【正文】 的低功耗16位Flash單片機，它的16級中斷、高效尋址方式、10K大容量Flash, EEPROM, A/D轉(zhuǎn)換、硬件乘法器、硬件脈寬調(diào)制器(PWM)等功能特點，較好的實現(xiàn)了強大的功能與超低功耗的結(jié)合，因此具有很好的性價比和應用適應性?？梢哉fSTC12C5410AD單片機幾乎包含了數(shù)據(jù)采集和控制中所需的所有單元模塊，可稱得上一個片上系統(tǒng)（SOC），可以很容易地構(gòu)成典型的測控系統(tǒng)。 STC12C5408AD單片機 STC12C5410系列單片機是由宏晶科技生產(chǎn)的單時鐘/機器周期（1T）的兼容8051內(nèi)核單片機，是高速/低功耗的新一代8051單片機，全新的流水線/精簡指令集結(jié)構(gòu)，內(nèi)部集成MAX810專用復位電路。硅太陽能電池片若直接暴露在大氣中，易受到大氣尤其是潮濕空氣的腐蝕；灰塵、冰雹、風沙等也都會落在電池的表面，導致電池轉(zhuǎn)換率下降，電池的電極也會氧化、銹蝕脫落甚至會導致電池失效。之所以通過專用材料和專門生產(chǎn)工藝對電池片進行封裝后形成組件才能用，是因為單個太陽能電池片?。ê穸戎挥?00微米左右）。于是人們將很多電池片（通常是36個）串聯(lián)起來，形成了太陽能光電板，又稱單個太陽能組件使用。而單體太陽能電池（太陽能電池組件）又是由許多一片一片的硅晶體片通過一定的安裝結(jié)構(gòu)形式組合的。（2）太陽能電池組件的概述具有封裝及內(nèi)部連接的、能單獨提供直流輸出的、不可分割的最小太陽能電池組合裝置，叫做太陽能電池組件或叫做太陽能電池板。制作太陽能電池的材料主要是以半導體材料為基礎，根據(jù)所用材料的不同，太陽能電池可分為硅系太陽能電池、多元化合物薄膜太陽能電池、聚合物多層修飾電極型太陽能電池、納米晶太陽能電池、有機混合太陽能電池五大類。太陽能電池板STC12c5408ADDC/DC變換顯示電路鋰蓄電池電壓檢測按鍵圖31太陽能充放電控制器的電路框圖 太陽能充電器電路原理、電池組件概述和分類（1）太陽能電池材料分類為了有效利用太陽能，首先必須找到制作太陽能電池的材料。 方框圖太陽能充放電控制器的電路框圖31所示。更好的保護了鋰電池。第三章 方案選擇及單元電路的設計 方案選擇及方框圖 方案選擇由單片機根據(jù)采集到的控制器的充放電電壓電流參數(shù)，發(fā)出各種控制信號。了解了太陽能電池分為單晶硅太陽能電池，多晶硅太陽能電池和非晶硅太陽能電池。同樣，如果把外圍設備的地址作為內(nèi)存地址單元來看的話，那么當CPU和外圍設備交換信息時，也需要用到地址寄存器和數(shù)據(jù)寄存器。由于內(nèi)存與CPU之間存在著速度上的差異，所以必須使用地址寄存器來保持地址信息，直到內(nèi)存讀/寫操作完成為止。其中，指令寄存器中操作碼字段的輸出就是指令譯碼器的輸入；9) 程序計數(shù)器PC；10) PC用于確定下一條指令的地址，以保證程序能夠連續(xù)地執(zhí)行下去，因此通常又被稱為指令地址計數(shù)器。當執(zhí)行一條指令時，先把它從內(nèi)存中取到數(shù)據(jù)寄存器中，然后再傳送到指令寄存器。它可以保存一條正在譯碼的指令，也可以保存正在送往存儲器中存儲的一個數(shù)據(jù)字節(jié)等等；7) 指令寄存器IR和指令譯碼器ID；8) 指令包括操作碼和操作數(shù)。（3）主要寄存器　　1) 累加器A；2) 累加器A是微處理器中使用最頻繁的寄存器。外部總線又稱為系統(tǒng)總線，分為數(shù)據(jù)總線DB、地址總線AB和控制總線CB。其主要功能有：1) 從內(nèi)存中取出一條指令，并指出下一條指令在內(nèi)存中的位置；2) 對指令進行譯碼和測試，并產(chǎn)生相應的操作控制信號，以便于執(zhí)行規(guī)定的動作；3) 指揮并控制CPU、內(nèi)存和輸入輸出設備之間數(shù)據(jù)流動的方向。