太陽(yáng)板控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與制作畢業(yè)論文-文庫(kù)吧資料
2025-06-30 20:47本頁(yè)面
【正文】 Enable）：低 8 位地址鎖存使能輸出端。RST/VPD 具有復(fù)用功能，可接上 +5V 備用電源。3. 控制信號(hào)引腳? RST/VPD：復(fù)位、備用電源輸入腳。在單片機(jī)內(nèi)部，它是反相放大器的輸出端。在采用外部時(shí)鐘電路試，對(duì)于 HMOS 單片機(jī)，此引腳必須接地；對(duì) CHMOS 單片機(jī)，此引腳作為驅(qū)動(dòng)端。 89S52 單片機(jī)引腳及其功能圖 4 89S52 管腳圖1. 主電源引腳? VCC：接 +5V 電源? VSS：接電源地2. 時(shí)鐘電路引腳? XTAL2：接外部晶體的一端。(6) 一個(gè)全雙工 UART（通用異步通信接口） ，可實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與單片機(jī)或其他微機(jī)之間的串行通信。每個(gè)定時(shí)器／計(jì)數(shù)器都可以設(shè)置成計(jì)數(shù)方式，用來(lái)對(duì)外部事件計(jì)數(shù)，也可以設(shè)置成定時(shí)方式，并根據(jù)計(jì)數(shù)或定時(shí)的結(jié)果實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)控制。每個(gè)口既可用作輸入，也可以用作輸出。但也有一些單片機(jī)內(nèi)部不帶 ROM／EPROM，如 8031，8032，80C3l等單片機(jī)。(2) 片內(nèi)程序存儲(chǔ)器 ROM 和 EPROM（4KB） 。片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 RAM（128B／256B ） 。 單片機(jī)系統(tǒng)及外圍電路 單片機(jī)的基本組成ATC51 系列單片機(jī)的基本功能結(jié)構(gòu)如圖 3 所示 [7]。將這兩組的公共端交叉接在一起，作為電源的正負(fù)極，將其常開(kāi)觸點(diǎn)分別并接在一起作為電源輸出接到電機(jī)的兩端。在本設(shè)計(jì)中采用四個(gè)繼電器。因此在本設(shè)計(jì)中的鍵盤(pán)僅僅是調(diào)節(jié)功能且鍵盤(pán)個(gè)數(shù)較少，故采用簡(jiǎn)單的獨(dú)立式鍵盤(pán)。這樣一個(gè)端口就可以構(gòu)成 44=16 個(gè)按鍵的鍵盤(pán)電路 [6]。當(dāng)按鍵數(shù)大于 8 時(shí)，通常采用矩陣式鍵盤(pán)電路。每個(gè)獨(dú)立式按鍵單獨(dú)占用一根 I/O 口線，每根 I/O 口線的工作狀態(tài)不會(huì)影響其他 I/O 口得工作狀態(tài)，這是一種簡(jiǎn)單的鍵盤(pán)結(jié)構(gòu)。全編碼鍵盤(pán)由硬件邏輯自動(dòng)提供與被按鍵對(duì)應(yīng)的編碼，如 BCD 碼鍵盤(pán)、 ASCII 碼鍵盤(pán)等，價(jià)格較貴，一般的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)較少采用；非編碼鍵盤(pán)分為獨(dú)立式鍵盤(pán)和矩陣鍵盤(pán)，硬件上只提供通、斷兩種狀態(tài)，其他工作都靠軟件來(lái)完成，經(jīng)濟(jì)適用，目前單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中多采用這種方法。 鍵盤(pán)模塊鍵盤(pán)是單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中的一種常用部件，通過(guò)它向單片機(jī)輸入數(shù)據(jù)、傳送命令，是人給應(yīng)用系統(tǒng)輸入信息的主要手段。