【正文】 ，因不能及 時(shí)找到或沒有 220V 市電而無法給手機(jī)充電，影響了手機(jī)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(jī)充電器硬件設(shè)計(jì)……………………………………………………2 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案…………………………………………………………2 太陽能電池板的選用……………………………………………………3 LM7805 應(yīng)用………………………………………………………………3 單片機(jī)電路…………………………………………………………………4 按鍵指示電路及實(shí)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(shè)計(jì)實(shí)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(shè)計(jì)………………………………………………………14 電源子程序的設(shè)計(jì)………………………………………………………15 結(jié)束語………………………………………………………………………………16 致謝…………………………………………………………………………………16 參考文獻(xiàn)……………………………………………………………………………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(hù)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(cái)富值 本文由小夜影貢獻(xiàn) doc文檔可能在WAP端瀏覽體驗(yàn)不佳。建議您優(yōu)先選擇TXT，或下載源文件到本機(jī)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(diǎn)，因此有著廣闊的應(yīng)用前景，光伏發(fā)電技術(shù)也越 來越受到人們的關(guān)注，隨著光伏組件價(jià)格的不斷降低和光伏技術(shù)的發(fā)展，太陽能 光伏發(fā)電系統(tǒng)將逐漸由現(xiàn)在的補(bǔ)充能源向替代能源過渡。為了解決 這一問題，本課程設(shè)計(jì)介紹一種多用太陽能手機(jī)充電器，利用單片機(jī)控制，將太 陽能經(jīng)過電路變換為穩(wěn)定直流電給手機(jī)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(guān)鍵詞： 關(guān)鍵詞：太陽能，電池，單片機(jī)，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(yīng)用已從軍事領(lǐng)域、航天領(lǐng)域進(jìn)入工業(yè)、商業(yè)、 農(nóng)業(yè)、通信、家用電器以及公用設(shè)施等部門，尤其可以分散地在邊遠(yuǎn)地區(qū)、 高山、沙漠、海島和農(nóng)村使用，以節(jié)省造價(jià)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(shí)驗(yàn)室 里最高的轉(zhuǎn)換效率為 %，規(guī)模生產(chǎn)時(shí)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(xiàng)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(shè)定值時(shí)， 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(shè)計(jì)的太陽能手機(jī)充電器，與普通的手機(jī)充電器相比，它的的特殊 之處除了能源的供應(yīng)來自太陽能電池板外，充分利用單片機(jī)的智能性，設(shè)有完備 的電壓電流檢測保護(hù)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(bǔ)充電力，從而獲得通信的自有。當(dāng)光線條件適宜時(shí)，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(gè)復(fù)雜的控 制系統(tǒng)，51 系列單片機(jī)時(shí)當(dāng)前使用最為廣泛的 8 位單片機(jī)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(jī)現(xiàn)在以至將來都會有強(qiáng)大的生命力。本系統(tǒng) 總體設(shè)計(jì)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(jī)編 5 程實(shí)現(xiàn) PWM 波控制開關(guān)管從而實(shí)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(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集及轉(zhuǎn)換并傳給單片機(jī)做判斷處理， 從而實(shí)現(xiàn)電路的智能輸出與控制。因此該設(shè)計(jì)采用模塊式組合，根據(jù)不同充電負(fù)載的需要，將太陽 能板進(jìn)行組合以達(dá)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(shù)參數(shù)指標(biāo)如下： 尺寸 120mm45mm， 峰值電壓 6V， 峰值電流 100mA， 標(biāo)稱功率 。 LM7805 應(yīng)用 圖 2 LM7805 典型應(yīng)用電路 單片機(jī)電源電路的設(shè)計(jì)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(shí)其電感效應(yīng)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(fù)載的瞬態(tài)響應(yīng)，一般取 左右，本文 Co 即選用 。另外，為避免輸入端斷開時(shí) 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(gè)二極管，對 LM7805 起保護(hù)作用。 單片機(jī)電路 單片機(jī)電路 本系統(tǒng)單片機(jī)主要完成的任務(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。 在輸出過程中通過單片機(jī)定時(shí)器定時(shí)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。 通過單片機(jī)編程實(shí)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(jì)，由于單片機(jī)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(shí)現(xiàn)，從而使電路的升級改造變得簡單易行。