基于avr單片機(jī)太陽(yáng)能發(fā)電量檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)論文(編輯修改稿)
2025-07-15 14:09 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 tection system The circuit principle diagram 系統(tǒng)電源設(shè)計(jì)為了便于前期的檢測(cè)本系統(tǒng)，可以采用雙電源：220V轉(zhuǎn)5V電源和蓄電池經(jīng)穩(wěn)壓變壓電源。（1）220V轉(zhuǎn)5V電源，通常外接電源電壓不穩(wěn)定需要經(jīng)過(guò)濾波穩(wěn)壓后才能供給單片機(jī),使之能更加可靠地運(yùn)行。（2）蓄電池電源，本系統(tǒng)是長(zhǎng)期使用并且獨(dú)立發(fā)電的，而干電池壽命有限，所以長(zhǎng)期工作狀態(tài)中不宜用于電池供電，系統(tǒng)內(nèi)部的蓄電池供電為最佳選擇。在設(shè)計(jì)中單片機(jī)和LCD1602需要+5V電壓，霍爾電流傳感器需要177。15V電壓。設(shè)計(jì)中采用7805,7815,7915三端穩(wěn)壓集成電路來(lái)分別提供+5V，+15V和15V電壓。ATmega32單片機(jī)是基于增強(qiáng)的AVR RISC結(jié)構(gòu)的低功耗8位CMOS微控制器。由于其先進(jìn)的指令集以及單時(shí)鐘周期指令執(zhí)行時(shí)間，ATmega32的數(shù)據(jù)吞吐率高達(dá)1MIPS/MHz，從而可以緩減系統(tǒng)在功耗和處理速度之間的矛盾。AVR內(nèi)核具有豐富的指令集和32個(gè)通用工作寄存器。所有的寄存器直接與算邏單元（ALU）相連接，使得一條指令可以再一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)同時(shí)訪(fǎng)問(wèn)兩個(gè)獨(dú)立的寄存器。 I/V轉(zhuǎn)換模塊和V/V轉(zhuǎn)換模塊 單片機(jī)只能處理05V的電壓信號(hào)，所以需要將太陽(yáng)能電池板或蓄電池所釋放的電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電壓信號(hào)。太陽(yáng)能電池板的輸出電壓規(guī)格是020V，電流為05A，因此必須將電流值轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電壓信號(hào)。此電路包括霍爾電流傳感器，電阻以及集成運(yùn)算放大器0P07。霍爾電流傳感器是此轉(zhuǎn)換電路的核心，功率計(jì)要求在盡可能不影響電池板電能輸出的情況下才能檢測(cè)其功率，所以I/V轉(zhuǎn)換的功耗要盡可能的低，電路中采用的是TBC10SY型霍爾電流傳感器，根據(jù)霍爾效應(yīng)原理，在消耗相當(dāng)少電能的情況下將電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)。TBC10SY雙環(huán)系列閉環(huán)霍爾電流傳感器的初、次級(jí)之間是絕緣的，具有超強(qiáng)抗干擾能力；用于測(cè)量直流、交流和脈動(dòng)電流。當(dāng)待測(cè)電流從傳感器穿過(guò)，即可在輸出端測(cè)得電壓大小。I/V轉(zhuǎn)換電路如圖3。 雖然霍爾電流傳感器能夠無(wú)損耗的轉(zhuǎn)換電流電壓，但太陽(yáng)能電池板輸出電流較小且經(jīng)過(guò)霍爾電流傳感器之后輸出電壓僅為幾十毫伏，很難測(cè)準(zhǔn)，所以要經(jīng)過(guò)OP07集成運(yùn)算放大器來(lái)放大。OP07芯片是一種低噪聲非斬波穩(wěn)零的雙極性運(yùn)算放大器集成電路。因?yàn)镺P07具有較低的輸入失調(diào)電壓（對(duì)于OP07A最大25μV），所以O(shè)P07在很多場(chǎng)合不需要額外的調(diào)零動(dòng)作。OP07同時(shí)具有輸入偏置電流低（OP07A為177。2nA）與開(kāi)環(huán)增益高（對(duì)于OP07A為300V/mV）等特點(diǎn)，這種低失調(diào)，高開(kāi)環(huán)增益的特性，這使得OP07特別適合用于高增益的測(cè)量設(shè)備和放大傳感器的微弱信號(hào)等方面。正反饋放大電路如圖4。 因?yàn)閷?shí)時(shí)功率的測(cè)量需要同時(shí)采集到電壓值和電流值。而太陽(yáng)能電池板電壓為022V， 以及單片機(jī)的處理電壓均為05V。所以太陽(yáng)能電池板和蓄電池的輸出電壓以及電流經(jīng)過(guò)霍爾電流傳感器按比例轉(zhuǎn)換得出電壓值必須要衰減或放大到05V。根據(jù)電壓電阻之間的線(xiàn)性關(guān)系，將014A按比例轉(zhuǎn)換為05V,電壓020V按比例轉(zhuǎn)換為05V。衰減電路如圖5。 圖3 I/V轉(zhuǎn)換電路 圖4 OP07正反饋放大電路 圖5衰減電路Fig. 3 The I/V conversion circuit OP07 positive feedback amplification circuit Fig. 5 Attenuating circuit LCD1602顯示電路本設(shè)計(jì)采用LCD1602液晶顯示屏顯示，其具有
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