【文章內(nèi)容簡介】 源保護電路。當使用外圍器件時，可以提供不同的輸出電壓和電流。 圖 23 三端穩(wěn)壓集成電路 7805 的引腳及封裝圖 單片機電源電路的設計以三端集成穩(wěn)壓器 7805 為核心，屬于串聯(lián)穩(wěn)壓電路，圖 23 是三端穩(wěn)壓集成電路 7805 的引腳及封 裝圖。 7805 具有輸入電壓范圍寬、工作電流大、輸出精度高、工作及其穩(wěn)定以及外圍電路簡單等特點，即使太陽能電池電壓有較大的波動，也能穩(wěn)定的輸出 5V 電壓，從而為整個電路的正常運行提供了保障。 電壓電流的 A/D 采集 電路中設計了多功能電壓電流輸出，并且配帶顯示器，故應在電路中加入數(shù)模轉(zhuǎn)換元件。一方面需要對數(shù)據(jù)采集以調(diào)節(jié)合適的輸出電壓和電流， 7 另一方面進行完整的電壓電流輸出顯示。 ADC0809 是一個比較具有代表性的數(shù)模轉(zhuǎn)換元件，在現(xiàn)實生活生產(chǎn)中使用較為廣泛。 ADC0808 是 ADC0809 的簡化版本，功能基 本相同。由于在 Proteus 中ADC0809 沒有仿真模塊，故不能使用 ADC0809 進行仿真，所以一般在硬件仿真時采用 ADC0808 進行 A/D 轉(zhuǎn)換，但在實際工業(yè)生產(chǎn)時采用 ADC0809 進行 A/D轉(zhuǎn)換。故在此 設計 中選擇 ADC0808 進行仿真。圖 24 為 ADC0808 的引腳圖。 圖 24 ADC0808 的引腳結(jié)構(gòu) ADC0808 各腳功能如下： IN0IN7： 8 位模擬量輸入引腳。 GND：地。 VREF（ +）：參考電壓正端。 VREF（ ）：參考電壓負端。 START： A/D 轉(zhuǎn)換啟動信號輸入端。 ALE：地址鎖存允許信號輸入端。 EOC：轉(zhuǎn)換結(jié)束信號輸出引腳 OE：輸出允許控制端，用以打開三態(tài)數(shù)據(jù)輸出鎖存器。 CLK：時鐘信號輸入端。 A、 B、 C：地址輸入線。 通道選擇表如下表所示。 8 表 23 通道選擇表 在設計中， START 和 EOC 兩個信號的作用是啟動 A/D 轉(zhuǎn)換。 ADC0808轉(zhuǎn) 換完成的數(shù)據(jù)發(fā)送至 AT89C51 的 P2 口，然后由 AT89C51 進行處理以便電路的各項參數(shù)進行調(diào)節(jié)。 ACS712 的選用 在大多數(shù)的電子產(chǎn)品電路中，直交流的電流精準測量一直是個難題，為此各類測量元件蜂擁而出。 設計 初期，本人選擇的是 MAX471 測量元件，由于在使用的仿真軟件 Proteus 中沒有元件模板，而且進行封裝的話，各項參數(shù)不好設置，故使用另外一個測量元件 ACS712，而且 ACS712 可以為大多數(shù)情況下的直交流測量提供一個很好的解決方案。圖 25 為 ACS712 的引腳圖。 圖 25 ACS712 引 腳圖 C B A 選擇的通道 0 0 0 IN0 0 0 1 IN1 0 1 0 IN2 0 1 1 IN3 1 0 0 IN4 1 0 1 IN5 1 1 0 IN6 1 1 1 IN7 9 如圖 25 為 ACS712 引腳圖， ACS712 具有以下優(yōu)點： （ 1） 、封裝輕便，在各種電路上使用方便?？梢詰迷陔妱訖C控制等電路上； （ 2） 、具有精確的低偏置線性霍爾傳感器電路，在電路的應用中便于控制盒檢測； （ 3） 、具有較低的功率損耗（內(nèi)電阻一般情況下為 ）； （ 4） 、接線端與傳感器引腳之間電氣絕緣。適用于一些對電氣絕緣要求較高的設備。 在本設計中，使用 ACS712 來檢測充電電流，通過 D/C 轉(zhuǎn)換通道精確測出充電電流，完成預充電到正常充電再到浮充的全自動智能充電過程。 按鍵電路的選擇及設計 由于本電路設計實現(xiàn)功 能較多，故在電路中加入了六個按鍵，分別實現(xiàn)電路的輸出功能選擇鍵（為移動設備充電和作為直流電源）、數(shù)字加減鍵、確定鍵和過電流保護指示燈功能，在本電路中，將按鍵接在 P1 口。 圖 26 按鍵接線圖 10 在單片機應用系統(tǒng)中，按鍵主要有兩種形式： （ 1） 、獨立按鍵：每個按鍵都單獨接到單片機的一個 I/O 口上； （ 2） 、矩陣編碼鍵盤：通過行列交叉按鍵編碼進行識別。 在本設計中由于按鍵不是太多，故采用獨立按鍵法，這樣可以減小編程的難度，圖 26 為本設計的按鍵接線圖。由 P0 口的硬件構(gòu)成可知，如果P0 口做輸出的話則需要接上拉電阻，之后再與 按鍵連接起來。在實際工作中還需考慮按鍵的抖動問題，所以在電路的軟件編程中按鍵部分必須加入延時程序以保證電路的準確性。 