【正文】 有遠(yuǎn)程通信或遠(yuǎn)程監(jiān)控的功能；三是將控制器每天采集到數(shù)據(jù)的極限值和發(fā)生異常狀態(tài)時(shí)的數(shù)據(jù)記錄下來(lái)，供用戶查看。通信有并行和串行兩種方式。 表 33 AT24C02 管腳描述 管腳名稱(chēng) 功能 A0 A1 A2 可編程地址輸入端 SDA 串行數(shù)據(jù) /地址 SCL 串行時(shí)鐘 WP 寫(xiě)保護(hù) Vcc 電源端， +～ 工作電壓 GND 地 第三 章 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì) WP7A11A22A33GND4SDA5VCC8SCLK624C02SDASCKVCC 圖 312 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路 串口通信電路 隨著單片機(jī)系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用和計(jì)算機(jī)網(wǎng)路技術(shù)的普及，單片機(jī)的通信功能愈來(lái)愈顯得重要。所有接到 I2C 總線設(shè)備上的串行數(shù)據(jù) SDA 都接到總線的 SDA 上，各設(shè)備的時(shí)鐘線 SCL 接到總線的 SCL 上。為了更好的使用 AT24C02，首先來(lái)介紹其各個(gè)引腳功能，如表 33 所示。 AT24C02 內(nèi)部 有一個(gè) 8 字節(jié)頁(yè)寫(xiě) 入數(shù)據(jù) 緩沖器。 AT24C02 可有效解決掉電數(shù)據(jù)保存問(wèn)題，可對(duì)所存在數(shù)據(jù)保存 100 年，并可多次擦寫(xiě)，擦寫(xiě)次數(shù)可達(dá) 10 萬(wàn)次以上。若采用普通存儲(chǔ)器，在掉 電時(shí)需要備用電池供電，并需要在硬件上增加掉電檢測(cè)電路，但存在電池不可靠及擴(kuò)展芯片占用單片機(jī)過(guò)多口線的缺點(diǎn)。數(shù)據(jù)輸入端 D0D7 接單片機(jī)的 P0 口用于電壓數(shù)據(jù)的傳送。 EN 使能端接單片機(jī)的 引腳，用來(lái)實(shí)現(xiàn)片選； RS 接單片機(jī) 引腳，進(jìn)行數(shù)據(jù)和命令選擇； R/W 接單片機(jī) 引腳，進(jìn)行讀寫(xiě)控制； 為防止直接加 5V 電壓燒壞背光燈，在 15 腳串接一個(gè) 10 的電阻用于限流。 表 32 1602 引腳功能表 引腳 符 號(hào) 名 稱(chēng) 功 能 1 Vss 接地 0V 2 VDD 電路電源 5V177。 表 31 1602 的主要技術(shù)參數(shù) 顯示容量 16? 2 個(gè)字符 芯片工作電壓 ~ 工作電流 （ ） 模塊最佳工作電壓 第三 章 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì) 字符尺寸 ? （ W? H） mm 顯然， 1602 液晶可以滿足要求，接下來(lái)介紹其各個(gè) 引腳的功能，為后面設(shè)計(jì)電壓顯示電路做準(zhǔn)備。在使用 1602 之前，我們首先查閱其使用手冊(cè)，對(duì)其進(jìn)行一定的了解。 CS1RD2WR3CLOCK4INTR5IN6IN7AGND8VREF/29DGND10D711D612D513D414D315D216D117D018CLKR19VCC20U5AD0804VCC10kR1710KR1910KR20VCCCSADRDWRC9CapP10P11P12P13P14P15P16P17ADIN 圖 312 A/D 轉(zhuǎn)換電路 LCD 顯示電路 液晶具有體積小、功耗低，顯示清晰的優(yōu)點(diǎn)，所以比較適合作顯示使用。單片機(jī)的 引腳，用來(lái)實(shí)現(xiàn)片選； RD、 WR 分別接單片機(jī)的 和 引腳，進(jìn)行讀寫(xiě)控制； CLK、 CLKR、 GND 之間用電阻和電容構(gòu)成 RC 振蕩電路，用來(lái)給 ADC0804 提 供工作所需的脈沖。由分壓公式得出采集的電壓為 ADIN，當(dāng)蓄電池充滿電時(shí)電 壓大概為 ，計(jì)算出采集到的電壓為，符合 A/D 轉(zhuǎn)換芯片的 ADC0804 的輸入值。