【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 布如圖46所示．各引腳功能如下：1 DIN，串行二進(jìn)制數(shù)輸入端；2 SCLK，串行時(shí)鐘輸入端；3 ，芯片選擇，低有效；4 DOUT．用于級(jí)聯(lián)的串行數(shù)據(jù)輸出；5 AGND，模擬地；6 REFIN，基準(zhǔn)電壓輸入端；7 OUT，DAC模擬電壓輸出端；8 VDD，正電源電壓端 圖46 TLC5615在本設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)中tlc5615的作用是進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換，設(shè)計(jì)如圖37所示，當(dāng)片選為低電平時(shí)，在每一個(gè)SCLK時(shí)鐘的上升沿將DIN的一位數(shù)據(jù)移人16位移寄存器，在這里，二進(jìn)制最高有效位被導(dǎo)前移人。接著，的上升沿將16位移位寄存器的1O位有效數(shù)據(jù)鎖存于lO位DAC寄存器，供DAC電路進(jìn)行轉(zhuǎn)換；當(dāng)片選為高電平時(shí)，串行輸人數(shù)據(jù)則不會(huì)被移人l6位移位寄存器。 當(dāng)DIN讀入數(shù)據(jù)后，經(jīng)DA轉(zhuǎn)換，在OUT輸出電壓VOUT，VOUT與充電電路中LM2576的反饋端相連接，與內(nèi)部參考電壓比較，進(jìn)而調(diào)整充電電壓。，,而輸出電壓的計(jì)算可根據(jù)公式42進(jìn)行計(jì)算， ，公式42，其中，X為DIN端讀入的二進(jìn)制數(shù)，恒小于1024 圖47 輸出電壓調(diào)整電路 顯示電路的設(shè)計(jì) 顯示電路的設(shè)計(jì)的驅(qū)動(dòng)芯片應(yīng)用是74HC595,它的特點(diǎn)是:時(shí)鐘移位頻率高,最大頻率大于25MHz。他的特點(diǎn)是1）標(biāo)準(zhǔn)串行(SPI)接口。2）CMOS串行輸出,可用于級(jí)聯(lián)3）功耗低,最大電流僅僅為4uA圖48是它的管教示意圖,各管腳的說(shuō)明如表31所示: 圖48 74HC595管腳圖表41 74HC595管腳說(shuō)明 圖49是設(shè)計(jì)的電路圖,除了驅(qū)動(dòng)芯片外,電路靜還連接了排阻以增大輸出能力,數(shù)碼管也會(huì)與主芯片STC12C5616連接,接收數(shù)據(jù),實(shí)時(shí)顯示電流電壓。 圖49 數(shù)碼管顯示電路設(shè)計(jì) 放電電路設(shè)計(jì)如圖410所示為設(shè)計(jì)的放電電路，放電時(shí)，通過(guò)程序控制，按下主芯片的復(fù)位按鍵，即可達(dá)到放電效果。圖410 放電電路設(shè)計(jì) 風(fēng)力發(fā)電電源接入模塊設(shè)計(jì) 如圖411是風(fēng)力發(fā)電電源接入模塊，設(shè)計(jì)選用的是MAXA1W103,型控制器,它特別適用于600W的風(fēng)機(jī)充電系統(tǒng),它采用MPPT(即最大功率點(diǎn)跟蹤),又能提高發(fā)電率10%15%。而且該充電器采用防塵防水設(shè)計(jì)，體積小，散熱也好。它的技術(shù)參數(shù)如表32所示： 圖411 風(fēng)力發(fā)電機(jī)充電器表42 MAXA1W103技術(shù)參數(shù)表型號(hào)MAXA1W103電壓等級(jí)12V額定功率300W額定充電電流25A最大輸出電流30A顯示方式LED顯示御荷方式PWM無(wú)級(jí)無(wú)噪軟御荷方式性能MPPT最大功率點(diǎn)跟蹤充電溫濕度范圍20℃——+60℃，35~80%RH保護(hù)方式蓄電池過(guò)充電、放電、蓄電池反接、手動(dòng)剎車(chē) 繼電器切換電路設(shè)計(jì)繼電器切換電路是用來(lái)控制電路通斷，前面提到分布式發(fā)電具有間歇性和不穩(wěn)定性，在蓄電池和太陽(yáng)能（或風(fēng)能）之間要進(jìn)行兩者間的切換。