【正文】 以顯示一些特殊的字符。點陣字符型的 LCD 將 LCD 板、PCB 板和控制驅動電路組成在一起，形成了點陣 LCD 模塊。本設計采用的是 LCD 顯示模塊來顯示測量出的各種數據。LCD 采用的型號是GDM1602K，此 LCD 是雙行顯示，每行顯示 16 個數。GDM1602K 由HD44780、HD4410 及幾個電容電阻組成，它與 MCU 的接口很簡單，只有 8 條數據線和 3 條控制線。如圖所示。HD44100 是用低功耗 CMOS 技術制造的一種通用大規(guī)模 LCD 驅動集成電路，是由兩個獨立的 20 路液晶顯示驅動電路組成的。它可以用于 LCD 靜態(tài)驅動，也可以用于 LCD 的動態(tài)驅動，可以用在行驅動，還可作為列驅動器和行驅動器共同使用，HD44100 由 20*2b 數據鎖存器和 20*2b 驅動器組成，HD44780 也是用低功耗 CMOS 技術制造的大規(guī)模點陣 LCD 控制器，它集控制器和驅動器為一體，是字符點陣液晶顯示控制器的代表電路，與 4/8 位微處理器接口兼容，可以使用點陣 LCD 顯示大小英文字母、數字和符號等。HD44780 整體可以分為四個部分：接口部分、LCD 部分、控制部分和顯示存儲部分。接口部分主要指令寄存器（IR） 、指令譯碼器、地址計數器（AC） 、忙標志電路、I/O 緩沖器和數據寄存器（DR）等，LCD 驅動部分包含 16/40 位移位寄存器、40 位鎖存器、行/段信號驅動器和驅動電壓選擇電路等，控制部分包含時序發(fā)生器、并 /串轉換電路、復位電路和光標閃爍控制器等。顯示存儲部分包含顯示存儲器和字符發(fā)生器等。蘭州理工大學畢業(yè)設計說明書29GDM1602KRD01234567CR圖 413 GDM1602K 硬件圖 串口通信單元介紹 本文設計的太陽能電池數據采集系統(tǒng)采用的是上位機一下位機的工作方式，由于PC 機的分析能力很強，處理速度很快，而單片機使用起來靈活方便，因此本文采用PC 機作為上位機，單片機作為下位機，兩者之間通過 RS232 串口進行采集數據的發(fā)。因此，本文中的串口通信指的是單片機和 PC 機之間的數據傳輸，這種數據傳輸是由單片機的串口和 PC 機的串口共同完成的。 MAX23+5VC140C12C13C15圖 414 通信模塊接線圖蘭州理工大學畢業(yè)設計說明書30第五章 軟件部分設計 主程序設計 本文用 pic 單片機語言編寫了與數據采集部分硬件電路相配合的軟件程序，其主流程圖如圖 51 所示：本設計中的數據采集任務主要是在中斷服務子程序中完成，主程序中只是進行變量的定義已經 I/O 端口的初始化。 I/O初 始 化 定 義 變 量 表開 始休 眠圖 51 數據采集部分軟件流程圖 中斷服務子程序這部分子程序主要完成的是通過 RBRB5 的電平變化來檢測外部電路是不是有按鍵的按下，當發(fā)生中斷時，先判斷是哪個鍵按下，然后根據按鍵的情況進入相應的分支，然后按照流程圖的順序執(zhí)行測量任務，直到最后測量完成返回斷點。蘭州理工大學畢業(yè)設計說明書31 中 斷 程 序 YNU鍵 按 下 ？NYI鍵 按 下 ？NYS鍵 按 下 ？ 調 電 壓 采 集 程 序調 電 流 采 集 程 序調 光 強 采 集 程 序調 溫 度 采 集 程 序 返 回 電壓采集程序太陽能電池的電壓采集是通過第二章中的采集電路的原理來實現的。本文中選用的太陽能電池是額定電壓 380V，而單片機的 I/O 口所能承受的電壓是 5V 以下，所以要測量 380V 的太陽能電池，要將電壓先用電阻分壓到 5V 內才行。然后通過 A/D 轉換，再進行采集后的計算。最后將計算結果通過 LCD 顯示電路顯示出來。蘭州理工大學畢業(yè)設計說明書32讀 RA3端 口 數 據A/D轉 換計 算 U=76U調 顯 示 程 序調 步 進 電 機 控 制 程 序 返 回RB0、 RB RB2置 1電 壓 采 集 程 序 電流采集程序電流也是本次采集任務的主要采集對象，電流的采集和電壓的采集類似，但卻比電壓采集復雜。電流的采集首先要通過外接 24V 電壓測出負載電阻的阻值，然后再通過測量電路測出負載電阻兩端的電壓，然后就可以計算出電流值了。然后通過 A/D 轉換，再進行采集后的計算。最后將計算結果通過 LCD 顯示電路顯示出來。蘭州理工大學畢業(yè)設計說明書33RB0置 1RB、 2置 0A/D轉 換計 算 R=76U/(576U)RB0、 RB2置 1讀 RA3端 口 數 據A/D轉 換計 算 I=76U/R調 顯 示 程 序 返 回 電 流 采 集 程 序調 步 進 電 機 控 制 程 序讀 RA3端 口 數 據 光強采集程序太陽能電池的光強是和太陽能電池的短路電流成正比的。所以在這個測量中只要蘭州理工大學畢業(yè)設計說明書34計算出短路電流就可以了，計算短路電流時首先要先將負載電阻調到零，然后測得太陽能電池的電壓然后再進行 A/D 轉換，最后通過計算就可以得出短路電流的值。再把數據輸出到 LCD 中進行數據的顯示。 調 電 機 使 R=0RB0、 RB RB2置 1讀 RA3端 口 數 據A/D轉 換計 算 I=76U/R調 顯 示 程 序 返 回 光 強 采 集 程 序調 步 進 電 機 控 制 程 序 溫度采集程序溫度采集和前面三項采集任務不同，不需要通過采集電路來實現，而是通過溫度傳感器 DS18B20 來進行采集溫度。