【文章內容簡介】 道，其做輸出的話需接上拉電阻，做輸入的不用接，這樣整體上減少了電路的硬件開支，而P3口要做串口傳輸?shù)裙ぷ?，所以在本電路中將按鍵接在P1口[8]。，，、，其中5V輸出可直接用USB連接線給手機充電，電池充電控制則有手機提供。 數(shù)碼管顯示電路AT89C51單片機內有一個串行I／O端口，通過引腳RXD和TXD可與外部電路進行全雙工的串行異步通信，發(fā)送數(shù)據(jù)時由TXD端送出，接收時數(shù)據(jù)由RXD端輸入[9]。串口有四種工作方式，通過編程設置，可以使其工作在任一方式以滿足不同的場合。其中，方式0是8位移位寄存器輸入／輸出方式，多用與外接移位寄存器以擴展I／O端口。串口的工作方式可以參看相關的書籍，此處不做詳細介紹。方式 0的輸出是8位串行數(shù)據(jù)，通過移位寄存器可將8位串行數(shù)據(jù)變成8位并行數(shù)據(jù)輸出，也可以將外部的8位并行數(shù)據(jù)變成8位串行數(shù)據(jù)輸入。因此外接一個移位寄存器就可擴展一個8位的并行輸入／輸出接口，如果想多擴展幾個并口就需要在外部級連幾個移位寄存器。本設計采用基于串口的LED數(shù)碼管靜態(tài)顯示電路，在串口擴展中最常用的就是基于串口的LED數(shù)碼管顯示電路。在單片機應用系統(tǒng)中，LED數(shù)碼管的顯示常用兩種方法：靜態(tài)顯示和動態(tài)掃描顯示。所謂靜態(tài)顯示，就是每一個顯示器都要占用單獨的具有鎖存功能的I／O接口用于筆劃段字形代碼[10]。這樣單片機只要把要顯示的字形代碼發(fā)送到接口電路，就不用管它了，直到要顯示新的數(shù)據(jù)時,再發(fā)送新的字形碼，因此，使用這種方法單片機中CPU的開銷小?？梢蕴峁﹩为氭i存的I／O接口電路很多，常用的就是通過串口外接串并轉換器74LS164，擴展并行的I／O口。需要幾個數(shù)碼管就擴展幾個并行接口，數(shù)碼管直接接在74LS164的輸出腳上，單片機通過串口將要顯示數(shù)據(jù)的字形碼逐一的串行移出至74LS164的輸出腳上數(shù)碼管就可以顯示相應的數(shù)字。圖26 數(shù)碼管驅動電路單片機AT89C51的串口外接1片74LS164作為LED顯示器的靜態(tài)顯示接口，把AT89C2051的RXD作為數(shù)據(jù)輸出線，TXD作為移位時鐘脈沖。Q0Q7(第3—6和10—13引腳)并行輸出端分別接LED顯示器的DPA各段對應的引腳上。本設計采用的是共陽極數(shù)碼管，因而各數(shù)碼管的公共極接電源VCC，本電路有LM7805提供，并采用三只串聯(lián)的二極管降壓，而非電阻降壓，這樣保證個數(shù)碼段的亮度一致。要顯示某字段則相應的移位寄存器74LS164的輸出線必須是低電平。當有按鍵按下時，有單片機處理編碼后送到數(shù)碼管上顯示。 BUCK斬波電路太陽能電池在使用時由于太陽光的變化較大，其內阻又比較高，因此輸出電壓不穩(wěn)定，為了防止輸出電壓過高，破壞電路燒毀元件，或者是輸出電壓太低元器件不能正常工作，本設計中引入斬波變換電路對輸出電壓進行升壓或者降壓變換，以優(yōu)化系統(tǒng)性能。DC/DC變換器廣泛應用于便攜裝置（如筆記本計算機、蜂窩電話、PDA等）中。它有兩種類型，即線性變換器和開關變換器。開關變換器因具有效率高、靈活的正負極性和升降壓方式的特點，而備受人們的青睞。DC/DC變換是將固定的直流電壓變換成可變的直流電壓，也稱為直流斬波[11]。斬波器的工作方式有兩種，一是脈寬調制方式Ts不變，改變ton(通用)，二是頻率調制ton不變，改變Ts（易產生干擾）。其具體的電路有以下幾類[12]：（1）Buck電路——降壓斬波器，其輸出平均電壓Uo小于輸入電壓Ui，極性相同。（2）Boost電路——升壓斬波器，其輸出平均電壓Uo大于輸入電壓Ui，極性相同。（3）Buck－Boost電路——降壓或升壓斬波器，其輸出平均電壓Uo大于或小于輸入電壓Ui，極性相反，電感傳輸。（4）Cuk電路——降壓或升壓斬波器，其輸出平均電壓Uo大于或小于輸入電壓Ui，極性相反，電容傳輸。還有Sepic、Zeta電路。在本電路中輸入始終大于輸出，所以采用脈寬調制方式的BUCK變換器，BUCK變換器又稱降壓變換器、串聯(lián)開關穩(wěn)壓電源、三端開關型降壓穩(wěn)壓器。 電壓電流的A/D采集受外界環(huán)境因素的影響，太陽能電池輸出的電壓極不穩(wěn)定，而且隨著手機電池充電的飽和，恒壓充電的電流會隨著時間的推移逐漸降低，因此需要采集太陽電池輸出的電壓電流信息，經模數(shù)轉換后送由單片機進行判斷是否需要進行脈寬調節(jié)使輸出接近設定值。