【正文】 ，經(jīng)光耦驅(qū)動電路來控制MOSFET。圖 系統(tǒng)原理圖最后通過通信模塊實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳送和保存。數(shù)據(jù)存儲電路模塊，使得當(dāng)電壓出現(xiàn)異常時，讓蜂鳴器報警，同時把異常電壓值通過I2C總線存放在E2PROM中，作為以后分析使用。使用STC公司高密度非易失性高加密性存儲器技術(shù)制造，與工業(yè)80C51產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。STC89C52具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能：8k字節(jié)Flash，256字節(jié)RAM，32位I/O 口線，看門狗定時器，2個數(shù)據(jù)指針，三個16位定時器/計數(shù)器，一個6向量2級中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時鐘電路?？臻e模式下，CPU停止工作，允許RAM、定時器/計數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。同時該芯片還具有PDIP、TQFP和PLCC等三種封裝形式，以適應(yīng)不同產(chǎn)品的需求。STC89C52常見的是PDIP封裝，是一個有40個引腳的芯片。如VCC、GND、XTALXTAL2。RST、ALE/、/VPP。如P0、PPP3。晶振工作時，RST引腳持續(xù)2個機器周期高電平將使單片機復(fù)位。特殊寄存器AUXR(地址8EH)上的DISRTO位可以使此功能無效。（2）ALE/：地址鎖存控制信號(ALE)是訪問外部程序存儲器時，鎖存低8 位地址的輸出脈沖。在一般情況下，ALE以晶振六分之一的振蕩頻率輸出脈沖，可作為外部定時器或時鐘使用。這一位置“1”，ALE僅在執(zhí)行MOVX或MOVC指令時有效。這個ALE使能標(biāo)志位(地址為8EH的SFR的第0位)的設(shè)置對微控制器處于外部執(zhí)行模式下無效。當(dāng)STC89C52從外部程序存儲器執(zhí)行外部代碼時，在每個機器周期被激活兩次，而在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，將不被激活。為使能從0000H 到FFFFH的外部程序存儲器指令，必須接GND。在flash編 程期間，也接收12伏Vpp電壓。本設(shè)計單片機最小系統(tǒng)擴展電路包括上電復(fù)位電路，時鐘電路，工作指示燈和蜂鳴器報警電路等。片內(nèi)振蕩器的振蕩頻率非常接近晶振頻率，~12MHz之間選取。圖 時鐘電路 圖 復(fù)位電路（2）復(fù)位電路復(fù)位是單片機的初始化操作。除了進入系統(tǒng)的正常初始化之外，當(dāng)由于程序運行出錯或操作錯誤使系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài)時，為擺脫困境，也需按復(fù)位鍵重新啟動。本系統(tǒng)采用的是上電+電平按鈕復(fù)位，上電復(fù)位是通過外部復(fù)位電路的電容充電來實現(xiàn)的。復(fù)位電路雖然簡單，但其作用非常重要。初步檢查可用示波器探頭監(jiān)視RST引腳，按下復(fù)位鍵，觀察是否有足夠幅度的波形輸出(瞬時的)，還可以通過改變復(fù)位電路電阻和電容值進行實驗。其中LED1為正常充電指示燈，LED2為過壓指示燈，LED3為欠壓指示燈。 圖 圖 蜂鳴器報警電路（4）蜂鳴器報警電路報警電路采用蜂鳴器來發(fā)出報警聲音，由于STC89C52輸出引腳的驅(qū)動能力較弱，所以蜂鳴器要加三極管進行驅(qū)動。 充放電電路，電路由防反充二極管D濾波電容C4和C穩(wěn)壓管D續(xù)流二極管DMOSFET管Q1和Q2等構(gòu)成。分析可知，通過控制MOSFET管閉合和斷開的時間（即PWM—脈沖寬度調(diào)制），就可以控制輸出電壓。