【正文】 DC0809 是 美 國 國 家 半 導(dǎo) 體 公 司 生 產(chǎn) 的 CMOS 工 藝 8 通 道 ， 8 位 逐 次 逼 近 式A/D 轉(zhuǎn) 換 器 ， 其 內(nèi) 部 有 一 個 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 ，李夢竹：太陽能充電器的設(shè)計 10 只 選 通 8 路 模 擬 輸 入 信 號 中 的 一 個 進(jìn) 行 A/D 轉(zhuǎn) 換 。多路開關(guān)可選通 8 個模擬通道，允許 8 路模擬量分時輸入，共用 A/D 轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換。 圖 28 ADC0809 內(nèi)部結(jié)構(gòu)及管腳圖（2）引腳結(jié)構(gòu) （如圖 28 右圖所示）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，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 上升沿時，所有內(nèi)部寄存器清零；下降沿時，開始進(jìn)行A/D 轉(zhuǎn)換；在轉(zhuǎn)換期間，ST 應(yīng)保持低電平。OE 為輸出允許信號，用于控制三條輸出鎖存器向單片機(jī)輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)。D7－D0 為數(shù)字量輸出線。因 ADC0809 的內(nèi)部沒有時鐘電路，所需時鐘信號必須由外界提供，通常使用頻率為 500KHZ。 ADC0809 具體工作過程為：首先 、 輸入 3 位地址，并使 輸出高電平，將地址存入地址鎖存器中。START 上升沿將逐次逼近寄存器復(fù)位。直到 A／D 轉(zhuǎn)換完成，EOC 變?yōu)楦唠娖?，指示A／D 轉(zhuǎn)換結(jié)束，結(jié)果數(shù)據(jù)已存入鎖存器，這個信號可用作中斷申請，而觸發(fā)單片機(jī)動作準(zhǔn)備接收數(shù)據(jù)，這是使 輸出高電平，輸出三態(tài)門打開，轉(zhuǎn)換結(jié)果的數(shù)字量輸出到數(shù)據(jù)總線上，單片機(jī)讀取 P0 口然后做下一步處理操作。李夢竹：太陽能充電器的設(shè)計 12 圖 29 89C51 與 ADC0809 的設(shè)計電路 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。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。它是一種輸出電壓小于輸入電壓的單管不隔離直流變換器。工作原理為當(dāng) uB 為高電平時，T 飽和導(dǎo)通，D 因承受反偏電壓而截止，電感 L 存儲能量，電容 C 充電；發(fā)射極電位 uE=UIUCES≈UI。占空比：在 uB 的一個周期 T 內(nèi)，T on 為調(diào)整管導(dǎo)通時間，T off 為調(diào)整管截止時間，占空比 q=Ton/T。在換能電路中，如果電感 L 數(shù)值太小，在Ton 期間儲能不足，那么在 Toff 還未結(jié)束時，能量已放盡，將導(dǎo)致輸出電壓為零，出現(xiàn)臺階，這是決不允許的。換言之，只有在 L 和 C 足夠大時輸出電壓 Uo 和負(fù)載電流 Io 才為連續(xù)的，LheC 愈大，Uo的波形愈平滑。若將 Ue 視為直流分量和交流分量之和，則輸出電壓的平均值等于 Ue 的直流分量。其電路如圖 210 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。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。方式 0 的輸出是 8 位串行數(shù)據(jù)，通過移位寄存器可將 8 位串行數(shù)據(jù)變成 8 位并行數(shù)據(jù)輸出，也可以將外部的 8 位并行數(shù)據(jù)變成 8 位串行數(shù)據(jù)輸入。李夢竹：太陽能充電器的設(shè)計 14 圖 211 數(shù)碼管顯示電路 本設(shè)計采用基于串口的 LED 數(shù)碼管靜態(tài)顯示電路，在串口擴(kuò)展中最常用的就是基于串口的 LED 數(shù)碼管顯示電路。所謂靜態(tài)顯示，就是每一個顯示器都要占用單獨(dú)的具有鎖存功能的 I／ O 接口用于筆劃段字形代碼?？梢蕴峁﹩为?dú)鎖存的 I／O 接口電路很多，常用的就是通過串口外接串并轉(zhuǎn)換器 74LS164，擴(kuò)展并行的 I／O 口。下面簡述 74LS164 的性能與功能。它是高速硅門 CMOS 器件，與低功耗肖特基性 TTL 器件的引腳兼容。數(shù)據(jù)通過兩個輸入端（DSA 或 DSB）之一串行輸入；任意輸入端可以用作高電平使能端，控制另一輸入端的數(shù)據(jù)輸入。 時 鐘 (CP) 每 次 由 低 變 高 時 ， 數(shù) 據(jù) 右 移 一 位 ， 輸 入 到 Q0， Q0 是 兩 個 數(shù) 據(jù) 輸入 端 （ DSA 和 DSB） 的 邏 輯 與 ， 它 將 上 升 時 鐘 沿 之 前 保 持 一 個 建 立 時 間 的 長 度 。銅陵學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計） 15 第三章 軟件設(shè)計 系統(tǒng)的總體程序設(shè)計框架本設(shè)計整體工作主要由單片機(jī)程序控制實現(xiàn)，其工作過程為：電路啟動初始化，電路功能選擇，輸出選擇并確定輸出，單片機(jī)采集計算輸出 PWM 信號，定時采集數(shù)據(jù)并處理調(diào)節(jié) PWM 信號占空比等，程序整體框架如圖 31 所示。