【文章內(nèi)容簡介】 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，串行時鐘輸入端；3 ，芯片選擇，低有效；4 DOUT．用于級聯(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)計設(shè)計中tlc5615的作用是進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換，設(shè)計如圖37所示，當(dāng)片選為低電平時，在每一個SCLK時鐘的上升沿將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，串行輸人數(shù)據(jù)則不會被移人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。，,而輸出電壓的計算可根據(jù)公式42進(jìn)行計算， ，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 顯示電路的設(shè)計的驅(qū)動芯片應(yīng)用是74HC595,它的特點是:時鐘移位頻率高,最大頻率大于25MHz。他的特點是1）標(biāo)準(zhǔn)串行(SPI)接口。2）CMOS串行輸出,可用于級聯(lián)3）功耗低,最大電流僅僅為4uA圖48是它的管教示意圖,各管腳的說明如表31所示: 圖48 74HC595管腳圖表41 74HC595管腳說明 圖49是設(shè)計的電路圖,除了驅(qū)動芯片外,電路靜還連接了排阻以增大輸出能力,數(shù)碼管也會與主芯片STC12C5616連接,接收數(shù)據(jù),實時顯示電流電壓。 圖49 數(shù)碼管顯示電路設(shè)計 放電電路設(shè)計如圖410所示為設(shè)計的放電電路，放電時，通過程序控制，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 風(fēng)力發(fā)電電源接入模塊設(shè)計 如圖411是風(fēng)力發(fā)電電源接入模塊，設(shè)計選用的是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，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MAXA1W103電壓等級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無級無噪軟御荷方式性能MPPT最大功率點跟蹤充電溫濕度范圍20℃——+60℃，35~80%RH保護(hù)方式蓄電池過充電、放電、蓄電池反接、手動剎車 繼電器切換電路設(shè)計繼電器切換電路是用來控制電路通斷，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，KK3閉合，K1斷開，當(dāng)蓄電池的供電電壓低于12V時，KK2閉合，K3斷開，充電器開始為蓄電池充電，如果P1送過來的電壓為12V，此時充電器同時會為逆變電源供電。當(dāng)蓄電池充滿電（即輸出電壓為12V）時，KI再次斷開，KK3再次閉合，為逆變電源供電。本設(shè)計中用到的繼電器型號為SRD05VDCSLC，價格便宜，在220V工作時，線圈最大的吸合電流為10A，在線圈得5V直流時即可吸和，適合單片的控制，而且該繼電器功耗小。第5章 太陽能充電控制器軟件設(shè)計 引言本章是太陽能充電控制器的軟件設(shè)計部分，程序設(shè)計的目的是實現(xiàn)設(shè)計的功能、解決問題。程序設(shè)計的步驟主要有以下四步：1. 明確設(shè)計要實現(xiàn)什么樣的功能和要解決什么問題；2. 針對設(shè)計工作原理和目的，畫出程序的大體流程圖。3. 根據(jù)設(shè)計好的流程圖開始編寫程序代碼。4. 調(diào)試程序,檢查程序是否存在錯誤或需要改進(jìn)的地方。根據(jù)本次設(shè)計的太陽能充電器要實現(xiàn)的功能，因此，在軟件的設(shè)計中它主要包括五大部分：1. 主函數(shù)程序設(shè)計；2. 模數(shù)轉(zhuǎn)換程序設(shè)計；3. TLC5615電壓調(diào)節(jié)的程序設(shè)計；4. 數(shù)碼管顯示程序設(shè)計；5. 按鍵調(diào)節(jié)程序設(shè)計。 主函數(shù)程序的設(shè)計如圖51,主函數(shù)是用來連接各功能函數(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)也會影響主函數(shù)的運行,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)計的大體思路是,程序先進(jìn)行初始化,然后主程序檢測是否有調(diào)節(jié)按鍵按下,如果有就判斷其加減,如果沒有,就輸入和顯示反饋電壓,接著開始進(jìn)行充電,實時顯示電流電壓值,當(dāng)電池快充滿的時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 TLC5615主要負(fù)責(zé)調(diào)節(jié)輸出電壓，所以本程序的設(shè)計功能是用來驅(qū)動TLC5615的，它首先接收STC12C5616輸入的初始反饋電壓，然后輸對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)計流程圖 顯示模塊程序設(shè)計 數(shù)碼管顯示部分由74HC595驅(qū)動，由P30P33作為選位，數(shù)碼管由4位組成，在執(zhí)行程序時，應(yīng)先判斷數(shù)碼管的位數(shù)是否大于4，如果大于，這個程序?