后通過修改AD轉換模塊的子程序，同時調整硬件引腳部分與軟件相一致，慢慢的調試，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