【文章內(nèi)容簡介】 態(tài)。當(dāng)PWM0輸出為低電平時，三極管處于截止?fàn)顟B(tài)，MOS管Q1的源極和門極的電壓相等，則MOS管處于截止?fàn)顟B(tài)，所以充電回路處于斷開狀態(tài)。本系統(tǒng)可以控制PWM0改變充電狀態(tài)，當(dāng)PWM0一直為高電平時為快速充電狀態(tài)；當(dāng)PWM0為一定頻率的脈沖信號，則此時為浮充狀態(tài)，從而有效的保護(hù)電池，延長蓄電池的壽命。圖43中，RR20與太陽能構(gòu)成的回路是太陽能電源采集電路，由于太陽能的電壓不能直接給A/D轉(zhuǎn)換，所以要一個分壓電路，使R20的電壓在0~5V之間，R20的電阻為10KΩ，R2的阻值為22KΩ，R20的電壓接入ADC0809的通道0上,通過轉(zhuǎn)換得到R20的電壓，就可以計算出太陽能電池的電壓。RR8與蓄電池構(gòu)成的路是蓄電池電壓采集電路，R8的阻值為10KΩ，R8的電壓接入ADC0809的通道1上。通過轉(zhuǎn)換得到R8的電壓，就可以計算出蓄電池的電壓。通過檢測太陽能的電壓和蓄電池的電壓，實現(xiàn)對充放電狀態(tài)的控制，圖43中的J1為USB接口，可以輸出穩(wěn)定的5V電源為手機(jī)等電器充電[7]。放電控制部分的原理和充電控制的原理一樣的，如圖45所示，放電控制主要由QQRRR22構(gòu)成的電路組成。當(dāng)PWM1為高電平時，則三極管Q4導(dǎo)通，Q2的門極則為低電平，MOS管Q2則導(dǎo)通，則系統(tǒng)可以對外放電，當(dāng)PWM1為低電平時，三極管Q4不導(dǎo)通，則Q2的門極為高電平，MOS管Q2截止，系統(tǒng)停止對外止放電。通過檢測蓄電池的電量，當(dāng)蓄電池的電量過小時，可以通過控制PWM1，控制蓄電池是否停止放電。R3的阻值為5KΩ，R7的阻值為1 KΩ。R3和R7的作用是分壓和限流。圖45中的J1為USB接口，U1是LM7809，由于蓄電池的電壓大于5V。而系統(tǒng)是工作于5V的電源，所以控制系統(tǒng)的電源由蓄電池接一個5V穩(wěn)壓管LM7809。同時可以輸出穩(wěn)定的5V電源為手機(jī)等電器充電。C6和C8都是濾波電容。開關(guān)SW是系統(tǒng)的電源開關(guān)。圖45放電控制模塊STC89C52作為本系統(tǒng)的主要控制芯片，STC89C52控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理，控制AD轉(zhuǎn)換器，控制LCD的顯示，同時控制顯示狀態(tài)燈，控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動，STC89C52是控制儀的核心。本節(jié)將介紹STC89C52的外圍電路，如圖46所示。圖46單片機(jī)控制模塊電路圖中主要有單片機(jī)的復(fù)位電路和時鐘電路。復(fù)位電路由開關(guān)S瓷片電容C9和電子R19組成。當(dāng)按下開關(guān)S1時，單片機(jī)的RST口輸入為高電平，則單片機(jī)就會復(fù)位，R19是限流電阻，C9的電容值為20181。F。電阻R19的阻值為1kΩ。時鐘電路由晶振Y1和兩個22pF的瓷片電容組成。單片機(jī)的P0口接AD轉(zhuǎn)換出來的數(shù)據(jù)。，這DS1亮，則DS1滅；；，檢測A/D轉(zhuǎn)換器是否轉(zhuǎn)換結(jié)束；，AD轉(zhuǎn)換器的時鐘是有單片機(jī)用編程控制實現(xiàn)的；；，則AD轉(zhuǎn)換器開始轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)；P0口是讀取AD轉(zhuǎn)換出來的數(shù)據(jù)，并將這個數(shù)據(jù)儲存起來。