【正文】 O口； P3口——P3口是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口；RST——復(fù)位輸入。MAX471還有如下的特點(diǎn)： 具有電流檢測(cè)功能，所能跟蹤的電流變化頻率高達(dá)130KHz；內(nèi)含精密的檢測(cè)電阻；具有雙向檢測(cè)指示，可監(jiān)控充電和放電兩種狀態(tài)；并聯(lián)使用時(shí)可以擴(kuò)大檢測(cè)電流范圍；最大供電電流為100μA，關(guān)閉方式時(shí)的電流僅為5μA，所需的供電電壓范圍為3到36V[12]。ADC0809的引腳圖如圖413所示。其中，上拉電阻的阻值選擇10K。6腳輸出電路是集電極開路電路，必須有上拉一個(gè)電阻。 圖52 初始化程序流程 圖53 按鍵采集程序流程圖 充電過程為：采集并判斷蓄電池的電壓與充電電流。另一種是以單片機(jī)為控制核心的基于MPPT的太陽能手機(jī)充電器的設(shè)計(jì)，這種充電器在陽光下可以向蓄電池存儲(chǔ)能量，也可以直接問手機(jī)充電，蓄電池還可以隨時(shí)為手機(jī)充電。為了子孫后代的生存和發(fā)展，尋找清潔的替代能源問題已迫在眉睫。 研究工作進(jìn)度 ~： 拿到畢業(yè)論文題目，接受畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)； ~： 明確設(shè)計(jì)任務(wù)和目的，查閱相關(guān)資料； ~： 消化理解資料，了解手機(jī)充電器的相關(guān)技術(shù)特征和技術(shù)要求， 收集、對(duì)比研究手機(jī)充電器實(shí)用方案，分析工作原理，開展 實(shí)用性，工程價(jià)值等的對(duì)比研究，完成理論知識(shí)的學(xué)習(xí)，選 定研究方向，初步確定設(shè)計(jì)思路，完成系統(tǒng)總體方案的設(shè)計(jì)； ~：完成開題報(bào)告； ~：準(zhǔn)備開題答辯； ~： 深入學(xué)習(xí)太陽能充電技術(shù)，完善資料； ~： 在了解工作原理的基礎(chǔ)上研究光電轉(zhuǎn)換技術(shù)和充電技術(shù)，完 成電路各個(gè)具體部分的設(shè)計(jì)； ~：準(zhǔn)備中期答辯； ~： 對(duì)課題進(jìn)行創(chuàng)新和突破； ~： 對(duì)選定的充電器電路開展仿真研究，結(jié)合仿真數(shù)據(jù)，給出研 究結(jié)論； ~：整合資料，完成論文撰寫以及圖紙繪制； ~：交給指導(dǎo)老師評(píng)閱，對(duì)論文進(jìn)行修改； ~：準(zhǔn)備畢業(yè)答辯。例如，國外的哈特便攜式太陽能充電器設(shè)備，擁有全球最高太陽能轉(zhuǎn)換電能效率，在陽光下最快 2 小時(shí)充滿一部智能手機(jī)，最大可儲(chǔ)存 3000mah的電量。在蓄電池充電的部分采用專用的太陽能供電的鋰電池充電管理芯片，放電部分采用升壓芯片將蓄電池輸出電壓升壓到5V為手機(jī)充電。鍵盤子程序用于探測(cè)開關(guān)、是否處在有效的開關(guān)狀態(tài)，以決定是否啟動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)。為低時(shí)，輸出都為高。在本設(shè)計(jì)中由于按鍵不是太多，故采用獨(dú)立按鍵法。 (3)電壓電流的采集與轉(zhuǎn)換 在主電路采集到的電流、電壓模擬信號(hào)經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換成為數(shù)字信號(hào)后，再送到單片機(jī)判斷是否需要進(jìn)行脈寬調(diào)節(jié)使輸出接近設(shè)定值。這樣可以使檢測(cè)到的電壓信號(hào)能夠通過ADC0809進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)化之后輸入單片機(jī)進(jìn)行判斷。包含中央處理器(CPU)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(RAM)、程序存儲(chǔ)器(ROM)、中斷系統(tǒng)、串行接口、并行接口和計(jì)數(shù)/定時(shí)器等幾大單元。 本設(shè)計(jì)二極管的選型為快恢復(fù)二極管IN5822,其反向峰值電壓VRRM =40V，正向平均整流電流IF=3A。當(dāng)選擇為手機(jī)直接充電時(shí)，BOOST電路將太陽能電池的輸出電壓升壓到穩(wěn)定的5V，直接對(duì)手機(jī)充電。它可以檢測(cè)到電池充電飽和時(shí)的電壓信號(hào)變化，然后精準(zhǔn)地結(jié)束充電。