【正文】 點陣字符型的 LCD 將 LCD 板、 PCB 板和控制驅動電路組成在一起，形成了點陣 LCD 模塊。 3 支持多點 組網功能，多個 DS18B20 可以并聯(lián)在唯一的三線上，最多只能并聯(lián) 8 個，如果數(shù)量過多，會使供電電源電壓過低，從而造成信號傳輸?shù)牟环€(wěn)定，實現(xiàn)多點測溫 4 工作電源 : 3~5V/DC 5 在使用中不需要任何外圍元件 6 測量結果以 9~12 位數(shù)字量方式串行傳送 7 不銹鋼保護管直徑 Φ6 8 適用于 DN15~25, DN40~DN250 各種介質工業(yè)管道和狹小空間設備測溫 9 標準安裝螺紋 M10X1, , G1/2”任選 10 PVC 電纜直接出線或德式球型接線盒出線 ,便于與其它電器設備連接 由于被測溫 度直接采用數(shù)字形式輸出，因此無需外加 A/D 轉換器，其電路連接如圖 39 所示。 步進電機系統(tǒng)設計 步進電機是一種可以將數(shù)字輸入脈沖轉化成角位移的執(zhí)行元件，步進電機有一些基本參數(shù)，如固有步距角 、 相數(shù) 、 保持轉矩等。 數(shù)據(jù)采集部分硬件電路設計 本文設計的數(shù)據(jù)采集部分的電路原理圖如圖 42 所示： PIC16F877V DD4MHZ30PFCDEFFGHR A 3 / A N 3R A 2R A 1R A 0R B 2R B 1R B 0R B 3V S SGNDVCCDS18B20GDM1602KMAX232+5VC 1 C 2 C 2 C 1 T 2 O U TR 2 I NVV+ G N DDB9R D 0R D 1R D 2R D 3R D 4R D 5R D 6R D 7R C 1R C 2R C 3R B 4R B 6R B 5R B 7R C 7 / R XR C 6 / T XDB0DB1DB2DB3DB4DB5DB6DB7ER/WRSV0VDDLEDALEDKUISTT 2 I NR 2 O U T1K ?1K ?C12C10C3C13V SSM C L RDQ+5V+24V+VO P T OP U LD I RE N AA+AB+B紅黃綠藍負載電阻Q2HB44MGBS57HB56+5V +5V+5V1K175KM3DELAY DELAY DELAYKM1 KM2太陽能電池1K?K3K11 K12 K22 K21+5V+5V10uFC1C L K I NC L K O U T30PFC21K1K+5V+5V+5V10K?10K?10K?10K?+5V 圖 42 數(shù)據(jù)采集電路原理圖 蘭州 理工大學畢業(yè)設計說明書 22 太陽能電池1K? 圖 43 數(shù)據(jù)采集部分電路圖 圖 42 和圖 43 所示是數(shù)據(jù)采集電路原理圖的兩個部分，圖 42 所示的內容包括單片機 、 溫度采集器件 DS l8B步進電機 、 電壓轉換芯片 MAX232 和 RS232接口 DB9，圖 33 中所示為起開關作用的三個固態(tài)繼電器，它們都通過引腳與單片機芯片連接。 PORTB 是一個 8 位寬的雙向 I/O 端口，同樣也使用 TRISB 寄存器來設置端口引腳作為輸入 /輸出引腳，用 RB 寄存器作為端口引腳數(shù)據(jù)的緩沖器。大部分的單片機引腳都可以同時具備雙向輸入輸出的功能，基本上是作為一個輸入引腳或輸出引腳使用，只是引腳的陰抗特性有個同罷了。 光強信號采集單元 PT100 溫度采集器DS18B20 電壓、電流采集單元PT100 16F877 PIC 單片機 查詢方式鍵盤 LED 顯示 串口通信 蘭州 理工大學畢業(yè)設計說明書 16 圖 32 方案 二 方框圖 方 案比較 從以上兩種方案中，很容易看出采用方案二所設計的電路相對來說稍微復雜，但外圍電路的復雜卻大大簡化了程序方面的編寫。 蘭州 理工大學畢業(yè)設計說明書 14 圖 24 不同日照強度下太陽能電池的伏安特性曲線 電池溫度對太陽能電池伏安特性的影響 保持日照強度等條件不變，短路電流隨溫度升高有輕微增加，開路電壓隨溫度的升高而降低，與溫度幾乎成線性變化。太陽能電池有一個最大輸出功率 點，工作在最大功率點上時利用效率才最高。