獨(dú)立按鍵的每個(gè)按鍵都單獨(dú)接到單片機(jī)的一個(gè) I/O 口上，獨(dú)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(jìn)行識 別。因而機(jī)械觸點(diǎn)在閉合及斷開的瞬間均伴隨有 一連串的抖動，抖動時(shí)間的長短由按鍵的機(jī)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(shí)間的長短是由操作人員的按鍵按壓時(shí)間長短決 定的，一般為零點(diǎn)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(jī)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(hù)指示 燈，、 為輸出功能選擇鍵，按下 代表給手機(jī)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(jī)充電，電池 充電控制則有手機(jī)提供。串口有四種工作方式，通過編程設(shè)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(guān)的書籍，此處不做詳細(xì) 介紹。因此外 接一個(gè)移位寄存器就可擴(kuò)展一個(gè) 8 位的并行輸入／輸出接口， 如果想多擴(kuò)展幾個(gè) 并口就需要在外部級連幾個(gè)移位寄存器。在單片機(jī)應(yīng)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(jī)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(shí), 再發(fā)送新的字形碼，因此，使用這種方法單片機(jī)中 CPU 的開銷小。需要幾個(gè)數(shù)碼管就擴(kuò)展幾個(gè)并行接口，數(shù)碼管直接接在 74LS164 的輸出腳上， 單片機(jī)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(yīng)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(yīng)的引腳上。要顯示某字段則相應(yīng)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(yīng)用于便攜裝置（如筆記本計(jì)算機(jī)、蜂窩電話、PDA 等） 中。開關(guān)變換器因具有效率高、靈 活的正負(fù)極性和升降壓方式的特點(diǎn)，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(jī)提供，控制開關(guān)管的通斷。 ADC0809 是采樣分辨率為 8 位的、 其內(nèi)部有一個(gè) 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(gè)進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換。多路開關(guān)可選通 8 個(gè)模擬通道，允許 8 路模擬量分 時(shí)輸入，共用 A/D 轉(zhuǎn)換器進(jìn)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(jìn)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。當(dāng) ALE 線為高電平時(shí)，地址鎖 存與譯碼器將 A，B，C 三條地址線的地址信號進(jìn)行鎖存，經(jīng)譯碼后被選中的通 道的模擬量進(jìn)轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換。通道選擇表 1 所示。當(dāng) ST 上跳沿時(shí)，所有內(nèi)部寄存器清零；下跳沿時(shí)，開 始進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換；在轉(zhuǎn)換期間，ST 應(yīng)保持低電平。當(dāng) EOC 為高電平時(shí)，表明轉(zhuǎn)換結(jié)束；否則，表明正在進(jìn)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(shí)鐘輸入信號線。 本設(shè)計(jì)中用單片機(jī)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(shí)鐘信號由單片機(jī)的 ALE 端經(jīng) 74HC74 觸發(fā)器二分頻后提供，單片 機(jī)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(jìn)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(gè)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(guān)閉信號，正常操作時(shí)接地；當(dāng)它 為高電平時(shí)，供電電流小于 5μA。GND 為地端或 電源負(fù)端。RS－為內(nèi)傳感電阻的負(fù)載端。 在本設(shè)計(jì)中，電阻 R4 采用 20K/ 精密電阻，在輸出最大 500mA 時(shí) 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(jī)的運(yùn)行設(shè)置初始的運(yùn)行環(huán)境， 主要完成以下工作： 清片內(nèi)， 每次單片機(jī)加電時(shí)，都將引起單片機(jī)的上電復(fù)位操作。這些未知的 13 值在單片機(jī)復(fù)位完成，正式運(yùn)行以后，會產(chǎn)生無法讓程序設(shè)計(jì)人員掌握的后果， 甚至?xí)斐上到y(tǒng)的損壞。設(shè)置系統(tǒng)運(yùn)行所需的各個(gè)參數(shù)，設(shè)置 定時(shí)器和中斷設(shè)定。 開始 清片內(nèi) RAM 初始參數(shù)設(shè)定 AD 設(shè)定 定時(shí)器設(shè)定 中斷設(shè)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(guān)、是否處在有效的開關(guān)狀態(tài)，以決定是否啟動系統(tǒng) 運(yùn)轉(zhuǎn)。其中讀 取端口后要做一定的延時(shí)以排除鍵抖引起的誤動作。 入口 讀 I/O 口 N 延時(shí) 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(jī)時(shí)，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(yīng)的字