【正文】 圖所示） IN0－ IN7： 8 條模擬量輸入通道 ADC0809 對輸入模擬量要求：信號單極性，電壓范圍是 0－ 5V，若信號太小，必須進行放大；輸入的模擬量在轉(zhuǎn)換過程中應(yīng)該保持不變，如若模擬量變化太快，則需在輸入前增加采樣保持電路。多路開關(guān)可選通 8 個模擬通道，允許 8 路模擬量分時輸入，共 用 A/D 轉(zhuǎn)換器進行轉(zhuǎn)換。 銅陵學(xué)院 畢業(yè)論文 （設(shè)計） 11 圖 27 AT89C51 單片機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 電壓電流的 A/D 采集 ADC0809 是美國國家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的 CMOS 工藝 8 通道， 8 位逐次逼近式 A/D轉(zhuǎn)換器 ， 其內(nèi)部有一個 8 通道多路開關(guān)，它可以根據(jù)地址碼鎖存譯碼后的信號，只選通 8 路模擬輸入信號中的一個進行 A/D 轉(zhuǎn)換。 通過單片機編程實現(xiàn)了充電過程的智能控制，而且大大簡化了硬件電路設(shè)計，由于單片機良好的可重用性，如果需要改變電路工作狀態(tài)或電路參數(shù)，只需簡單的修改程序即可實現(xiàn)，從而使電路的升級改造變得簡單。在輸出過程中通過單片機定時器定時檢測輸出電流或電壓，與設(shè)定值比較后調(diào)節(jié) PWM 占空比，使輸出趨于設(shè)定值。 單片機主要任務(wù)是控制數(shù)據(jù)的采集過程并將采集到的數(shù)據(jù)經(jīng)過分析處理后生成 PWM脈寬調(diào)制信號控制開關(guān)管的導(dǎo)通與關(guān)斷，從而控制輸出大小。 該單片機內(nèi)部有兩個定時器、兩個外部中斷和一個串口中斷、三個八路的 I/O 口，本設(shè)計采用 12MHz 的晶振。 鄭佳：太陽能充電器的設(shè)計 10 圖 26 電源模塊電路 單片機部分 本系統(tǒng)采用 AT89C51 系列的單片機。本系統(tǒng)設(shè)計的就是蓄電池的供電系統(tǒng)，所以直接從蓄電池取出電壓來為單片機以及外圍電路供電。如果停止放電，則鉛蓄電池的端電壓立即回升，如圖中曲線的虛線部分 ce 段所示。這種現(xiàn)象叫過放電，雖然能放出部分能量，如經(jīng)常過放電會降低蓄電池的充電、放電反應(yīng)速度，加速蓄電池的老化和降低其使用容量。放電至 c 點時，放電便告結(jié)束。） 01 0987654321 1 11 . 62 . 22 . 01 . 8? ?Uv? ?tho a b cde 圖 25 蓄電池放電時端電壓的變化曲線 由放電曲線可知，放電曲線基本由三部分組成：放電開始（曲線的 oa 段）短時間內(nèi)電壓快速下降，然后電壓緩慢下降（曲線的 ab 段）；最后端電壓在極短的時間內(nèi)迅速降低（曲線的 bc 段）。當以穩(wěn)定的電流放電時，蓄電池端電壓的變化如圖所示。在充電末期采用較小的充電電流有益于電池的使用壽命延長。充電率的大小是指在一定時間內(nèi)將蓄電池充滿所需電流的大小。隨后端電壓慢慢地下降，最后達到穩(wěn)定狀態(tài)（曲線的 de 段）。當充電達到達曲線的 cd 段時，如再繼續(xù)充電，端電壓也不再升高，只是無謂地消耗電能進行水的電解。充電后期，端電壓比較緩慢地上升。） 2 . 4? ?Uv01 2 3 4 5 6 7 8 9 1 0 1 11 . 62 . 02 . 8abcde ? ?tho 圖 24 充電時端電壓的變化曲線 在充電初期，蓄電池的端電壓升高很快（曲線的 oa 段）。 當以穩(wěn)定的電流對蓄電池充電時，由于蓄電池內(nèi)部的化學(xué)反應(yīng)，從而蓄電池內(nèi)阻發(fā)生變化，引起蓄電池端電壓的變化如圖 24 所示。 充放電特性 本系統(tǒng)中，采用閥控式密封鉛酸蓄電池 (VRLA 電池 )。因此，電池的總能量等于容量乘以電池電壓，單位為瓦時。例如，對于額定為 1 安培時的電池， C/10 的放電電流等于1Ah/10=100mA。所以二鄭佳：太陽能充電器的設(shè)計 8 次電池儲存能量，而不是產(chǎn)生能量。原電池放電導(dǎo)致化學(xué)成分永久和不可逆的改變。二次電池可分為：鎳鎘電池、氫鎳電池、鋰電池和鉛酸蓄電池等?；瘜W(xué)電池按工作性質(zhì)可分為：一次電池（原電池）；二次電 池（可充電電池）。 