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)計流程圖如圖54所示。 圖54 顯示模塊設(shè)計流程圖 模數(shù)轉(zhuǎn)換測量程序設(shè)計 模數(shù)轉(zhuǎn)換由STC12C5616來完成，由于5615內(nèi)含8路的AD轉(zhuǎn)換，所以本程序的設(shè)計思路為；先在主程序設(shè)置好測量通道,然后等待測量結(jié)束,測量結(jié)束完成后就關(guān)閉AD測量,最后返回測量數(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測量程序設(shè)計流程退 按鍵程序設(shè)計設(shè)計按鍵程序是在調(diào)試時用來確定充電電壓的，在本程序中，按鍵設(shè)置的步長值為1，用戶可以通過按下加減鍵來確定充電電壓，但相應(yīng)程序要改變。按鍵程序的流程圖如圖56所示。它的程序編寫如附錄。 子程序的設(shè)計思路如下：單片機(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，如果兩個都沒有按下，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)計在完成這部分后，總的程序設(shè)計部分也將完成，但這只是理論的編寫，在接下來的調(diào)試中還會有變動和改善，程序的設(shè)計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)計的安裝調(diào)試階段，也是設(shè)計的最后部分，以上都是設(shè)計的理論分析，雖然在理論上可行，但在整個電路安裝完成、燒入程序時卻不一定能成功實現(xiàn)。因此，要想成功實現(xiàn)設(shè)計，在安裝調(diào)試過程中要注意很多細(xì)致地方，決不能操之過急，一步步做好。電路的調(diào)試要按照本來設(shè)計的技術(shù)指標(biāo)要求來調(diào)試，本設(shè)計的技術(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%%過流：3A+3A本設(shè)計由于電路不是太復(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 硬件的制作過程在制作電路板的過程中要注意一些細(xì)致問題，盡管這些問題看似繁瑣，但會對最后設(shè)計是否成功有重要影響。要注意的問題包括：1) 在制作PCB圖時，焊盤的大小要根據(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，因為是大電流流過，太小的話會影響電路的正常工作；3) 在轉(zhuǎn)印電路圖時，轉(zhuǎn)印時間不宜過長，在轉(zhuǎn)印過程中，電路圖與敷銅板之間決不能有相對移動，否則轉(zhuǎn)印失??；4) 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，通電便會引起短路；6) 鉆孔時不能鉆太快，否則會引起銅板斷裂，同時要根據(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，焊接時間不能過長，但也不能存在虛焊，焊完時要仔細(xì)觀察是否存在了短路或虛焊；8) 焊接時，單片機(jī)先不用插上芯片座以免在焊接時因過熱而被損壞 軟件調(diào)試 本設(shè)計的程序是用C語言來寫的，用Keil uVision2作為軟件開發(fā)環(huán)境，用單片機(jī)學(xué)習(xí)板作為調(diào)試的操作平臺。如圖62所示所示，當(dāng)程序編寫完畢，用Keil uVision2進(jìn)行編譯后下載到學(xué)習(xí)板上，模擬能否實現(xiàn)預(yù)期的功能，如果實現(xiàn)不了則返回程序修改，當(dāng)程序的一切問題都解決了以后，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，先用萬用表測試下電路是否存在短路或短路，在確認(rèn)無誤后，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)計的充電器是可以為多種蓄電池充電的，在本設(shè)計程序中設(shè)為12V，調(diào)試按鈕電路設(shè)計如圖63所示，在調(diào)試時通過調(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)計結(jié) 論本次微電網(wǎng)的設(shè)計成功實現(xiàn)了所有的預(yù)期效果和技術(shù)指標(biāo)，真正實現(xiàn)了低成本，多功能，高穩(wěn)定的設(shè)計目標(biāo)，設(shè)計的一切工作程序和原理一目了然，簡單易懂。本次微電網(wǎng)的成功構(gòu)建完