【正文】 然后再慢慢調(diào)試主程序，修改控制指令，最終三個工作狀態(tài)指示燈也正確指示了。 軟件調(diào)試的過程：首先根據(jù)太陽能充電控制器軟件設(shè)計要完成的設(shè)計任務(wù)，然后按照 C 語言模塊化設(shè)計的編程方法，設(shè)計出各個子模塊和主程序的算法流程圖，最后在 KEIL C51 中去編寫相應(yīng)的程序去實現(xiàn)。CI2 總線模擬時序圖如圖 46 所示。//設(shè)置開顯示，不顯示光標 write_(0x06)。 電壓采集轉(zhuǎn)換模塊 ADC804 時序圖 為了更好理解模數(shù)轉(zhuǎn)換器的對蓄電池電壓采集轉(zhuǎn)換過程，下面首先對ADC0804 的啟動和讀 取時序圖予以介紹。 8 腳（ R2IN）、 9 腳（ R2OUT）、 10 腳（ T2IN）、 7 腳（ T2OUT）為第二 數(shù)據(jù)通道。單片機通信是指單片機與計算機或單片機與單片機之間的信息交換，不過通常使用的是單片機與計算機之間的通信。10% 3 VO 液晶 顯示對比度調(diào)節(jié)端 用于調(diào)節(jié)對比度 4 RS 寄存器選擇信號 H:數(shù)據(jù)寄存器 L:指令寄存器 5 R/W 讀 /寫信號 H:讀 L:寫 6 E 片選信號 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 與單片機連接構(gòu)成 的電壓顯示電路如圖 312 所示。 WR — 用來啟動轉(zhuǎn)換的控制輸入，相當于 ADC 的轉(zhuǎn)換開始（ CS =0 時），當 WR 由 1 變?yōu)? 0 時，轉(zhuǎn)換器被清除：當 WR 回到 1 時，轉(zhuǎn)換正式開始。 光耦 驅(qū)動 電路 為了增加系統(tǒng)的可靠性，本設(shè)計用光電耦合器實現(xiàn)單片機控制電路和充放電電路的隔離。 （ 4）蜂鳴器報警電路 報警電路采用蜂鳴器來發(fā)出報警聲音，由于 STC89C52 輸出引腳 的驅(qū)動能力較弱，所以蜂鳴器要加三極管 進行 驅(qū)動 。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 (ALE)是訪問外部程序存儲器時，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、定時器 /計數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。單片機在軟件程序的控制下 輸出 PWM 控制信號， 經(jīng)光耦驅(qū)動 MOSFET 管開啟 與 關(guān)閉來控制 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一步發(fā)展。分析可知，蓄電池的充電過程和放電過程是可逆的。 我國的西部地區(qū)，包括西藏、新疆、青海、內(nèi)蒙古等省 ， 年日照時間長，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?shù)卣浞掷锰柲馨l(fā)電解決無電地區(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在發(fā)展常規(guī)能源的同時必須加大對新能源的開發(fā)和利用。面 對目前許多蓄電池 充放電控制不合理和保護不夠充分等情況 ，本文設(shè)計了一套 太陽能充電控制器 ， 控制蓄電池的充放電，從而達到更有效的存儲太陽能。 課題研究背景和意義 能源資源是國民經(jīng)濟發(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。 我國幅員遼闊，有著十分豐富的太陽能資源。 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。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。控制器同時負責(zé)蓄電池是否 對負載供電，當蓄電池的電壓在正常范圍內(nèi)時，控制器控制開關(guān)接通，蓄電池給負載供電；當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，保護負載和蓄電池。 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狗計時完成后， RST 腳輸出 96 個晶振周期的高電平。 單片機的最小系統(tǒng)及擴展電路 單片機是系統(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)是單片機可以工作起來。工作狀態(tài)指示燈電路如圖 34 所示。當用戶將蓄電池反接至控制器時，續(xù)流二極管 D3 可以進行續(xù)流，從而保護控制器不被毀壞。 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。 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 系統(tǒng) 主程序流程圖如圖 41 所示 。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)做準備。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。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。 第 四 章 系統(tǒng)軟件設(shè)計 和自己當初預(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。 正常工作時的狀態(tài)：（此時電壓 ） 其工作原理如下，單片機在軟件程序控制下，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。