【正文】 沒(méi)電所帶來(lái)的麻煩而苦惱，但又不能及時(shí)找到可以充電的場(chǎng)所，影響了手機(jī)的正常使用。與常規(guī)的充電器相比，太陽(yáng)能充電器必將因?yàn)楸銛y式而得到長(zhǎng)遠(yuǎn)的發(fā)展。solar energy。intelligent。一些能源專家認(rèn)為，在眾多可再生能源中，太陽(yáng)能不但取之不盡，而且清潔安全，是理想的可再生能源。 太陽(yáng)能的利用主要有兩大方向，一是把太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為熱能，另一個(gè)就是將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能，其中重點(diǎn)是后者。目前，光伏發(fā)電產(chǎn)品主要用于三大方面：一是 為無(wú)電場(chǎng)合提供電源，主要為新疆西藏等一些無(wú)電地區(qū)生活生產(chǎn)提供電力；二是日用電子產(chǎn)品，如各類太陽(yáng)能充電器、太陽(yáng)能路燈等；三是并網(wǎng)發(fā)電。 一段時(shí)間以來(lái)，太陽(yáng)能一直被廣泛地用于高新科技產(chǎn)業(yè)。近段時(shí)間，人們正考慮把太陽(yáng)能用于范圍更寬廣的消費(fèi)電子應(yīng)用。 太陽(yáng)能充電器的優(yōu)點(diǎn) 便攜式 太陽(yáng)能充電器 相對(duì)于其他的能源，在便利性、節(jié)能、智能、安全方面，太陽(yáng)能充電器與常規(guī)充電器相比，有以下優(yōu)點(diǎn)： （ 1）、適用于各種戶外場(chǎng)合。不僅以綠色能源作為供應(yīng)源，而且 光伏發(fā)電設(shè)備極為精煉，可靠穩(wěn)定，安裝維護(hù)簡(jiǎn)便； （ 3）、擁有單片機(jī)充分的智能性。無(wú)論何時(shí)何地 ,您都可以極為方便的對(duì)您的移動(dòng)設(shè)備進(jìn)行充電。 本課題研究的主要內(nèi)容 便攜式太陽(yáng)能充電器在陽(yáng)光下，通過(guò)光能轉(zhuǎn)換為電能并通過(guò)控制電路把光能產(chǎn)生的電能對(duì)移動(dòng)電子產(chǎn)品進(jìn)行充電。作為安全性的電池，目前聚合物鋰電池的充電方式一般為恒流恒壓充電：首先以穩(wěn)定電流充電，當(dāng)電池電壓升高至一定值時(shí)，電路狀態(tài)改為穩(wěn)定電壓充電，之后電流逐漸降低至零，充電完成。 3 2. 硬件設(shè)計(jì) 總體方案的設(shè)計(jì) 考慮整體因素，一方面太陽(yáng)光因時(shí)間問(wèn)題參數(shù)變化較大，另一方面太陽(yáng) 能電池在使用時(shí)內(nèi)阻高，導(dǎo)致輸出電壓不穩(wěn)定和輸出電流較小等問(wèn)題。如今的電子產(chǎn)品的研發(fā)和生產(chǎn)已經(jīng)進(jìn)入了智能化時(shí)代，理所當(dāng)然的，本 設(shè)計(jì) 的便攜式移動(dòng)太陽(yáng)能充電器也要做到智能化。并由 ADC0809實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集及轉(zhuǎn)換，由 AT89C51單片機(jī)進(jìn)行處理，實(shí)現(xiàn)電路的智能輸出與控制。圖 21 為系統(tǒng)設(shè)計(jì)總體 方案示意圖。在太陽(yáng)的光照下，單元太陽(yáng)能電池組件能產(chǎn)生一定的電動(dòng)勢(shì)，通過(guò)單元組件的串并聯(lián)構(gòu)成太陽(yáng)能電池方陣，以達(dá)到系統(tǒng)輸入電壓的要求。 目前，太陽(yáng)能光伏發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用已從軍事、航天等高新科技領(lǐng)域走 ADC0809 DC/DC變換 顯示 按鍵 89C51 太陽(yáng)能電池板 移動(dòng)設(shè)備電池 7805穩(wěn)壓中介 4 進(jìn)平民百姓的視野。從長(zhǎng)遠(yuǎn)的目光來(lái)看，隨著太陽(yáng)能電池制造技術(shù)的發(fā)展以及光伏發(fā)電裝置性能的不斷完善，必將為人類大規(guī)模地利用太陽(yáng)能提供廣闊的市場(chǎng)，太陽(yáng)能的利用也一定會(huì)占據(jù)越來(lái)越重要的地位。 在此 設(shè)計(jì) 中，我們采用的是硅太陽(yáng)能電池。