輸入單端正電壓 時(shí) , VIN()接地 :而差動(dòng)輸入時(shí) , 直接加入 VIN(+) VIN(). AGND,DGND—— 模擬信號(hào)以及數(shù)字信號(hào)的接地 . VREF/2— 參考電平輸入，決定量化單位。 圖 38 ADC0804 引腳圖 CLK IN— 時(shí)鐘信號(hào)輸入端 第三 章 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì) CLK R：內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的外接電阻端，與 CLK 配合可有芯片自身產(chǎn)生時(shí)鐘脈沖，其振蕩頻率為 1/（ ） INTR — 中斷請(qǐng)求信號(hào)輸出 ,端，低地平動(dòng)作 .，表明本次轉(zhuǎn)換已完成。 RD為 1 時(shí)， DB0~DB7 處理高阻抗： RD 為 0 時(shí)，數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)才會(huì)輸出。 ADC0804 引腳 圖如圖 38 所示，其各個(gè)引腳的 功能 ： CS — 芯片片 選信號(hào)輸入端，低電平有效，一旦 CS 有效，表明 A/D 轉(zhuǎn)換器別選中，可啟動(dòng)工作。 ADC0804就是這類(lèi)集成 A/D 轉(zhuǎn)換器。 ADC0804 的簡(jiǎn)介 AD 轉(zhuǎn)換就是模數(shù)轉(zhuǎn)換， 顧名思義，就是把模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。一般逐次比較型 A/D 轉(zhuǎn)換器用到較多，本 設(shè)計(jì)采用 8 位并 行 A/D 轉(zhuǎn)換器芯片 ADC0804。 第三 章 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì) 1243U2Q817Q3NPN805010KR7500R610KR8200R9VCC(5V)PWMPV+K11243U3Q817Q4NPN805010KR11500R1010KR12200R13VCC(5V)FUZAIBAT+K2 圖 37 光耦驅(qū)動(dòng)電路 A/D 轉(zhuǎn)換電路 本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的 STC89C52 單片機(jī)沒(méi)有內(nèi)置的 A/D 轉(zhuǎn)換模塊，因此 需要先 采集 蓄電池 的電壓 ，然后 經(jīng) A/D 轉(zhuǎn)換才可接入單片機(jī)。 這就是充電電路原理。光耦驅(qū)動(dòng)電路如圖 37 所示。當(dāng)檢測(cè) 到蓄電池的電壓低于 ， Q2 關(guān)閉停止放電 ，關(guān)斷負(fù)載來(lái)實(shí)現(xiàn)欠壓關(guān)斷。當(dāng)用戶將蓄電池反接至控制器時(shí)，續(xù)流二極管 D3 可以進(jìn)行續(xù)流，從而保護(hù)控制器不被毀壞。電容 C5 是對(duì)蓄電池輸出電壓進(jìn)行濾波，以保證負(fù)載供電電路的穩(wěn)定性。 當(dāng)光耦 U2 斷開(kāi) 時(shí)，由于 Q1 的 G 極電壓 接近蓄電池電壓 ， S 極是接地，使得 Vgs0，當(dāng) G 極電壓達(dá)到一定值時(shí)， Q1 導(dǎo)通 。而且 MOSFET 只有多數(shù)載流子參與導(dǎo)電，不存在少數(shù)載流子的復(fù)合時(shí)間，因而開(kāi)關(guān)頻率可以很高，非常適合作控制充放電開(kāi)關(guān)。 分析可知， 通過(guò)控制 MOSFET 管 閉合和 斷開(kāi) 的時(shí)間（即 PWM—脈沖寬度調(diào)制），就可以控制輸出電壓。 第三 章 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì) 330R23LED1LED2LED3330R24330R25VCCLED1LED2LED3 LS1BellVCCQ5NPN85501KR26beep 圖 35 工作狀態(tài)指示燈電路 圖 35 蜂鳴器報(bào)警電路 充放電電路 充放電 電路 如圖 36 所示，電路 由防反充二極管 D濾波電容 C4 和 C穩(wěn)壓管 D 續(xù)流二極管 D MOSFET 管 Q1 和 Q2 等構(gòu)成。 