只是溫度的采集時間稍長。溫度采集也不需要通過A/D 轉換，可以直接輸入到單片機中，然后再送到 LCD 中進行顯示。蘭州理工大學畢業(yè)設計說明書35NY返 回初 始 化 DS18B20A/D轉 換等 待 20ms初 始 化 DS18B20發(fā) 數 據 讀 取 命 令讀 取 CR校 驗校 驗 正 確數 據 存 入 緩 存調 顯 示 程 序溫 度 采 集 程 序調 步 進 電 機 控 制 程 序 LCD 顯示子程序LCD 顯示子程序主要是將經過采集電路采集到的數據顯示到 LCD 中，LCD 是雙蘭州理工大學畢業(yè)設計說明書36行顯示的。顯示時要先設置好數據在 LCD 中的顯示位置以及顯示的具體方式。顯 示 程 序返 回LCD初 始 化延 時設 第 一 行 顯 示 位 置設 第 一 行 顯 示 內 容設 第 二 行 顯 示 位 置設 第 二 行 顯 示 內 容 步進電機控制程序本設計在采集電路中運用到的負載電阻是通過步進電機來調節(jié)電阻的。每次完成一次采集任務后，步進電機便調節(jié)電阻，然后進行下次測量。當測量太陽能電池的短路電流時。步進電機會調節(jié)電阻使負載電阻為 0，步進電機的控制主要是判斷方向信號和使能信號。蘭州理工大學畢業(yè)設計說明書37步 進 電 機 控 制 程 序NY 返 回NY電 機 初 始 化定 時 器 初 始 化ENA=1？DIR=1？ 正 轉 和 速 度 處 理反 轉 和 速 度 處 理 轉 到 第 N步蘭州理工大學畢業(yè)設計說明書38第六章 總結本設計根據目前太陽能電池研究和工程應用的實際需要，以半導體物理學和太陽能電池的相關理論為基礎，根據電子電路和單片機原理的相關知識，設計了一款基于單片機的太陽能電池數據采集系統(tǒng)，系統(tǒng)主要分為數據采集和數據處理及結果顯示兩大部分。在數據采集部分的硬件電路中，選用步進電機和多圈電位器來實現太陽能電池外接負載的自動變化，避免了電子負載的使用。通過利用中斷式按鍵可以在想測量任何數據時直接按下相應的按鍵便可以進入相應的測量子程序。采集到的電壓、電流、光強和溫度信號傳輸到單片機中，數據處理程序在后臺對采集到的電壓、電流、光強和溫度信號進行處理，處理后的結果在 LCD 中顯示出來。 由于在設計系統(tǒng)時采用了步進電機、多圈電位器、單片機等電子器件作為主要部件，因此可以做成便攜式的測試儀器，當野外用于發(fā)電的太陽能電池陣列中有損壞的電池時，可以用本文設計的測試儀找出損壞的電池并加以更換，而本設計的測試儀的測試誤差不會影響電池是否損壞的判斷。 本設計的主要測量任務有以下二點： 首先通過電壓、電流采集電路來測得 380V 太陽能電池的電壓、電流，然后通過分壓處理，將高電壓分壓到單片機 I/O 口可以接受的 5V 以內的電壓，然后接入到RA3 具有 A/D 轉換功能的 I/O 口。采集電路采用繼電器控制，光強是和短路電流成正比，所以光強的測量只需要測出太陽能電池短路時的電流即可知道光強的大小。 溫度的采集是通過 DS18B20 來進行采集，因為 DS18B20 滿足設計要求中提出的溫度采集精度為 攝氏度的要求，另一方面 DS18B20 也是數字式的溫度傳感器，接線更簡單。 盡管本文的設計基本滿足了太陽能電池數據采集系統(tǒng)的要求，但還存在一些值得改進的地方，如在硬件部分可以采用高質量的濾波器件從硬件上進行濾波；或者在 PC機中編制程序進行數據處理時可以采用一些更加合適的濾波算法，從軟件上進行二次濾波；在得到真實度很高的采集數據的情況下，可以在進行 MATLAB 編程時采用插值算法，這樣得到的伏安特性曲線更加接近真實情況，得到的太陽能電池的性能參數也會有更高精度。 隨著世界經濟的蓬勃發(fā)展，能源短缺與環(huán)境污染問題會更加迫切的需要人們去解決，太陽能光伏發(fā)電技術作為解決能源與環(huán)境問題的一種重要方式，會得到越來越多的重視，而光伏發(fā)電的核心器件太陽能電池也會得到越來越多科研人員的關注，能夠為太陽能電池的分析評判提供重要依據的太陽能電池測試系統(tǒng)也會發(fā)揮越來越大的作用。 蘭州理工大學畢業(yè)設計說明書39蘭州理工大學畢業(yè)設計說明書40參考文獻[1] 趙富鑫，魏彥章．太陽電池及其應崩[M]．北京：國防工業(yè)出版社，1985[2] 任致程. 實用電路 500 例與實現機[M]. 械工業(yè)出版社，2022 [3] 歐陽光中 . 數學分析[M] . 復旦大學出版社,1993:226258[4] 李學海. 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Carried out in the solar interior from H together into a helium the nuclear reaction, kept a huge release of energy, and continue to the space radiation energy, which is solar energy. This solar nuclear fusion reaction inside the