而且MOSFET只有多數(shù)載流子參與導(dǎo)電，不存在少數(shù)載流子的復(fù)合時間，因而開關(guān)頻率可以很高，非常適合作控制充放電開關(guān)。當(dāng)光耦U2斷開時，由于Q1的G極電壓接近蓄電池電壓，S極是接地，使得Vgs0，當(dāng)G極電壓達到一定值時，Q1導(dǎo)通。電容C5是對蓄電池輸出電壓進行濾波，以保證負載供電電路的穩(wěn)定性。當(dāng)用戶將蓄電池反接至控制器時，續(xù)流二極管D3可以進行續(xù)流，從而保護控制器不被毀壞。Q2關(guān)閉停止放電，關(guān)斷負載來實現(xiàn)欠壓關(guān)斷。M0S管Q1控制著充電電路，當(dāng)充電控制信號PWM為低電平時，光耦內(nèi)部的發(fā)光二極管的電流近似為零，右側(cè)三極管不導(dǎo)通，輸出端兩管腳間的電阻很大，相當(dāng)于開關(guān)“斷開”，輸出端K1被抬高，電阻R9右側(cè)被穩(wěn)壓管D2穩(wěn)壓到12V左右，MOSEFT的Vgs0，MOS管Q1開啟，太陽能極板開始對蓄電池充電；當(dāng)充電控制器信號為高電平時，光耦內(nèi)部的發(fā)光二極管發(fā)光，三極管導(dǎo)通，輸出端兩管腳間的電阻變小，相當(dāng)于開關(guān)“接通”，此時從U2輸入的電壓經(jīng)光耦流向接地端，K1處的電壓接近為零，MOSEFT的Vgs0，Q1截止，充電電路關(guān)斷。M0S管Q2控制著放電電路，其原理與Q1相似。市場中集成的A/D轉(zhuǎn)換器品種很多，選用時需要綜合考慮各種因素進行選取。因為蓄電池電壓的采集轉(zhuǎn)換在系統(tǒng)中極為重要，所以下面對所選ADC0804芯片及在本系統(tǒng)中是典型連接電路予以介紹。AD轉(zhuǎn)換器最主要的技術(shù)參數(shù)是轉(zhuǎn)換速度和轉(zhuǎn)換精度，由于逐次比較型兼有并行A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換速度高和雙積分型轉(zhuǎn)換精度高的優(yōu)點，所以得到普遍應(yīng)用。ADC0804 為一只具有20引腳并行8位CMOS工藝逐次比較型的集成A/D 轉(zhuǎn)換器， 其規(guī)格如下： (1) 高阻抗?fàn)顟B(tài)輸出，分辨率：8 位(0~255)(2) 存取時間：135 us ；轉(zhuǎn)換時間：100 us(3) 總誤差：正負1LSB (4) 工作溫度：0度~70度； (5) 模擬輸入電壓范圍：0V~5V (6) 參考電壓：；工作電壓：5V (7) 輸出為三態(tài)結(jié)構(gòu)，可直接連接在數(shù)據(jù)總線上?！獠孔x取轉(zhuǎn)換結(jié)果的控制輸出信號?！脕韱愚D(zhuǎn)換的控制輸入，相當(dāng)于 ADC 的轉(zhuǎn)換開始（=0 時），當(dāng) 由 1變?yōu)?0時，轉(zhuǎn)換器被清除：當(dāng) 回到 1時，轉(zhuǎn)換正式開始。VIN(+) VIN() ——差動模擬電壓輸入。 AGND,DGND——模擬信號以及數(shù)字信號的接地. VREF/2—參考電平輸入，決定量化單位。由分壓公式得出采集的電壓為ADIN，符合A/D轉(zhuǎn)換芯片的ADC0804的輸入值。用來實現(xiàn)片選；、進行讀寫控制；CLK、CLKR、GND之間用電阻和電容構(gòu)成RC振蕩電路，用來給ADC0804提供工作所需的脈沖。 LCD顯示電路液晶具有體積小、功耗低，顯示清晰的優(yōu)點，所以比較適合作顯示使用。在使用1602之前，我們首先查閱其使用手冊，對其進行一定的了解。表 1602的主要技術(shù)參數(shù)顯然，1602液晶可以滿足要求，接下來介紹其各個引腳的功能，為后面設(shè)計電壓顯示電路做準(zhǔn)備。用來實現(xiàn)片選；，進行數(shù)據(jù)和命令選擇；R/，進行讀寫控制； 為防止直接加5V電壓燒壞背光燈，在15腳串接一個10 的電阻用于限流。數(shù)據(jù)輸入端D0D7接單片機的P0口用于電壓數(shù)據(jù)的傳送。