在對(duì)蓄電池電壓 實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的過(guò)程中，一旦發(fā)現(xiàn)檢測(cè) 電壓 值連續(xù)超出閾值范圍，便啟動(dòng)自身報(bào)警電路，即當(dāng) 電壓 超過(guò) 程序 設(shè)定的最高 值 或最低 值 時(shí)， 單片機(jī)的 引腳 (beep 端 )輸出低電平， 三極管 隨之 導(dǎo)通， 驅(qū)動(dòng) 蜂鳴器發(fā)出報(bào)警信號(hào)。串聯(lián)的電阻的目的是為了限制通過(guò)發(fā)光二極管的電流太大而將其燒毀。工作狀態(tài)指示燈電路如圖 34 所示。初步檢查可用示波器探頭監(jiān)視 RST 引腳，按下復(fù)位鍵，觀察是否有足夠幅度的波形輸出 (瞬時(shí)的 )，還可以通過(guò)改變復(fù)位電路 電阻和電 容值進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。 復(fù)位電路雖然簡(jiǎn)單，但其作用非常重要。本系統(tǒng)采用的是上電 +電平按鈕復(fù)位，上電復(fù)位是通過(guò)外部復(fù)位電路的電容充電來(lái)實(shí)現(xiàn)的。除了進(jìn)入系統(tǒng)的正常初始化之外，當(dāng)由于程序運(yùn)行出錯(cuò)或操作錯(cuò)誤使系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài)時(shí)，為擺脫困境，也需按復(fù)位鍵重新啟動(dòng)。 （ 2）復(fù)位電路 復(fù)位是單片機(jī)的初始化操作。時(shí)鐘電路如圖 32 所示。 （ 1）時(shí)鐘電路 單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)用于構(gòu)成振蕩器的高增益反相放大器，此放大器的輸入端 和輸出端分別是引腳 XTAL1 和 XTAL2，在 XTAL1 和 XTAL2 上外接時(shí)鐘源即可構(gòu)成時(shí)鐘電路， CPU 的所有操作均在時(shí)鐘脈沖同步下進(jìn)行。 單片機(jī)的最小系統(tǒng)及擴(kuò)展電路 單片機(jī)是系統(tǒng)的主控芯片，為了使整個(gè)電路得到很好的控制，首先必須構(gòu)建最小系統(tǒng)是單片機(jī)可以工作起來(lái)。為了執(zhí)行內(nèi)部程序指令， EA 應(yīng)該接VCC。 （ 4） EA /VPP：訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器控制信號(hào)。 第三 章 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì) （ 3） PSEN ：外部程序存儲(chǔ)器選通信號(hào) (PSEN )是外部程序存儲(chǔ)器選通信號(hào)。否則， ALE 將被微弱拉高。 如果需要，通過(guò)將地址為 8EH 的 SFR 的第 0 位置 “ 1” ， ALE 操作將無(wú)效。在 flash 編程時(shí)，此引腳 (PROG )也用作編程輸入脈沖。 DISRTO 默認(rèn)狀態(tài)下，復(fù)位高電平有效?？撮T(mén)狗計(jì)時(shí)完成后， RST 腳輸出 96 個(gè)晶振周期的高電平。 EA/VP31XTAL119XTAL218RESET9P37/RD17P36/WR16P32/INT012P33/INT113P34/T014P35/T115P10/T21P11/T2 EX2P123P134P145P15/MOSI6P16/MISO7P17/SCK8P0039P0138P0237P0336P0435P0534P0633P0732P20(A8)21P21(A9)22P22(A1023P23(A11)24P24(A12)25P25(A13)26P26(A14)27P27(A15)28PSEN29ALE/P30P31/TXD11P30/RXD10 圖 31 STC89C52 引腳圖 這里僅詳細(xì)介紹編程引腳： （ 1） RST：復(fù)位輸入。 （ 3） I/O 口引腳。 第三 章 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì) （ 2）編程控制引腳。 