【正文】 27P27(A15)28PSEN29ALE/P30P31/TXD11P30/RXD10 圖 31 STC89C52 引腳圖 這里僅詳細(xì)介紹編程引腳： （ 1） RST：復(fù)位輸入。 如果需要，通過將地址為 8EH 的 SFR 的第 0 位置 “ 1” ， ALE 操作將無效。為了執(zhí)行內(nèi)部程序指令， EA 應(yīng)該接VCC。 （ 2）復(fù)位電路 復(fù)位是單片機(jī)的初始化操作。初步檢查可用示波器探頭監(jiān)視 RST 引腳，按下復(fù)位鍵，觀察是否有足夠幅度的波形輸出 (瞬時的 )，還可以通過改變復(fù)位電路 電阻和電 容值進(jìn)行實驗。 第三 章 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計 330R23LED1LED2LED3330R24330R25VCCLED1LED2LED3 LS1BellVCCQ5NPN85501KR26beep 圖 35 工作狀態(tài)指示燈電路 圖 35 蜂鳴器報警電路 充放電電路 充放電 電路 如圖 36 所示，電路 由防反充二極管 D濾波電容 C4 和 C穩(wěn)壓管 D 續(xù)流二極管 D MOSFET 管 Q1 和 Q2 等構(gòu)成。電容 C5 是對蓄電池輸出電壓進(jìn)行濾波，以保證負(fù)載供電電路的穩(wěn)定性。 這就是充電電路原理。 ADC0804就是這類集成 A/D 轉(zhuǎn)換器。輸入單端正電壓 時 , VIN()接地 :而差動輸入時 , 直接加入 VIN(+) VIN(). AGND,DGND—— 模擬信號以及數(shù)字信號的接地 . VREF/2— 參考電平輸入，決定量化單位。在使用 1602 之前，我們首先查閱其使用手冊，對其進(jìn)行一定的了解。數(shù)據(jù)輸入端 D0D7 接單片機(jī)的 P0 口用于電壓數(shù)據(jù)的傳送。為了更好的使用 AT24C02，首先來介紹其各個引腳功能，如表 33 所示。 本設(shè)計中加入串行通信電路的目的主要有三個：一是方便給單片機(jī)下載程序；二是使控制器具有遠(yuǎn)程通信或遠(yuǎn)程監(jiān)控的功能；三是將控制器每天采集到數(shù)據(jù)的極限值和發(fā)生異常狀態(tài)時的數(shù)據(jù)記錄下來，供用戶查看。由 6 腳和 4 只電容構(gòu)成。 15 腳 GND、 16 腳 VCC（ +5v） 圖 313 MAX232 的引腳圖 按照串行通信原理，根據(jù) RS232 串口協(xié)議和 MAX 232 芯片的引腳功能，第三 章 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計 結(jié)合 STC89C52 單片機(jī)串行中斷方式，本設(shè)計采用串口方式 1（ 10 位數(shù)據(jù)的異步通信）來構(gòu)建串口通信電路。系統(tǒng)軟件主要完成 蓄電池電壓 采集 轉(zhuǎn)換 ， PWM 脈沖充電控制、 實時LCD 顯示， 異常 報警 等。在 INTR 變?yōu)榈碗娖胶螅?CS、RD 同時來低電平，則數(shù)據(jù)鎖存器的三態(tài)門打開，把數(shù)字信號送出，此時直接讀取數(shù)字端口數(shù)據(jù)，便可得到轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號。下面就 1602 的初始化指令和操作時序進(jìn)行介紹。 1602 的基本時序如下： 讀狀態(tài) 輸入： RS=L, WR/ =H, E=H 輸出： DO~D7=狀態(tài)字 讀數(shù)據(jù) 輸入： RS=H, WR/ =H, E=H 輸出：無 寫指令 輸入： RS=L, WR/ =L, DO~D7=指令碼， E=H 高脈沖 輸出： DO~D7=狀態(tài)字 寫數(shù)據(jù) 輸入： RS=H, WR/ =L, DO~D7=數(shù)據(jù)， E=H 高脈沖 輸出：無 作為顯示用的芯片，通常對其進(jìn)行寫操作， 1602 液晶寫操作時序圖如圖 44所示。 按照 1602 液晶的寫操作時序圖，結(jié)合硬件連接電路，軟件設(shè)計中電壓顯示模塊的流程圖如圖 45 所示。 啟動信號的程序如下：在 SCL 為高電平期間， SDA 一個下降沿為啟動信號。并根據(jù) AT24C02 字節(jié)寫入方式，結(jié)合 CI2 總線時序圖，軟件中實現(xiàn)異常數(shù)據(jù)存儲的流程圖如圖 48 所示。最終在顯示輸出信息窗口出現(xiàn)了一下信息： Build target 39。 程序調(diào)試成功后，下一步就是軟件仿真，是檢驗程序運(yùn)行是否正確的關(guān)鍵所在，更是優(yōu)化系統(tǒng)所必須的。 