運算器有兩個功能：1) 執(zhí)行各種算術(shù)運算；2) 執(zhí)行各種邏輯運算，并進行邏輯測試，如零值測試或兩個值的比較；3) 運算器所執(zhí)行全部操作都是由控制器發(fā)出的控制信號來指揮的，并且，一個算術(shù)操作產(chǎn)生一個運算結(jié)果，一個邏輯操作產(chǎn)生一個判決。ALU能完成對這兩個數(shù)據(jù)進行加、減、與、或、比較大小等操作，最后將結(jié)果存入累加器。 Logical Unit，簡稱ALU）、累加器和寄存器等幾部分組成。（1）主流單片機包括CPU、4KB容量的ROM、128 B容量的RAM、2個16位定時計數(shù)器、4個8位并行口、全雙工串口行口、ADC/DAC、SPI、I2C、ISP、IAP；（2）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，實現(xiàn)模塊化；（3）單片機可靠性高，可工作到10^6 10^7小時無故障；（4）處理功能強，速度快；（5）低電壓，低功耗，便于生產(chǎn)便攜式產(chǎn)品；（6）控制功能強；（7）環(huán)境適應能力強。一樣的道理，如果把巨型計算機上的操作系統(tǒng)和應用軟件拿到家用PC上來運行，家用PC的也是承受不了的。一個可視化高級語言編寫的小程序里面即使只有一個按鈕，也會達到幾十K的尺寸！對于家用PC的硬盤來講沒什么，可是對于單片機來講是不能接受的。通過不同的程序?qū)崿F(xiàn)不同的功能，尤其是特殊的獨特的一些功能，這是別的器件需要費很大力氣才能做到的，有些則是花大力氣也很難做到的。 單片機介紹 單機片是一種在線式實時控制計算機，在線式就是現(xiàn)場控制，需要的是有較強的抗干擾能力，較低的成本，這也是和離線式計算機的（比如家用PC）的主要區(qū)別。因而對最大輸出功率影響明顯，見圖27各實線的波峰的幅值變化。 圖 24 不同日照下的IV關(guān)系曲線圖 圖 25 不同日照下PV曲線圖 圖 26，圖 27 分別給出了太陽能電池陣列在日照射為1000W/m2，和在變化溫度(T)的情況下，表現(xiàn)出典型的IV和PV特性。從圖24可知，太陽能電池陣列的輸出短路電流(Isc)和最大功率點電流(Im)隨日照強度的上升而顯著增大，也就是說Isc 強烈地控制著I的大小。它的值越大，表明輸出特性曲線越“方”，電池的轉(zhuǎn)換效率也越高。對實際光電池，引人填充因子FF(Fill factor)概念來表征光電池的這一特性。 圖 23 太陽能電池的PV特性曲線 從圖23可見，Im和Vm的乘積就是最佳工作點的縱橫坐標所確定的矩形面積，在曲線范圍內(nèi)這個面積越大，表明電池的輸出特性越優(yōu)越。但是要求出其解析解，幾乎不可能。由此可繪出PV特性曲線如圖23，在PV特性曲線上最大功率點即電壓和電流的最佳匯合點Pm。 圖 22 太陽能電池的IV特性關(guān)系曲線 曲線上任何一點都可以作為工作點，工作點所對應的縱橫坐標，即為工作電流和工作電壓。 太陽能電池板的輸出特性 受到光照、電池陣列結(jié)溫及負載的影響，太陽能電池輸出電壓和電流也隨之發(fā)生改變[11]。 當RL趨于無窮大時，測得的太陽能電池兩端的電壓為電池的開路電壓VOC。一般來說，短路電流Isc值隨照射到硅太陽能板上的光強的增加而成正比例的增加。面積越大，Isc值越大。 電池的光電流Isc是當RL=0?時，所測的電池兩端的短路電流。光伏電池的兩端接入負載R后，光生電流流過負載，從而在負載的兩端建立起端電壓V。由于RS，Rsh分別串聯(lián)與并聯(lián)在電路中，進行理想計算時，可以忽略不計。Rsh為旁漏電阻，由硅片邊緣不清潔或體內(nèi)的缺陷引起。 圖 21 太陽能電池等效電路 圖中，太陽能電池等效電路由4個部分組成：電池的光電流Isc，PN 結(jié)的非線性電阻Rj，串聯(lián)電阻RS，和旁漏電阻Rsh，R是電池外的負載電阻。防反充二極管串聯(lián)在太陽能板中起單向?qū)щ娮饔谩榱朔乐固柲茈姵亟M件由于熱斑效應而受到破壞，需要在太陽能電池組件的正負極間并聯(lián)一個旁路二極管。