太陽(yáng)能應(yīng)急充電器畢業(yè)論文(編輯修改稿)
2024-07-25 12:50 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 僅可以滿足系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要求，還可以充分利用天氣的好的時(shí)候的太陽(yáng)光，在天氣條件不能滿足充電是，可以用儲(chǔ)存的能量為系統(tǒng)充電。 本次設(shè)計(jì)采用的太陽(yáng)能電池板實(shí)物圖如圖4，考慮到系統(tǒng)要求滿足應(yīng)急充，所以選擇了電流較小的太陽(yáng)能電池板，因?yàn)槠鋮?shù)性能能夠滿足充電要求，相對(duì)于大功率太陽(yáng)能電池板，節(jié)約了成本。 圖4 太陽(yáng)能電池板實(shí)物圖◆性能參數(shù)[4]： 工作電壓： 工作電流：130MA 功 率： 尺 寸：104X81X3mm本次的電源供電模塊用了兩塊這樣的電池板串聯(lián)可以產(chǎn)生大約10V的電壓，然后經(jīng)過(guò)電源變換模塊產(chǎn)生其他模塊正常工作的電壓和充電電壓。 電源變換模塊方案討論：方案一：因?yàn)閮蓧K太陽(yáng)能電池板能產(chǎn)生10V左右的電壓，這個(gè)電壓大于其他模塊正常工作的電壓，也大于充電電池的電壓，因此可以用一個(gè)電位器來(lái)分壓，產(chǎn)生5V的電壓，但是這種方式得不到穩(wěn)定的5V電壓，因?yàn)樘?yáng)能采集的電能本來(lái)就是個(gè)變化的電壓，所以這個(gè)方案可能會(huì)讓整個(gè)系統(tǒng)無(wú)法正常工作。方案二：采用集成穩(wěn)壓芯片L7805，將太陽(yáng)能電池板采集的電壓經(jīng)過(guò)穩(wěn)壓，產(chǎn)生一個(gè)穩(wěn)定的5V電壓，當(dāng)太陽(yáng)能電池板產(chǎn)生的電壓變化不是很大時(shí)，L7805穩(wěn)壓后輸出的電壓幾乎不發(fā)生變化，這樣就保證了整個(gè)系統(tǒng)的正常工作。本設(shè)計(jì)采用該方案。L7805是一種三端穩(wěn)壓集成芯片，如圖5， 用78/79系列三端穩(wěn)壓IC來(lái)組成穩(wěn)壓電源所 圖5 L7805封裝圖需的外圍元件極少，電路內(nèi)部還有過(guò)流、過(guò)熱及調(diào)整管的保護(hù)電路，使用起來(lái)可靠、方便而且價(jià)格便宜[5]。 本次設(shè)計(jì)的電源變換電路原理圖如圖6， 圖6 電源變換原理圖 J0和J1分別接太陽(yáng)能電池板，，為其他模塊提供正常工作電壓。電路簡(jiǎn)單容易實(shí)現(xiàn)，價(jià)格便宜，該方案的性價(jià)比也是很高的。 單片機(jī)控制模塊 系統(tǒng)控制部分采用STC89C52單片機(jī)作為控制芯片，如圖7所示，STC系列單片機(jī)，可靠性高，性價(jià)比高，選用40腳的單片機(jī)確保了I/O能夠滿足系統(tǒng)需要；具有看門狗保護(hù)功能，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障，電路中看門狗將通過(guò)RESET 信號(hào)向CPU 做出反應(yīng)，保密性能佳；只需使用MAX232芯片進(jìn)行電平轉(zhuǎn)化，通過(guò)串口將單片機(jī)與PC機(jī)連接，通過(guò)下載助手可以容易的將程序載進(jìn)單片機(jī)內(nèi)部。52類型的單片機(jī)的內(nèi)存也相對(duì)較大，足以應(yīng)付日常編程程序的大小。圖7為STC89C52外部框圖。