若采用普通存儲器，在掉電時需要備用電池供電，并需要在硬件上增加掉電檢測電路，但存在電池不可靠及擴展芯片占用單片機過多口線的缺點。AT24C02可有效解決掉電數(shù)據(jù)保存問題，可對所存在數(shù)據(jù)保存100年，并可多次擦寫，擦寫次數(shù)可達10萬次以上。AT24C02內(nèi)部有一個8字節(jié)頁寫入數(shù)據(jù)緩沖器。為了更好的使用AT24C02，首先來介紹其各個引腳功能， 所示。所有接到I2C總線設(shè)備上的串行數(shù)據(jù)SDA都接到總線的SDA上，各設(shè)備的時鐘線SCL接到總線的SCL上。單片機通信是指單片機與計算機或單片機與單片機之間的信息交換，不過通常使用的是單片機與計算機之間的通信。由于并行通信存在使用傳輸線較多，長距離傳送成本高且收、發(fā)方的各位同時接受存在困難等諸多問題，所以在現(xiàn)代單片機測控系統(tǒng)中，信息的交換多采用串行通信方式。由于單片機的電平和計算機電平不兼容，設(shè)計中采用MAX232芯片進行TTL電平和RS232電平之間的轉(zhuǎn)換。MAX232芯片是專門為電腦的RS232標(biāo)準(zhǔn)串口設(shè)計的單電源電平轉(zhuǎn)換芯片,使用+5v單電源供電。了解芯片的主要特點之后，接下來我們來認(rèn)識MAX232它的各個引腳的功能，即有什么作用，以更好地設(shè)計串口通信電路。由6腳和4只電容構(gòu)成。第二部分是數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換通道。 其中13腳（R1IN）、12腳（R1OUT）、11腳（T1IN）、14腳（T1OUT）為第一數(shù)據(jù)通道。TTL/CMOS電平從T1IN、T2IN輸入轉(zhuǎn)換成RS232電平從T1OUT、T2OUT送到電腦DB9插頭；DB9插頭的RS232數(shù)據(jù)從R1IN、R2IN輸入轉(zhuǎn)換成TTL/CMOS數(shù)據(jù)后從R1OUT、R2OUT輸出。15腳GND、16腳VCC（+5v）圖 MAX232引腳圖按照串行通信原理，根據(jù)RS232串口協(xié)議和MAX 232芯片的引腳功能，結(jié)合STC89C52單片機串行中斷方式，本設(shè)計采用串口方式1（10位數(shù)據(jù)的異步通信）來構(gòu)建串口通信電路。當(dāng)然單片機和DB9要共地，這是實現(xiàn)串行通信的前提條件。4 12V直流轉(zhuǎn)220V交流逆變器逆變器主要由MOS場效應(yīng)管，普通電源變壓器構(gòu)成。下面介紹該變壓器的工作原理及制作過程。 逆變電路圖這里采用CD4069構(gòu)成方波信號發(fā)生器。電路的震蕩是通過電容C1充放電完成的。圖示電路的最大頻率為：fmax=1/—6= 最小頻率為:fmin=1/—6= 由于元件的誤差，實際值會略有差異。 場效應(yīng)管電路 場效應(yīng)管電源開關(guān)電路MOS場效應(yīng)管的工作原理介紹：下面簡述一下用C—MOS場效應(yīng)管（增強型MOS場效應(yīng)管）組成的應(yīng)用電路的工作過程（）。當(dāng)輸入端為底電平時，P溝道MOS場效應(yīng)管導(dǎo)通，輸出端與電源正極接通。在該電路中，P溝道MOS場效應(yīng)管和N溝道場效應(yīng)管總是在相反的狀態(tài)下工作，其相位輸入端和輸出端相反。同時由于漏電流的影響，使得柵壓在還沒有到0V，通常在柵極電壓小于1V到2V時，MOS場效應(yīng)管即被關(guān)斷。也以為如此，使得該電路不會因為兩管同時導(dǎo)通而造成電源短路。工作原理同前所述，這種低電壓、大電流、頻率為50Hz的交變信號通過變壓器的低壓繞組時，會在變壓器的高壓側(cè)感應(yīng)出高壓交流電壓，完成直流到交流的轉(zhuǎn)換。逆變器的變壓器采用次級為12V、電流為10A、初級電壓為220V的成品電源變壓器。N溝道MOS場效應(yīng)管（2SK2956）最大漏極電流為50A，場效應(yīng)管導(dǎo)通時，漏—源極間電阻為7毫歐。