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正文內(nèi)容

基于單片機(jī)的太陽(yáng)能充電器的設(shè)計(jì)(編輯修改稿)

2024-07-24 19:42 本頁(yè)面
 

【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 /D電路圖ADC0809的引腳功能及作用IN0~I(xiàn)N7:8路模擬量輸入端。21~28:8位數(shù)字量輸出端。ADDA、ADDB、ADDC:3位地址輸入線,用于選通8路模擬輸入中的一路。ALE:地址鎖存允許信號(hào),輸入端,高電平有效。START: A/D轉(zhuǎn)換啟動(dòng)脈沖輸入端,輸入一個(gè)正脈沖(至少100ns寬)使其啟動(dòng)(脈沖上升沿使0809復(fù)位,下降沿啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換)。EOC: A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào),輸出端,當(dāng)A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí),此端輸出一個(gè)高電平(轉(zhuǎn)換期間一直為低電平)。OE:數(shù)據(jù)輸出允許信號(hào),輸入端,高電平有效。當(dāng)A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí),此端輸入一個(gè)高電平,才能打開(kāi)輸出三態(tài)門(mén),輸出數(shù)字量。CLK:時(shí)鐘脈沖輸入端。要求時(shí)鐘頻率不高于640KHz。REF(+)、REF():基準(zhǔn)電壓。Vcc:電源(+5V)。GND:接地。按照鍵盤(pán)與單片機(jī)的連接方式分為獨(dú)立式鍵盤(pán)和矩陣式鍵盤(pán)[11]。獨(dú)立式鍵盤(pán)相互獨(dú)立,每個(gè)按鍵占用一根I/O口線,每根I/O口線上的按鍵工作狀態(tài)對(duì)其他按鍵的工作狀態(tài)不會(huì)產(chǎn)生不好作用。這種按鍵軟件程序簡(jiǎn)單,但占用I/O口線較多(一根口線只能接一個(gè)鍵),適用于鍵盤(pán)應(yīng)用數(shù)量較少的系統(tǒng)中。矩陣式鍵盤(pán)又稱行列式鍵盤(pán),與獨(dú)立式鍵盤(pán)對(duì)比,單片機(jī)口線資源利用率提高了一倍。鍵盤(pán)抖動(dòng)的時(shí)間一般為5~10ms,抖動(dòng)現(xiàn)象會(huì)引起CPU對(duì)一次鍵操作進(jìn)行多次處理,從而可能產(chǎn)生錯(cuò)誤,因而必須設(shè)法消除抖動(dòng)的不良后果。通過(guò)去抖動(dòng)處理,可以得到按鍵閉合與斷開(kāi)的穩(wěn)定狀態(tài)。為了準(zhǔn)確判斷閉合鍵的位置,要對(duì)每個(gè)按鍵進(jìn)行編碼。根據(jù)矩陣式鍵盤(pán)的結(jié)構(gòu),采用行掃描的鍵位識(shí)別方法。使某條列線為低電平,如果這條列線上沒(méi)有閉合鍵,則各行線的狀態(tài)都為高電平;如果列線上有鍵閉合,則相應(yīng)的那條行線即變?yōu)榈碗娖?。于是就可以根?jù)行線號(hào)與列線號(hào)計(jì)算出閉合鍵的鍵碼。掃描時(shí)由第一列開(kāi)始,即由PA口先輸出0FEH,然后由PC口輸入行線狀態(tài),判斷哪一行有鍵閉合,若無(wú)鍵閉合,再輸出0FDH檢測(cè)下一列各行鍵閉合狀態(tài),由此一直掃描下去。在這個(gè)設(shè)計(jì)中,按鍵的數(shù)量設(shè)置為3,它們中的一個(gè)作為一個(gè)復(fù)位按鈕。另一個(gè)作為電壓按鍵,這樣的設(shè)計(jì)提供3V,,可以“電壓選擇”鍵選擇一個(gè)電壓輸出。另一個(gè)開(kāi)始充電,裝上一個(gè)電池為電池充電,當(dāng)按下“開(kāi)始充電”按鈕,系統(tǒng)開(kāi)始為鋰電池充電。