并且由于采用內(nèi)部的修正技術(shù)，保證了輸出電壓精度達(dá)到177。如果將TEMP管腳接到地，電池溫度監(jiān)測(cè)功能將被禁止。確定。在蓄電池的充電管理部分和蓄電池的放電部分都采用專用的芯片來實(shí)現(xiàn)，簡(jiǎn)化了電路，降低了成本。在恒流充電階段電池可以快速充電，在恒壓充電階段能夠確保電池充到滿容量，這種充電方法所需充電時(shí)間短，充電效果好，能延長蓄電池使用壽命，并節(jié)省電能，充電又徹底，所以是當(dāng)前普遍使用的一種充電方法。現(xiàn)在，普遍應(yīng)用的儲(chǔ)能電池主要有:鎳鎘電池、鎳氫電池和鋰離子電池。為了實(shí)現(xiàn)最大功率點(diǎn)跟蹤，需要在太陽能電池與負(fù)載之間接入DC/DC變換器，通過對(duì)DC/DC變化器的PWM驅(qū)動(dòng)。目前使用的光伏電池可看作PN結(jié)型二極管，其等效電路由光生電流源及一系列電阻組成，如圖21所示。德國率先推出“1000太陽能屋頂計(jì)劃”，美國也在1997年提出“百萬屋頂計(jì)劃”，并制定相關(guān)的財(cái)政補(bǔ)貼政策，此后，意大利、法國、西班牙荷蘭等國家也紛紛出臺(tái)政策以鼓勵(lì)、促進(jìn)太陽能光電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展[2]。而智能充電器能夠?qū)Τ潆娺^程進(jìn)行控制，不僅可以在充電過程中對(duì)電池進(jìn)行保護(hù)，還可以防止過電壓并控制充電溫度[1]。太陽能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展不僅是單純的經(jīng)濟(jì)問題，更是能源替代和環(huán)保的問題。目前，太陽能電池在便攜式電子設(shè)備中的應(yīng)用已經(jīng)取得了很大的進(jìn)步。摘要本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)手機(jī)充電器的設(shè)計(jì)與仿真畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說明原創(chuàng)性聲明本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文），是我個(gè)人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。現(xiàn)在手機(jī)已成為人們?nèi)粘Ｉ钪胁豢苫蛉钡囊徊糠?，但是手機(jī)電池的儲(chǔ)能是有限的，在遠(yuǎn)離市電的環(huán)境下，電池的耗盡為通信帶來極大的不便。太陽能電池是利用太陽光和材料相互作用直接產(chǎn)生電能，不需要消耗燃料和水等物質(zhì)，轉(zhuǎn)換過程中不釋放包括二氧化碳在內(nèi)的溫室氣體，是對(duì)環(huán)境沒有任何污染的可再生能源。還存在的一個(gè)問題是，手機(jī)電池的儲(chǔ)能是有限的，外出遠(yuǎn)離市電的人們經(jīng)常會(huì)遇到手機(jī)沒電又無法及時(shí)補(bǔ)充電能的情況，這時(shí)，太陽能手機(jī)充電器的優(yōu)點(diǎn)就顯現(xiàn)出來。使得其應(yīng)用范圍遍及到幾乎所有的用電領(lǐng)域。圖21 太陽能電池等效電路圖5 用公式表示太陽能電池發(fā)電狀態(tài)的電流方程式為： (21) (22) 式中 Iph——光生電流，(A)； Io——二極管反向飽和電流，(A)； q——電子電荷(109C)； K——玻爾茲曼常數(shù)(1023J/K)； T——絕對(duì)溫度，(K)； A——PN結(jié)的曲線常數(shù)；當(dāng)光照條件與溫度一定時(shí)，根據(jù)公式(22)得到太陽能電池的IV特性曲線與PV特性曲線，如圖22所示[4]。 圖26 太陽能電池最大功率跟蹤原理圖 (1)最大功率跟蹤控制算法 現(xiàn)在有多種MPPT控制的算法，電導(dǎo)增量法因其控制準(zhǔn)確，響應(yīng)速度快而得到了廣泛的應(yīng)用。與其他電池相比，鋰離子電池具有能量密度高、容量大、體積小、重量輕、壽命長、沒有記憶效果等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用與各類電子產(chǎn)品中。恒流恒壓充電曲線圖如圖214所示[8]。系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖如圖31所示。當(dāng)電池電壓Kelvin檢測(cè)輸入端(FB)的電壓接近電池端調(diào)制電壓時(shí)，充電電流逐漸減小，進(jìn)入恒壓充電模式。TEMP管腳的電壓是由電池內(nèi)的NTC(或PTC)熱敏電阻和一個(gè)片外電阻構(gòu)成的分壓網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)的。