在一定的條件下，一個串聯(lián)支路中被遮蔽的太陽能電池組件，將被當作負載消耗其它有光照的太陽能電池組件所產(chǎn)生的能量。這種保護分為兩類機械化學方面的保護和電方面的保護。多晶硅太陽電池的制作工藝與單晶硅太陽電池差不多，其光電轉(zhuǎn)換效率約12%左右，稍低于單晶硅太陽電池，但其材料制造簡便，節(jié)約電耗，總的生產(chǎn)成本較低，因此得到大量發(fā)展。目前多晶硅太陽電池使用的多晶硅材料，多半是含有大量單晶顆粒的集合體，或用廢次單晶硅材料和冶金級硅材料熔化澆鑄而成，然后注入石墨鑄模中，待慢慢凝固冷卻后，即得多晶硅錠。為了降低生產(chǎn)成本，現(xiàn)在地面應用的太陽電池等采用太陽能級的單晶硅棒，材料性能指標有所放寬。單晶硅太陽電池是當前開發(fā)最快的一種太陽電池，它的結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)工藝已定型，產(chǎn)品已廣泛用于空間和地面。常用的太陽能電池主要是硅太陽能電池。太陽能電池再經(jīng)過串聯(lián)，并聯(lián)并裝在支架上，就構(gòu)成了太陽能電池方陣。將姍能電池單體進行串聯(lián)，并聯(lián)和封裝后，就成為太陽能電池組件。它的尺寸約4平方厘米到100平方厘米。 （2）太陽能電池的種類太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)是利用光生伏打效應原理制成的太陽能電池將太陽能直接轉(zhuǎn)換成電能的。這樣，太陽的光能就直接變成了可付諸實用的電能。若分別在P型層和N型層焊上金屬引線，接通負載，則外電路便有電流通過。半導體內(nèi)在P型和N型交界面兩邊形成勢壘電場，能將電子驅(qū)向N區(qū)，空穴驅(qū)向P區(qū)，從而使得N區(qū)有過剩的電子，P區(qū)有過剩的空穴，在PN結(jié)附近形成與勢壘電場方向相反的光生電場。 太陽能電池的基本結(jié)構(gòu)相當于一個大面積二極管，其基本特性也與二極管類似。對于半導體 、PN 結(jié)，光伏效應更明顯。薄片的另一側(cè)和金屬薄膜之間將產(chǎn)生一定的電壓，這一現(xiàn)象稱為光伏效應。被吸收的光，當然有一些變成熱，另一些光子則同組成半導體的原子價電子碰撞，于是產(chǎn)生電子空穴對。第二章 太陽能電池和單片機 太陽能電池 太陽能電池原理、分類和保護（1）太陽能電池原理太陽能光伏電池表面有一層金屬薄膜似的半導體薄片。 本章小結(jié)本章主要介紹太陽能充電器電路設計的課題背景能源危機及環(huán)境污染問題，太陽能的開發(fā)和利用，以及我國太陽能的資源狀況。逆變器保護功能：過載保護；短路保護；接反保護；欠壓保護；過壓保護；過熱保護。方形逆變器電路簡單，造價低，但諧波分量大，一般用于幾百瓦以下和對諧波要求不高的系統(tǒng)。并網(wǎng)逆變器用于并網(wǎng)運行的太陽能電池發(fā)電系統(tǒng)。逆變器按運行方式，可分為獨立運行逆變器和并網(wǎng)逆變器。（4） 逆變器 是將直流電轉(zhuǎn)換成交流電的設備。（3） 充放電控制器 是能自動防止蓄電池過沖和過放電的設備。h以上的鉛酸蓄電池，一般選用固定或工業(yè)密封式免維護鉛酸蓄電池，每個蓄電池的額定電壓為2V（DC）；配套200A 目前我國與太陽能發(fā)電系統(tǒng)配套使用的蓄電池是鉛酸蓄電池和鉻鎳蓄電池等。（2） 蓄電池組 其作用是貯存太陽能電池方陣受光照時發(fā)出的電能并可隨時向負載供電。在光生伏打效應的作用下，太陽能電池的兩端產(chǎn)生電動勢，將光能轉(zhuǎn)換為電能，是能量轉(zhuǎn)換的條件。光伏系統(tǒng)由太陽能電池方陣、蓄電池組、充放電控制器、逆變器、交流配電柜等設備組成，其各部分設備的作用如下。蓄電池組的放電情況由控制器進行控制，保證蓄電池的正常使用。