電池的定義 在現(xiàn)代技術(shù)中電池有了更為精確地定義：能夠產(chǎn)生電能的便攜、獨立化學(xué)系統(tǒng)。 圖 23 太陽能電池輸出特性 蓄電池部分 太陽能充電系統(tǒng)中充電器最主要的功能是控制太陽電池向蓄電池充電，控制蓄電池向負載供電，控制整個系統(tǒng)的正常、可靠運行。 我們可以很容易地證明（或通過實驗觀察到），不管在何種應(yīng)用， MPP 實際上總會出現(xiàn) 在太陽能電池輸出特性圖的轉(zhuǎn)彎處（見圖 23）。在一種極端情況下，輸出電壓為最大值 (VOC)，但輸出電流為零；在另一種極端情況下，輸出電流為最大值 (ISC)，但輸出電壓為零。 鄭佳：太陽能充電器的設(shè)計 6 圖 21 太陽能光伏電池工作原理 圖 22 太 陽能電池 IV 特性 銅陵學(xué)院 畢業(yè)論文 （設(shè)計） 7 在大多數(shù)應(yīng)用中，理想情況是盡可能從太陽能電池獲得最大電力。這種電流稱作太陽 能電池的短路電流 (ISC)，它與 VOC 都是決定電池工作性能的主要參數(shù)，因此，我們將太陽能電池視為 “電流有限的 ”電源。不過，在某一時刻，通過內(nèi)部二極管的電流會非常小，導(dǎo)致偏置不足，這樣二極管上的電壓會隨負載電流的上升而快速下降。 圖 顯示了太陽能電池的輸出特性。 太陽能光伏電池的工作原理如圖 所示，當光波照射到半導(dǎo)體表面時，半導(dǎo)體內(nèi)部N 區(qū)和 P 區(qū)中的價帶電子由于受到太陽光子的沖擊，吸收太陽能量發(fā)生能級躍遷被激發(fā)導(dǎo)帶，從而產(chǎn)生了許多處于非平衡狀態(tài)的電子一空穴對。所選用的太陽能電池板技術(shù)參數(shù)指標如下： 尺寸 120mm 45mm，峰值電壓 6V，峰值電流 100mA，標稱功率 。因此該設(shè)計采用模塊式組合，根據(jù)不同充電負載的需要，將太陽能板進行組合以達到具有一定要求的輸出功率和輸出電壓的一組光伏電池。本系統(tǒng)總體設(shè)計方案如圖 1． 1 所示，通過太陽能電池板將太陽能轉(zhuǎn)換為電能，由單片機編程實現(xiàn) PWM 波控制開關(guān)管從而實現(xiàn)輸出電壓電流的改變，通過顯示電路顯示輸出狀態(tài)及大小，由 ADC0809 實現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集及轉(zhuǎn)換并傳給單片機做判斷處理，從而實現(xiàn)電路的智能輸出與控制 。這就需要一個復(fù)雜的控制系統(tǒng)， 51 系列單片機時當前使用最為廣泛的 8位單片機系列，其豐富的開發(fā)資源和較低的開發(fā)成本，是 51 系列單片機現(xiàn)在以至將來都會有強大的生命力。當光線條件適宜時，通過太陽能電池板吸收太陽光，將光能轉(zhuǎn)換為電能。常見的太陽能電池電壓有 3V、 6V、 9V、 12V、 18V、 32V、 48V 等，更大的用于太陽能電廠發(fā)電項目。 硅太陽能電池片常用的為單晶 125 大倒角，其尺寸為 125mm*125mm，對角線 150mm，功率 ，工作電壓 ，工作電流 ，開路電壓 ，短路電流 。非晶硅薄膜太陽能電池成本低重量輕，轉(zhuǎn)換效率較高，便于大規(guī)模生產(chǎn)，有極大的潛力。在實驗室里最高的轉(zhuǎn)換效率為 %，規(guī)模生產(chǎn)時的效率為 15%。 硅太陽能電池與參數(shù) 硅太陽能電池分為單晶硅太陽能電池、多晶硅薄膜太陽能電池和非晶硅薄膜太陽能電池三種。系統(tǒng)對數(shù)據(jù)的采集及處理都采用單片機來實現(xiàn)。因此設(shè)計一種太陽能充電器對于用戶來說既方便又節(jié)能。 如今是信息化大爆炸的時代，手機已經(jīng)走進千家萬戶。 鄭佳：太陽能充電器的設(shè)計 2 第一章 緒論 設(shè)計目的 眾所周知，化石能源由于日益消耗而面臨枯竭的現(xiàn)象，加上人們 對環(huán)保越來越重視，尋找各種清潔能源來代替化石能源變得極為重要。 根據(jù)歐盟的預(yù)測，到 2030 年可再生能源在總能源結(jié)構(gòu)中將占到 30%，而利用太陽能發(fā)電將占到總能耗的 10%以上，到 2050 年，可再生能源在總能源結(jié)構(gòu)中占 50%以上，而太陽能發(fā)電將占總能耗 20%。但是，從長遠來看，隨著太陽能電池制造技術(shù)的改進以及新的光 — 電轉(zhuǎn)換裝置的發(fā)明，各國對環(huán)境的保護和對再生清潔能源的巨大需求，太陽能電池仍將是利用太陽輻射能比較切實可行的方法，可為人類未來大規(guī)模地利用太陽能開辟廣闊的前景 。