數(shù)碼管顯示電路 的設計 綜合各種因素，本 設計 采用 LED 數(shù)碼管靜態(tài)顯示電路 ,每一個顯示器都要占用單獨的具有鎖存功能的 I/O 接口。單片機只需要把要顯示的字形代碼發(fā)送到接口電路，直到有新的數(shù)據(jù)要顯示時 ,再發(fā)送新的字形碼可以了。這樣可以是 cpu 的負荷減少到最小。 圖 27 數(shù)碼管驅(qū)動電路 在實際電路需要一個中介作為 LED 顯示器的靜態(tài)顯示接口以便連接在AT89C51 上。在經(jīng)過考慮之后，可以選 用 74HC164 實現(xiàn)此功能。圖 27 為 11 數(shù)碼管驅(qū)動電路。數(shù)碼管在單片機內(nèi) 09 所對應的字型碼分別是： 01H， 4FH，12H， 06H， 4CH， 24H， 20H， 0FH， 00H， 04H。 12 3. 軟件設計 系統(tǒng)整體程序框架 設計 電路整體工作主要由單片機程序控制實現(xiàn)。其工作過程為：電路初始化，輸出功能選擇，選擇確定輸出電流電壓，為移動設備充電直至完成，程序整體框架如圖 31 所示。 啟 動數(shù) 據(jù) 初 始 化電 源 子 程 序充 電 子 程 序充 電 完 成電 池 充 電NY 圖 31 程序整體框架流程 電路初始化程序 初始化是每個具有單片機電路 開始工作的必需的工作，主要完成以下工作： （ 1） 、清片內(nèi) ram，進行上電復位操作； （ 2） 、置初始參數(shù)設定，以利系統(tǒng)的工作； （ 3） 、設置系統(tǒng)運行所需的各個參數(shù)； （ 4） 、返回執(zhí)行充電任務。 鍵盤子程序 鍵盤子程序主要作用是檢測開關(guān)是否處在有效的開關(guān)狀態(tài)，而且在確定程序運行后判斷應執(zhí)行那個充電狀態(tài)。 通常所用的按鍵為輕觸機械開關(guān)，因機械觸點在閉合及斷開的瞬間均伴隨有一連串的抖動，一般為 5ms～ 20ms， 13 所以讀取端口后要做一定的延時以排除鍵抖引起的誤動作。圖 32 為按鍵子程序結(jié)構(gòu)流程圖。 入 口讀 I/O口處 理 存 入 緩 存返 回延 時NY 圖 32 按鍵子程序結(jié)構(gòu)流程圖 數(shù)碼管顯示子程序 開機時，需要先進行初始化數(shù)碼管。如圖 33 為數(shù)碼管顯示子程序。 入 口初 始 化按 鍵 按 下查 詢 顯 示返 回NY 圖 33 數(shù)碼管顯示子程序結(jié)構(gòu)流程圖 14 當要顯示某字符時，片內(nèi)工作為：把首先把起始地址送入 DPTR 中作為基址，然后將緩沖區(qū)內(nèi)的數(shù)據(jù)作為偏移量送入變址寄存器 A，執(zhí)行查表指令 “MOVCA， @A+DPTR”，則累加器 A 中得到的結(jié)果即對應數(shù)字的字形碼。 數(shù)據(jù)采集及模數(shù)轉(zhuǎn)換程序 數(shù)據(jù)采集及數(shù)模的轉(zhuǎn)換主要 ADC0808 完成，然后傳遞給 AT89C51 進行數(shù)據(jù)的處理后產(chǎn)生預期的效果。程序流程如圖 34 所示。 入 口初 始 化啟 動 轉(zhuǎn) 換轉(zhuǎn) 換 結(jié) 束處 理 存 儲返 回NY 圖 34 數(shù)據(jù) 采集子程序結(jié)構(gòu)流程圖 充電子程序的設計 如今的電子產(chǎn)品電池規(guī)格不一，但是大多數(shù)都是采用鋰離子聚合物電池作為新一代安全性電池。這種設備都是采用恒壓恒流充電，首先是恒流充電，當充電電壓達到 時轉(zhuǎn)入第二階段，即恒壓充電方式，此時充電電流逐漸降低到零，則表示電池完全充滿。充電子程序流程圖如圖 35 所示。 15 入 口采 集 電 壓 電 流恒 流 充 電恒 壓 充 電充 電 完 成返 回電 壓 NY 圖 35 充電子程序結(jié)構(gòu)流程圖 電源子程序的設計 本 設計的便攜式太陽能充電器與傳統(tǒng)充電器相比較，具有完善的過電流智能保護，而且可以選擇輸出為充電電源還是直流電源。充電子程序流程圖如圖 36 所示。 16 開 始采 集 電 壓 電 流關(guān) 斷 輸 出過 電 流輸 出 電 壓 判 斷增 大 占 空 比 不 變返 回減 小 占 空 比NY小大相 等 圖 36 電源子程序結(jié)構(gòu)流程圖 17 參考文獻 [1] 蔣鴻飛，胡淑婷 . 綠色能源 ——太陽能充電器 [J]. 上海應用技術(shù)學院學報 (自然科學版 )，2020 年 2 月 . [2] 譚浩強 . C 語言程序設計 [M]. 清華大學出版社， 2020 年 7 月 . [3] 李朝青 . 單片機原理及接口技