因此,使用一個(gè)獨(dú)立的密鑰的方法,它可以減少編程的難度。LED數(shù)碼管組成的多個(gè)發(fā)光二極管打包在一起,以形成“8”字狀的裝置中,連接導(dǎo)線已在內(nèi)部做好,只要能導(dǎo)致它們導(dǎo)出各自的筆劃,公共電極。 數(shù)碼管顯示電路圖 本設(shè)計(jì)使用四位LED數(shù)碼管數(shù)碼管段加小數(shù)點(diǎn)為7或8個(gè)數(shù)碼管,數(shù)碼管有兩種陰陽(yáng),本設(shè)計(jì)采用共陰極數(shù)碼管,8段LED陰極接地連接在一起,陽(yáng)極當(dāng)某一高電平時(shí),二極管被點(diǎn)亮而發(fā)光,設(shè)計(jì)時(shí)允許數(shù)碼管陽(yáng)極的某一組合被設(shè)置高。鋰電池充電的工作原理就是指其充放電原理。充電時(shí)鋰離子由正極向負(fù)極運(yùn)動(dòng)而嵌入石墨層中。放電時(shí),鋰離子從石墨晶體內(nèi)負(fù)極表面脫離移向正極。所以,在該電池充放電過(guò)程中鋰總是以鋰離子形態(tài)出現(xiàn),而不是以金屬鋰的形態(tài)出現(xiàn)。一般而言電池容量指的就是放電容量。可以看到,鋰電池在充放電的過(guò)程中,鋰離子是存在于正極 → 負(fù)極 → 正極的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。如果我們把鋰電池形象地比喻為一把搖椅,搖椅的兩端為電池的兩極,而鋰離子就象優(yōu)秀的運(yùn)動(dòng)健將,在搖椅的兩端來(lái)回奔跑。:為保證安全充電,對(duì)鋰離子電池充電要求首先是在充電時(shí)保持電流不變,電池電壓會(huì)在充電過(guò)程中漸漸升高,(),會(huì)改變充電狀態(tài),即變化為電壓不變的恒壓充電。電流會(huì)依照電芯的飽和程度,隨著充電過(guò)程的漸漸降低,認(rèn)為充電終止。大家注意,其中C是以電池標(biāo)稱容量對(duì)照電流的一種表示方法,如電池是1000mAh的容量,1C就是充電電流1000mA,注意是mA而不是mAh。當(dāng)然。 4基于單片機(jī)的太陽(yáng)能充電器系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)思想首先主程序由初始化段和循環(huán)主體段兩部分組成,在執(zhí)行循環(huán)體時(shí),需要一個(gè)個(gè)的調(diào)用所需的任務(wù)模塊,不會(huì)直接去執(zhí)行程序,其中每一個(gè)任務(wù)為一個(gè)子函數(shù),這種機(jī)制也叫稱為輪詢機(jī)制。舉個(gè)例子說(shuō)明:就是當(dāng)一個(gè)正在被主程序執(zhí)行的子函數(shù),它會(huì)自動(dòng)確認(rèn)其執(zhí)行條件有無(wú)可行性,如果可以就執(zhí)行,反之,就會(huì)返回。按鍵處理是以10ms為周期的選擇一次。PWM的控制調(diào)節(jié)不能過(guò)快,最好以200ms為周期,如果太快,會(huì)影響到數(shù)碼管刷屏,A/D采樣速度也是一樣。子程序主要由4部分組成,包括初始化程序,PWM波程序,按鍵采集程序,信號(hào)采集與轉(zhuǎn)換程序;如果從系統(tǒng)表現(xiàn)出的功能來(lái)看,又可以分成充電子程序、電源子程序,這兩程序都會(huì)用到子程序的4個(gè)程序。本次設(shè)計(jì)使用的PWM波是可以掌控開(kāi)關(guān)管的占空比,它的生成是運(yùn)用了輸出在低電平和高電平的轉(zhuǎn)換、延時(shí)。即當(dāng)輸出為低電平時(shí),將輸出信號(hào)放大驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)管斷開(kāi),反之,如果其為高電平時(shí),開(kāi)關(guān)管則會(huì)打開(kāi)。開(kāi)關(guān)管的占空比是通過(guò)低電平和高電平的時(shí)間的比值(即PWM波的占空比)來(lái)控制。