P1口低四位接步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電路。P3口是接LCD1602的八位數(shù)據(jù)引腳。DS1是顯示充電狀態(tài)的LED燈，當(dāng)開始充電時，則單片機(jī)控制LED亮，當(dāng)系統(tǒng)開始浮充是，則控制DS1閃爍。充滿電時，則關(guān)閉DS1。R16是LED燈的分壓電阻，因為LED燈工作電壓在3V左右，5V電壓可能會燒壞LED燈。 A/D轉(zhuǎn)換模塊ADC0809是一個8位逐次逼近式的模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片，如圖47為A/D轉(zhuǎn)換模塊電路圖，本系統(tǒng)需要轉(zhuǎn)換4個模擬量，一個是太陽能電池板的電壓，一個是蓄電池的電池，還有兩個是光信號的電壓。這四個模擬量分別選用了通道0、通道通道通道3。ADC0809的時鐘信號由單片機(jī)的使用軟件產(chǎn)生。ADC0809的數(shù)據(jù)輸出端口接入單片機(jī)的P0口。逐次逼近形就是將輸入的模擬變量和ADC0809的參考電壓比較，在ADC0809內(nèi)部有將參考電壓分壓成為n等分，當(dāng)都比較完之后就將EOC置1，這表示轉(zhuǎn)換已經(jīng)結(jié)束，若果在OE口輸入高電平，則打開三態(tài)鎖存器，將數(shù)據(jù)輸出。圖47 A/D轉(zhuǎn)換模塊 光信號采集主要是由光敏電阻檢測光的強(qiáng)度，在太陽能板的東西兩側(cè)各安裝一個光敏電阻，當(dāng)光沒有垂直照射到太陽能板上的話，東西兩側(cè)的光敏電阻的阻值則不一樣，只要通過檢測光敏電阻的電壓就可以判斷光線的方向。如圖48是跟蹤光信號的電路圖[8]。P3和P4是控制器和檢測模塊的接口。如圖48所示R18和R17是精密滑動變阻器，將兩個滑動變阻器調(diào)為10kΩ，R1R15為光敏電阻，光敏電阻的阻值根據(jù)光強(qiáng)的不同其變化范圍為1kΩ到17kΩ之間。兩個電阻的電壓送到ADC0809的通道2和通道3上。轉(zhuǎn)換為數(shù)字量時交給單片機(jī)處理，控制驅(qū)動模塊驅(qū)動電機(jī)跟蹤。根據(jù)光敏電阻的光照特性，當(dāng)光線照到光敏電阻上時，光敏電阻的阻值會很小，當(dāng)沒有光照射時，光敏電阻的阻值就會很大，由此可以判斷光線的方向，這樣就可以控制步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動跟蹤，具體跟蹤控制程序第五章將詳細(xì)介紹。圖48跟蹤光信號采集模塊本系統(tǒng)的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動芯片選擇的是ULN2003，ULN2003是耐高壓大電流的達(dá)林頓晶體管陣列。具有電流增益高、工作電壓高、帶負(fù)載能力強(qiáng)等特點(diǎn)。由于單片機(jī)輸出電流不夠大，所以要接上拉電阻才可以驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動。當(dāng)輸入為低電平時，ULN2003則輸出高電平。P4是步進(jìn)電機(jī)接口。步進(jìn)電機(jī)28BYJ48的紅色線接到P4的管腳1。ULN2003的IN1到IN4分別接到單片機(jī)的P1口的低四位，由單片機(jī)控制輸出步進(jìn)電機(jī)的控制脈沖。如圖49是本系統(tǒng)的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動模塊的電路原理圖[9]。圖49步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動模塊如圖410所示是本系統(tǒng)的整體原理圖。