【正文】 singly apparent, People who use mobile phones have had the experience, go out or travel no electricity when the battery suddenly, and because they can not be found or does not timely 220V electricity and not to c harge their cell phones affect the normal use of mobile phones. To solve this problem, the course design introduces a multipurpose solar charger, use MCU control, will transform solar energy through the circuit to stabilize the direct current to charge their cell phones and can charge the battery automatically stops charging after, but also as a general DC power use, so get rid of dependence on electricity obtained the freedom of munication. Compared with the conventional charger, solar charger has a clear advantage. Key words: solar energy, battery, single chip, intelligent, BUCK converter 3 1 緒 論 太陽(yáng)能充電器 的研究背景 由于大量燃燒礦物能源，造成了全球性的環(huán)境污染和 能源短缺， 由于 電力、煤炭、石油等不 可再生能源頻頻告急， 能源問(wèn)題日益成為制約國(guó)際社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的瓶頸， 全 球能源日益緊張和環(huán)境的污染越來(lái)越嚴(yán)重，人類(lèi)對(duì)新能源的需求迫在眉睫。與常規(guī)的充電器相比，太陽(yáng)能充電器有著明顯的優(yōu)勢(shì)。 現(xiàn)如今手機(jī)是人們的重要的通訊工具，所以由于電 池沒(méi)電造成的干擾就日漸明顯， 使用手機(jī)的人都有過(guò)這樣的經(jīng)歷，外出或旅游時(shí)電池突然沒(méi)電了，因不能及時(shí)找到或沒(méi)有 220V 市電而無(wú)法給手機(jī)充電，影響了手機(jī)的正常使用。 1 摘 要 太陽(yáng)能 相對(duì)于其他的能源，是可再生的，永遠(yuǎn)也用不完，其他能源資源稀缺有限 ，隨著 化石能源的日益枯竭、人們對(duì)環(huán)境保護(hù)問(wèn)題的重視程度也在不斷提高，尋找潔凈的替代能源問(wèn)題變得越來(lái)越迫切。太陽(yáng)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(lái)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(yáng)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(guò)渡。為了解決這一問(wèn)題，本課程設(shè)計(jì)介紹一種多用太陽(yáng)能手機(jī)充電器，利用單片機(jī)控制，將太陽(yáng)能經(jīng)過(guò)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(dòng)停止充電，還可作為一般直流電源使用，從而擺脫對(duì)市電的依賴(lài)而獲得通信的自由。 關(guān)鍵詞： 太陽(yáng)能，電池， 單片機(jī) ， 智能 ， BUCK 變換器 2 Multipurpose solar mobile charger Abstract Solar relative to other energy, is a renewable, never exhaustless, other energy resources are scarce limited ， Increasing depletion of fossil energy, it39。人類(lèi)要生存社會(huì)要發(fā)展，必須加大綠色可再生能源的利用。 太陽(yáng)能電池是利用太陽(yáng)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(duì)環(huán)境無(wú)污染的可 再生能源。 目前 ， 太陽(yáng)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(mén)，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。 太陽(yáng)能充電器的優(yōu)點(diǎn) 多功能 太陽(yáng)能充電器 相對(duì)于其他的能源，是可再生的，永遠(yuǎn)也用不完，其他能源的話，一個(gè)是資源稀缺有限，第二個(gè)要花很多錢(qián)，多功能 太陽(yáng)能充電器 的話，是真正不花錢(qián)的，一年的維護(hù)費(fèi)用相當(dāng)于普通能源的 10%左右，所以在節(jié)能、經(jīng)濟(jì)、安全方面，多功能 太陽(yáng)能充電器 都有它的好處 。 硅太陽(yáng)能電池 及參數(shù) 硅太陽(yáng)能電池分為單晶硅太陽(yáng)能電池、多晶硅薄膜太陽(yáng)能電池和非晶硅薄膜太 陽(yáng)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(yáng)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(yáng)能電池片常用的為單晶 125 大倒角，其尺寸為 125mm*125mm，對(duì)角線150mm，功率 ，工作電壓 ，工作電流 ，開(kāi)路電壓，短路電流 。 