【正文】 if(diqynum0) { didi(3)。 } fcd_z()。 flag_fz=0。 P1M0=0x87。 北華大學(xué) 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 41 while(1) { if(flag_pv==1) { v_temp=Ad_Av(1)。 flag_t1=1。 TL1=(6553650000)%256。比如：在使用 protel 軟件畫電路圖時(shí)因?yàn)镾TC12C5412AD 沒有封裝而無(wú)法生成相應(yīng)的 PCB，但最后通過(guò)學(xué)習(xí)完成了封裝；在電路圖設(shè)計(jì)完成后又加入了防干擾電路 并且將晶振和單片機(jī)之間的距離盡量縮短以減少干擾 。 本文是 以充 /放電最大電流 10A、額定電壓 12V控制系統(tǒng)為例 。 Y 開始 選擇通道，允許 A/D 轉(zhuǎn)換 設(shè)置相應(yīng)寄存器的值 啟動(dòng)轉(zhuǎn)換 轉(zhuǎn)換是否結(jié)束 讀取轉(zhuǎn)換值 數(shù)據(jù)處理 N 北華大學(xué) 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 37 本章小結(jié) 本章 重點(diǎn)介紹了系統(tǒng)的仿真， 程序調(diào)試以及流程圖。 如圖 55 所示從系統(tǒng)開始運(yùn)行、初始化然后互在電池端電壓采樣， 當(dāng) 測(cè)得 蓄電池電壓低于 ，自動(dòng)關(guān)斷負(fù)載（ 欠壓關(guān)斷），同時(shí)有報(bào)警提示； 當(dāng)蓄電池電壓介于 之間時(shí)自動(dòng)接通負(fù)載； 當(dāng)蓄電池電壓高于 ，自動(dòng)關(guān)斷負(fù)載（欠壓關(guān)斷），同時(shí)有報(bào)警提示 。保存完畢后，會(huì)出現(xiàn)類似第 2 步的對(duì)話框，我們把第一個(gè)程序命名為 ，保存在項(xiàng)目所在的目錄中，這時(shí)您會(huì)發(fā)現(xiàn)程序單詞有了不同的顏色，說(shuō)明 KEIL 的 C 語(yǔ)法檢查生效了。 圖 51 仿真圖 北華大學(xué) 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 33 圖 52 仿真運(yùn)行圖 keil 程序調(diào)試 使用 keil 編譯程序，在調(diào)試成功后與之前畫好的 protues 仿真圖相連，便可完成仿真， 本系統(tǒng)調(diào)試在 環(huán)境下進(jìn)行，具體步驟如下： (1)打開 keil 軟件，新建工程 打開 keil 軟件，選擇 project——new project 創(chuàng)建新工程 ， 如圖 53 所示。 . . . AT89S52 CCV 北華大學(xué) 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 32 第 5 章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) protues 仿真 使用 protues 進(jìn)行仿真，首先要畫電路圖， 電路圖與前面的 protel 圖 基本一樣，但因?yàn)榇税姹局袥]有 STC12C5412AD 單片機(jī)，所以用 AT89C52 代替。這里就有幾個(gè)需要注意的方面了：充分考慮電源對(duì)單片機(jī)的影響；有可能的話抑制電場(chǎng)、磁場(chǎng)的干擾，這個(gè)現(xiàn)在最常見的就是光耦器件，本系統(tǒng)并沒有采用；注意晶振布線，晶振與單片機(jī)引腳盡量靠近，用地線把時(shí)鐘區(qū)隔離起來(lái)，晶振外殼接地并固定；電路板合理分區(qū)，盡可能把干擾源與敏感元件隔離；模擬地和數(shù)字地的隔離（如圖 414）；上拉電阻的使用（ 如圖 415）。如下圖 413 所示 。 硬件抗干擾方法 在上面的分析中已經(jīng)很清楚的 闡述了干擾帶來(lái)的危害，所以必須采取措施抵抗干擾的出現(xiàn)，或者把干擾帶來(lái)的危害降到最低。 (4) 程序運(yùn)行失常。但計(jì)算機(jī)輸出的控制信號(hào)常依據(jù)某些條件的狀態(tài)輸入信號(hào)和這些信號(hào)的邏輯處理結(jié)果。 干擾的危害 干擾對(duì)于不同設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)的影響范圍和影響程度不一樣，基本上干擾產(chǎn)生的后果有以下五個(gè)方面： (1) 數(shù)據(jù)采集誤差加大。再對(duì)其進(jìn)行布局布線，結(jié)果如圖 412 所示。 BC337— NPN 型，低頻放大， 45V， ,100MHz。 北華大學(xué) 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 27 T2， T3 兩個(gè) MOS 管對(duì)接才可有效控制充電回路，因?yàn)?MOS 管內(nèi)部自身會(huì)有一個(gè)二極管， N 溝道為 S 指向 D， P 溝道為 D 指向 S， DW4 為 T2 和 T3MOS管穩(wěn)壓。 R12， R13， R14， R15， DW1， Q2， T1 為控制負(fù)載開關(guān)電路。降壓到 的原因是三極管的基極電壓被穩(wěn)壓管穩(wěn)定在 10V，通過(guò) BE 極之間的 PN結(jié)后電壓下降 ，所以為 。如果不同子系統(tǒng)需要不同頻率的時(shí)鐘信號(hào)，可以用與同一個(gè)晶振相連的不同鎖相環(huán)來(lái)提供。晶振用一種能把電能和機(jī)械能相互轉(zhuǎn)化的晶體在共振的狀態(tài)下工作，以提供穩(wěn)定，精確的單頻振蕩。 北華大學(xué) 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 25 圖 46 按鍵 電源接口設(shè)計(jì) 圖 47 為電源接口，控制器采用太陽(yáng)能電池板、蓄電池和負(fù)載 共用正極 的方式接入，通過(guò)蓄電池負(fù)極與太陽(yáng)能電池板負(fù)極之間的 MOS 管控制充電的開 /關(guān)，通過(guò)蓄電池負(fù)極與負(fù)載負(fù)極之間的 MOS 管控制負(fù)載放電的開 /關(guān)，圖 7 中各個(gè)電氣符號(hào)意義如下： PV+ — 太陽(yáng)能電池板正極 PV — 太陽(yáng)能電池板負(fù)極 VCC(12V)— 蓄電池正極 BAT— 蓄電池負(fù)極 FU+— 負(fù)載正極 FU— 負(fù)載負(fù)極 圖 47 電源接口 其中， PV+、 VCC(12V)、 FU+連接在一起。 圖 44 發(fā)光二極管指示 燈 北華大學(xué) 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 24 蜂鳴器的設(shè)計(jì) 蜂鳴器是一種一體化結(jié)構(gòu)的電子訊響器，采用 直流電壓 供電，廣泛應(yīng)用于 計(jì)算機(jī) 、打印機(jī)、復(fù)印機(jī)、報(bào)警器、 電子玩具 、汽車電子設(shè)備、電話機(jī)、 定時(shí)器 等電子產(chǎn)品中作發(fā)聲 器件 。 特點(diǎn)： 單 5V電源電壓，低功耗，長(zhǎng)壽命， 高可靠性。PROM 中，當(dāng)工作人員需要查 看數(shù)據(jù)時(shí)，可直接通過(guò)串口讀取數(shù)據(jù)。 工作溫度范圍： 40～ +85℃ (工業(yè)級(jí) )/0～ 75℃（商業(yè)級(jí)） 低功耗設(shè)計(jì)，包含空閑模式和掉電模式 全雙工異步串行口（ UART） PROM 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 8 路 10 位高速 A/D轉(zhuǎn)換 增強(qiáng)型 8051CPU，指令代碼完全兼容 8051 內(nèi)核 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 主控芯片的設(shè)計(jì) 單片機(jī)是整個(gè)路燈制器的智能核心模塊，在此選用 