這對改善生態(tài)環(huán)境、緩解溫室氣體的有害作用具有重大意義。 AT89C51 ADC0809 銅陵學(xué)院 畢業(yè)論文 （設(shè)計） 1 引 言 當電力、煤炭、石油等不可再生能源頻頻告急，能源問題日益成為制約國際社會經(jīng)濟發(fā)展的瓶頸時，越來越多的國家開始實行 “ 陽光計劃 ” ，開發(fā)太陽能資源，尋求經(jīng)濟發(fā)展的新動力。 battery。 本文還對太陽能電池的結(jié)構(gòu)原理、太陽能電池板的伏安特性、常用的鉛酸蓄電池原理及工作情況作了詳細介紹，并在此基礎(chǔ)上介紹常用的蓄電池充電方法。硬件系統(tǒng)由直流穩(wěn)壓電源電路， A/D 實現(xiàn)對蓄電池端電壓的動態(tài)監(jiān)測及轉(zhuǎn)換、 AT89C51 控制電路三個部分組成，完成了整個太陽能充電控制器電路原理圖的設(shè)計和制作。 本文重點研究了用 AT89C51 實現(xiàn)太陽能充電控制技術(shù)。因此，太陽能的利用越來越受到人們的重視。 涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。 作者簽名： 日期： 年 月 日 學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書 本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國家有關(guān)部門或機構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。對本文的研究做出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式標明。 作者簽名： 日 期： 鄭佳：太陽能充電器的設(shè)計 學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨立進行研究所取得的研究成果。對本研究提供過幫助和做出過貢獻的個人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。 學(xué) 號 0709121086 畢 業(yè) 論 文（設(shè)計） 課 題 太陽能充電器的設(shè)計 畢業(yè)設(shè)計（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說明 原創(chuàng)性聲明 本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計（論文），是我個人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加以標注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過的研究成果，也不包含我為獲得 及其它教育 機構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過的材料。 作 者 簽 名： 日 期： 指導(dǎo)教師簽名： 日 期： 使用授權(quán)說明 本人完全了解 大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計（論文）的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計（論文）的印刷本和電子版本；學(xué)校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學(xué)?？梢圆捎糜坝　⒖s印 、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學(xué)?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉績?nèi)容。除了文中特別加以標注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承擔。本人授權(quán) 大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。 作者簽名： 日期： 年 月 日 導(dǎo)師簽名： 日期： 年 月 日 III 目錄 插圖清單 ................................................