基于avr單片機太陽能發(fā)電量檢測系統(tǒng)的設(shè)計論文(編輯修改稿)
2025-07-15 14:09 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 tection system The circuit principle diagram 系統(tǒng)電源設(shè)計為了便于前期的檢測本系統(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)過濾波穩(wěn)壓后才能供給單片機,使之能更加可靠地運行。（2）蓄電池電源，本系統(tǒng)是長期使用并且獨立發(fā)電的，而干電池壽命有限，所以長期工作狀態(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)計中單片機和LCD1602需要+5V電壓，霍爾電流傳感器需要177。15V電壓。設(shè)計中采用7805,7815,7915三端穩(wěn)壓集成電路來分別提供+5V，+15V和15V電壓。ATmega32單片機是基于增強的AVR RISC結(jié)構(gòu)的低功耗8位CMOS微控制器。由于其先進的指令集以及單時鐘周期指令執(zhí)行時間，ATmega32的數(shù)據(jù)吞吐率高達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時鐘周期內(nèi)同時訪問兩個獨立的寄存器。 I/V轉(zhuǎn)換模塊和V/V轉(zhuǎn)換模塊 單片機只能處理05V的電壓信號，所以需要將太陽能電池板或蓄電池所釋放的電流信號轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電壓信號。太陽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。此電路包括霍爾電流傳感器，電阻以及集成運算放大器0P07?；魻栯娏鱾鞲衅魇谴宿D(zhuǎn)換電路的核心，功率計要求在盡可能不影響電池板電能輸出的情況下才能檢測其功率，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，在消耗相當少電能的情況下將電流信號轉(zhuǎn)換為電壓信號。TBC10SY雙環(huán)系列閉環(huán)霍爾電流傳感器的初、次級之間是絕緣的，具有超強抗干擾能力；用于測量直流、交流和脈動電流。當待測電流從傳感器穿過，即可在輸出端測得電壓大小。I/V轉(zhuǎn)換電路如圖3。 雖然霍爾電流傳感器能夠無損耗的轉(zhuǎn)換電流電壓，但太陽能電池板輸出電流較小且經(jīng)過霍爾電流傳感器之后輸出電壓僅為幾十毫伏，很難測準，所以要經(jīng)過OP07集成運算放大器來放大。OP07芯片是一種低噪聲非斬波穩(wěn)零的雙極性運算放大器集成電路。因為OP07具有較低的輸入失調(diào)電壓（對于OP07A最大25μV），所以O(shè)P07在很多場合不需要額外的調(diào)零動作。OP07同時具有輸入偏置電流低（OP07A為177。2nA）與開環(huán)增益高（對于OP07A為300V/mV）等特點，這種低失調(diào)，高開環(huán)增益的特性，這使得OP07特別適合用于高增益的測量設(shè)備和放大傳感器的微弱信號等方面。正反饋放大電路如圖4。 因為實時功率的測量需要同時采集到電壓值和電流值。而太陽能電池板電壓為022V， 以及單片機的處理電壓均為05V。所以太陽能電池板和蓄電池的輸出電壓以及電流經(jīng)過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)計采用LCD1602液晶顯示屏顯示，其具有
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