【正文】 設(shè)計需要配合硬件設(shè)計來完善系統(tǒng)功能。軟件按照面向過程的設(shè)計思路編寫。面向過程的設(shè)計方法，是將欲實現(xiàn)的功能劃分為一個一個不能再拆分的獨立功能模塊，在功能的處理過程，對各個模塊進行調(diào)用。軟件設(shè)計基于keil uvision4集成開發(fā)編譯環(huán)境，使用高級編程語言C編寫。單片機的C語言在開發(fā)速度、可靠性、可維護性、質(zhì)量等方面有著比匯編語言更多的優(yōu)勢。充電器軟件設(shè)計沒有較多的計算和突發(fā)事務(wù)，對實時性要求不高，所以采用C語言的設(shè)計，滿足開發(fā)的需求。 紅外數(shù)據(jù)傳輸解碼原理一般的紅外遙控器發(fā)送數(shù)據(jù)時，是將二進制數(shù)據(jù)調(diào)制成一系列的脈沖信號紅外發(fā)射管發(fā)射出紅外載波為頻率38KHz的方波，紅外接收端在收到38KHz的載波信號時，會輸出低電平，否則輸出高電平，從而可以將“時斷時續(xù)”的紅外光信號解調(diào)成一定周期的連續(xù)方波信號，經(jīng)過1838一體化紅外接收頭解調(diào)便可以恢復(fù)出原數(shù)據(jù)信號。 紅外數(shù)據(jù)發(fā)送譯碼示意圖解調(diào)后的“0”和“1”。 某遙控器一按鍵解調(diào)后的紅外編碼，26位系統(tǒng)碼，及8位數(shù)據(jù)碼、8位數(shù)據(jù)反碼、23ms高電平及結(jié)束碼組成。根據(jù)這一原理，我們只需要用單片機在紅外LED燈上發(fā)射一段事先定義好的波形，那么通過紅外載波就能被HX1838一體化接收管接收并還原成原來的波形。然后單片機識別出這一波形對應(yīng)的數(shù)據(jù)。這樣紅外數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^程就完成了。本系統(tǒng)設(shè)計的紅外數(shù)據(jù)傳輸格式為16位系統(tǒng)碼，8位數(shù)據(jù)碼，還有8位數(shù)據(jù)反碼。 發(fā)射線圈部分軟件設(shè)計發(fā)射線圈部分的軟件較為簡單，只需要實現(xiàn)讀取紅外解碼管HX1838的數(shù)據(jù)，并根據(jù)數(shù)據(jù)內(nèi)容判斷繼電器的開關(guān)。下面是根據(jù)對充電器功能的要求而開發(fā)的程序流程圖，這段程序?qū)崿F(xiàn)了識別紅外發(fā)射管傳輸過來的數(shù)據(jù)，并做出相應(yīng)動作。、。 發(fā)射線圈單片機主函數(shù)流程圖 發(fā)射線圈外部中斷0流程圖發(fā)射部分的紅外譯碼電路接收到紅外信號后去掉載波，把信號還原成原來的高低電平，譯碼電路收到信號后會產(chǎn)生低電平，可以對單片機產(chǎn)生外部中斷。所以首先配置外部中斷。 IT0 = 1。 //下降沿觸發(fā)方式 EX0 = 1。 //打開外部中斷0中斷 中斷接收到之后確認是紅外數(shù)據(jù)后對數(shù)據(jù)進行識別，程序如下。void IR_IN() interrupt 0 using 1 //外部中斷0 有紅外數(shù)據(jù){ unsigned char j,k,N=0。 uchar IRCOM[4]={39。\039。}。 //存放從解碼器里采集來的四字節(jié)健值 delay140us(15)。 if (IRIN==1) //確認IR信號出現(xiàn) { return。 } while (!IRIN) //等IR變?yōu)楦唠娖?，跳過9ms的前導(dǎo)低電平信號。 { delay140us(1)。 } for (j=0。j4。j++) //收集四組數(shù)據(jù) { for (k=0。k8。k++) //每組數(shù)據(jù)有8位 { while (IRIN) //等 IR 變?yōu)榈碗娖健? { delay140us(1)。 } while (!IRIN) //等 IR 變?yōu)楦唠娖? { delay140us(1)。 } while (IRIN) //計算IR高電平時長 { delay140us(1)。 N++。 if (N=30) { EX0=1。 return。 } //。 } //高電平計數(shù)完畢 IRCOM[j]=IRCOM[j] 1。 //數(shù)據(jù)最高位補“0” if (N=8) { IRCOM[j] = IRCOM[j] | 0x80。 //數(shù)據(jù)最高位補“1” } N=0。 }//end for k }//end for j if((IRCOM[0]!=0xee)||(IRCOM[1]!