該設(shè)計(jì)采用模塊組合，將太陽(yáng)能板進(jìn)行串、并聯(lián)以達(dá)到具有一定要求的輸出電流和輸出電壓的一組光伏電池。 51 系列單片機(jī)處理器 51 系列單片機(jī)作為當(dāng)今使用最為廣泛的處理器具有明顯的優(yōu)勢(shì)，綜合各方面因素，本 設(shè)計(jì) 采用采用 51 系列單片機(jī) AT89C51。 圖 22 單片機(jī)引腳排列 本 設(shè)計(jì) 中單片機(jī)的主要任務(wù)是通過(guò)計(jì)算，對(duì)電池板最大輸出功率進(jìn)行尋找以及確定充電電池的充電狀態(tài)。 單片機(jī)最大的好處是可以重復(fù)使用以及修改電路工作狀態(tài)方便，而且簡(jiǎn)化了硬件電路設(shè)計(jì)。由于本電路設(shè)計(jì)需要 5V 的輸出電壓，故選擇三端穩(wěn)壓器 7805. 7805 是常用的三端穩(wěn)壓器，一般使用的是 TO220 封裝，能提供 5V 的直流輸出電壓，內(nèi)置電源保護(hù)電路。 圖 23 三端穩(wěn)壓集成電路 7805 的引腳及封裝圖 單片機(jī)電源電路的設(shè)計(jì)以三端集成穩(wěn)壓器 7805 為核心，屬于串聯(lián)穩(wěn)壓電路，圖 23 是三端穩(wěn)壓集成電路 7805 的引腳及封裝圖。 電壓電流的 A/D 采集 電路中設(shè)計(jì)了多功能電壓電流輸出，并且配帶顯示器，故應(yīng)在電路中加入數(shù)模轉(zhuǎn)換元件。 ADC0809 是一個(gè)比較具有代表性的數(shù)模轉(zhuǎn)換元件，在現(xiàn)實(shí)生活生產(chǎn)中使用較為廣泛。由于在 Proteus 中ADC0809 沒(méi)有仿真 模塊，故不能使用 ADC0809 進(jìn)行仿真，所以一般在硬件仿真時(shí)采用 ADC0808 進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換，但在實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)時(shí)采用 ADC0809 進(jìn)行 A/D轉(zhuǎn)換。圖 24 為 ADC0808 的引腳圖。 GND：地。 VREF（ ）：參考電壓負(fù)端。 ALE：地址鎖存允許信號(hào)輸入端。 CLK：時(shí)鐘信號(hào)輸入端。 通道選擇表如下表所示。 ADC0808轉(zhuǎn)換完成的數(shù)據(jù)發(fā)送至 AT89C51 的 P2 口，然后由 AT89C51 進(jìn)行處理以便電路的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)。 設(shè)計(jì) 初期，本人選擇的是 MAX471 測(cè)量元件，由于在使用的仿真軟件 Proteus 中沒(méi)有元件模板，而且進(jìn)行封裝的話，各項(xiàng)參數(shù)不好設(shè)置，故使用另外一個(gè)測(cè)量元件 ACS712，而且 ACS712 可以為大多數(shù)情況下的直交流測(cè)量提供一個(gè)很好的解決方案。 圖 25 ACS712 引腳圖 C B A 選擇的通道 0 0 0 IN0 0 0 1 IN1 0 1 0 IN2 0 1 1 IN3 1 0 0 IN4 1 0 1 IN5 1 1 0 IN6 1 1 1 IN7 9 如圖 25 為 ACS712 引腳圖， ACS712 具 有以下優(yōu)點(diǎn)： （ 1） 、封裝輕便，在各種電路上使用方便。適用于一些對(duì)電氣絕緣要求較高的設(shè)備。 按鍵電路的選擇及設(shè)計(jì) 由于本電路設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)功能較多，故在電路中加入了六個(gè)按鍵，分別實(shí)現(xiàn)電路的輸出 功能選擇鍵（為移動(dòng)設(shè)備充電和作為直流電源）、數(shù)字加減鍵、確定鍵和過(guò)電流保護(hù)指示燈功能，在本電路中，將按鍵接在 P1 口。 在本設(shè)計(jì)中由于按鍵不是太多，故采用獨(dú)立按鍵法，這樣可以減小編程的難度，圖 26 為本設(shè)計(jì)的按鍵接線圖。在實(shí)際工作中還需考慮按鍵的抖動(dòng)問(wèn)題，所 以在電路的軟件編程中按鍵部分必須加入延時(shí)程序以保證電路的準(zhǔn)確性。單片機(jī)只需要把要顯示的字形代碼發(fā)送到接口電路，直到有新的數(shù)據(jù)要顯示時(shí) ,再發(fā)送新的字形碼可以了。 