切換的主要元件是繼電器，它能起到小電流控制大電流的作用，不僅安全，而且穩(wěn)定。 圖412 繼電器切換電路原理圖圖412是繼電器切換的原理圖，P1是連接太陽(yáng)能充電控制器或風(fēng)能充電控制器的連接端，P2的接線端與蓄電池連接，P3則是與逆變電源連接，P4接線端與PLC（可編程控制器）連接，當(dāng)蓄電池為逆變電源供電時(shí)，KK3閉合，K1斷開(kāi)，當(dāng)蓄電池的供電電壓低于12V時(shí)，KK2閉合，K3斷開(kāi)，充電器開(kāi)始為蓄電池充電，如果P1送過(guò)來(lái)的電壓為12V，此時(shí)充電器同時(shí)會(huì)為逆變電源供電。當(dāng)蓄電池充滿電（即輸出電壓為12V）時(shí)，KI再次斷開(kāi)，KK3再次閉合，為逆變電源供電。本設(shè)計(jì)中用到的繼電器型號(hào)為SRD05VDCSLC，價(jià)格便宜，在220V工作時(shí)，線圈最大的吸合電流為10A，在線圈得5V直流時(shí)即可吸和，適合單片的控制，而且該繼電器功耗小。第5章 太陽(yáng)能充電控制器軟件設(shè)計(jì) 引言本章是太陽(yáng)能充電控制器的軟件設(shè)計(jì)部分，程序設(shè)計(jì)的目的是實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的功能、解決問(wèn)題。程序設(shè)計(jì)的步驟主要有以下四步：1. 明確設(shè)計(jì)要實(shí)現(xiàn)什么樣的功能和要解決什么問(wèn)題；2. 針對(duì)設(shè)計(jì)工作原理和目的，畫(huà)出程序的大體流程圖。3. 根據(jù)設(shè)計(jì)好的流程圖開(kāi)始編寫(xiě)程序代碼。4. 調(diào)試程序,檢查程序是否存在錯(cuò)誤或需要改進(jìn)的地方。根據(jù)本次設(shè)計(jì)的太陽(yáng)能充電器要實(shí)現(xiàn)的功能，因此，在軟件的設(shè)計(jì)中它主要包括五大部分：1. 主函數(shù)程序設(shè)計(jì)；2. 模數(shù)轉(zhuǎn)換程序設(shè)計(jì)；3. TLC5615電壓調(diào)節(jié)的程序設(shè)計(jì)；4. 數(shù)碼管顯示程序設(shè)計(jì)；5. 按鍵調(diào)節(jié)程序設(shè)計(jì)。 主函數(shù)程序的設(shè)計(jì)如圖51,主函數(shù)是用來(lái)連接各功能函數(shù)的樞紐,起到連接和控制各部分分程序的作用,而各部分功能函數(shù)也會(huì)影響主函數(shù)的運(yùn)行,他的程序代碼如附錄主函數(shù)部分所示,流程圖如圖52所示,設(shè)計(jì)的大體思路是,程序先進(jìn)行初始化,然后主程序檢測(cè)是否有調(diào)節(jié)按鍵按下,如果有就判斷其加減,如果沒(méi)有,就輸入和顯示反饋電壓,接著開(kāi)始進(jìn)行充電,實(shí)時(shí)顯示電流電壓值,當(dāng)電池快充滿的時(shí)候判斷電池兩端電壓值是否為12V，如果是就固定輸出，如果不是就要降低反饋電壓，提高輸出電壓。 圖51 主函數(shù)與各功能函數(shù) 圖52 主函數(shù)流程圖 TLC5615調(diào)節(jié)模塊程序設(shè)計(jì) TLC5615主要負(fù)責(zé)調(diào)節(jié)輸出電壓，所以本程序的設(shè)計(jì)功能是用來(lái)驅(qū)動(dòng)TLC5615的，它首先接收STC12C5616輸入的初始反饋電壓，然后輸對(duì)LM3576輸出反饋電壓，讓穩(wěn)壓芯片輸出電壓最低，流程圖如圖53所示，程序代碼如附錄所示。