所以在考慮散熱器時應(yīng)注意這點。盡管場效應(yīng)管工作于開關(guān)狀態(tài)時發(fā)熱量不會很大，出于安全考慮這里選用的散熱器稍偏大。既便于調(diào)試，連接，又便于移植、修改。包括以下幾部分：系統(tǒng)主程序設(shè)計，電壓采集轉(zhuǎn)換模塊， 顯示模塊和異常數(shù)據(jù)存儲模塊。蓄電池電壓的采集、轉(zhuǎn)換顯示和異常數(shù)據(jù)的存儲都在測控子程序中進行，系統(tǒng)應(yīng)用主程序采用模塊化結(jié)構(gòu)，首先完成初始化，然后就開始按順序調(diào)用各個模塊子程序，通過系統(tǒng)自檢和控制指令來實現(xiàn)數(shù)據(jù)處理和電路控制，有效的控制蓄電池充放電。圖 ADC804時序圖如圖，當(dāng)CS與WR同時置低，為低電平時，A/D轉(zhuǎn)換器被啟動，且在WR上升沿后，經(jīng)過約100 uS后， 模數(shù)完成轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換結(jié)果存入數(shù)據(jù)鎖存器，同時，INTR自動變?yōu)榈碗娖剑硎颈敬无D(zhuǎn)換已結(jié)束。反之，若RD為高電平，三態(tài)門處于高阻狀態(tài)，數(shù)據(jù)被鎖存。按照ADC0804芯片的時序圖，此模塊通過對其進行啟動和讀取操作，主要來完成對蓄電池電壓的采集轉(zhuǎn)換，并對結(jié)果進行數(shù)據(jù)處理，送給后面的顯示模塊予以顯示。 A/D轉(zhuǎn)換子程序 顯示模塊通過電壓采集轉(zhuǎn)換子程序，通過單片機處理就可以得到蓄電池的實際電壓值，本設(shè)計用液晶1602作顯示器來進行顯示。下面就1602的初始化指令和操作時序進行介紹。首先關(guān)閉使能，防止開始時顯示亂碼，同時為以后高脈沖寫入數(shù)據(jù)做準(zhǔn)備。 //設(shè)置16X2顯示,5X7點陣,8位數(shù)據(jù)接口write_(0x0c)。//寫一個字符后地址指針加1write_(0x01)。1602的基本時序如下：讀狀態(tài) 輸入：RS=L,=H,E=H 輸出：DO~D7=狀態(tài)字讀數(shù)據(jù) 輸入：RS=H,=H, E=H 輸出：無寫指令 輸入：RS=L,=L, DO~D7=指令碼，E=H高脈沖輸出：DO~D7=狀態(tài)字寫數(shù)據(jù) 輸入：RS=H,=L, DO~D7=數(shù)據(jù)，E=H高脈沖 輸出：無作為顯示用的芯片，通常對其進行寫操作。寫數(shù)據(jù)是指要顯示什么內(nèi)容。（3）將數(shù)據(jù)或命令送到達數(shù)據(jù)線上。關(guān)于時序圖中的各個延時，不同廠家生產(chǎn)的液晶延時不同，不過大多數(shù)基本為納秒級，而單片機操作最小單位為微秒級，因此在寫程序是可不做延時，不過為了使液晶運行穩(wěn)定，最好做簡短延時即可。按照1602液晶的寫操作時序圖，結(jié)合硬件連接電路， 電壓顯示流程圖 數(shù)據(jù)存儲模塊在對蓄電池充放電控制過程中，會出現(xiàn)電壓值過高或過低的異常情況，很有必要對其進行存儲，作為以后分析優(yōu)化使用；同時我們可以按一定周期間隔性的對蓄電池電壓進行采集，然后求取電壓的平均值，通過分析每天的平均值情況，可以大致了解蓄電池的充電情況，這對以后優(yōu)化充放電很有用。AT24C02芯片的優(yōu)點：采用總線標(biāo)準(zhǔn)，串行操作，可以簡化硬件電路；同時具有很好的掉電保護功能。圖 總線模擬時序圖按照時序圖，設(shè)計中為了模擬總線通信，寫出了幾個關(guān)鍵部分的程序：總線初始化、啟動信號、應(yīng)答信號、停止信號等。啟動信號的程序如下：在SCL為高電平期間，SDA一個下降沿為啟動信號。 delay1()。 delay1()。 delay1()。并根據(jù)AT24C02字節(jié)寫入方式，結(jié)合總線時序圖。由于單片機的處理速度很快，因此很容易實現(xiàn)循環(huán)檢