【正文】 體工作主要由單片機程序控制實現(xiàn)，其工作過程為：電路啟動初始化，電路功能選擇，輸出選擇并確定輸出，單片機采集計算輸出 PWM信號，定時采集數(shù)據(jù)并處理調(diào)節(jié) PWM 信號占空比等，程序整體框架如圖 41 所示。 圖 41 程序整體框架流程 初始化 電流充 電 充電子程序 電源子程序 Y N 開始 結(jié)束 湖北科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 26 電路啟動初始化 初始化是為單片機的運行設(shè)置初始的運行環(huán)境，主要完成以下工作：清片內(nèi)，每次單片機加電時，都將引起單片機的上電復(fù)位操作。復(fù)位操作完成以后 ，單片機的寄存器會被置以不同的值，這些值中有相當一部分是未知的值。這些未知的值在單片機復(fù)位完成，正式運行以后，會產(chǎn)生無法讓程序設(shè)計人員掌握的后果，甚至會造成系統(tǒng)的損壞。因此，在單片機運行后，首先清 0使之置初始參數(shù)設(shè)定，便于程序設(shè)計人員掌握，以利系統(tǒng)的工作。設(shè)置系統(tǒng)運行所需的各個參數(shù)，設(shè)置定時器和中斷設(shè)定。圖 42 為初始化程序流程。 圖 42 初始化程序流程 清片內(nèi) RAM 初始參數(shù)設(shè)定 AD 設(shè)定 定時器設(shè)定 中斷設(shè)定 返回 開始 4 太陽能充電器軟件設(shè)計 27 按鍵采集程序 鍵盤子程序用于探測開關(guān)、是否處 在有效的開關(guān)狀態(tài)，以決定是否啟動系統(tǒng)運轉(zhuǎn)。讀線、讀取、相連的端口，并將其值判斷處理后存于相關(guān)緩存中。其中讀取端口后要做一定的延時以排除鍵抖引起的誤動作。圖 43為按鍵子程序結(jié)構(gòu)流程圖。 圖 43 按鍵子程序結(jié)構(gòu)流程圖 入口 讀 I/O 口 延時 處理后存入緩存 反回 N Y 湖北科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 28 數(shù)據(jù)采集及模數(shù)轉(zhuǎn)換程序 數(shù)據(jù)采集主要由單片機控制 ADC0809 完成，程序分為數(shù)據(jù)初始化，發(fā)送啟動轉(zhuǎn)換命令，等待轉(zhuǎn)換結(jié)束，接收數(shù)據(jù)，處 理并存入緩存程序。 數(shù)據(jù)采集主要由單片機控制 ADC0809 完成，程序分為數(shù)據(jù)初始化，發(fā)送啟動轉(zhuǎn)換命令，等待轉(zhuǎn)換結(jié)束，接收數(shù)據(jù)，處理并存入緩存，程序流程如圖 44 所示。 圖 44 數(shù)據(jù)采集子程序結(jié)構(gòu)流程圖 初始化 啟動轉(zhuǎn)化 轉(zhuǎn)換結(jié)束？ 處理存儲 N Y 入口 返回 Y 4 太陽能充電器軟件設(shè)計 29 充電過程分兩階段進行，第一階段為恒流充電，充電電流可設(shè)定，當充電電壓達到 4V 時轉(zhuǎn)入第二階段，即 的恒壓充電方式，恒壓充電電流會隨著時間的推移而逐漸降低，待充電電流降到 ，表明電池已充到額定容量的 93%～95%，此時即可認為基本充滿，如果繼續(xù) 充下去，充電電流會慢慢降低到零，電池完全充滿。充電過程中，“充電”指示燈亮；充滿時，“充飽”指示燈亮，“充電”指示燈滅。充電子程序流程圖如圖 45所示。 圖 45 充電子程序結(jié)構(gòu)流程圖 電壓 4V？ 電流 恒流充電 充電結(jié)束 恒壓充電 入口 返回 采集電壓電流 Y N Y N 湖北科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 30 電源子程序的設(shè)計 本太陽能手機充電器與傳統(tǒng)充電器相比，最大的優(yōu)點就是不僅能直接給電池充電，還能作為普通的直流電源使用，其中的 5V 直流輸出也可以直接給手機充電，或作為 MP3 等其他小電子設(shè)備的供電電源，并有完善的過流保護功能，從而確保電子產(chǎn)品的安全使用。電源子程序流程圖如圖 46 所示。 圖 46 電源子程序結(jié)構(gòu)流程圖 入口 采集電壓電流 關(guān)斷輸出 增大占空比 跳過 減小占空比 過電流 ? 輸出電壓判斷 返回 N Y 小 大 相等 5 電路測試 31 5 電路測試 啟動 Keil C51,軟件進入主界面，點擊“ Project”→“ new uVision Project”新建工程，在彈出的對話框中選擇所用單片機的型號，進入工作界面，在 target的文件下，新建“ .asm”文件，并保存，添加到工程中，編寫 C程序，調(diào)試通過后，“ .asm”文件，此文件可以直接下載到單片機中運行。 程序在 Keil 中調(diào)試如圖 51所示。 