正常工作時的狀態(tài)：（此時電壓 ） 其工作原理如下，單片機(jī)在軟件程序控制下，控制著各個部分硬件電路有序工作，把從模數(shù)轉(zhuǎn)換器得到的蓄電池的電壓值，用 1602 液晶去顯示，同時綠燈亮起表示系統(tǒng)正在充電。 由于利用 C 語言開發(fā)單片機(jī)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(diǎn)，所以本設(shè)計采用 C 語言作為編程語言。 第 四 章 系統(tǒng)軟件設(shè)計 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。 //創(chuàng)建目標(biāo) 39。由于單片機(jī)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。 delay1()。本設(shè)計用常見E2PROM 器件 AT24C02 作為存儲器對數(shù)據(jù)進(jìn)行保存記錄。寫數(shù)據(jù)是指要顯示什么內(nèi)容。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。 A/D 轉(zhuǎn)換子程序 芯片的時序 圖是對芯片的操作的關(guān)鍵依據(jù)。 系統(tǒng)主程序設(shè)計 系統(tǒng) 主程序流程圖如圖 41 所示 。 CAP 1+1RRIN28CAP6CAP 25CAP 13CAP +2CAP 2+4RTOUT27ROUT29TIN210TIN111ROUT112RRIN113RTOUT114GND15VCC16U6MAX232C12CapC11CapC14CapC13CapVCC(+5v)TXDRXD162738495J1DB9C10Cap 圖 314 串口通信電路 設(shè)計中 T1IN 連接 CMOS 電平的單片機(jī)的串行發(fā)送端； T1OUT 連接電腦的RS232C 串口的接收端 PCRXD；同理， R1IN 連接電腦的 RS232C 串口的發(fā)送端 PCTXD； R1OUT 連接 CMOS 電平的單片機(jī)的串行接收端。 第二部分是數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換通道。而且系統(tǒng)采用易于實現(xiàn)的異步串行通信方式，用最簡單也最實用的奇偶校驗作為串行通信錯誤校驗方式。所有接到 I2C 總線設(shè)備上的串行數(shù)據(jù) SDA 都接到總線的 SDA 上，各設(shè)備的時鐘線 SCL 接到總線的 SCL 上。若采用普通存儲器，在掉 電時需要備用電池供電，并需要在硬件上增加掉電檢測電路，但存在電池不可靠及擴(kuò)展芯片占用單片機(jī)過多口線的缺點(diǎn)。 表 31 1602 的主要技術(shù)參數(shù) 顯示容量 16? 2 個字符 芯片工作電壓 ~ 工作電流 （ ） 模塊最佳工作電壓 第三 章 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計 字符尺寸 ? （ W? H） mm 顯然， 1602 液晶可以滿足要求，接下來介紹其各個 引腳的功能，為后面設(shè)計電壓顯示電路做準(zhǔn)備。由分壓公式得出采集的電壓為 ADIN，當(dāng)蓄電池充滿電時電 壓大概為 ，計算出采集到的電壓為，符合 A/D 轉(zhuǎn)換芯片的 ADC0804 的輸入值。 ADC0804 引腳 圖如圖 38 所示，其各個引腳的 功能 ： CS — 芯片片 選信號輸入端，低電平有效，一旦 CS 有效，表明 A/D 轉(zhuǎn)換器別選中，可啟動工作。 第三 章 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計 1243U2Q817Q3NPN805010KR7500R610KR8200R9VCC(5V)PWMPV+K11243U3Q817Q4NPN805010KR11500R1010KR12200R13VCC(5V)FUZAIBAT+K2 圖 37 光耦驅(qū)動電路 A/D 轉(zhuǎn)換電路 本系統(tǒng)設(shè)計的 STC89C52 單片機(jī)沒有內(nèi)置的 A/D 轉(zhuǎn)換模塊，因此 需要先 采集 蓄電池 的電壓 ，然后 經(jīng) A/D 轉(zhuǎn)換才可接入單片機(jī)。當(dāng)用戶將蓄電池反接至控制器時，續(xù)流二極管 D3 可以進(jìn)行續(xù)流，從而保護(hù)控制器不被毀壞。 分析可知， 通過控制 MOSFET 管 閉合和 斷開 的時間（即 PWM—脈沖寬度調(diào)制），就可以控制輸出電壓。工作狀態(tài)指示燈電路如圖 34 所示。除了進(jìn)入系統(tǒng)的正常初始化之外，當(dāng)由于程序運(yùn)行出錯或操作錯誤使系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài)時，為擺脫困境，也需按復(fù)位鍵重新啟動。 