在外電路處于開路狀態(tài)的情況下，這些光生電子和空穴會積累在 pn結附近，結果使 P 區(qū)獲得附加正電荷， n 區(qū)獲得附加負電荷，在pn結上就會產生光生電動勢。 ，用目前流行的單片機語言，編寫了實現(xiàn)本課題做需的數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)通信等功能的軟件程序。 中國太陽能光伏發(fā)電產業(yè) 我國對太陽能電池的研究始于 1958 年。世界能源消費結構正在向著清潔 、 低碳或無碳的核能 、 天然氣 、 風能和太陽能方向發(fā)展。工業(yè)現(xiàn)代化所需要的主要能源，如石油 、 煤 、 天然氣等又都是不可再生能源。 在系統(tǒng)開發(fā)完成后，還進行了相關的測試試驗，得到了以圖形和數(shù)值相結合的方式來描述太陽能電池特性的顯示界面。三大含碳能源在燃燒過程中還產生了數(shù)量極為巨大的有害 氣體 SO2，這是導致酸雨災害的主要原因。中國超過三分之二的國土的年同照時間大于 2200 小時，年輻射總量平均大于 5900MJ/平方米，資源極為豐富，有大力發(fā)展的可能性和必要性 。 在太陽能光伏發(fā)電技術中太陽能電池起著關鍵和核心的作用，太陽能電池的開路電壓 、 短路電流 、 最大功率 、 轉換效率等性能參數(shù)對其產業(yè)化應用有重要影響。 晶體硅太陽能電池的結構如圖 21 所示，晶體硅太陽能電池是用硅材料制成大面積 pn 結進行工作的，一般是以 P 型硅半導體材料作為基質材料，在 P 型硅表面擴散出一層很薄的經過重摻雜的 n 型層，然后在 n 型層上面制作金屬柵線，作為 正 面接觸電極，在整個背面制作作為背面 接觸電極的金屬膜。式中 U 為負載兩端電壓， Iph 為光生電流， A 的取值范圍為l～ 5，稱為二極管因子，用于考慮電路中二極管的非理想 pn結。串聯(lián)電阻對填充因子有重要影響，串聯(lián)電阻越小，填充因子越大，太陽能電池的 VI 特性曲線越接近矩形，太陽能電池的轉換效率越高；串聯(lián)電阻越大，短路電流越小，開路電壓不變，填充因子越小，轉換效率越低。 顯示電路 采用直接驅動四位七段數(shù)碼管進行顯示，通過 查詢方式 鍵盤進行 各項數(shù)據(jù)采集的控制，通過軟件手段實現(xiàn)按鍵的消抖 。其中電壓 .電流 .測試光強需要經過 A/D 轉換單元，實現(xiàn)由模擬信號到數(shù)字信號的轉換，而溫度信號的采集采用數(shù)字溫度傳感器，可以直接輸出二進制數(shù)據(jù)；轉換成二進制的電壓 、 電流 、 光強和溫度數(shù)據(jù)通過串口與 PC 機進行通信，在 PC 機中進行數(shù)據(jù)的處理和處理后結果的顯示；整個數(shù)據(jù)采集部分以單片機為控制核心，通過單片機實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集單元 、 A/D 轉換單元和串口通信單元之間的協(xié)調工作。 當引腳作為輸出時，表示單片機必須提供一個 電壓電位來控制外部組件，在引腳輸出 l 的時候，引腳必須提供足夠的電流才能維持引腳的狀態(tài)，因此在設計外部電路的時候，必須注意引腳的電氣規(guī)格能提供多大的電流，這樣的設計才不會發(fā)生推不動外圍電路的情形。在使用I2C 的通信方式時， PORTC＜ 3： 4＞的引腳可以通過 SSPSTAT 寄存器中的 CKE 位來設置是要使用一般 I2C 的電位還是 SMBUS 的電位。 圖 46 電壓 、 電流信號采集 通過如下方式得到太陽能電池在不同負載條件下的路端電壓和電流： ，改變負載電阻 R0 到某個固定值，將 K3 閉合， K1 連接到 K11,K2 蘭州 理工大學畢業(yè)設計說明書 25 連接到 K21，此時，負載電阻 R0 兩端電壓為： (31) 由上式 (31)可以得出負載電阻 R0 的值為： (32) R0 不變的條件下，將 K3 閉合， K1 連接到 K12， K2連接到 K22，將太陽能電池和負載電阻 R0 組成回路，從而得到路端電壓為 Vc。