STC12C5412AD 單片機(jī)，如圖 41 所示， 該芯 片具有 4 路 PWM 輸出，這里使用其中一路 PWM 控制充電MOS 管的開關(guān)，自帶 8 路 10 位 A/D，用來(lái)采集系統(tǒng)中所有需要處理的模擬信號(hào)， R1 和 R2 采用精密電阻，主要用來(lái)分壓蓄電池電壓后，讓單片機(jī)采集，通過(guò) R1和 R2 大小關(guān)系計(jì)算出蓄電池實(shí)際電壓，然后根據(jù)項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)功能進(jìn)行相應(yīng)的控制。 北華大學(xué) 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20 當(dāng)用戶將蓄電池反接至控制器時(shí)，要有報(bào)警功能 ，并且具有保護(hù)控制器不被損壞的功能。 當(dāng)蓄電池電壓低于 ，自動(dòng)關(guān)斷負(fù)載（欠壓關(guān)斷），同時(shí)有報(bào)警提示；當(dāng)從低于 （欠壓恢復(fù)）?？刂曝?fù)載是需要注意，當(dāng)蓄電池電壓放電到一定電壓值以下時(shí)，要關(guān)斷負(fù)載，以保護(hù)蓄電池不能太過(guò)放電，若控制器控制充電部分電路出現(xiàn)問(wèn)題，蓄電池電壓將有可能一直被充到 16V以上，這樣的電壓連進(jìn)負(fù)載時(shí)，極 有可能燒毀負(fù)載，因此，也要保證當(dāng)蓄電池電壓高于一定電壓值時(shí)同樣要關(guān)斷負(fù)載。因此還未見到在光伏系統(tǒng)中采用充電可接受電流控制的智能充電的研究報(bào)道。 UU II fU IU, t 北華大學(xué) 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 智能充電 智能充電是以美國(guó)人 （馬斯）研究提出的蓄電池快速充電的一些基本規(guī)律為基礎(chǔ)。這種方式解決不產(chǎn)生大量析氣和不使溫度升高過(guò)大的方法是采用不斷地脈沖充電和反向電流短時(shí)間放電相結(jié)合方法。 本系統(tǒng) 采用的就是 三階段充電階段。其充電特性如圖 35 所示。它是在充電電源與蓄電池之間串聯(lián)一限流電阻，當(dāng)電流大時(shí)，其上的電壓降就大，從而減小了充電電壓；當(dāng)電流小時(shí)，限流電阻上的電壓降也小，從而加到蓄電池上的電壓也增大，這樣就自動(dòng)調(diào)整了充電電流，使之在某個(gè)限定范圍內(nèi)，這樣在充電初期的電流就得到限制，雖然充電控制器輸出是恒壓，但加在蓄電池上的電壓不為恒壓，因此也稱這種方式為準(zhǔn)恒壓方式。 ② 如果蓄電池電壓過(guò)低，后期充電電流又過(guò)小，充電時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，不適合串聯(lián)數(shù)量多的電池組充電。因此在充電初期由于蓄電池電壓較低，充電電流很大，但隨著蓄電池電壓的漸漸升高，電流逐漸減小。為避免充電后期電流過(guò)大的缺點(diǎn)，一種改進(jìn)型的恒流方法得到應(yīng)用，它就是分段恒流充電，這種方法在充電后期把電流減小。過(guò)放電會(huì)致使電池內(nèi)部大量的硫酸鉛被吸附到蓄電池的陰極表面，造成電池陰極 “ 硫酸鹽化 ” ，由于硫酸鉛是一種絕緣體，它的形成必將對(duì)蓄電池的充、 放電性能產(chǎn)生很大的負(fù)面影響，因此在陰極上形成的硫酸鹽越多，蓄電池的內(nèi)阻也越大，電池的充、放電性能就越差，從而使蓄電池的壽命縮短。可見，在未接通外電路時(shí)（電池開路），由于化學(xué)作用，正極板上缺少電子，負(fù)極板上多余電子，如圖 31 所示，兩極板間就產(chǎn)生了一 定的電位差，這就是電池的電動(dòng)勢(shì)。蓄電池的壽命與放電深度、充電電壓和環(huán)境溫度密切相關(guān)。 4 放電深度 (DOD) 蓄電池放電量與額定容量的比值?？捎冒矔r(shí)效率A? 或瓦時(shí)效率 W? 