【文章內(nèi)容簡介】 PWM降壓模式鉛酸電池充電管理集成電路，獨立對鉛酸電池充電進行自動管理，具有封裝外形小，外圍元器件少和使用簡單等優(yōu)點。 CN3717具有涓流，恒流，過充電和浮充電模式，非常適合鉛酸電池的充電。在過充電和浮充電模式，充電電壓由外部電阻 分壓網(wǎng)絡(luò)設(shè)置；在恒流充電模式，充電電流通過一個外部電阻設(shè)置。 對于深度放電的電池，當(dāng)電池電壓低于所設(shè)置的過充電電壓的 %時，CN3717用所設(shè)置的恒流充電電流的 13%對電池進行涓流充電。在過充電階段，充電電流逐漸減小，當(dāng)充電電流降低到外部電阻所設(shè)置的值時， CN3717進入浮充電狀態(tài)。在浮充電狀態(tài)，如果電池電壓下降到所設(shè)置的過充電電壓的 %時，自動開始新的充電周期。當(dāng)輸入電源掉電或者輸入電壓低于電池電壓時，CN3717自動進入低功耗的睡眠模式。 其它功能包括輸入低電壓鎖存，電池溫度監(jiān)測，電池端過壓 保護和充電狀態(tài)指示等。 CN3717采用 16管腳 TSSOP封裝。 特點 ● 寬輸入電壓范圍： 到 28V ●對鉛酸電池進行完整的充電管理 ●過充電和浮充電電壓由外部電阻分壓網(wǎng)絡(luò)設(shè)置 ●充電電流達 5A ● PWM開關(guān)頻率： 300KHz ●恒流充電電流由外部電阻設(shè)置 ● 對深度放電的電池進行涓流充電 ● 過充點結(jié)束電流由外部電阻設(shè)置 ●電池溫度監(jiān)測功能 ●自動再充電功能 第 12 頁 共 33 頁 基于單片機的太陽能控制器設(shè)計 ●雙狀態(tài)指示 ●軟啟動功能 ●電池端過壓保護 ●工作環(huán)境溫度：－ 40℃ 到 ＋ 85℃ ●采用 16管腳 TSSOP 封裝 ●產(chǎn)品無鉛，無鹵素元素， 滿足 RoHS 應(yīng)用 ● 鉛酸電池充電 ●不間斷電源 ●備用電池應(yīng)用 ●便攜式工業(yè)和醫(yī)療儀器 ●獨立電池充電器 外圍電路設(shè)計 圖 7 CN3717 工作外圍電路設(shè)計 本設(shè)計中用到的 CN3717 演示板實物原理圖同上圖， 將其印制出 PCB 板大大減輕了布線和焊接的工作量，但是卻大大提高了芯片的穩(wěn)定性和焊接成功的概率，演示板實物如下圖： 基于單片機的太陽能控制器設(shè)計 第 13 頁 共 33 頁 圖 8 CN3717 的演示板實物 充電模塊電源 圖 9 充電模塊電源 放電模塊電源 第 14 頁 共 33 頁 基于單片機的太陽能控制器設(shè)計 圖 10 放電模塊電源 LCD1602 顯示模塊 圖 11 LCD1602 顯示模塊電路圖 基于單片機的太陽能控制器設(shè)計 第 15 頁 共 33 頁 4．系統(tǒng)軟件設(shè)計 軟件總體框架設(shè)計 系統(tǒng)軟件的總體流程圖如下圖 12 所示： 開 機 初 始 化結(jié) 束是 否 白 天 ？V 1 0 . 8 VV 1 5 VV 1 3 . 2 VV 1 0 . 8 V打 開 負 載浮 充 子 程 序停 止 充 電均 充 子 程 序提 升 充 電關(guān) 閉 負 載NNNNNYYYYY 圖 12 系統(tǒng)主程序流程圖 各程序模塊設(shè)計 初始化程序 系統(tǒng)上電時 ， 初始化程序主要用來 對單片機和時鐘進行初始化，并進行初始值的顯示。 其它子程序設(shè)計 控制系統(tǒng)流程圖，如圖 13 第 16 頁 共 33 頁 基于單片機的太陽能控制器設(shè)計 開 始白 天 ？電 壓 1 3 V電 壓 1 3 . 4 V電 壓 1 4 . 4 V電 壓 1 1 V閉 合 充 電 開 關(guān) K 1 閉 合 放 電 開 關(guān) K 2采 集 蓄 電 池端 電 壓采 集 太 陽 能 電 池 電壓 、 電 流 ， 蓄 電 池端 電 壓低 壓 浮 充 +溫 度 補 償M P P T 控 制算 法初 始 化待 機 延 時過 放 保 護過 充 保 護待 機 延 時恒 壓 充 電YYYYYNNNNN 圖 13 控制系統(tǒng)流程圖 電壓檢測子程序流程圖如圖 14 基于單片機的太陽能控制器設(shè)計 第 17 頁 共 33 頁 開 始返 回取 電 池 電 壓 值 1 5 V關(guān) 閉 充 電 開 關(guān)白 天 ？