【正文】 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。 太陽能充電器的優(yōu)點 多功能太陽能充電器相對于其他的能源，是可再生的，永遠也用不完，其他能源的話，一個是資源稀缺有限，第二個要花很多錢，多功能太陽能充電器的話，是真正不花錢的，一年的維護費用相當(dāng)于普通能源的 10%左右，所以在節(jié)能、經(jīng)濟、安全方面，多功能太陽能充電器都有它的好處。 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，而是采取開始恒流快速充電，待電池電壓上升到設(shè)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(shè)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(yīng)來自太陽能電池板外，充分利用單片機 的智能性，設(shè)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(dāng)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(fù)雜的控制系統(tǒng)， PIC 系列單片機時當(dāng)前應(yīng)用廣泛的單片機系列，PIC 最大的特點是不搞單純的功能堆積，而是從實際出發(fā)，重視產(chǎn)品的性能與價格比，靠發(fā)展多種型號來滿足不同層次的應(yīng)用要求。本系統(tǒng)總體設(shè)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，由單片機編程實現(xiàn) PWM 波控制開關(guān)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(shè)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(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)稱功率 。 LM2576 的介紹 圖 2 LM2576 典型應(yīng)用電路 LM2576 的簡介 嵌入式控制系統(tǒng)的 MCU 一般都需要一個穩(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大的“熱損失” (其值為 V 壓降 I 負荷 )，其工作效 率僅為 30%～ 50%。 而開關(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，開關(guān)穩(wěn)壓電源的功 耗極低，其平均工作效率可達 70%～ 90%。因此，開關(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 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。 這些穩(wěn)壓器內(nèi)部含有頻率補償器和一個固定頻率振蕩器，將外圍元件的數(shù)目減到最少，使用簡便。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)斷電路和故障保護功能，待 機電流只有 50uA，效率可達 80%以上。肖特基二極管具有開關(guān)頻率高和正向壓降低等優(yōu)點。（本設(shè)計采用太陽能對手機充電，目前太陽能電池的光電轉(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）。 （ 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。 單片機最小系統(tǒng)部分 圖 3 本系統(tǒng)單片機主要完成的任務(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定時器定時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(shè)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。其主要的參數(shù)如下： （ 1）工作速度：，振蕩器 /時鐘的輸入頻率為 32M,指令周期為 125ns。 （ 3） 高精度的內(nèi)部振蕩器，出廠時校準(zhǔn)為177。 （ 4）具有節(jié)能的休眠模式，上電復(fù)位，上電延時定時器，欠壓復(fù)位。當(dāng)供電電壓 時，消耗的電流僅 。 （ 7）獨立的可編程引腳電平變化中斷引腳，獨立的可編程弱上拉。 （ 9）支持 10 位分辨率并且最多 14 路通道的模數(shù)轉(zhuǎn)換器 ADC，提供可選擇的高精度的 , 參考電壓源。 其中 P_download 是單片機程序下載口，因為 PIC 單片機是低電平復(fù)位，所以 R24，C19 起到上電復(fù)位功能， S6 提供手動復(fù)位； C17， C18 是濾波去耦電容，保證單片機供電的穩(wěn)定。該器件封裝便于客戶輕 松實施。該器件具有精確的低偏置線性霍爾傳感器電路，且其銅制的電流路徑靠近晶片的表面。通過將磁性信號靠近霍爾傳感器，實現(xiàn)器件精確度優(yōu)化。當(dāng)通過用作電流感測通路的主要銅制電流路徑（從引腳 1 和 2，到 3 和 4）的電流不斷上升時，器件的輸出具有正斜率 (VIOUT(Q))。銅線的粗細允許器件在可達 5 的過電流條件下運行。這讓 ACS712 電流傳感器 IC 可用于那些要求電氣絕緣卻未使用光電絕緣器或其它昂貴絕緣技術(shù)的應(yīng)用。引腳架鍍采用 100% 霧錫電鍍，可與標(biāo)準(zhǔn)無鉛 (Pb) 印刷電路板裝配流程兼容。器件在出廠 裝運 電容的過充。 5. Q3， R23， Q4， R22， D7， L2， C20：構(gòu)成 BUCK 斬波降壓電路。它有兩種類型，即線性變換器和開關(guān)變換器。 DC/DC 變換是將固定的直流電壓變換成可變的直流電壓，也稱為直流斬波。（ 2） Boost 電路 ——升壓斬波器，其輸出平均電壓 U0 大于輸入電壓 Ui，極性相同。（ 4）Cuk 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，電容 傳輸。 在本電路中輸入始終大于輸出，所以采用脈寬調(diào)制方式的 BUCK 變換器， BUCK 變換器又稱降壓變換器、串聯(lián)開關(guān)穩(wěn)壓電源、三端開關(guān)型降壓穩(wěn)壓器。 電壓跟隨器部分 LM224 是低功耗四運算放大器 ,內(nèi)部集成了 4 個運算放大器，該器件具有功耗低、精度高等優(yōu)點。 在該電路中，電壓跟隨器作用是做緩沖級 (buffer)及隔離級。在這個時候，就需要電壓跟隨器來從中進行緩沖。電壓跟隨器的輸入阻抗高、輸出阻抗低特點，當(dāng)輸入阻抗很高時，就相當(dāng)于對前級電路開路；當(dāng)輸出阻抗很低時，對后級電路就相當(dāng)于一個恒壓源，即輸出電壓不受后級電路阻抗影響。 液晶模塊接口部分 該液晶顯示模塊是 JM12864M2 漢字圖形點陣液晶顯示模塊，可顯示漢字及圖形，內(nèi)置 8192個中文（ 16X16點陣）、 128個字符（ 8X16點陣）及 64X256點陣顯示 RAM（ GDRAM）。 12864 讀寫時序 其中，可調(diào)節(jié)電位器 R3 來調(diào)節(jié)液晶顯示的對比度。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。 其功能是用來設(shè)置充電的相關(guān)參數(shù)：如預(yù)充電電流大小，正常充電電流大小，浮充電流大小和充電截止電壓等等。 圖 10 程序整體框 電路啟動初始化 初始化是為單片機的運行設(shè)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(fù)位操作。這些未知的值在單片機復(fù)位完成，正式運行以后，會產(chǎn)生無法讓程序設(shè)計人員掌握的后果 ， 甚至?xí)斐上到y(tǒng)的損壞。設(shè)置系統(tǒng)運行所需的各個參數(shù)，設(shè)置定時器和中斷設(shè)定。 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。 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