按其功能類(lèi)別將它們分為三類(lèi)： （ 1）電源和時(shí)鐘引腳。而且 STC89C52 的工作頻率很寬，可以在 0~35MHz 之間選擇，芯片具有超強(qiáng)抗干擾性，加密性強(qiáng)。掉電保護(hù)方式下， RAM 內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直到下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止。另外， STC89C52 具有低功耗設(shè)計(jì)， 支持 2 種軟件可選擇節(jié)電模式。 在芯 片 內(nèi)部 ，擁有 很高頻率 8 位 CPU和在系統(tǒng)可編程 Flash，使得 STC89C52 為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、有效的解決方案 。 單片機(jī)最小系統(tǒng) STC89C52 的簡(jiǎn)介 STC89C52 是一種低功耗、高性能 CMOS 8 位微控制器，具有 8K 在系統(tǒng)可編程 Flash 存儲(chǔ)器 。 硬件電路主要由以下幾部分組成：?jiǎn)纹瑱C(jī)最小系統(tǒng)、充放電電路、光耦驅(qū)動(dòng)電路、 A/D 轉(zhuǎn)換電路、 LCD 顯示電路、 E2PROM 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路、串口通信電路等。各個(gè)部分的控制功能通過(guò)對(duì)單片機(jī)進(jìn)行軟件編程來(lái)實(shí)現(xiàn) 。由于不合適的充放電方式會(huì)導(dǎo)致蓄電池的損壞，縮短蓄電池的使用壽命，本論文提出了 PWM 脈寬調(diào)制充電方法，這種充電方法能夠使蓄電池有較充分的反應(yīng)時(shí)間，與以前的充電方式相比，提高了蓄電池的充電效率。 第二章 太陽(yáng)能 儲(chǔ)存 的總體設(shè)計(jì)方案 太 陽(yáng) 能電 池 板鉛 酸蓄 電 池主 控 芯 片S T C 8 9 C 5 2 單 片 機(jī)充 電 電 路放 電 電 路負(fù) 載A / D 轉(zhuǎn) 換電 路液 晶 1 6 0 2電 壓顯 示 電 路A T 2 4 C 0 2數(shù) 據(jù) 存 儲(chǔ)電 路R S 2 3 2串 口 通 信電 路光 耦驅(qū) 動(dòng) 電 路光 耦驅(qū) 動(dòng) 電 路 圖 23 系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)框圖 以上通過(guò)對(duì) 太陽(yáng)能電池 、被控對(duì)象蓄電池的分析，結(jié)合硬件資源和軟件控制策略，進(jìn)行了硬件電路設(shè)計(jì)和軟件編程設(shè)計(jì)，最終確定整體設(shè)計(jì)方案。該系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)控制蓄電池的最優(yōu)充放電 ，有效的延長(zhǎng)蓄電池的壽命。 本系統(tǒng)以 STC89C52 單片機(jī)為 主控芯片 ，利用分壓電路對(duì)蓄電池的電壓、進(jìn)行采樣 ,然后 經(jīng)過(guò) A/D 轉(zhuǎn)換 將檢測(cè)電壓數(shù)據(jù) 輸入到單片機(jī)中進(jìn)行處理 ，通過(guò)液晶芯片把 電壓值顯示出來(lái)方便調(diào)整?？刂破魍瑫r(shí)負(fù)責(zé)蓄電池是否 對(duì)負(fù)載供電，當(dāng)蓄電池的電壓在正常范圍內(nèi)時(shí)，控制器控制開(kāi)關(guān)接通，蓄電池給負(fù)載供電；當(dāng)蓄電池的電壓處于欠壓或是過(guò)放狀態(tài)時(shí)，控制器控制開(kāi)關(guān)截止，蓄電池停止對(duì)負(fù)載的供電，在這個(gè)過(guò)程中控制器起著至關(guān)重要的作用，保護(hù)負(fù)載和蓄電池。 第二章 太陽(yáng)能 儲(chǔ)存 的總體設(shè)計(jì)方案 時(shí) 間電 壓U0tT 圖 22 輸出電壓波形 控制 策略 一般太陽(yáng)能極板輸出電壓的不穩(wěn)定，不能直接應(yīng)用于負(fù)載，需要將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔芎蟠鎯?chǔ)到儲(chǔ)能設(shè)備如蓄電