取 電 池 電 壓 值 1 3 . 2 V 1 3 . 2 V 1 1 V打 開負 載 開 關(guān)關(guān) 閉 負 載 開 關(guān)調(diào) 用浮 充 程 序調(diào) 用均 充 程 序調(diào) 用預(yù) 充 程 序低 于 1 1 V ? 圖 14 電壓檢測子程序流程圖 5 系統(tǒng)調(diào)試及結(jié)果分析 系統(tǒng)實際制作 圖 15 電路板實際焊接效果圖 第 18 頁 共 33 頁 基于單片機的太陽能控制器設(shè)計 圖 16 整體系統(tǒng)運行演示圖 調(diào)試結(jié)果 采用 KeilC51 編譯器進行源程序編譯及仿真 調(diào)試，同時進行硬件電路板的設(shè)計制作 。將設(shè)計的程序通過編程器下載到單片機 STC89C52 中，再將單片機插入插座里， 將制作的實物與太陽能板和蓄電池相連，測試結(jié)果顯示 ： 該 設(shè)計成功實現(xiàn)了各種狀態(tài)下太陽能電池板對鉛酸蓄電池的充放電控制，同時也可利用 LCD1602 進行實時顯示 即時的蓄電池電壓 ，更加直觀明了 。 6 系統(tǒng)總圖及程序 系統(tǒng)總圖及程序見附錄 A、 B。 基于單片機的太陽能控制器設(shè)計 第 19 頁 共 33 頁 結(jié)論 采用單片機實現(xiàn)的太陽能控制器，簡單易行，成本較低，即使是最簡單的51 單片機也能實現(xiàn)所有的充放電控制，另外，本設(shè)計中應(yīng)用的充電管理芯片雖然大大減少了設(shè)計難度，但是卻大大提高了控制器的穩(wěn)定性和易操作性，這是集成模塊芯片的優(yōu)勢所在，集成化也是未來工業(yè)電子發(fā)展的方向。本設(shè)計做出的實物能很好的實現(xiàn)預(yù)期功能，設(shè)計簡單明了，易于推廣。隨著傳統(tǒng)能源的消耗殆盡，新能源尤其是太陽能的優(yōu)勢會越來越明 顯，以太陽能為典型代表的 新能源利用和采集將會進入尋常百姓家。希望我的設(shè)計能夠為這種趨勢的推進起到一定作用，讓太陽能的利用更加容易實現(xiàn)。 致謝 在這次 畢業(yè)設(shè) 計中，我首先要感謝我的 導(dǎo)師馬 德貴 老師在整個設(shè)計過程中對我 耐心的 指導(dǎo) 。馬老師從專業(yè)角度給了我很多指引，這讓我學(xué)到很多知識 ：除了在單片機應(yīng)用方面學(xué)到如何用單片機進行一些簡單電路的設(shè)計外，還 熟練掌握了用 PROTEL 畫電路原理圖，了解了 PCB 板的設(shè)計及制作流程，并在馬老師 和本專業(yè)同學(xué)的 幫助下制出了本次設(shè)計的 PCB 板 。 為人師表，馬老師也讓我由衷敬佩，無形 之中教給我許多為人處世的道理，比如面對困難不能退縮、事情沒做好不要總為自己找借口、遇到突發(fā)事件要能靈活應(yīng)對。另外 我 還 要感謝 其它老師以及同學(xué)們在這次畢業(yè)設(shè)計中給我提供的資料以及幫助。 第 20 頁 共 33 頁 基于單片機的太陽能控制器設(shè)計 參考文獻 1 上海如韻 電子有限公司 .充電管理 芯片 CN3717 的 PDF 資料以及 演示電路板 ,2020. 2 張艷紅 ，張崇巍 ，呂紹勤 ，張興 ，林 閩 .新型太陽能控制器的研制 . 閩江學(xué)院學(xué)報 , 2020 年第 2期 (總第 283 期 ) 3 朱珠 ，方榮惠，孫彪 ，張永昊 . 基于 PIC16F676 的太陽能控制器 . 電子設(shè)計工程 2020 年 2月 . 4 孫榮高，孫德超 . 基于 STC 單片機的太陽能光伏控制器設(shè)計與實現(xiàn) . 《測控技術(shù)》 2020 年第 28 卷第 11 期 . 5 黃明英 張登玉 肖小明 .基于 STC 單片機的太陽能控制器設(shè)計 .無線互聯(lián)科技 .2020 年 9 月第 3 卷第 3 期理工卷 6 劉春．基于太陽能的嵌入式路燈控制系統(tǒng)的研究與應(yīng)用 [D]．