【正文】 ，因不能及 時找到或沒有 220V 市電而無法給手機充電，影響了手機的正常使用。 目 錄 1 緒論…………………………………………………………………………………1 本課題的研究背景…………………………………………………………1 硅太陽能電池及參數(shù)………………………………………………………1 本課題研究的主要內(nèi)容……………………………………………………1 2 太陽能手機充電器硬件設計……………………………………………………2 系統(tǒng)總體設計方案…………………………………………………………2 太陽能電池板的選用……………………………………………………3 LM7805 應用………………………………………………………………3 單片機電路…………………………………………………………………4 按鍵指示電路及實現(xiàn)……………………………………………………4 數(shù)碼管顯示電路…………………………………………………………5 BUCK 斬波電路……………………………………………………………6 電壓電流的 A/D 采集……………………………………………………7 MAX471 介紹及工作原理…………………………………………………9 3 匯編源程序的設計實現(xiàn)…………………………………………………………10 系統(tǒng)整體程序框架………………………………………………………10 電路啟動初始化…………………………………………………………10 按鍵采集程序……………………………………………………………11 數(shù)碼管顯示子程序………………………………………………………12 數(shù)據(jù)采集及模數(shù)轉(zhuǎn)換程序………………………………………………13 充電子程序的設計………………………………………………………14 電源子程序的設計………………………………………………………15 結(jié)束語………………………………………………………………………………16 致謝…………………………………………………………………………………16 參考文獻……………………………………………………………………………17 附錄 1 主電路原理圖………………………………………………………………18 附錄 2 匯編源程序…………………………………………………………………19 1 摘 要 化石能源的日益枯竭、人們對環(huán)境保護問題的重視程度也在不斷提高，尋找 潔凈的替代能源問題變得越來越迫切。 百度文庫幫手網(wǎng) 來就送100文庫財富值 本文由小夜影貢獻 doc文檔可能在WAP端瀏覽體驗不佳。建議您優(yōu)先選擇TXT，或下載源文件到本機查看。 太陽能作為一種可再生能源它具有取之不 盡、用之不竭和清潔安全等特點，因此有著廣闊的應用前景，光伏發(fā)電技術也越 來越受到人們的關注，隨著光伏組件價格的不斷降低和光伏技術的發(fā)展，太陽能 光伏發(fā)電系統(tǒng)將逐漸由現(xiàn)在的補充能源向替代能源過渡。為了解決 這一問題，本課程設計介紹一種多用太陽能手機充電器，利用單片機控制，將太 陽能經(jīng)過電路變換為穩(wěn)定直流電給手機充電， 并能在電池充電完成后自動停止充 電，還可作為一般直流電源使用，從而擺脫對市電的依賴而獲得通信的自由。 關鍵詞： 關鍵詞：太陽能，電池，單片機，智能，BUCK 變換器 2 Multipurpose solar mobile charger Abstract Increasing depletion of fossil energy, it39。 太陽能電池是利用太陽光和材料相互作用直接產(chǎn)生電能，不需要消耗 燃料和水等物質(zhì)，使用中不釋放包括二氧化碳在內(nèi)的任何氣體，是對環(huán)境 無污染的可再生能源。 目前，太陽能電池的應用已從軍事領域、航天領域進入工業(yè)、商業(yè)、 農(nóng)業(yè)、通信、家用電器以及公用設施等部門，尤其可以分散地在邊遠地區(qū)、 高山、沙漠、海島和農(nóng)村使用，以節(jié)省造價很貴的輸電線路。 硅太陽能電池及參數(shù) 硅太陽能電池及參數(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。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%。 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。 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 。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。鋰電池一般不宜采用全過程恒流充電方式，而是 4 采取開始恒流快速充電， 待電池電壓上升到設定值時， 自動轉(zhuǎn)入恒壓充電的方式， 并且這樣有利于保存電池容量。 