【正文】 然后再慢慢調(diào)試主程序，修改控制指令，最終三個(gè)工作狀態(tài)指示燈也正確指示了。 軟件調(diào)試的過(guò)程：首先根據(jù)太陽(yáng)能充電控制器軟件設(shè)計(jì)要完成的設(shè)計(jì)任務(wù)，然后按照 C 語(yǔ)言模塊化設(shè)計(jì)的編程方法，設(shè)計(jì)出各個(gè)子模塊和主程序的算法流程圖，最后在 KEIL C51 中去編寫(xiě)相應(yīng)的程序去實(shí)現(xiàn)。CI2 總線模擬時(shí)序圖如圖 46 所示。//設(shè)置開(kāi)顯示，不顯示光標(biāo) write_(0x06)。 電壓采集轉(zhuǎn)換模塊 ADC804 時(shí)序圖 為了更好理解模數(shù)轉(zhuǎn)換器的對(duì)蓄電池電壓采集轉(zhuǎn)換過(guò)程，下面首先對(duì)ADC0804 的啟動(dòng)和讀 取時(shí)序圖予以介紹。 8 腳（ R2IN）、 9 腳（ R2OUT）、 10 腳（ T2IN）、 7 腳（ T2OUT）為第二 數(shù)據(jù)通道。單片機(jī)通信是指單片機(jī)與計(jì)算機(jī)或單片機(jī)與單片機(jī)之間的信息交換，不過(guò)通常使用的是單片機(jī)與計(jì)算機(jī)之間的通信。10% 3 VO 液晶 顯示對(duì)比度調(diào)節(jié)端 用于調(diào)節(jié)對(duì)比度 4 RS 寄存器選擇信號(hào) H:數(shù)據(jù)寄存器 L:指令寄存器 5 R/W 讀 /寫(xiě)信號(hào) H:讀 L:寫(xiě) 6 E 片選信號(hào) 下降沿觸發(fā) ,鎖存數(shù)據(jù) 714 DB0DB7 數(shù)據(jù)線 數(shù)據(jù)傳輸 根據(jù) 1602 的技術(shù)參數(shù)和引腳功能， 1602 與單片機(jī)連接構(gòu)成 的電壓顯示電路如圖 312 所示。 WR — 用來(lái)啟動(dòng)轉(zhuǎn)換的控制輸入，相當(dāng)于 ADC 的轉(zhuǎn)換開(kāi)始（ CS =0 時(shí)），當(dāng) WR 由 1 變?yōu)? 0 時(shí)，轉(zhuǎn)換器被清除：當(dāng) WR 回到 1 時(shí)，轉(zhuǎn)換正式開(kāi)始。 光耦 驅(qū)動(dòng) 電路 為了增加系統(tǒng)的可靠性，本設(shè)計(jì)用光電耦合器實(shí)現(xiàn)單片機(jī)控制電路和充放電電路的隔離。 （ 4）蜂鳴器報(bào)警電路 報(bào)警電路采用蜂鳴器來(lái)發(fā)出報(bào)警聲音，由于 STC89C52 輸出引腳 的驅(qū)動(dòng)能力較弱，所以蜂鳴器要加三極管 進(jìn)行 驅(qū)動(dòng) 。片內(nèi)振蕩器的振蕩頻率非常接近晶振頻率，一般多在 ~12MHz 之間選取。 （ 2） ALE/ PROG ：地址鎖存控制信號(hào) (ALE)是訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器時(shí)，鎖存低 8 位地址的輸出脈沖?？臻e模式下， CPU 停止工作，允許 RAM、定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。單片機(jī)在軟件程序的控制下 輸出 PWM 控制信號(hào)， 經(jīng)光耦驅(qū)動(dòng) MOSFET 管開(kāi)啟 與 關(guān)閉來(lái)控制 充放電 電路。這種充電法不僅遵循蓄電池固有的充電接受率，而且能夠提高蓄電池充電接受率， 這也是蓄電池充電理論的進(jìn)一步發(fā)展。分析可知，蓄電池的充電過(guò)程和放電過(guò)程是可逆的。 我國(guó)的西部地區(qū)，包括西藏、新疆、青海、內(nèi)蒙古等省 ， 年日照時(shí)間長(zhǎng)，這些地區(qū)面積寬廣、人口密集低，在一些偏僻的地區(qū)傳統(tǒng)的供電設(shè)施建設(shè)成本高，電能的供需矛盾顯得十分突出，因此當(dāng)?shù)卣浞掷锰?yáng)能發(fā)電解決無(wú)電地區(qū)的用電具有重大的戰(zhàn)略意義。這些難題迫使政府和社會(huì)在發(fā)展常規(guī)能源的同時(shí)必須加大對(duì)新能源的開(kāi)發(fā)和利用。面 對(duì)目前許多蓄電池 充放電控制不合理和保護(hù)不夠充分等情況 ，本文設(shè)計(jì)了一套 太陽(yáng)能充電控制器 ， 控制蓄電池的充放電，從而達(dá)到更有效的存儲(chǔ)太陽(yáng)能。 課題研究背景和意義 能源資源是國(guó)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(wèn)題作為困擾人類長(zhǎng)期穩(wěn)定發(fā)展的一大因素?cái)[在了人們面前。 