%，同時(shí)由于參考電壓經(jīng)過精心的溫度補(bǔ)償設(shè)計(jì)考慮，使得芯片的輸出電壓的溫度漂移系數(shù)小于100ppm/℃。它還有許多的優(yōu)點(diǎn)，如可靠性高、操作簡(jiǎn)單，具有安全性和通用性等, 代表著未來充電器發(fā)展方向。 放電電路是BOOST升壓電路，將蓄電池輸出的電壓升壓到5V，為手機(jī)提供穩(wěn)定的電源進(jìn)行充電。 蓄電池放電電路 本設(shè)計(jì)選用BOOST電路為蓄電池的放電電路。單片機(jī)的引腳圖如圖49所示。在太陽能電池板輸出端檢測(cè)電壓時(shí)，選擇兩個(gè)為50Ω的電阻；蓄電池輸出端采用兩個(gè)500Ω的電阻串聯(lián)采樣；BOOST電路輸出端采樣兩個(gè)1KΩ的電阻采樣。這部分功能由A/D轉(zhuǎn)換器來實(shí)現(xiàn)。每個(gè)按鍵都單獨(dú)接到單片機(jī)的一個(gè)I/O口上，通過判斷按鍵端口的電位即可識(shí)別按鍵操作[14]。不使用時(shí)，懸空即可； VCC——電源輸入端。讀線、讀取、相連的端口，并將其值判斷處理后存于相關(guān)緩存中。這種類型的充電器在主要電路部分都使用專門的芯片來實(shí)現(xiàn)，大大簡(jiǎn)化了電路的結(jié)構(gòu)，降低了生產(chǎn)成本。在國內(nèi)的研究中，《探討太陽能手機(jī)電池充電器的設(shè)計(jì)研究》一文利用51系列的單片機(jī)作為主控制設(shè)備,同時(shí)與其他電路與芯片結(jié)合所組成太陽能手機(jī)充電器，并以PWM形式的電壓實(shí)現(xiàn)輸出，這種充電器的優(yōu)點(diǎn)在于穩(wěn)定性高、帶載能力強(qiáng)、控制靈活，另外所采用的閉環(huán)控制模式能夠?qū)崿F(xiàn)太陽能電池板最大輸出功率點(diǎn)的自動(dòng)尋找，且具備自動(dòng)調(diào)節(jié)功能、控制精度極高，從而能夠使手機(jī)電池的使用壽命有效延長、使用效率明顯提高。 主要參考文獻(xiàn) [1] [J].物理,1999,28(11). [2] 蔣鴻飛,胡淑婷..綠色能源——太陽能充電[J].上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào) (自然科學(xué)版),2007, (2): 147~149. [3。其次，隨著化石能源的日益枯竭，環(huán)境問題的日益突出，未來能源問題和環(huán)境問題越來越受到人們的關(guān)注。但它也存在一些不足：電路拆卸困難，維修成本高，故障的檢測(cè)不方便，而且太陽能電池不能工作在最大功率點(diǎn)處，也不能在充電過程中實(shí)現(xiàn)智能控制。按鍵采集的程序流程圖如圖53所示。VCC與GND之間和VO與GND之間應(yīng)接一個(gè)濾波電容，以濾除高頻干擾，輸出電壓波動(dòng)。本設(shè)計(jì)將按鍵接在P3口上，；；。其內(nèi)部有一個(gè)8通道多路開關(guān)，它可以根據(jù)地址碼鎖存譯碼后的信號(hào)，只選通8路模擬輸入信號(hào)中的一個(gè)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，可以和單片機(jī)直接接口[13]。MAX471是雙向精密電流傳感放大器，它內(nèi)置35mΩ精密傳感電阻，可測(cè)量電流的上下限為3A，可通過一個(gè)輸出電阻將電流輸出轉(zhuǎn)化為電壓輸出。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位； P1口——P1口是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口。而且為了給輔助電源提供能量以及對(duì)蓄電池的保護(hù)，利用單片機(jī)關(guān)斷放電電路?？梢愿鶕?jù)采樣的太陽能電池輸出的電壓與電流信號(hào)，調(diào)節(jié)BOOST電路占空比來實(shí)現(xiàn)太陽能最大功率跟蹤和蓄電池充電控制；可以根據(jù)蓄電池兩端電壓信號(hào)的檢測(cè)判斷是否可以充放電，保護(hù)蓄電池；可以根據(jù)蓄電池輸出電壓信號(hào)的檢測(cè)，調(diào)節(jié)放電電路BOOST電路占空比使輸出電壓穩(wěn)定。具體包括：在恒流充電階段能夠自動(dòng)調(diào)整太陽能電池的負(fù)載，以實(shí)現(xiàn)太陽能電池的最大功率跟蹤；太陽能充電器在陽光下能夠給蓄電池進(jìn)行充電，也可以為手機(jī)充電，蓄電池在任何時(shí)候可以提供穩(wěn)定的電源給手機(jī)充電；系統(tǒng)具有充放電選擇和指示功能[]。