本文采用 ACDC 開關電源來為 +V 和 OPTO 端子提供 +24V 和 +5V 的電壓，驅動器的 GND 端需要與單片機的 GND 端接在一起，否則單片機 I/0 口的輸出電平無法對步進電機驅動器施加影響。高速暫存 RAM 的結構為 9 字節(jié)的存儲器，結構如表411 所示。 HD44780 整體可以分為四個部分：接口部分、 LCD 部分、控制部分和顯示存儲部分。當工作于寄生電源時，此引腳必須接地。步進電機系統(tǒng)電路連接示意圖如圖 48 所示： 蘭州 理工大學畢業(yè)設計說明書 27 RA2RA1RA0+5 V+24 V紅黃綠藍負載電阻Q2HB44MG BS57HB56圖 48 步進電機系統(tǒng)電路連接 如圖 48 中所示，步進電機驅動器的 PUL， DIR， ENA 三個端子與單片機的三個 I/0 引腳連接，這在前面已有介紹，這里不再重復。 蘭州 理工大學畢業(yè)設計說明書 24 RB4RB6RB5RB7UIST10K 10K 10K 10K+5V 45 鍵盤設計圖 電壓 、 電流信號采集單元設計 本文設計的電壓 、 電流信號采集電路示意圖如圖 46 所示： 在圖 46 中， R0是負載電阻， Rst d 是標準電阻， Vref 是參考電壓源。在使用這些外圍的時候． TRISC 寄存器的內容無法完全決定該引腳的輸入 /輸出狀態(tài)，主要以外圍模塊的設置為主。所有的 I/O 口引腳都有保護二極管存在，此二極管接在 I/O 引腳和 VDD、 Vss 之間，確保引腳的電壓電位在 VDD、蘭州 理工大學畢業(yè)設計說明書 20 Vss 之間，因此單片機外部可以省去保護二極管的設計。 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 17 第 4 章 硬件 部分設計 在太陽能電池測試系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)采集部分主要是對太陽能電池外接負載在從零變化到無窮大過程中太陽能電池的輸出電壓和輸出電流 .太陽能電池溫度和只照強度進行采集，并和 PC 機進行通信，將采集到的數(shù)據(jù)傳到 PC 機，由 PC 機完成采集數(shù)據(jù)的分析處理。它的工業(yè)原理：當 PT100 在 0 攝氏度的時候他的阻值為 100 歐姆，它的的阻值會隨著溫度上升它的阻值是成勻速增漲的。表述為： (25) 太陽能電池的光電轉換效率是評判電池質量和技術水平的重要參數(shù)，它與電池的結構 .結特性 .工作溫度 .材料性質 .放射性 粒子輻射損傷和環(huán)境變化等因素有關，其中與制造太陽能電池半導體材料的禁帶寬度的大小的關系最為直接。為負載電 阻 )： 圖 22 太陽能電池等效電路 由于器件的瞬時響應特性與太陽能的轉換無關，且瞬時響應時間與絕大多數(shù)光伏系統(tǒng)的時問常數(shù)相比微不足道，因此在實際的分析過程中結電容 Cj 可以忽略不計。 根據(jù)太陽能電池的結構來劃分，可以將太陽能電池分為晶體硅太陽能電池和薄膜太陽能電池 兩大類。隨著我國綜合國力的增強和光伏產業(yè)的蓬勃發(fā)展，我國將會大規(guī)模建設大型太陽能熱電站和太陽能光電站，屆時太陽能光伏發(fā)電將會成為我國的主要能源來源之一。 我國太陽能的利用 煤是我國 的主要能源，我國的煤消費量占能源總消費量的 70％以上，這種以煤為主的能源消費結構造成我國能源系統(tǒng)效率低下 、 環(huán)境污染嚴重。全球的能源消費所產生的 C02 等溫室氣體對全球氣候構成了嚴重的威脅，目前已經成為國際社會關注的焦點。 本 設計 主要從以下幾個方面來完成太陽能電池數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的分析和設計： 1)、 根據(jù)太陽能電池測試原理 和電子電路的相關知識，選用合適的電子元器件設計了能夠完成數(shù)據(jù)采集任務的硬件電路，主要包括溫度信號采集單元、光強信號采集單元、電壓及電流信號采集單元、模數(shù)轉換單元和串口通信單元等部分。隨著世界經濟的高速發(fā)展以及工業(yè)化程度的不斷提高，世界各國對能源的需求一直保持著強勁的增長勢頭，能源問題已經越來越成為制約全球各國經濟和社會發(fā)展的重要因素之