圖 51 程序在 Keil中調(diào)試 湖北科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 32 程序在 Debug 中調(diào)試如圖 52所示。 圖 52 程序在 Debug中調(diào)試 通過在程序中的調(diào)試，沒有發(fā)現(xiàn)錯誤，證明匯編程序是可行的，然后生成“ .asm”文件，燒錄到單片機中，進行下一步的硬件測試。 5 電路測試 33 硬件測試 將太陽能電池連接到 LM7805 的輸入端，同時，輸出端通過 USB 線接上手機，檢查完畢后，置于陽光下，觀察手機是否能正常充電； 結(jié)果顯示，手機無充電現(xiàn)象，且數(shù)碼管及 LED 都不會亮，分析可能是由于太陽光線不強，造成太陽能電池輸入電壓沒有達到 LM7805 的起振電壓； 用電壓表測量 LM7805 的輸入電壓即太陽能電池板的輸入電壓，最大只有3V，而 LM7805 正常起振電壓至少為 8V，因此可以斷定太陽能電池板沒有達到實際所需的輸入電壓要求； 分析可能是太陽能電池的輸出功率較低，使得 LM7805 無法正常工作，通過串聯(lián)更換的太陽能電池來提高它的工作電壓，同時，用手電筒對著太陽能電池板，提升光照的強度，從而把電池板的輸出功率提上去； 在新的條件下，再次連接好線路，放在太陽光下，觀察充電效果，可是手機、數(shù)碼管和 LED 還是沒有任何的反應(yīng)； 根據(jù)以上情況，懷疑電路本身可能出現(xiàn)某種未知的故障 ，造成整個電路出現(xiàn)無法正常工作，于是，用萬用表檢測各個管腳的連接情況，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，單片機的 VCC 無電壓，進一步檢測后，原來是單片機的 20管腳斷路，排除故障后，再次進行充電； 仍然沒有進行充電，用萬用表檢測各個模塊的電壓，從 LM7805 入手，輸入電壓為 9V，輸出電壓卻為 ，而實際上 LM7805 輸出電壓為穩(wěn)定的 5V 電壓； 為驗證是否是 LM7805 的故障，將 5V的充電器直接加在電路上，而斷開LM7805 這個模塊，結(jié)果，單片機正常工作，數(shù)碼管及 LED 正常顯示，由此斷定LM7805 故障； 將 LM7805 從板上拆下來，用萬用表的電阻檔測了一下，它本身已經(jīng)短路，換了新的 LM7805 后，焊接上去，置于太陽下，手機有充電的反應(yīng)，但時常停止充電，數(shù)碼管及 LED 亮度閃爍； 用電壓表測電路輸入數(shù)碼管及 LED 燈的電壓，發(fā)現(xiàn)電壓不穩(wěn)定；測太陽能板的輸出電壓，發(fā)現(xiàn)電壓不能穩(wěn)定，說明太陽能板光電轉(zhuǎn)換不穩(wěn)定，在太陽光不強的情況下輸出的電壓無法供應(yīng) LM7805 工作。 湖北科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 34 6 結(jié)論與展望 本太陽能手機充電器 系統(tǒng)的設(shè)計分為硬件電路設(shè)計和程序設(shè)計兩個部分，硬件電路設(shè)計屬于前期的主要工作， 通過方案論證與可 行性分析，最終確定由89C51 單片機完成主電路的控制與設(shè)計，并展開外圍電路與控制硬件電路設(shè)計，硬件電路的設(shè)計主要是電路原理圖的繪制 以及參數(shù)的確定。 在硬件電路設(shè)計上遇到一些問題， 關(guān)于 DC/DC 轉(zhuǎn)換的 PWM 脈寬調(diào)制信號的產(chǎn)生問題，經(jīng)過反復(fù)分析論證，最后確定用單片機通過編程來實現(xiàn)，這樣將大大降低硬件的成本。 軟件的設(shè)計采用模塊化的程序設(shè)計 方法 ，分為主程序部分、 數(shù)碼管顯示模塊 、AD轉(zhuǎn)換采集模塊 以 及 PWM 脈寬信號產(chǎn)生 模塊等。程序的設(shè)計既參考了一些資料里的內(nèi)容，也有相當多的自我設(shè)計，比如說 PWM 脈寬調(diào)制信號產(chǎn)生 程序， 就 是參考了 網(wǎng)友提供的標志位加定時器實現(xiàn)的方法，但主程序中有關(guān)數(shù)據(jù)處理計算的則是自己設(shè)計，因為這些東西涉及到具體硬件電路，是找不到相關(guān)資料的，在數(shù)據(jù)處理中有簡單的單字節(jié)算法，也有雙字節(jié)的，有的則采用巧妙的算法有效避免出現(xiàn)雙字節(jié)，從而使程序設(shè)計變得簡單 。 對于本設(shè)計，如果進行進一步的研究，我認為應(yīng)該在以下幾個方面重點考慮： （ 1）考慮顯示模塊改用液晶顯示， 這樣可以減小電流損耗，還可顯示 漢字，使顯示更加豐富人性化。 但在總的造價 有所 增加； （ 2） PWM 產(chǎn)生由獨立芯片完成，這樣可減輕單片機的負擔，使其有時間做其 它人性化的服務(wù)，并可提高電路輸出精度。 