我國(guó)幅員遼闊，有著十分豐富的太陽(yáng)能資源。 圖 21 太陽(yáng)能電池產(chǎn)生光伏效應(yīng) 蓄電池 （ 1） 蓄電池工作原理 太陽(yáng)能充電控制器最主要的功能是控制太陽(yáng)能極板對(duì)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(jì)控制器之前需要對(duì)蓄電池的原理、充放電過(guò)程做一個(gè)分析。這種充電方法在充電初期電流過(guò)大，對(duì)蓄電池壽命造成很大影響 ，且容第二章 太陽(yáng)能 儲(chǔ)存 的總體設(shè)計(jì)方案 易使蓄電池極板彎曲，將會(huì)影響蓄電池的使用?？刂破魍瑫r(shí)負(fù)責(zé)蓄電池是否 對(duì)負(fù)載供電，當(dāng)蓄電池的電壓在正常范圍內(nèi)時(shí)，控制器控制開(kāi)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(guò)放狀態(tài)時(shí)，控制器控制開(kāi)關(guān)截止，蓄電池停止對(duì)負(fù)載的供電，在這個(gè)過(guò)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。 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 ?？撮T(mén)狗計(jì)時(shí)完成后， RST 腳輸出 96 個(gè)晶振周期的高電平。 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(gè)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(lái)。工作狀態(tài)指示燈電路如圖 34 所示。當(dāng)用戶將蓄電池反接至控制器時(shí)，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。 ADC0804 引腳 圖如圖 38 所示，其各個(gè)引腳的 功能 ： CS — 芯片片 選信號(hào)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(dòng)工作。 表 31 1602 的主要技術(shù)參數(shù) 顯示容量 16? 2 個(gè)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(jì) 字符尺寸 ? （ W? H） mm 顯然， 1602 液晶可以滿足要求，接下來(lái)介紹其各個(gè) 引腳的功能，為后面設(shè)計(jì)電壓顯示電路做準(zhǔn)備。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(shí)鐘線 SCL 接到總線的 SCL 上。 第二部分是數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換通道。 系統(tǒng)主程序設(shè)計(jì) 系統(tǒng) 主程序流程圖如圖 41 所示 。首先關(guān)閉使能，防止開(kāi)始時(shí)顯示亂碼，同時(shí)為以后高脈沖寫(xiě)入數(shù)據(jù)做準(zhǔn)備。本設(shè)計(jì)用常見(jiàn)E2PROM 器件 AT24C02 作為存儲(chǔ)器對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行保存記錄。由于單片機(jī)的處理速度很快，因此很容易實(shí)現(xiàn)循環(huán)檢測(cè)，做到對(duì)蓄電池狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)控。 第 四 章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 和自己當(dāng)初預(yù)料的一樣，在剛開(kāi)始仿真時(shí)，遇到了許多的問(wèn)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。 正常工作時(shí)的狀態(tài)：（此時(shí)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(gè)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(shí)綠燈亮起表示系統(tǒng)正在充電。最終在顯示輸出信息窗口出現(xiàn)了一下信息： Build target 39。 