最終在顯示輸出信息窗口出現(xiàn)了一下信息： Build target 39。 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。 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，通常對其進行寫操作， 1602 液晶寫操作時序圖如圖 44所示。在 INTR 變?yōu)榈碗娖胶?，?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。 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。 本設(shè)計中加入串行通信電路的目的主要有三個：一是方便給單片機下載程序；二是使控制器具有遠程通信或遠程監(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。數(shù)據(jù)輸入端 D0D7 接單片機的 P0 口用于電壓數(shù)據(jù)的傳送。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。 這就是充電電路原理。 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。 （ 2）復(fù)位電路 復(fù)位是單片機的初始化操作。 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。而且 STC89C52 的工作頻率很寬，可以在 0~35MHz 之間選擇，芯片具有超強抗干擾性，加密性強。 第二章 太陽能 儲存 的總體設(shè)計方案 太 陽 能電 池 板鉛 酸蓄 電 池主 控 芯 片S T C 8 9 C 5 2 單 片 機充 電 電 路放 電 電 路負 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 儲電 路R S 2 3 2串 口 通 信電 路光 耦驅(qū) 動 電 路光 耦驅(qū) 動 電 路 圖 23 系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)框圖 以上通過對 太陽能電池 、被控對象蓄電池的分析，結(jié)合硬件資源和軟件控制策略，進行了硬件電路設(shè)計和軟件編程設(shè)計，最終確定整體設(shè)計方案。 PWM調(diào)制充電方式使蓄電池有較充分的反應(yīng)時間，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。 第一章 緒論 主要 設(shè)計 內(nèi)容 本設(shè)計研究確定了一種基于 STC 單片機的太陽能充 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 。而太陽能則不同，任何自家用戶只要找到一個有陽光照射到的窗戶都可以裝置太陽能極板作輔助能源，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，編制程序使單片機輸出 PWM控制信號，通過控制光電耦合器通斷進而控制 MOSFET管開啟和關(guān)閉，達到控制蓄電池充放電的目的，同時按照功能要求實現(xiàn)了對蓄電池過充、 過放 保護和短路保護。目前太陽能光伏發(fā)電裝置已廣泛應(yīng)用于通訊，交通，電力等各個方面。 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。 具有很強的光伏效應(yīng)半導(dǎo)體材料，當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，分析蓄電池常見充放電方式局限性，對充放電方式進行了一定的改進 。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。如 P0、 P P P3。為使能從 0000H 到 FFFFH的外部程序存儲器指令， EA必須接 GND。一個單片機系統(tǒng)能否正常運行，首先要檢查是否能復(fù)位成功。電容 C4 是太陽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，所以得到普遍應(yīng)用。為了更好的顯示電壓值，同時擴展自己學(xué)習(xí)芯片的能力，本設(shè)計用液晶 1602 來顯示蓄電池的電壓值。該器件通過 I2C 總線接口進 行操作，有一個專門的寫保護功能。 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，首先必須對其進行初始化，然后按照其時序圖進行正確操作，才能夠得到滿意的顯示效果，這就是軟件設(shè)計中顯示模塊的任務(wù)。本設(shè)計采用 C51 庫中自帶的延時函數(shù) _nop_（）（延時一個機器周期的意思）來實現(xiàn)簡短延時。 } 數(shù)據(jù)存儲流程圖 作為存儲芯片最重要的是對其進行寫操作，下面將給出 CI2 總線發(fā)送一個字節(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)老師的無私幫助，是在他們的指導(dǎo)下，我才把程 序調(diào)試無誤完成了軟件調(diào)試工作。按照 C 語言模塊化程序設(shè)計方法，論文編制了系統(tǒng)主程序和各個子程序模塊來實現(xiàn) PWM 脈寬調(diào)制控制策略和各種保護，完成了軟件設(shè)計任務(wù)。Target 139。 scl=1。 （ 2）讀 /寫控制端設(shè)置為寫模式，即低電平。按照 ADC0804 芯片的時序圖，此模塊通過對其進行啟動和讀取操作，主要來完成對蓄電池電壓的采集轉(zhuǎn)換，并對結(jié)果進行數(shù)據(jù)處理，送給后面的顯示模塊予以顯示。當然單片機和 DB9要共地，這是實現(xiàn)串行通信的前提條件。 MAX23