從顯示的美觀上采用液晶顯示，而從成本上要求是盡量降低成本，綜合考慮在本設(shè)計(jì)中采用了 1602 字符顯示。 [5]IN12OUT3GDMC7805V+()uF4圖 2 12V 轉(zhuǎn) 5V 電路圖 在本設(shè)計(jì)中還需要將實(shí)時(shí)時(shí)間顯示出來(lái)，以便于調(diào)節(jié)。因此這里還需要采用 LM7805 將 12V 電壓轉(zhuǎn)換成 5V 電源供單片機(jī)和相關(guān)器件使用。 顯示模塊及電源模塊由于 52 單片機(jī)及相關(guān)器件的工作電壓是 5V。而AT89S52 自身帶有三個(gè)定時(shí)器，而且其采用的是外部晶振定時(shí)，其精度也很高。但是 555 所定時(shí)的精度不高，而且在本設(shè)計(jì)中如果用 555 定時(shí)那么必增大了硬件的復(fù)雜性和增加了成本。 定時(shí)模塊方案由前面的設(shè)計(jì)要求可知電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)情況是受時(shí)間控制的，因此需要一個(gè)定時(shí)模塊產(chǎn)生一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)。方案二 用 AT89S52 單片機(jī)控制AT89S52 是一個(gè)低電壓，高性能 CMOS 8 位單片機(jī)，具有低功耗空閑和掉電模式并支持軟件設(shè)置睡眠和喚醒功能?？刂? 模塊定時(shí)模塊鍵盤(pán)模塊顯示模塊電源模塊 輸出模塊圖 1 系統(tǒng)模塊圖 控制芯片方案方案一 采用 FPGA 控制優(yōu)點(diǎn)：FPGA 的引腳數(shù)較多，功能也更強(qiáng)大，程序控制也比較方便。本方案既滿足系統(tǒng)功能要求，又減少了系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜度。2 硬件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 方案 系統(tǒng)總體模塊圖根據(jù)單片機(jī)的工作特點(diǎn)，具體實(shí)現(xiàn)時(shí)其硬件電路可以劃為五個(gè)模塊：?jiǎn)纹瑱C(jī)控制模塊、電源模塊、鍵盤(pán)模塊、定時(shí)模塊和 LED 顯示模塊。但是太陽(yáng)每天都是東升西落的，為了提高太陽(yáng)板的效率，故在太陽(yáng)板上加一個(gè)電動(dòng)機(jī)，使太陽(yáng)板每天能隨著太陽(yáng)的運(yùn)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)。并且單片機(jī)的開(kāi)發(fā)環(huán)境要求較低，軟件資源十分豐富，開(kāi)發(fā)工具和語(yǔ)言也大大簡(jiǎn)化 [3]。單片機(jī)屬于典型的嵌入式系統(tǒng)，它是低端控制系統(tǒng)的最佳器件。現(xiàn)在常規(guī)的單片機(jī)普遍都是將中央處理器(CPU)、隨機(jī)存取數(shù)據(jù)、存儲(chǔ)(RAM)、只讀程序存儲(chǔ)器(ROM)、并行和串行通信接口，中斷系統(tǒng)、定時(shí)電路、時(shí)鐘電路集成在一塊單一的芯片上，增強(qiáng)型的單片機(jī)集成了如 A/D 轉(zhuǎn)換器、PMW(脈寬調(diào)制電路)、WDT( 看門(mén)狗)、有些單片機(jī)將 LCD(液晶)驅(qū)動(dòng)電路都集成在單一的芯片上，這樣單片機(jī)包含的單元電路就更多，功能就越強(qiáng)大，使得數(shù)據(jù)傳送距離大大縮短，運(yùn)行速度更快，可靠性更高，抗干擾能力更強(qiáng)。但在目前，甚至今后相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)，8 位單片機(jī)尤其是強(qiáng)化了控制接口功能的新一代 8 位單片機(jī)，依然是單片機(jī)的主流產(chǎn)品。