主要特性[6]：與MCS51 兼容8K字節(jié)可編程閃爍存儲(chǔ)器壽命：1000寫/擦循環(huán)數(shù)據(jù)保留時(shí)間：10年全靜態(tài)工作：0Hz24Hz三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定512內(nèi)部RAM32可編程I/O線兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器5個(gè)中斷源可編程串行通道低功耗的閑置和掉電模式片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路 圖7 STC89C52外部框圖 PWM脈寬調(diào)制控制模塊方案討論：方案一：采用PWM集成模塊，只需少許外圍器件，與單片機(jī)I/O口相連，通過(guò)單片機(jī)程序控制PWM波，從而實(shí)現(xiàn)控制充電電壓與電流的大小，該方式PWM波穩(wěn)定精確，但成本較高，運(yùn)用在應(yīng)急充電器性價(jià)比不高。方案二：采用MOSFET場(chǎng)效應(yīng)管為主要控制芯片，結(jié)合二極管，LC電路構(gòu)成開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源，該方案電路簡(jiǎn)單，效果雖然沒(méi)有方案一好，但綜合整體考慮，并不需要很精確的PWM波，而且成本比方案一低，總體效果還是可以接受的，所以本次設(shè)計(jì)采用該方案。方案二的電路原理圖如圖8所示，圖8 PWM控制電路原理圖J13接單片機(jī)I/O口，PWM信號(hào)通過(guò)P521光耦驅(qū)動(dòng)MOSFET IRF9540，由J12輸出經(jīng)PWM信號(hào)控制的電壓[7]。 數(shù)據(jù)采集及A/D轉(zhuǎn)換電路模塊對(duì)電壓的采樣可以直接將模擬量接到A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換，而如今A/D轉(zhuǎn)換器眾多，選擇也多，本設(shè)計(jì)需要2路以上通道的A/D轉(zhuǎn)換器，因此選擇AD0809，雖然這個(gè)A/D轉(zhuǎn)換器精度不算很高，但是足以滿足本次設(shè)計(jì)要求，而且價(jià)格也便宜。ADC0809是帶有8位A/D轉(zhuǎn)換器、8路多路開(kāi)關(guān)以及微處理機(jī)兼容的控制邏輯的CMOS組件。它是逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器，可以和單片機(jī)直接接口。 如圖9所示圖9 AD0809內(nèi)部框圖 ADC0809由一個(gè)8路模擬開(kāi)關(guān)、一個(gè)地址鎖存與譯碼器、一個(gè)A/D轉(zhuǎn)換器和一個(gè)三態(tài)輸出鎖存器組成。多路開(kāi)關(guān)可選通8個(gè)模擬通道，允許8路模擬量分時(shí)輸入，共用A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換。三態(tài)輸出鎖器用于鎖存A/D轉(zhuǎn)換完的數(shù)字量，當(dāng)OE端為高電平時(shí)，才可以從三態(tài)輸出鎖存器取走轉(zhuǎn)換完的數(shù)據(jù)。其引腳圖如圖10所示，ADC0809對(duì)輸入模擬量要求：信號(hào)單極性，電壓范圍是0－5V，若信號(hào)太小，必須進(jìn)行放大；輸入的模擬量在轉(zhuǎn)換過(guò)程中應(yīng)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(dāng)ALE線為高電平時(shí)，地址鎖存與譯碼器將A，B，C三條地址線的地址信號(hào)進(jìn)行鎖存，經(jīng)譯碼后被選中的通道的模擬量進(jìn)轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)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。通道選擇表如圖11所示。 圖10 AD0809引腳圖 數(shù)字量輸出及控制線：11條 ST為轉(zhuǎn)換啟動(dòng)信號(hào)。當(dāng)ST上跳沿時(shí)，所有內(nèi)部寄存器清零；下跳沿時(shí)，開(kāi)始進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換；在轉(zhuǎn)換期間，ST應(yīng)保持低電
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