啟動(dòng)信號(hào)的程序如下：在 SCL 為高電平期間， SDA 一個(gè)下降沿為啟動(dòng)信號(hào)。 1602 的基本時(shí)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(wú) 寫(xiě)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(xiě)數(shù)據(jù) 輸入： RS=H, WR/ =L, DO~D7=數(shù)據(jù)， E=H 高脈沖 輸出：無(wú) 作為顯示用的芯片，通常對(duì)其進(jìn)行寫(xiě)操作， 1602 液晶寫(xiě)操作時(shí)序圖如圖 44所示。在 INTR 變?yōu)榈碗娖胶?，?CS、RD 同時(shí)來(lái)低電平，則數(shù)據(jù)鎖存器的三態(tài)門(mén)打開(kāi)，把數(shù)字信號(hào)送出，此時(shí)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(hào)。 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(jì) 結(jié)合 STC89C52 單片機(jī)串行中斷方式，本設(shè)計(jì)采用串口方式 1（ 10 位數(shù)據(jù)的異步通信）來(lái)構(gòu)建串口通信電路。 本設(shè)計(jì)中加入串行通信電路的目的主要有三個(gè)：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(shí)的數(shù)據(jù)記錄下來(lái)，供用戶查看。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。輸入單端正電壓 時(shí) , VIN()接地 :而差動(dòng)輸入時(shí) , 直接加入 VIN(+) VIN(). AGND,DGND—— 模擬信號(hào)以及數(shù)字信號(hào)的接地 . VREF/2— 參考電平輸入，決定量化單位。 這就是充電電路原理。 第三 章 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì) 330R23LED1LED2LED3330R24330R25VCCLED1LED2LED3 LS1BellVCCQ5NPN85501KR26beep 圖 35 工作狀態(tài)指示燈電路 圖 35 蜂鳴器報(bào)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。 （ 2）復(fù)位電路 復(fù)位是單片機(jī)的初始化操作。 如果需要，通過(guò)將地址為 8EH 的 SFR 的第 0 位置 “ 1” ， ALE 操作將無(wú)效。而且 STC89C52 的工作頻率很寬，可以在 0~35MHz 之間選擇，芯片具有超強(qiáng)抗干擾性，加密性強(qiáng)。 第二章 太陽(yáng)能 儲(chǔ)存 的總體設(shè)計(jì)方案 太 陽(yáng) 能電 池 板鉛 酸蓄 電 池主 控 芯 片S T C 8 9 C 5 2 單 片 機(jī)充 電 電 路放 電 電 路負(fù) 載A / D 轉(zhuǎn) 換電 路液 晶 1 6 0 2電 壓顯 示 電 路A T 2 4 C 0 2數(shù) 據(jù) 存 儲(chǔ)電 路R S 2 3 2串 口 通 信電 路光 耦驅(qū) 動(dòng) 電 路光 耦驅(qū) 動(dòng) 電 路 圖 23 系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)框圖 以上通過(guò)對(duì) 太陽(yáng)能電池 、被控對(duì)象蓄電池的分析，結(jié)合硬件資源和軟件控制策略，進(jìn)行了硬件電路設(shè)計(jì)和軟件編程設(shè)計(jì)，最終確定整體設(shè)計(jì)方案。 PWM調(diào)制充電方式使蓄電池有較充分的反應(yīng)時(shí)間，減少了析氣量，提高了蓄電池的充電效率。在光伏發(fā)電系統(tǒng)中，蓄電池的主要作用有：儲(chǔ)存能量、對(duì)太陽(yáng)能極板的工作電壓的進(jìn)行鉗位、給負(fù)載提供啟動(dòng)電流等。 第一章 緒論 主要 設(shè)計(jì) 內(nèi)容 本設(shè)計(jì)研究確定了一種基于 STC 單片機(jī)的太陽(yáng)能充 電控制器的方案，在太陽(yáng)能對(duì)蓄電池的充電方式、控制器的功能要求和電路保護(hù)方面做了分 析，完成了系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)和軟件編程，實(shí)現(xiàn)了對(duì)蓄電池的科學(xué)管理 。