常見(jiàn)的太陽(yáng)能電池電壓有 3V、 6V、9V、 12V、 18V、 32V、 48V 等，更大的用于太陽(yáng)能電廠發(fā)電項(xiàng)目。鋰電池 一般不宜采用全過(guò)程恒流充電方式，而是采取開(kāi)始恒流快速充電，待電池電壓上升到設(shè)定值時(shí)，自動(dòng)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(yáng)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(lái)自太陽(yáng)能電池板外，充分利用單片機(jī)的智能性，設(shè)有完備 5 的電壓電流檢測(cè)保護(hù)電路，并通過(guò)顯示電路顯示電路狀態(tài)，通過(guò)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(yáng)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(guò)太陽(yáng)能電池板吸收太陽(yáng)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)， PIC 系列單片機(jī)時(shí)當(dāng)前 應(yīng)用廣泛的 單片機(jī)系列， PIC 最大的特點(diǎn)是不搞單純的功能堆積，而是從實(shí)際出發(fā)，重視產(chǎn)品的性能與價(jià)格比，靠發(fā)展多種型號(hào)來(lái)滿(mǎn)足不 同層次的應(yīng)用要求。 本系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案如圖 1 所示，通過(guò)太陽(yáng)能電池板將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換為電能，由單片機(jī)編程實(shí)現(xiàn) PWM 波控制開(kāi)關(guān)管從而實(shí)現(xiàn)輸出電壓電流的改PIC16F1937 太陽(yáng)能電池 DCDC 變換 DCDC 變換 超級(jí)電容 手機(jī)電池 按鍵狀態(tài) 液晶顯示 電壓采樣 電壓采樣 PWM 6 變，通過(guò)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(yáng)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(yáng)能電池板技術(shù)參數(shù)指標(biāo)如下 ： 尺寸 120mm 45mm，峰值電壓 6V，峰值電流 100mA，標(biāo)稱(chēng)功率 。 LM2576的介紹 圖 2 LM2576 典型應(yīng)用電路 LM2576 的簡(jiǎn)介 7 嵌入式控制系統(tǒng)的 MCU 一般都需要一個(gè)穩(wěn)定的工作電壓才能可靠工作。這種線性穩(wěn)壓電源的線性調(diào)整工作方式在工作中會(huì)大的 “ 熱損失 ”( 其值為 V壓降 I 負(fù)荷 )，其工作效 率僅為 30%～ 50%。 而開(kāi)關(guān)電源調(diào)節(jié)器件則以完全導(dǎo)通或關(guān)斷的方式工作。因此，開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源的功 耗極低，其平均工作效率可達(dá) 70%～ 90%。因此，開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電 源可大大減少散熱片體積和 PCB 板的面積，甚至在大多數(shù)情況下不需要加裝散熱片，從而減少了對(duì) MCU 工作環(huán)境的有害影響。這些器件的固定輸出電壓有 ,5V,12V,15V,還有可以調(diào)整輸出電壓的型號(hào)。 這些穩(wěn)壓器內(nèi)部含有頻率補(bǔ)償器和一個(gè)固定頻率振蕩器，將外圍元件的數(shù)目減到最少，使用簡(jiǎn)便。一般情況下不需要或只要很小的尺寸的外加散熱片。 4%的誤差，還包括外部關(guān)斷電路和故障保護(hù)功能，待機(jī)電流只有 50uA，效率可達(dá) 80%以上。肖特基二極管 具有開(kāi)關(guān) 頻率 高和正向壓降低等優(yōu)點(diǎn) 。（本設(shè)計(jì)采用太陽(yáng)能對(duì)手機(jī)充電，目前太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)化效率不到 10%，所以應(yīng)該采取一切可能的措施降低系統(tǒng)的功耗）。 8 （ 3） L1， D2， C10：組成 BUCK 降壓 電路 。其輸出電壓 U=*(1+R6/R7)。 （ 4） D3， R8： D3 是 LED 指示燈， R8 是限流電阻。 單片機(jī) 最小系統(tǒng)部分 圖 3 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(guò)程，并將采集到的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)分析處理后生成 PWM 脈寬調(diào)制信號(hào)控制開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通與關(guān)斷，從而控制輸出大小 。在輸出過(guò)程中通過(guò)單片機(jī)定時(shí)器定時(shí)檢測(cè)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