圖53 TLC5615程序設(shè)計(jì)流程圖 顯示模塊程序設(shè)計(jì) 數(shù)碼管顯示部分由74HC595驅(qū)動(dòng)，由P30P33作為選位，數(shù)碼管由4位組成，在執(zhí)行程序時(shí)，應(yīng)先判斷數(shù)碼管的位數(shù)是否大于4，如果大于，這個(gè)程序?qū)⒔Y(jié)束，如果小于4程序先處理給出的顯示數(shù)據(jù)并將處理后的數(shù)據(jù)傳至595進(jìn)行鎖存，由595來(lái)控制數(shù)碼管的顯示，然后數(shù)碼管的位數(shù)自加1，然后程序再返回到數(shù)碼管位數(shù)判斷，進(jìn)行循環(huán)，直至數(shù)碼管顯示4位。數(shù)碼管顯示程序設(shè)計(jì)流程圖如圖54所示。 圖54 顯示模塊設(shè)計(jì)流程圖 模數(shù)轉(zhuǎn)換測(cè)量程序設(shè)計(jì) 模數(shù)轉(zhuǎn)換由STC12C5616來(lái)完成，由于5615內(nèi)含8路的AD轉(zhuǎn)換，所以本程序的設(shè)計(jì)思路為；先在主程序設(shè)置好測(cè)量通道,然后等待測(cè)量結(jié)束,測(cè)量結(jié)束完成后就關(guān)閉AD測(cè)量,最后返回測(cè)量數(shù)據(jù)給主程序。它的流程圖如圖55所示，程序代碼如附錄。 圖55 AD測(cè)量程序設(shè)計(jì)流程退 按鍵程序設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)按鍵程序是在調(diào)試時(shí)用來(lái)確定充電電壓的，在本程序中，按鍵設(shè)置的步長(zhǎng)值為1，用戶可以通過(guò)按下加減鍵來(lái)確定充電電壓，但相應(yīng)程序要改變。按鍵程序的流程圖如圖56所示。它的程序編寫(xiě)如附錄。 子程序的設(shè)計(jì)思路如下：?jiǎn)纹瑱C(jī)首先判斷是否有“加”或“減”鍵按下，如果有加被按下，則反饋電壓數(shù)值增加1V，反之減1V，如果兩個(gè)都沒(méi)有按下，程序直接進(jìn)入確定鍵后的程序，如果其中之一按下，在調(diào)整好后即可按確定鍵進(jìn)入后面的程序。 圖56 按鍵程序設(shè)計(jì)在完成這部分后，總的程序設(shè)計(jì)部分也將完成，但這只是理論的編寫(xiě)，在接下來(lái)的調(diào)試中還會(huì)有變動(dòng)和改善，程序的設(shè)計(jì)主要是以硬件為基礎(chǔ)，硬軟件的相互配合、相互補(bǔ)充，這樣才能真正完成設(shè)計(jì)的目標(biāo)要求，調(diào)試好后的程序如附錄所示。第6章 安裝調(diào)試 引言本章進(jìn)入設(shè)計(jì)的安裝調(diào)試階段，也是設(shè)計(jì)的最后部分，以上都是設(shè)計(jì)的理論分析，雖然在理論上可行，但在整個(gè)電路安裝完成、燒入程序時(shí)卻不一定能成功實(shí)現(xiàn)。因此，要想成功實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)，在安裝調(diào)試過(guò)程中要注意很多細(xì)致地方，決不能操之過(guò)急，一步步做好。電路的調(diào)試要按照本來(lái)設(shè)計(jì)的技術(shù)指標(biāo)要求來(lái)調(diào)試，本設(shè)計(jì)的技術(shù)指標(biāo)要求如表61所示：表61 充電控制器技術(shù)指標(biāo)要求技術(shù)指標(biāo)要求實(shí)現(xiàn)指標(biāo)備注輸出：滿載12V+滿載12V312V可任意設(shè)定電流：比例誤差2%誤差%效率：70%%過(guò)流：3A+3A本設(shè)計(jì)由于電路不是太復(fù)雜，故采用單面覆銅板進(jìn)行制作，制作的流程如圖61所示。