ADC0809是采樣分辨率為8位的、以逐次逼近原理進行模—數(shù)轉換的器件，是帶有8位A/D轉換器、8路多路開關以及微處理機兼容的控制邏輯的CMOS組件。其內部有一個8通道多路開關，它可以根據(jù)地址碼鎖存譯碼后的信號，只選通8路模擬輸入信號中的一個進行A/D轉換,可以和單片機直接接口。（1）ADC0809的管腳圖圖27 ADC0809內部結構及管腳圖ADC0809由一個8路模擬開關、一個地址鎖存與譯碼器、一個A/D轉換器和一個三態(tài)輸出鎖存器組成。多路開關可選通8個模擬通道，允許8路模擬量分時輸入，共用A/D轉換器進行轉換。三態(tài)輸出鎖器用于鎖存A/D轉換完的數(shù)字量，當OE端為高電平時，才可以從三態(tài)輸出鎖存器取走轉換完的數(shù)據(jù)。（2）引腳結構 IN0－IN7：8條模擬量輸入通道 ADC0809對輸入模擬量要求：信號單極性，電壓范圍是0－5V，若信號太小，必須進行放大；輸入的模擬量在轉換過程中應該保持不變，如若模擬量變化太快，則需在輸入前增加采樣保持電路。 地址輸入和控制線：4條 ALE為地址鎖存允許輸入線，高電平有效。當ALE線為高電平時，地址鎖存與譯碼器將A，B，C三條地址線的地址信號進行鎖存，經譯碼后被選中的通道的模擬量進轉換器進行轉換。A，B和C為地址輸入線，用于選通IN0－IN7上的一路模擬量輸入[13]。通道選擇表21所示。表21 CBA通道選擇表C B A選擇的通道0 0 0IN00 0 1IN10 1 0IN20 1 1IN31 0 0IN41 0 1IN51 1 0IN61 1 1IN7數(shù)字量輸出及控制線：11條 ST為轉換啟動信號。當ST上跳沿時，所有內部寄存器清零；下跳沿時，開始進行A/D轉換；在轉換期間，ST應保持低電平。EOC為轉換結束信號。當EOC為高電平時，表明轉換結束；否則，表明正在進行A/D轉換。OE為輸出允許信號，用于控制三條輸出鎖存器向單片機輸出轉換得到的數(shù)據(jù)。OE＝1，輸出轉換得到的數(shù)據(jù)；OE＝0，輸出數(shù)據(jù)線呈高阻狀態(tài)。D7－D0為數(shù)字量輸出線。 CLK為時鐘輸入信號線。因ADC0809的內部沒有時鐘電路，所需時鐘信號必須由外界提供，通常使用頻率為500KHz，VREF（＋），VREF（－）為參考電壓輸入[14]。 本設計中用單片機的P0口接收來自0809的換數(shù)據(jù)，、B、C地址線，，時鐘信號由單片機的ALE端經74HC74觸發(fā)器四頻后提供，單片機采用12MHz晶振，ALE端經二分頻后為500KHz。ADC0809具體工作過程為：、，將地址存入地址鎖存器中。此地址經譯碼選通8路模擬輸入之一到比較器。START上升沿將逐次逼近寄存器復位。下降沿啟動 A／D轉換，之后EOC輸出信號變低，指示轉換正在進行。直到A／D轉換完成，EOC變?yōu)楦唠娖?，指示A／D轉換結束，結果數(shù)據(jù)已存入鎖存器，這個信號可用作中斷申請，而觸發(fā)單片機動作準備接收數(shù)據(jù)，輸出三態(tài)門打開，轉換結果的數(shù)字量輸出到數(shù)據(jù)總線上，單片機讀取P0口然后做下一步處理操作。 MAX471介紹及工作原理MAX471是美國MAXIM公司生產的雙向、精密電流傳感放大器。由于ADC0809不能處理微弱的電信號，尤其在手機充電接近飽和的時候，電流十分微弱，必須經過放大才能由ADC0809處理。MAX471內置35mΩ精密傳感電阻，可測量電流的上下限為3A。對于允許較大電流的場合，則可選用MAX472[15]。在這種情況下，用戶可根據(jù)自己的需要配置外接的傳感電阻與增益電阻。MAX471/MAX472都可通過一個輸出電阻將電流輸出轉化為對地電壓輸出。圖28 MAX471引腳圖MAX471所需的供電電壓Vbr/Vcc為3～36V，所能跟蹤的電流的變化頻率可達到130kHz，采用8腳封裝，其引腳圖如圖28所示，對瞬變電流的響應非?？?，若要減弱由于噪聲在輸出端產生的干擾，可在輸出調壓電阻的兩端并聯(lián)一個電容1uF(也可根據(jù)實驗確定)進行旁路。這一電容的引入不會影響到MAX471的使用性能。MAX471各引腳功能說明如下：SHDN為關閉信號，正常操作時接地；當它為高電平時，供電電流小于5181。A。RS+為內傳感電阻的電源端。GND為地端或電源負端。SIGN為集電極開路邏輯輸出，SIGN為低電平表示電流由RS－流向RS+。RS－為內傳感電阻的負載端。OUT為電流輸出端，該電流的大小正比于流過傳感電阻的電流。在本設計中，電阻R4采用20K/，在輸出最大500mA時Uo不超過5V，輸出電壓便于ADC0809采集并作數(shù)字化