為了減小輸出電壓的紋波和噪聲，誤差放大器采用施密特比較器結(jié)構(gòu)，同時(shí)具備很快的響應(yīng)速度。 本設(shè)計(jì)中充電電流設(shè)置為1A，；電源輸入端需要一個(gè)旁路電容，一般情況下，22uF的電容可以滿足要求，對(duì)電容的類型沒有限制；為了保證充電器正常工作，需要從電池端BAT到GND之間連接一個(gè)電容，；VIN與TEMP之間接的片外電阻和熱敏電阻構(gòu)成分壓網(wǎng)絡(luò)以防止電池溫度過高，片外電阻的推導(dǎo)十分簡(jiǎn)單，只要滿足在電池溫度達(dá)到高端溫度保護(hù)點(diǎn)時(shí)，在TEMP管腳分得的電壓為46%VIN即可。如果要開始新的充電周期，只要將輸入電壓斷電，然后再上電就可以了。 CN3063芯片介紹CN3063是可以用太陽能電池供電的單節(jié)鋰電池充電管理芯片。 蓄電池充電仿真 蓄電池恒流恒壓充電方法的原理如圖215所示。所選鋰離子電池的特性為：，,。電導(dǎo)增量法的流程圖如圖27所示，simulink仿真模塊如圖28所示。 太陽能電池的輸出特性太陽能電池的輸出特性受多種外界因素的影響，尤其是光照強(qiáng)度和溫度。 課題研究的主要內(nèi)容本文在對(duì)太陽能手機(jī)充電器進(jìn)行了理論研究與計(jì)算機(jī)仿真的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了兩種太陽能手機(jī)充電器，即基于集成芯片的太陽能手機(jī)充電器與基于MPPT的太陽能手機(jī)充電器。綜上所述，太陽能手機(jī)充電器具有非常廣闊的發(fā)展前景和巨大的現(xiàn)實(shí)意義。目前，太陽能電池的應(yīng)用已從軍事、航天領(lǐng)域進(jìn)入到工業(yè)、農(nóng)業(yè)、通信、家用電器以及公用設(shè)施等部門。本文在對(duì)太陽能手機(jī)充電器進(jìn)行了理論研究與計(jì)算機(jī)仿真的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了兩種在沒有電源的情況下也能給手機(jī)充電的太陽能手機(jī)充電器，即基于集成芯片的太陽能手機(jī)充電器與基于MPPT的太陽能手機(jī)充電器。對(duì)本研究提供過幫助和做出過貢獻(xiàn)的個(gè)人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。、圖表要求：1）文字通順，語言流暢，書寫字跡工整，打印字體及大小符合要求，無錯(cuò)別字，不準(zhǔn)請(qǐng)他人代寫2）工程設(shè)計(jì)類題目的圖紙，要求部分用尺規(guī)繪制，部分用計(jì)算機(jī)繪制，所有圖紙應(yīng)符合國家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。而且，太陽能屬于清潔能源，不會(huì)產(chǎn)生化石燃料燃燒所產(chǎn)生的溫室氣體，更不會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染。尤其是安全問題特別重要，有關(guān)手機(jī)在充電過程中發(fā)生爆炸的事故很多，這很大程度上和手機(jī)充電器的質(zhì)量有關(guān)。 太陽能國外研究狀況太陽能光伏產(chǎn)業(yè)從20世紀(jì)80年代以來一直持續(xù)發(fā)展，太陽能光伏發(fā)電技術(shù)應(yīng)用于全世界，特別是在非洲、澳洲、南美洲、亞洲等國家普遍受到重視。 太陽能電池的等效電路光伏電池受光的照射便產(chǎn)生電流。 9 圖25 simulink太陽能電池模型太陽能電池是一種非線性電源，其最大功率點(diǎn)是隨著光照強(qiáng)度和溫度的變化而變化的。從而驗(yàn)證了電導(dǎo)增量法實(shí)現(xiàn)MPPT的正確性。 。 (1)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 鑒于手機(jī)充電器便攜性的要求，本設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)了一種簡(jiǎn)單的太陽能手機(jī)充電器。如果電池電壓Kelvin檢測(cè)輸入端(FB)的電壓低于3V，充電器用恒流充電模式充電電流的10%對(duì)電池進(jìn)行充電。為了防止電池溫度過高或者過低對(duì)電池造成的損害，CN3063內(nèi)部集成有電池溫度監(jiān)測(cè)電路。震蕩電路提供基準(zhǔn)震蕩頻率和固定的脈寬。但是，它也存在一些缺陷：無法使太陽能電池工作在最大功率處，不能夠?qū)崿F(xiàn)真正的智能控制，沒有顯示設(shè)備，而且集成電路對(duì)電路的散熱要求更高，修理成本高。系統(tǒng)的總體