=0xee)) { return。 } if (IRCOM[2]!=~IRCOM[3]) { return。 } dis_IR(IRCOM[2])。} 接收線圈部分軟件設(shè)計接收線圈部分的軟件較為復(fù)雜，需要查詢接收電壓、電池電壓、查詢充電狀態(tài)、發(fā)送紅外數(shù)據(jù)。查詢接收電壓和電池電壓是通過讀取電池上的分壓電阻上的分壓來獲得的。8051410的輸入端可以任意配置到任意一個引腳。查詢充電狀態(tài)相對容易，該引腳為低時表示鋰電池充電完成。，只需要單片機引腳按照紅外編碼規(guī)則產(chǎn)生一段電壓波形即可。 接受線圈部分軟件流程圖 AD程序設(shè)計C8051F410單片機內(nèi)部自帶AD精度為12位，使用較為方便，需配置少量寄存器即可運行，由于單片機內(nèi)部只有一個AD，需使用輪換方式為線圈電壓和電池電壓測壓。下面是配置AD寄存器。P0MDINamp。=~0xc0。 //,P0SKIP |= 0xc0。 //,ADC0MX = 0x06。//選擇 P0^6作為輸入ADC0CN = 0x80。//AD使能，每次向AD0BUSY寫1時，啟動ADC0轉(zhuǎn)換，右對齊方式ADC0TK = 0xfb。//ACD0配置為前跟蹤方式REF0CN = 0x11。// AD0BUSY=1。 //開始轉(zhuǎn)換AD轉(zhuǎn)換使用查詢方式讀取AD值，以下是查詢后對轉(zhuǎn)換值的處理程序。void ADC_Cho(){ uint x。 x = ADC0Hamp。0x0F。//因為是采用右對齊方式，所以12位ADC數(shù)據(jù)的高四位在高字節(jié)里 x = x*256+ ADC0L。 //將高低字節(jié)合并為一個16位數(shù)據(jù) if(ADC0MX==0x06) // { if(x2195) //檢測電池電壓是否低于5V，5/*4069=2195； { sendcode(0xee,0xee,0xaa)。//低于5V則發(fā)送要求充電的請求 } ADC0MX==0x07。 // } else { if(x2547) //，*4069=2547； { sendcode(0xee,0xee,0xdd)。//，發(fā)送線圈偏移的通知 LED1 = 0。 //點亮燈1，表示線圈偏移 } else { sendcode(0xee,0xee,0xcc)。 //發(fā)送負載正常通知 LED1 = 1。 //熄滅燈1，表示線圈正常 } ADC0MX==0x06。 // } AD0BUSY=1。 //重新開始轉(zhuǎn)換} 紅外發(fā)送程序設(shè)計紅外發(fā)送部分的38KHz的載波使用C8051F410單片機的定時器0中斷產(chǎn)生。，C8051F410內(nèi)部振蕩器的精度為2%，可以滿足系統(tǒng)需要，同時較低的系統(tǒng)時鐘可以獲得較低的損耗。以下代碼就是實現(xiàn)紅外數(shù)據(jù)發(fā)送的函數(shù)。首先配置定時器來產(chǎn)生38KHz的載波。選用定時器0的方式2。 CKCON = 0x04。 //定時器使用系統(tǒng)時鐘，不分頻 TMOD=0x02。 //8 位自動重載模式 TH0=0xb0。 //定時13us,38K 紅外波， TL0=0xb0。 TR0 = 1。 //打開定時器0 ET0=1。 //打開定時器0中斷然后在定時器0中斷中產(chǎn)生載波，中斷時間為13us。void Timer0_ISR (void) interrupt 1 //定時中斷0中斷程序，產(chǎn)生38K載波{ count++。 if(flag==1) { irout=~irout。 } else { irout=0。 } ir=irout。}產(chǎn)生載波后即可以發(fā)送編碼，首先是發(fā)送9ms低電平，表示為紅外數(shù)據(jù)。然后就可以把系統(tǒng)碼和數(shù)據(jù)碼，數(shù)據(jù)反碼發(fā)送出去，具體程序如下。void sendcode_8(uchar ircode) //發(fā)送8 位紅外數(shù)據(jù){ uchar i。 for(i=0。i8。i++) { set_count=43。// 38k 紅外波（ 低電平） flag=1。 count=0。 TR0=1。 while(countset_count)。 TR0=0。 if(ircodeamp。0x01)//判斷紅外編碼最低位，1 寬的高電平，0 窄的高電平 { set_count=130。 } else { set_count=43。 } flag=0。 count=0。 TR0=1。 while(countset_count)。 TR0=0。 ircode=ircode1。 }}void sendcode(uchar irsys1,uchar irsys2,uchar irdata) //發(fā)送紅外數(shù)據(jù){ set_count=692。//發(fā)送9ms 38K 紅外光 flag=1。 count=0。 TR0=1。 while(countset_count)。 //陶靜是天才 TR0=0。 set_count=346。// flag=0。 count=0。 TR0=1。 while(countset_count)。 TR0=0。 sendcode_8(irsys1)。 //發(fā)送16 位系統(tǒng)碼的前18 位 sendcode_8(irsys2)。 //發(fā)送16 位系統(tǒng)碼的前916 位 sendcode_8(irdata)。 //發(fā)送8 位數(shù)據(jù)碼 irdata=~irdata。 //發(fā)送8 位數(shù)據(jù)反碼 sendcode_8(irdata)。 set_count=43。// 38k 紅外波（ 低電平） flag=1。 count=0。 TR0=1。 while(countset_count)。 TR0=0。 ir=1。 delay100us(230)。//延時23ms（編碼中的23ms 高電平） set_count=692。//發(fā)送9ms 38k 紅外波 flag=1。 count=0。 TR0=1。 while(countset_count)。 TR0=0。 set_count=346。// flag=0。 count=0。 TR0=1。 while(countset_count)。 TR0=0。 set_count=43。// 38k 紅外波（ 低電平） flag=1。 count=0。 TR0=1。 while(countset_count)。 TR0=0。 ir=1。} 系統(tǒng)的整體軟件設(shè)計系統(tǒng)軟件分為發(fā)射部分和接收部分的程序，具體程序見附錄3和附錄4。第六章 系統(tǒng)調(diào)試本系統(tǒng)設(shè)計完成后制作了PCB板，為了減小體積，元器件優(yōu)先選擇貼片封裝。、。 發(fā)射部分實物圖 本系統(tǒng)的線圈使用的是單面PCB線圈。 PCB線圈實物圖本文設(shè)計的系統(tǒng)的接收部分是安裝在一個智能小車上，用于給小車進行非接觸式充電。實際測試時兩節(jié)串聯(lián)鋰電池總共1700mAH，以300左右mA的電流進行充電時，3個小時即充滿，可能是鋰電池標稱容量與實際容量不符。測試時電源電壓為12V。 鋰電池由于電池容量不規(guī)范，為測得效率，本系統(tǒng)在接收端的正負極連接上了一個直流電子負載，測得系統(tǒng)輸入電壓為12V，輸入電流為460mA，輸出電流為300mA。%。接近設(shè)計要求的50%。 系統(tǒng)充電圖第七章 總結(jié)與展望本文討論了無線電力傳輸?shù)脑?，得出系統(tǒng)在發(fā)生共振的情況下傳輸效率最高。并在共振耦合的前提下討論了影響無線電力傳輸?shù)男实膸c因素，得出：（1）無線電力傳輸系統(tǒng)在失諧的情況下效率會迅速下降；（2）系統(tǒng)的傳輸效率隨著距離的增大而減小，直至不發(fā)生耦合；（3） 線圈的尺寸、距離、振動頻率、補償方式共同制約著傳輸效率。接著所得結(jié)論設(shè)計了一個無線充電器，該充電器有如下特點：（1）；（2）供電效率較高，能夠達到50%；（3） 供電能力較強，能夠1A的輸出電流，完全滿足普通鋰電池的充電需要；（4）鋰電池充電部分采用了智能的三段式充電，充分的保護了電池的壽命；（5） 實現(xiàn)充電器的真正智能化，能夠自動識別電池電壓是否過低，充電是否完成，并能夠自動開關(guān)充電器電源，節(jié)約電能。本論文仍有有待改進的地方。論證影響無線電力傳輸效率的因素時，僅僅是通過大量理論計算，并沒有用大量實驗數(shù)據(jù)驗證。設(shè)計的充電器效率仍然不夠理想，大量電能被消耗在了PCB線圈上，穩(wěn)壓管等器件上，這在后續(xù)的實物開發(fā)中需要進一步的完善。參 考 文 獻[1] hirai j j, kim t w, kawamura a. wireless transmission of power and information for cableless linear motor drive[J]. ieee transactions on power electronics,2000,15(1):2127．[2] esser a, skudelny h c. a new approach to power supplies for robots [J]. ie