整體的原理圖是按照功能模塊來設(shè)計的，整個控制系統(tǒng)的原理圖包括單片機(jī)控制模塊、充放電控制模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動模塊、LCD顯示控制模塊、光信號采集模塊。每個模塊都有獨(dú)立的功能，但每個模塊都有聯(lián)系的。該系統(tǒng)以單片機(jī)為核心，單片機(jī)模塊負(fù)責(zé)其他模塊的控制信號的輸出。充放電控制模塊主要負(fù)責(zé)實現(xiàn)充放電的控制，單片機(jī)控制模塊輸出的PWM是控制充放電模塊的，而單片機(jī)的數(shù)據(jù)是從A/D轉(zhuǎn)換模塊讀取的。光信號采集模塊采集的電壓是輸入到A/D轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換為數(shù)字量的。LCD顯示控制模塊是有單片機(jī)控制的，顯示的數(shù)據(jù)也是A/D轉(zhuǎn)換出來的數(shù)字量。圖410系統(tǒng)的整體原理圖本章主要介紹了太陽能的硬件模塊電路，分析了主要器件的原理，分析了單片機(jī)的原理、ADC0809的原理與管腳的功能，還有步進(jìn)電機(jī)28BYJ48的原理，以及LCD1602的的顯示特性和管腳功能。本系統(tǒng)是分模塊設(shè)計的，本章詳細(xì)的介紹了各個模塊的原理和功能，本系統(tǒng)的主要模塊有單片機(jī)控制模塊、充放電控制模塊、A/D轉(zhuǎn)換控制模塊、光信號采集模塊、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動模塊。還詳細(xì)介紹了本系統(tǒng)各個模塊的信號流，和各個模塊的各個器件的作用。第五章 系統(tǒng)軟件設(shè)計本系統(tǒng)的軟件設(shè)計主要分為系統(tǒng)初始化、A/D轉(zhuǎn)換程序、顯示程序、跟蹤控制程序、充放電控制程序。A/D轉(zhuǎn)換程序是本設(shè)計的重點(diǎn)，如果A/D轉(zhuǎn)換程序不好的話就會影響本系統(tǒng)的準(zhǔn)確性，下面將是對每個單元模塊程序進(jìn)行詳細(xì)說明。該系統(tǒng)的主程序整體流程圖如圖51所示。圖51整體流程圖 系統(tǒng)初始化程序主要是初始化單片機(jī)的數(shù)據(jù)，和LCD的初始化顯示。跟蹤程序是檢測兩個光敏電阻的電壓，判斷光線的位置，然后控制步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動。顯示程序是主要顯示蓄電池的電壓和天陽能電池板的電壓，同時顯示兩個光敏電阻的電壓?？刂瞥浞烹姵绦蚴歉鶕?jù)天陽能電池板的電壓和蓄電池的電壓，然后做出充電放電的控制。/*主函數(shù)*/void main() //主函數(shù){ init()。 while (1) { AD(0)。 //轉(zhuǎn)換通道0的值 AD0=AD_DATA[1]。 AD(1)。 //轉(zhuǎn)換通道1的值 AD1=AD_DATA[2]。 AD(2)。 AD2=AD_DATA[3]。//轉(zhuǎn)換通道3的值 AD(3)。 AD3=AD_DATA[4]。//轉(zhuǎn)換通道4的值 AZ0=AD0*。//計算太陽能板電壓的真實值 AZ1=AD1*。//計算蓄電池電壓的真實值 write_rs(2,AZ0)。 //顯示通道0的值 delay(20)。 write_xs(11,AZ1)。 //顯示通道1的值 delay(20)。 write_ysfm(2,AD2)。 //顯示通道2的值 delay(10)。 write_ysfm(11,AD3)。 //顯示通道3的值 k=0。 // AD0=150。 // AD1=195。 if(AD1=150) //放電控制，當(dāng)蓄電池的電壓小于設(shè)定值則停止放電 { k=1。 } else { k=0。 } if(AD090) //充放電控制 { if