圖61 硬件的制作過(guò)程在制作電路板的過(guò)程中要注意一些細(xì)致問(wèn)題，盡管這些問(wèn)題看似繁瑣，但會(huì)對(duì)最后設(shè)計(jì)是否成功有重要影響。要注意的問(wèn)題包括：1) 在制作PCB圖時(shí)，焊盤(pán)的大小要根據(jù)元件管教的大小設(shè)置好，該設(shè)置大的要設(shè)大，該小的要??；2) 繼電器切換的電路應(yīng)設(shè)置寬一點(diǎn)，因?yàn)槭谴箅娏髁鬟^(guò)，太小的話會(huì)影響電路的正常工作；3) 在轉(zhuǎn)印電路圖時(shí)，轉(zhuǎn)印時(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng)，在轉(zhuǎn)印過(guò)程中，電路圖與敷銅板之間決不能有相對(duì)移動(dòng)，否則轉(zhuǎn)印失?。?) 在轉(zhuǎn)印完成后，一定要仔細(xì)檢查電路線路是否有有不清晰或斷線的部分，如果有，一定要用油性筆補(bǔ)回；5) 銅板的腐蝕一定要干凈，否則可能在焊接好后，通電便會(huì)引起短路；6) 鉆孔時(shí)不能鉆太快，否則會(huì)引起銅板斷裂，同時(shí)要根據(jù)鉆孔的不同選用不同的鉆針，這樣方便以后的焊接；7) 焊接元件時(shí)，焊接時(shí)間不能過(guò)長(zhǎng)，但也不能存在虛焊，焊完時(shí)要仔細(xì)觀察是否存在了短路或虛焊；8) 焊接時(shí)，單片機(jī)先不用插上芯片座以免在焊接時(shí)因過(guò)熱而被損壞 軟件調(diào)試 本設(shè)計(jì)的程序是用C語(yǔ)言來(lái)寫(xiě)的，用Keil uVision2作為軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境，用單片機(jī)學(xué)習(xí)板作為調(diào)試的操作平臺(tái)。如圖62所示所示，當(dāng)程序編寫(xiě)完畢，用Keil uVision2進(jìn)行編譯后下載到學(xué)習(xí)板上，模擬能否實(shí)現(xiàn)預(yù)期的功能，如果實(shí)現(xiàn)不了則返回程序修改，當(dāng)程序的一切問(wèn)題都解決了以后，就可以把程序下載到單片機(jī)里，進(jìn)行軟硬件調(diào)試。圖62 Keil uVision2仿真圖 硬軟件聯(lián)調(diào)在電路焊接完后，先用萬(wàn)用表測(cè)試下電路是否存在短路或短路，在確認(rèn)無(wú)誤后，將已燒好程序的芯片插上，電路進(jìn)入聯(lián)調(diào)階段，本設(shè)計(jì)的充電器是可以為多種蓄電池充電的，在本設(shè)計(jì)程序中設(shè)為12V，調(diào)試按鈕電路設(shè)計(jì)如圖63所示，在調(diào)試時(shí)通過(guò)調(diào)節(jié)加減按鈕使充電的確定為默認(rèn)值12V電壓，這是由于微電網(wǎng)需要的逆變器的輸入電壓必須為直流12V，否則，微電網(wǎng)就不能正常工作。圖63 按鍵電路設(shè)計(jì)結(jié) 論本次微電網(wǎng)的設(shè)計(jì)成功實(shí)現(xiàn)了所有的預(yù)期效果和技術(shù)指標(biāo)，真正實(shí)現(xiàn)了低成本，多功能，高穩(wěn)定的設(shè)計(jì)目標(biāo)，設(shè)計(jì)的一切工作程序和原理一目了然，簡(jiǎn)單易懂。本次微電網(wǎng)的成功構(gòu)建完