圖 27 數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)電路 在實(shí)際電路需要一個(gè)中介作為 LED 顯示器的靜態(tài)顯示接口以便連接在AT89C51 上。圖 27 為 11 數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)電路 。 12 3. 軟件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)整體程序框架 設(shè)計(jì) 電路整體工作主要由單片機(jī)程序控制實(shí)現(xiàn)。 啟 動(dòng)數(shù) 據(jù) 初 始 化電 源 子 程 序充 電 子 程 序充 電 完 成電 池 充 電NY 圖 31 程序整體框架流程 電路初始化程序 初始化是每個(gè)具有單片機(jī)電路開(kāi)始工作的必需的工作，主要完成以下工作： （ 1） 、清片內(nèi) ram，進(jìn) 行上電復(fù)位操作； （ 2） 、置初始參數(shù)設(shè)定，以利系統(tǒng)的工作； （ 3） 、設(shè)置系統(tǒng)運(yùn)行所需的各個(gè)參數(shù)； （ 4） 、返回執(zhí)行充電任務(wù)。 通常所用的按鍵為輕觸機(jī)械開(kāi)關(guān)，因機(jī)械觸點(diǎn)在閉合及斷開(kāi)的瞬間均伴隨有一連串的抖動(dòng)，一般為 5ms～ 20ms， 13 所以讀取端口后要做一定的延時(shí)以排除鍵抖引起的誤動(dòng)作。 入 口讀 I/O口處 理 存 入 緩 存返 回延 時(shí)NY 圖 32 按鍵子程序結(jié)構(gòu)流程圖 數(shù)碼管顯示子程序 開(kāi)機(jī)時(shí)，需要先進(jìn)行初始化數(shù)碼管。 入 口初 始 化按 鍵 按 下查 詢 顯 示返 回NY 圖 33 數(shù)碼管顯示子程序結(jié)構(gòu)流程圖 14 當(dāng)要顯示某字符時(shí)，片內(nèi)工作為：把首先把起始地址送入 DPTR 中作為基址，然后將緩沖區(qū)內(nèi)的數(shù)據(jù)作為偏移量送入變址寄存器 A，執(zhí)行查表指令 “MOVCA， A+DPTR”，則累加器 A 中得到的結(jié)果即對(duì)應(yīng)數(shù)字的字形碼。程序流程如圖 34 所示。這種設(shè)備都是采用恒壓恒流充電，首先是恒流充電，當(dāng)充電電壓達(dá)到 時(shí)轉(zhuǎn)入第二階段，即恒壓充電方式，此時(shí)充電電流逐漸降低到零，則表示電池完全充滿。 15 入 口采 集 電 壓 電 流恒 流 充 電恒 壓 充 電充 電 完 成返 回電 壓 NY 圖 35 充電子程序結(jié)構(gòu)流程圖 電源子程序的設(shè)計(jì) 本 設(shè)計(jì)的便攜式太陽(yáng)能充電器與傳統(tǒng)充電器相比較，具有完善的過(guò)電流智能保護(hù)，而且可以選擇輸出為充電電源還是直流電源。 16 開(kāi) 始采 集 電 壓 電 流關(guān) 斷 輸 出過(guò) 電 流輸 出 電 壓 判 斷增 大 占 空 比 不 變返 回減 小 占 空 比NY小大相 等 圖 36 電源子程序結(jié)構(gòu)流程圖 17 參考文獻(xiàn) [1] 蔣鴻飛，胡淑婷 . 綠色能源 ——太陽(yáng)能充電器 [J]. 上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào) (自然科學(xué)版 )，2021 年 2 月 . [2] 譚浩強(qiáng) . C 語(yǔ)言程序設(shè)計(jì) [M]. 清華大學(xué)出版社， 2021 年 7 月 . [3] 李朝青 . 單片機(jī)原理及接口技術(shù) [M]. 北京航空航天大學(xué)出版社， 2021 年 5 月 . [4] 張?jiān)?，王紅玲 . 電子技術(shù)導(dǎo)論 . 西南交通大學(xué)出版社， 2021 年 9 月 . [5] 華成英，童詩(shī)白 . 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) . 北京：高等教育出版社， 2021 年 . [6] 張紅梅，尹云華 . 太陽(yáng)能電池的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì) [J]. 水電能源科學(xué)， 2021 年 . [7] 濱川圭弘 . 太陽(yáng)能光伏電池及其應(yīng)用 [M]. 科學(xué)出版社， 2021 年 . [8] 沈德金等 . 接口電路與實(shí)用程序?qū)嵗?[M].