單片機(jī)的最小系統(tǒng)及擴(kuò)展電路 單片機(jī)是系統(tǒng)的主控芯片，為了使整個電路得到很好的控制，首先必須構(gòu)建最小系統(tǒng)是單片機(jī)可以工作起來。否則， ALE 將被微弱拉高?？撮T狗計時完成后， RST 腳輸出 96 個晶振周期的高電平。 按其功能類別將它們分為三類： （ 1）電源和時鐘引腳。 在芯 片 內(nèi)部 ，擁有 很高頻率 8 位 CPU和在系統(tǒng)可編程 Flash，使得 STC89C52 為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、有效的解決方案 。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?？刂破魍瑫r負(fù)責(zé)蓄電池是否 對負(fù)載供電，當(dāng)蓄電池的電壓在正常范圍內(nèi)時，控制器控制開關(guān)接通，蓄電池給負(fù)載供電；當(dāng)蓄電池的電壓處于欠壓或是過放狀態(tài)時，控制器控制開關(guān)截止，蓄電池停止對負(fù)載的供電，在這個過程中控制器起著至關(guān)重要的作用，保護(hù)負(fù)載和蓄電池。實際也就是以一直流電壓 經(jīng)過以一定頻率打開與閉合開關(guān)的控制來改變電壓。這種充電方法在充電初期電流過大，對蓄電池壽命造成很大影響 ，且容第二章 太陽能 儲存 的總體設(shè)計方案 易使蓄電池極板彎曲，將會影響蓄電池的使用。 （ 3） 蓄電池常規(guī)充放電方式 目前， 市場上 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。 圖 21 太陽能電池產(chǎn)生光伏效應(yīng) 蓄電池 （ 1） 蓄電池工作原理 太陽能充電控制器最主要的功能是控制太陽能極板對蓄電池的充電，蓄電池的性能和充放電的方式有很大的關(guān)系，所以在設(shè)計控制器之前需要對蓄電池的原理、充放電過程做一個分析。 （ 1）要能自動檢測太陽能電池板電壓是否高于蓄電池電壓，若高于蓄電池 電壓，則可開啟充電；若低于蓄電池電壓，則不能開啟充電，否則蓄電池電流會反向流向太陽能電池板而造成點(diǎn)亮損耗。 我國幅員遼闊，有著十分豐富的太陽能資源。 而且太陽輻射能與煤炭、石油等常規(guī)能源相比較，更有如下的優(yōu)點(diǎn)： （ 1）普遍性。 課題研究背景和意義 能源資源是國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要基礎(chǔ)之一，隨著人民生活水平的不斷提高和科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，能源的缺口增大，能源問題作為困擾人類長期穩(wěn)定發(fā)展的一大因素擺在了人們面前。 關(guān)鍵 詞 ： 充電控制器； 太陽能 儲存 ； PWM 脈寬調(diào)制；Abstract Abstract At present, the solar energy utilization in the life of people more and more frequent, how to store solar energy has bee an important part of that, and the storage battery is an important ponent of solar energy storage. In the face of many of the current battery charge and discharge control unreasonable and inadequate protection, this paper designs a solar charge controller, battery charge and discharge control, so as to achieve the storage of solar energy more effectively. Under the guidance of the overall program, the design of low power consumption, high performance, strong antiinterference of STC89C52 microcontroller as the core device control. The system hardware circuit by the circuit of charging and discharging solar battery, voltage acquisition and display circuit, SCM control circuit and RS232 serial munication circuit, mainly realizes the acquisition and display of the b