單片微型計(jì)算機(jī)簡(jiǎn)稱單片機(jī)（Single Chip Microputer） ，是指在一塊芯片中集成有中央處理器、存儲(chǔ)器（RAM 和 ROM） 、基本 I/O 接口以及定時(shí)器/計(jì)數(shù)器等部件，并具有獨(dú)立指令系統(tǒng)的智能器件，既在一塊芯片上實(shí)現(xiàn)一臺(tái)微型計(jì)算機(jī)的基本功能。單片機(jī)是為了滿足工業(yè)控制需要而誕生的，是自動(dòng)控制系統(tǒng)的核心部件，因而也主要用于工業(yè)控制、智能化儀器儀表、家用電器中。 單片機(jī)簡(jiǎn)介目前計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)向巨型化、微型化和單片三個(gè)方向高速發(fā)展。 新涂層主要解決了兩個(gè)技術(shù)難題，一是幫助太陽(yáng)能電池板吸收幾乎全部的太陽(yáng)光譜，二是使太陽(yáng)能電池板吸收來(lái)自更大角度的太陽(yáng)光，從而提高了太陽(yáng)能電池板吸收太陽(yáng)光的效率。可以達(dá)到的光電轉(zhuǎn)化率為 18％，而且，此類(lèi)薄膜太陽(yáng)能電池到目前為止，未發(fā)現(xiàn)有光輻射引致性能衰退效應(yīng)（SWE） ，其光電轉(zhuǎn)化效率比目前商用的薄膜太陽(yáng)能電池板提高約 50~75%，在薄膜太陽(yáng)能電池中屬于世界的最高水平的光電轉(zhuǎn)化效率。Cu(In, Ga)Se2 是一種性能優(yōu)良太陽(yáng)光吸收材料，具有梯度能帶間隙（導(dǎo)帶與價(jià)帶之間的能級(jí)差）多元的半導(dǎo)體材料，可以擴(kuò)大太陽(yáng)能吸收光譜范圍，進(jìn)而提高光電轉(zhuǎn)化效率。 (4)多元化合物太陽(yáng)電池 多元化合物太陽(yáng)電池指不是用單一元素半導(dǎo)體材料制成的太陽(yáng)電池。 (3)非晶硅太陽(yáng)能電池 非晶硅太陽(yáng)電池是 1976 年出現(xiàn)的新型薄膜式太陽(yáng)電池，它與單晶硅和多晶硅太陽(yáng)電池的制作方法完全不同，工藝過(guò)程大大簡(jiǎn)化，硅材料消耗很少，電耗更低，它的主要優(yōu)點(diǎn)是在弱光條件也能發(fā)電。此外，多晶硅太陽(yáng)能電池的使用壽命也要比單晶硅太陽(yáng)能電池短。 (2)多晶硅太陽(yáng)能電池 多晶硅太陽(yáng)電池的制作工藝與單晶硅太陽(yáng)電池差不多，但是多晶硅太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)換效率則要降低不少，其光電轉(zhuǎn)換效率約 12％左右 (2022 年 7 月1 日日本夏普上市效率為 %的世界最高效率多晶硅太陽(yáng)能電池)。(1)單晶硅太陽(yáng)能電池 單晶硅太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)換效率為 15%左右，最高的達(dá)到 24％，這是目前所有種類(lèi)的太陽(yáng)能電池中光電轉(zhuǎn)換效率最高的，但制作成本很大，以致于它還不能被大量廣泛和普遍地使用。專(zhuān)家預(yù)測(cè)太陽(yáng)能光伏產(chǎn)業(yè)在二十一世紀(jì)前半期將超過(guò)核電成為最重要的基礎(chǔ)能源之一。其中，用于電子級(jí)多晶硅占 55％左右，太陽(yáng)能級(jí)多晶硅占 45％，隨著光伏產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展，太陽(yáng)能電池對(duì)多晶硅需求量的增長(zhǎng)速度高于半導(dǎo)體多晶硅的發(fā)展。多晶硅的需求主要來(lái)自于半導(dǎo)體和太陽(yáng)能電池。 太陽(yáng)能電池板材料在當(dāng)前，晶體硅材料（包括多晶硅和單晶硅）是最主要的光
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