致 謝 35 致 謝 本文是在鄧方雄老師的親切關(guān)懷和悉心指導(dǎo)下完成的。他嚴肅的科學(xué)態(tài)度，嚴謹?shù)闹螌W(xué)精神，精益求精的工作作風，深深地感染和激勵著我。 在此論文撰寫過程中，要特別感謝 鄧老師 的指導(dǎo)與督促，同時感謝 他 的諒解與包容。 還要感謝李享同學(xué)的大力幫忙，在硬件電路和匯編程序方面出現(xiàn)的問題，不厭其煩的指出來，都很好的幫忙解決了。 本文 還 參考了 一些文獻資料，還有百度搜索引擎，以及熱心的網(wǎng)友，感謝你們熱心的幫忙。 求學(xué)歷程是艱苦的，但又是快樂的。在這四年的學(xué)期中結(jié)識的各位生活和學(xué)習 上的摯友讓我得到了人生最大的一筆財富。在此，也對 你 們表示衷心感謝。 這次論文答辯完成，意味著大學(xué)生活的落幕，我從一個初出茅廬的高中生變成了一個受過高等教育的本科生。在大學(xué)里，我學(xué)到了很多很多，感謝湖北科技學(xué)院，感謝各位老師，四年中，留下了許多美好回憶，不但豐富了知識，拓展了視野，而且還學(xué)會了為人處事。 湖北科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 36 參考文獻 [1] 裴郁 .我國可再生能源發(fā)展戰(zhàn)略研究 [D].遼寧 :遼寧師范大學(xué)， 2021 [2] 徐進，王德仁 .停電突顯能源危機困境中尋找新能源 [J].科學(xué)雜志， 2021， 11(3):3537 [3] 張冬潔，王志遠，劉勝利 .太陽能在我國的應(yīng)用及發(fā)展前景 [J].洛陽工學(xué)院學(xué)報， 2021， 22(4):3537 [4] 張紅梅，尹云華 .太陽能電池的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢 [J].社會科學(xué)雜志， 2021， 8:3942 [5] 蔣鴻飛，胡淑婷 .綠色能源 —— 太陽能充電器 [J].上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院學(xué)報， 2021, 5(4):46 [6] 濱川圭弘 .太陽能光伏電池及其應(yīng)用 [M].北京科學(xué)出版社， 2021 [7] 朱小同，趙桂先 .蓄電池快速充電的原理與實踐 [M].北京：煤炭工業(yè)出版社， 2021 [8] 周林，武劍，栗秋華等 .光伏陣列最大功率點跟蹤控制方法綜述 [J].高電壓技術(shù)， 2021， 34(6):11451154 [9] 趙爭鳴 ， 劉建政 ， 孫曉瑛 .太陽能光伏發(fā)電及其應(yīng)用 [M].北京 :科學(xué)出版社， 2021 [10] 崔容強，喜文華，魏一康等 .太陽能光伏發(fā)電 [J].太陽能， 2021(4):7276 [11] 歐陽名三，余世杰，沈玉梁 .一種太陽能電池 MPPT控制器實現(xiàn)及測試方法的研究 [J]. 電子測量與儀器學(xué)報， 2021， 18(2):121135 [12] 劉樹民，宏偉譯 .太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計與施工 [M].北京 : 科學(xué)出版社， 2021 [13] 蔡朝洋 .單片機控制實習與專題制作 [M].北京航空航天大學(xué)出版社， 2021 [14] 李朝青 .單片機原理及接口技術(shù) [M].北京航空航天大學(xué)出版社， 2021 [15] 康華光 .電子技術(shù)基礎(chǔ) (模擬部分 )[M].高等教育出版社， 2021 [16] 沈德金 .接口電路與實用程序?qū)嵗?[M].北京大學(xué)出版社， 2021 [17] 張軍軍，孫佩石，梁海濤 .智能化小區(qū) LED路燈光伏充電器的設(shè)計 [J].電源技術(shù)， 2021， 31（ 2）： 157159 [18] 陳維，沈輝，王東海等 .太陽能半導(dǎo)體照明驅(qū)動技術(shù)研究 [J].照明工程學(xué)報， 2021， 16（ 3）： 710 [19] 潘新民，丁王燕芳 .微型計算機控制技術(shù)及應(yīng)用 [M].電子工業(yè)出版社， 2021 [20] 王兆安，黃俊 .電力電子技術(shù) [M].北京：機械工業(yè)出版社， 2021 附錄 1 37 附錄 1：主電路原理圖 湖北科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 38 附錄 2：匯編源程序 ORG 0000H LJMP MAIN ORG 000BH LJMP PWML 。PWM 波 輸出 ORG 001BH LJMP TESTOUT 。檢測輸出 LEDEQU 70H 。數(shù)碼管顯示緩沖 PWMF BIT 00H 。PWM 輸出標志位 PWM1H EQU 71H 。PWM 高電平緩沖 PWM1L EQ