再通過充電器控制器對蓄電池進行充電，將由光能轉(zhuǎn)換而來的電能貯存起來?！熬盼濉逼陂g建成各種規(guī)模的縣、鄉(xiāng)、村級光伏電站400余座，裝機總?cè)萘?00kW左右，推廣應用家用光伏電源系統(tǒng)約15萬套，并在約80所農(nóng)村學校建立了總功率100kW左右的光伏發(fā)電系統(tǒng)。通過“九五”期間的努力，以及各種各樣國內(nèi)、國際合作項目的示范和推動，使偏僻邊遠地區(qū)供電的光伏發(fā)電應用領(lǐng)域得到了進一步擴大。同時，國內(nèi)數(shù)家券商發(fā)布研究報告認為，2010年下半年起光伏產(chǎn)業(yè)從上游多晶硅到下游組件普遍進入大規(guī)模擴產(chǎn)周期，將帶來對各種上游設備、中間材料需求的提升，其中包括晶硅生產(chǎn)中所需的鑄錠爐以及晶硅切割過程中的耗材，刃料和切割液等。2010年11月23日，國際咨詢公司Frostamp。世界光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，一直保持著加速發(fā)展的勢頭。因此，我國光伏產(chǎn)業(yè)在國內(nèi)外市場上仍面臨著非常嚴峻的考驗。但是，與發(fā)達國家相比還存在相當大的差距。2004年，我國在深圳建成了亞洲最大并網(wǎng)太陽能光伏電站，電站總?cè)萘窟_1兆瓦，年發(fā)電能力約為100萬千瓦時；2008 年北京奧運會，國家計劃太陽能光伏發(fā)電融入奧運建筑中，各奧運建筑將大范圍采用太陽能等綠色能源利用技術(shù)，綠色能源的應用正是綠色奧運的具體體現(xiàn)；2005年2月28日第十屆全國人民代表大會常務委員會第十四次會議通過的《中華人民共和國可再生能源法》4自2006年1月1日起正式施行，國家鼓勵可再生能源利用[5,6]。至2003年底，我國光伏產(chǎn)業(yè)總的生產(chǎn)能力達到38MW，太陽能電池/組件的實際生產(chǎn)量達到13MW。1999年，我國光伏電池的主要產(chǎn)品是單晶硅電池和非晶硅電池，多晶硅電池只限于實驗室，但在 2000 年之后，多晶硅產(chǎn)品逐步走出實驗室，開始形成規(guī)模生產(chǎn)，與發(fā)達國家相比，技術(shù)差距不斷減小。至 90年代初中期，我國光伏產(chǎn)業(yè)已處于穩(wěn)定發(fā)展時期，生產(chǎn)量逐年穩(wěn)步增加。80年代中期，光伏產(chǎn)業(yè)初步形成。（2）國內(nèi)現(xiàn)狀 我國的太陽能應用起步較晚，但是發(fā)展速度很快。 （1）國外現(xiàn)狀由于前5年發(fā)達國家光伏補助相當多，國外光伏發(fā)電迅猛，為了調(diào)節(jié)（降低）光伏發(fā)電裝機，從今年開始德國、英國、美國等發(fā)達國家正在降低光伏發(fā)電的補助，因此這些國家的光伏裝機明顯下降。特別是以上地區(qū)，正是我國人口稀少、居住分散、交通不便的偏僻、邊遠的廣大西北地區(qū)，經(jīng)濟發(fā)展較為落后。從全世界來看，我國是太陽能資源相當豐富的國家，絕大多數(shù)地區(qū)年平均日輻射量在4kWh/，西藏最高達 7kWh/。從全國太陽年輻射總量的分布來看，青藏高原和西北地區(qū)、華北地區(qū)東北大部以及云南、廣東、海南等部分低緯度地帶的年太陽輻射總量都在8000MJ/m2以上，是我國太陽能資源豐富或較豐富的地區(qū)。 我國地處北半球，土地遼闊，幅員廣大，國土總而積達960萬km在我國廣闊富饒土地上，有著豐富的太陽能資源。 （2）取之不盡，不需要開采和運輸。在到達地球表面的太陽輻射能中，相當于目前全世界一年內(nèi)消耗的各種能源所產(chǎn)生的總能量的三萬五千多倍。因為它具有以下的特點： （1）存儲量巨大：太陽能是取之不盡的可再生能源，可利用量巨大。 其中，太陽能作為一種新型的綠色可再生能源，與其他新能源相比利用最大，是最理想的可再生能源。 其中，可再生能源主要有以下幾個方面： （1）太陽能：據(jù)天文物理學