本設(shè)計(jì)單片機(jī)采用AT89C51芯片,由于其內(nèi)部沒(méi)有AD轉(zhuǎn)換模塊,單片機(jī)需外接轉(zhuǎn)換模塊,本設(shè)計(jì)采用ADC0809,模擬信號(hào)輸入有兩路,一路是電壓信號(hào),一路是電流信號(hào)。ADC0809 在對(duì)多路輸入的模擬量進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換時(shí)采用分時(shí)復(fù)用的方法,即AD轉(zhuǎn)換器對(duì)兩路信號(hào)輪換采集轉(zhuǎn)換。輪換周期根據(jù)模數(shù)轉(zhuǎn)換時(shí)間和控制的情況設(shè)定 基于單片機(jī)的太陽(yáng)能充電器系統(tǒng)的整體程序設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)由單片機(jī)程序控制來(lái)實(shí)現(xiàn)整體工作,其工作過(guò)程主要為:電路啟動(dòng)初始化,電路功能的選擇,輸出選擇及確定輸出,單片機(jī)集合計(jì)算輸出PWM信號(hào),定時(shí)采集數(shù)據(jù)及處理調(diào)節(jié)PWM信號(hào)占空比等。開(kāi)始初始化電池充電電源子程序充電子程序NoYesYes結(jié)束 程序整體框架流程圖 基于單片機(jī)的太陽(yáng)能充電器系統(tǒng)的子程序的設(shè)計(jì)初始化設(shè)置初始運(yùn)行環(huán)境為單片機(jī)運(yùn)行,主要完成以下任務(wù):清理片內(nèi)RAM,每一個(gè)微控制器上電,上電復(fù)位將導(dǎo)致單片機(jī)操作。在復(fù)位操作完成后,單芯片寄存器將被設(shè)置為不同的值,該值的一個(gè)相當(dāng)大的部分是未知的。在微控制器的復(fù)位完成這些未知的值,正式工作后,會(huì)產(chǎn)生不能讓程序員掌握的后果,甚至?xí)p壞系統(tǒng)。因此,微控制器運(yùn)行后,先設(shè)置為0,這樣的初始參數(shù)設(shè)置,方便編程人員掌握,以方便系統(tǒng)的工作。設(shè)置系統(tǒng)運(yùn)行所需的參數(shù),設(shè)置定時(shí)器和中斷設(shè)置。清片內(nèi)RAM初始參數(shù)設(shè)定AD設(shè)定定時(shí)器設(shè)定中斷設(shè)定返回開(kāi)始 初始化程序流程圖鍵盤(pán)子程序用于檢測(cè)開(kāi)關(guān),是否在有效的開(kāi)關(guān)狀態(tài)來(lái)決定是否啟動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)行。讀線、讀取、連接到該端口,它的值存儲(chǔ)處理后確定相關(guān)的緩存。看完端口在其中做了一定的延遲,以排除引起的誤動(dòng)作鍵晃動(dòng)。入口讀I/O口處理后存入緩存延時(shí)Y返回N數(shù)據(jù)收集主要是由單片機(jī)控制ADC0809來(lái)完成,該方案分為數(shù)據(jù)初始化,發(fā)送一個(gè)命令到開(kāi)始轉(zhuǎn)換,等待轉(zhuǎn)換結(jié)束,接收數(shù)據(jù),處理且存儲(chǔ)在緩存中。入口初始化啟動(dòng)轉(zhuǎn)換處理存儲(chǔ)返回N0Y轉(zhuǎn)換結(jié)束 數(shù)據(jù)采集子程序結(jié)構(gòu)流程圖開(kāi)機(jī)時(shí),先讓數(shù)碼管初始化,通過(guò)串口為“0”字形碼輸出使數(shù)碼管顯示“O”。然后來(lái)確認(rèn)按鍵是否被按下,如果沒(méi)有鍵被按下繼續(xù)確認(rèn)。顯示子程序時(shí)要先初始化串口,以致串口工作會(huì)顯示在方式0,以便讀取顯示緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)(其用來(lái)存
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