文中介紹設計的太陽能手機充電器，與普通的手機充電器相比，它的的特殊 之處除了能源的供應來自太陽能電池板外，充分利用單片機的智能性，設有完備 的電壓電流檢測保護電路，并通過顯示電路顯示電路狀態(tài)，通過功能鍵可以靈活 的選擇電路輸出，為不同的電子產(chǎn)品提供電源。這種便捷的太陽能充電器 幾乎可以在任何地方補充電力，從而獲得通信的自有。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。這就需要一個復雜的控 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。本系統(tǒng) 總體設計方案如圖 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 5 程實現(xiàn) PWM 波控制開關管從而實現(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。因此該設計采用模塊式組合，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。 所選用的太陽能電池板技術參數(shù)指標如下： 尺寸 120mm45mm， 峰值電壓 6V， 峰值電流 100mA， 標稱功率 。 LM7805 應用 圖 2 LM7805 典型應用電路 單片機電源電路的設計以三端集成穩(wěn)壓器 LM7805 為核心， 它屬于串聯(lián)穩(wěn)壓 電路，其工作原理與分立元件的串聯(lián)穩(wěn)壓電源相同。電路中 Ci 的作用 是消除輸入連線較長時其電感效應引起的自激振蕩，減小紋波電壓，取值范圍在 6 ～1μF 之間，本文 Ci 選用 ；在輸出端接電容 Co 是用于消除電路 高頻噪聲，改善負載的瞬態(tài)響應，一般取 左右，本文 Co 即選用 。另外，為避免輸入端斷開時 Co 從穩(wěn)壓器輸出端向穩(wěn)壓器放電，造成穩(wěn)壓器的損壞，在穩(wěn)壓器的輸入端和輸 出端之間跨接一個二極管，對 LM7805 起保護作用。 單片機電路 單片機電路 本系統(tǒng)單片機主要完成的任務是控制數(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)制信號控制開關管的導通與關斷， 從而控制輸出 大小。 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， 與設定值比較后調(diào)節(jié) PWM 占空比，使輸出趨于設定值。 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 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易行。獨立按鍵的每個按鍵都單獨接到單片機的一個 I/O 口上，獨立按鍵則通過判 斷按鍵端口的電位即可識別按鍵操作； 而矩陣鍵盤通過行列交叉按鍵編碼進行識 別。因而機械觸點在閉合及斷開的瞬間均伴隨有 一連串的抖動，抖動時間的長短由按鍵的機械特性及操作人員按鍵動作決定，一 般為 5ms～20ms； 按鍵穩(wěn)定閉合時間的長短是由操作人員的按鍵按壓時間長短決 定的，一般為零點幾秒至數(shù)秒不等。 圖 3 按鍵接線圖 對電路總體考慮后，將 ADC0809 采集電路接在了單片機的 P0 口，并用 P2 口做采集控制，這樣 P0 口僅用接收數(shù)據(jù)，不用發(fā)送數(shù)據(jù)，有 P0 口的硬件構(gòu)成知 道，其做輸出的話需接上拉電阻，做輸入的不用接，這樣整體上減少了電路的硬 件開支，而 P3 口要做串口傳輸?shù)裙ぷ鳎栽诒倦娐分袑存I接在 P1 口，其中 是數(shù)字減鍵， 為數(shù)字加鍵， 鍵位確定鍵， 為過電流保護指示 燈，、 為輸出功能選擇鍵，按下 代表給手機電池充電，按下 則做普通直流電源使用，其中 5V 輸出可直接用 USB 連接線給手機充電，電池 充電控制則有手機提供。串口有四種工作方式，通過編程設置，可以使其工作在任一方式以滿足 不同的場合。串口的工作方式可以參看相關的書籍，此處不做詳細 介紹。因此外 接一個移位寄存器就可擴展一個 8 位的并行輸入／輸出接口， 如果想多擴展幾個 并口就需要在外部級連幾個移位寄存器。在單片機應用系統(tǒng)中，LED 數(shù)碼管的顯 8 示常用兩種方法：靜態(tài)顯示和動態(tài)掃描顯示。這樣單片機只 要把要顯示的字形代碼發(fā)送到接口電路， 就不用管它了， 直到要顯示新的數(shù)據(jù)時, 再發(fā)送新的字形碼，因此，使用這種方法單片機中 CPU 的開銷小。需要幾個數(shù)碼管就擴展幾個并行接口，數(shù)碼管直接接在 74LS164 的輸出腳上， 單片機通過串口將要顯示數(shù)據(jù)的字形碼逐一的串行移出至 74LS164 的輸出腳上數(shù)碼管就可以顯示相應的數(shù)字。