而太陽(yáng)能則不同，任何自家用戶只要找到一個(gè)有陽(yáng)光照射到的窗戶都可以裝置太陽(yáng)能極板作輔助能源，幾百元投資便可以架設(shè)。軟件部分依據(jù) PWM（ Pulse Width Modulation）脈寬調(diào)制控制策略，編制程序使單片機(jī)輸出 PWM控制信號(hào)，通過(guò)控制光電耦合器通斷進(jìn)而控制 MOSFET管開(kāi)啟和關(guān)閉，達(dá)到控制蓄電池充放電的目的，同時(shí)按照功能要求實(shí)現(xiàn)了對(duì)蓄電池過(guò)充、 過(guò)放 保護(hù)和短路保護(hù)。目前太陽(yáng)能光伏發(fā)電裝置已廣泛應(yīng)用于通訊，交通，電力等各個(gè)方面。 只要有太陽(yáng)，就有太陽(yáng)能，因此太陽(yáng)能可以說(shuō)是取之不盡，用之不竭。 具有很強(qiáng)的光伏效應(yīng)半導(dǎo)體材料，當(dāng)吸收一定能量的光子后其內(nèi)部導(dǎo)電的載流子 電子和空穴 分布和濃度發(fā)生變化。階段充電法這種方法雖然可以將出氣量減到最少，但作為一種快速充電方法使用，實(shí)際應(yīng)用中受到一定的限制。依據(jù)這些影響因素，分析蓄電池常見(jiàn)充放電方式局限性，對(duì)充放電方式進(jìn)行了一定的改進(jìn) 。下面先從系統(tǒng)層次原理圖入手，對(duì)系統(tǒng)原理進(jìn)行詳細(xì)的分析，然后再對(duì)具體電路地進(jìn)行一一介紹。如 P0、 P P P3。為使能從 0000H 到 FFFFH的外部程序存儲(chǔ)器指令， EA必須接 GND。一個(gè)單片機(jī)系統(tǒng)能否正常運(yùn)行，首先要檢查是否能復(fù)位成功。電容 C4 是太陽(yáng)能電池板輸出電壓濾波，使得更穩(wěn)定地給蓄電 池充電。 AD轉(zhuǎn)換器最主要的技術(shù)參數(shù)是轉(zhuǎn)換速度和轉(zhuǎn)換精度，由于逐次比較型兼有并行 A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換速度高和雙積分型轉(zhuǎn)換精度高的優(yōu)點(diǎn)，所以得到普遍應(yīng)用。為了更好的顯示電壓值，同時(shí)擴(kuò)展自己學(xué)習(xí)芯片的能力，本設(shè)計(jì)用液晶 1602 來(lái)顯示蓄電池的電壓值。該器件通過(guò) I2C 總線接口進(jìn) 行操作，有一個(gè)專門(mén)的寫(xiě)保護(hù)功能。 第一部分是電荷泵電路。既便于調(diào)試，連接，又便于移植、修改。液晶 1602 通常用并行操作，作為一款顯示芯片，為了使其能夠正常的工作，首先必須對(duì)其進(jìn)行初始化，然后按照其時(shí)序圖進(jìn)行正確操作，才能夠得到滿意的顯示效果，這就是軟件設(shè)計(jì)中顯示模塊的任務(wù)。本設(shè)計(jì)采用 C51 庫(kù)中自帶的延時(shí)函數(shù) _nop_（）（延時(shí)一個(gè)機(jī)器周期的意思）來(lái)實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)短延時(shí)。 } 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)流程圖 作為存儲(chǔ)芯片最重要的是對(duì)其進(jìn)行寫(xiě)操作，下面將給出 CI2 總線發(fā)送一個(gè)字節(jié)的流程圖如圖 47 所示。更十分地感謝我的同學(xué)和指導(dǎo)老師的無(wú)私幫助，是在他們的指導(dǎo)下，我才把程 序調(diào)試無(wú)誤完成了軟件調(diào)試工作。按照 C 語(yǔ)言模塊化程序設(shè)計(jì)方法，論文編制了系統(tǒng)主程序和各個(gè)子程序模塊來(lái)實(shí)現(xiàn) PWM 脈寬調(diào)制控制策略和各種保護(hù)，完成了軟件設(shè)計(jì)任務(wù)。Target 139。 scl=1。 （ 2）讀 /寫(xiě)控制端設(shè)置為寫(xiě)模式，即低電平。按照 ADC0804 芯片的時(shí)序圖，此模塊通過(guò)對(duì)其進(jìn)行啟動(dòng)和讀取操作，主要來(lái)完成對(duì)蓄電池電壓的采集轉(zhuǎn)換，并對(duì)結(jié)果進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，送給后面的顯示模塊予以顯示。當(dāng)然單片機(jī)和 DB9要共地，這是實(shí)現(xiàn)串行通信的前提條件。 MAX23