表示，它們的關(guān)系為 北華大學(xué) 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 %1 00???? ??? cdAccc dddw UUtUI tUI ?? (33) 式中 CU 和 dU 分別為蓄電池充放電時(shí)的平均電壓 。 影響蓄電池放電容量的主要因素有： a) 放電率放電時(shí)間越短，放電電流就越大，蓄電池的終止電壓越低，蓄電池的容量就越小。 1 蓄電池充放電容量 蓄電池充電容量 CQ ：蓄電池充電時(shí)消耗的電量。蓄電池的性能和充放電的方式有很大 的關(guān)系，為了尋求最佳方案，在設(shè)計(jì)充電器之前必須做的一項(xiàng)工作是對(duì)蓄電池原理作一個(gè)詳細(xì)的分析研究。 1 0 0 2 0 0 3 0 0 4 0 0 5 0 06 0 00 . 51 . 01 . 52 . 02 0 04 0 06 0 08 0 01 0 0 01 0 02 0 03 0 04 0 05 0 06 0 0( A )I ( W )P( V )Uo50 Co0 Co25 C 21 0 0 0 /S W m? 21 0 0 0 /S W m? o0 Co25 Co50 圖 27 不同溫度下的 IV特性曲線 圖 28 不同溫度下的 PV特性曲線 綜上，太陽(yáng)能電池板的輸出特性具有以下特點(diǎn)： ① 太陽(yáng)能電池的輸出特性近似為矩形，即低壓段近似為恒流源，接近開路電壓時(shí)近似為恒壓源； ② 開路電壓近似同溫度成反比，短路電流近似同日照強(qiáng)度強(qiáng)成正比；太陽(yáng)能電池板的輸出功率隨著光強(qiáng)和溫度成非線性變化； ③ 輸出功率在某一點(diǎn)達(dá)到最大值，該點(diǎn)即為太陽(yáng)能電池板的最大功率點(diǎn)(MPP， Maximum Power Point)，且隨著外界環(huán)境的變化而變化。從圖 25 可知，太陽(yáng)能電池陣列的輸出短路電流 ( SCI )和最大功率點(diǎn)電流 ( MI )隨日照強(qiáng)度的上升而顯著增大雖然日照的變化對(duì)陣列的輸出開路電壓影響不是那么大，但對(duì)為電流與電壓相乘的結(jié)果最大輸出功率來(lái)說(shuō)， 變化顯著，如圖 26 中虛線與各實(shí)線的交點(diǎn)所示。對(duì)實(shí)際光電池，引人填充因子 FF(Fill factor)概念來(lái)表征光電池的這一特性，填充因子 FF 定義為式 24。因?yàn)樗芴?yáng)能電池內(nèi)部等效的串、并聯(lián)電阻的影響，其特性方程由公式 可知一個(gè)超越指數(shù)方程，無(wú)法用線性方程表示，具有非線性。 以上各個(gè)參數(shù)可以在圖 23 中表示如下： 圖 23 太陽(yáng)能電池的 IV特性關(guān)系曲線 圖 24 太陽(yáng)能電池的 PV特性曲線 SCI 0 OCV MV MP V I MI MAXV )(vV MP MAXP )(wP 北華大學(xué) 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 圖 23 中，在 IV 曲線上總可以找到一個(gè)工作點(diǎn)，此點(diǎn)處的輸出功率最大，此點(diǎn)就是最大功率 點(diǎn) (MPPT)，即圖中 M 點(diǎn)。 ④ 最大功率點(diǎn)電壓 ( MV )：在給定日照和溫度下相應(yīng)于最大功率點(diǎn)的電壓。 圖 22 實(shí)際光伏電池等效電路 ? ? Ss hV +R Ie xp 1 RSLO q v R II I I nK T???????? ? ? ????????? (23) 此式叫做光伏電池的超越方程式。 e x p 1LO qvI I I nK T????? ? ????????? (21) 當(dāng) I=0 時(shí)，可以得到太陽(yáng)能電池的開路電壓 ln 1qLOIKTV I???????? (22) I OI LI 太陽(yáng)光 V LI 北華大學(xué) 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 其中 I 為電池