Q0Q7(第 3 —6 和 10—13 引腳)并行輸出端分別接 LED 顯示器的 DPA 各段對應的引腳上。要顯示某字段則相應的移位寄存器 74LS164 的輸出線必須 是低電平。 BUCK 斬波電路 DC/DC 變換器廣泛應用于便攜裝置（如筆記本計算機、蜂窩電話、PDA 等） 中。開關變換器因具有效率高、靈 活的正負極性和升降壓方式的特點，而備受人們的青睞[10]。 斬波器的工作方式有兩種，一是脈寬調(diào)制方式 Ts 不變，改變 ton(通用)，二是頻 9 率調(diào)制（1）Buck 電路——降壓斬波器，其輸出平均電壓 U0 小于輸入電壓 Ui， 極性相同。 （3）Buck－Boost 電路——降壓或升壓斬波器，其輸出平均電壓 U0 大于或小于輸入電壓 Ui，極性相反，電感傳輸。 還有 Sepic、Zeta 電路。其 電路如圖 5 所示，PWM 脈寬調(diào)制信號有單片機提供，控制開關管的通斷。 ADC0809 是采樣分辨率為 8 位的、 其內(nèi)部有一個 8 通道多路開關，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。多路開關可選通 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。 （2）引腳結(jié)構(gòu) 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。當 ALE 線為高電平時，地址鎖 存與譯碼器將 A，B，C 三條地址線的地址信號進行鎖存，經(jīng)譯碼后被選中的通 道的模擬量進轉(zhuǎn)換器進行轉(zhuǎn)換。通道選擇表 1 所示。當 ST 上跳沿時，所有內(nèi)部寄存器清零；下跳沿時，開 始進行 A/D 轉(zhuǎn)換；在轉(zhuǎn)換期間，ST 應保持低電平。當 EOC 為高電平時，表明轉(zhuǎn)換結(jié)束；否則，表明正在進行 A/D 轉(zhuǎn)換。OE＝1，輸出 轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)；OE＝0，輸出數(shù)據(jù)線呈高阻狀態(tài)。 CLK 為時鐘輸入信號線。 本設計中用單片機的 P0 口接收來自 0809 的換數(shù)據(jù)，、 依次 11 接在 0809 的 A、B、C 地址線， 接在 0809 的 ALE 端， 接 START， 接 OE 端，時鐘信號由單片機的 ALE 端經(jīng) 74HC74 觸發(fā)器二分頻后提供，單片 機采用 12MHz 晶振， ALE 端經(jīng)二分頻后為 500KHz。此地址經(jīng)譯碼選通 8 路模擬輸入之一到比較器。下降沿啟動 A／D 轉(zhuǎn)換，之后 EOC 輸出信號變低，指示轉(zhuǎn) 換正在進行。 MAX471 介紹及工作原理 MAX471 是美國 MAXIM 公司生產(chǎn)的雙向、精密電流傳感放大器。對于允許較大電流的場 合，則可選用 MAX472。MAX471/MAX472 都可通過一個輸出電阻將電流輸出轉(zhuǎn)化為 對地電壓輸出。 MAX471 各引腳功能說明如下：SHDN 為關閉信號，正常操作時接地；當它 為高電平時，供電電流小于 5μA。GND 為地端或 電源負端。RS－為內(nèi)傳感電阻的負載端。 在本設計中，電阻 R4 采用 20K/ 精密電阻，在輸出最大 500mA 時 Uo 不超過 5V，輸出電壓便于 ADC0809 采集并作數(shù)字化處理。 開始 初始化 Yes 電池充電 No 充電子程序 電源子程序 結(jié)束 圖 8 程序整體框架流程 電路啟動初始化 初始化是為單片機的運行設置初始的運行環(huán)境， 主要完成以下工作： 清片內(nèi)， 每次單片機加電時，都將引起單片機的上電復位操作。這些未知的 13 值在單片機復位完成，正式運行以后，會產(chǎn)生無法讓程序設計人員掌握的后果， 甚至會造成系統(tǒng)的損壞。設置系統(tǒng)運行所需的各個參數(shù)，設置 定時器和中斷設定。 開始 清片內(nèi) RAM 初始參數(shù)設定 AD 設定 定時器設定 中斷設定 返回 圖 9 初始化程序流程 按鍵采集程序 鍵盤子程序用于探測開關、是否處在有效的開關狀態(tài)，以決定是否啟動系統(tǒng) 運轉(zhuǎn)。其中讀 取端口后要做一定的延時以排除鍵抖引起的誤動作。 入口 讀 I/O 口 N 延時 Y 處理后存入緩存 返回 圖 10 按鍵子程序結(jié)構(gòu)流程圖 數(shù)碼管顯示子程序 開機時，初始化數(shù)碼管，通過串口將“0”的字形碼輸出使數(shù)碼管顯示“O” 。 顯示子程序首先初始化串口，使串口工作在方式 0，再讀取顯示緩沖區(qū)內(nèi)的 數(shù)據(jù)(顯示緩沖區(qū)主要是用來存放即將要顯示的數(shù)據(jù))，然后通過查表的方式找到 對應的字