南京航空航天大學(xué)， 2020． 7 張毅剛、彭喜元、彭宇編著 . 單片機原理及應(yīng)用（第二版 ） .高等教育出版社， 2020. 8 戴佳 、 戴衛(wèi)恒 主編 . 51 單片機 C 語言應(yīng)用程序設(shè)計實例精講 . 北京：電子工業(yè)出 版社， 2020. 9 趙建領(lǐng)編著 . 51 系列單片機開發(fā)寶典 . 北京：電子工業(yè)出版社， 2020. 10 劉文剛 楊金明王孝洪 李春嬌 . 基于單片機的新型太陽能控制器研究 . 《單片機開發(fā)與應(yīng)用》 ,2020. 11 蔣躍文， 楊曉冬 . 基于集成運放的小功率智能太陽能控制器 . 現(xiàn)場總線與網(wǎng)絡(luò)通信 .2020 12黃海宏 . 小功率簡易型太陽能控制器設(shè)計 .《元器件與應(yīng)用》 ,2020 13 參考網(wǎng)站 : ； ； ；； ； ； . 基于單片機的太陽能控制器設(shè)計 第 21 頁 共 33 頁 Design of the Controller for the Solar Photovoltaic Based on MCU Author:Zhu QingFeng Tutor： Ma Degui ( School of Engineering, Anhui Agricultural University, Electrical Engineering 09,Hefei 230036 ) Abstract: Traditional energy has been exhausted, therefore the lifestyle of lowcarbon is very popular. It is urgent and important to research solar energy and put it into use. Photovoltaic plants on largescale around the world is a new method. With the characteristics of simplicity and flexibility,offgrid systems on smallscale are bound to important in the area of photovoltaic power generation, it is very necessary to research the offgrid solar energy system of charging and discharging. This paper designs controller of charging and discharging of photovoltaic battery based on is used as the MCU,leadacid batteries are used as the the base of the research of generated power of PV array under different conditions,bined with the principle of charging and discharging system of leadacid batteries,the paper is designed to transform PV array to solar energy ,make storage battery charge and discharge safely and reasonably,and make load do steadily. Key words : STC89C51。 CN3717。 Leadacid battery。Charge and Discharge 第 22 頁 共 33 頁 基于單片機的太陽能控制器設(shè)計 123456A B C D654321DCBATitleNumberRevisionSizeCDate:7Jun2013 Sheet of File:G:\ZhQFeng`s Design.ddbDrawn By:C10610uFC102100u