然后判斷 P1 口是否有鍵按下，如果沒鍵按下繼續(xù)判斷。當(dāng) 8 個時鐘脈沖后，字形碼都移至 74LS164 的 Q0Q7，數(shù)碼管就顯示相應(yīng)按鍵的編碼。由于單片機(jī)在以方式 0 串行發(fā)送數(shù)據(jù)的時候數(shù)據(jù)從 RXD 引腳從低位到高位依次輸出，而最先輸出的數(shù)據(jù)經(jīng)過 74LS164 串轉(zhuǎn)并后到達(dá) Q7，也就是說單片機(jī)內(nèi)的 DO 通過串口發(fā)送并經(jīng)過 74LS164 后到達(dá) 74LS164 的 Q7 腳即數(shù)碼管的 A 腳，因此在單片機(jī)內(nèi)字型碼與 74LS164 所對應(yīng)的字型碼正好相反，所以共陽極數(shù)碼管在單片機(jī)內(nèi) O9 所對應(yīng)的字型碼分別是：01H，4FH，12H，06H，4CH，24H，20H，0FH．00H，04H 。 充電子程序的設(shè)計充電過程分兩階段進(jìn)行，第一階段為恒流充電，充電電流可設(shè)定，當(dāng)充電電壓達(dá)到 4V時轉(zhuǎn)入第二階段，即 的恒壓充電方式，恒壓充電電流會隨著時間的推移而逐漸降低，待充電電流降到 時，表明電池已充到額定容量的 93%～95%，此時即可認(rèn)為基本充滿，如果繼續(xù)充下去，充電電流會慢慢降低到零，電池完全充滿。銅陵學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計） 19 入口采集 電壓電流恒流充電恒壓充電返回充電結(jié)束電壓4V ？電流？YNYN圖 33 充電子程序框圖 電源子程序的設(shè)計本太陽能手機(jī)充電器與傳統(tǒng)充電器相比，最大的優(yōu)點(diǎn)就是不僅能直接給電池充電，還能作為普通的直流電源使用，其中的 5V 直流輸出也可以直接給手機(jī)充電，或作為 MP3等其他小電子設(shè)備的供電電源。電源子程序流程圖如圖 34 所示。在硬件電路設(shè)計上遇到一些問題，關(guān)于 DC/DC 轉(zhuǎn)換的 PWM脈寬調(diào)制信號的產(chǎn)生問題，經(jīng)過反復(fù)分析論證，最后確定用單片機(jī)通過編程來實現(xiàn)，這樣將大大降低硬件的成本。程序的設(shè)計既參考了一些資料里的內(nèi)容，也有一些自己的想法對于本設(shè)計，如果進(jìn)行進(jìn)一步的的研究，我認(rèn)為應(yīng)該在以下幾個方面重點(diǎn)考慮：（1）考慮顯示模塊改用液晶顯示，這樣可以減小電流損耗，還可顯示漢字，使顯示更加豐富人性化。李夢竹：太陽能充電器的設(shè)計 22 參考文獻(xiàn)[1] 李朝青. 單片機(jī)原理及接口技術(shù)[M]．北京：北京航空航天大學(xué)出版社． 2021．[2] 孫育才．新型 AT89S51 系列單片機(jī)及其應(yīng)用[M]．北京：清華大學(xué)出版社．2021[3] [J] 1997 [4][M]，高等教育出版社， 2021[5][M]，高等教育出版社，2021[6]張紅梅，尹云華. 太陽能電池的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J]， 水電能源科學(xué) ，2021[7]SungMo kang,Yusuf 數(shù)字集成電路 ——。不積跬步何以至千里，本設(shè)計能夠順利的完成，也歸功于各位任課老師的認(rèn)真負(fù)責(zé)，使我能夠很好的掌握和運(yùn)用專業(yè)知識，并在設(shè)計中得以體現(xiàn)。感謝他們四年來的辛勤栽培。希望這次的經(jīng)歷能讓我在以后學(xué)習(xí)中激勵我繼續(xù)進(jìn)步。PWM波輸出ORG 001BHLJMP TESTOUT 。數(shù)碼管顯示緩沖PWMF BIT 00H 。PWM高電平緩沖PWM1L EQU 72HPWM2H EQU 73H 。檢測周期緩存TESTL EQU 78HTESTV EQU 79H 。輸出電流檢測緩沖PWMT EQU 7BH 。功能選擇TVIBIT 03H 。PWM周期設(shè)為50usMOV TESTH,0FEHMOV TESTL,0CHLCALL DISPLAYLJMP KEYWORKSTART:LCALL TESTINMOV A,TESTVMOV B,33HDIV AB銅陵學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計） 25 JNZ NEXTMOV A,01HNEXT: MOV B,04HMUL AB 。A中為低電平周期MOV R1,AMOV A,0FFHCLR CSUBB A,R1INC AMOV PWM2L,AMOV PWM2H,0FFHMOV A,PWMTCLR CSUBB A,R1 。CPU開中斷MOV TMOD,11H 。TO賦值MOV TL1,PWM2LMOV TH0,TESTH 。A中為低電平周期MOV R1,AMOV A,0FFHCLR CSUBB A,R1INC AMOV PWM2L,AMOV PWM2H,0FFHMOV A,PWMTCLR CSUBB A,R1 。CPU開中斷MOV TMOD,11H 。TO賦值MOV TL1,PWM2LMOV TH0,TESTH 。PWM輸出未完成返回CLR TR0MOV TH0,PWM2HMOV TL0,PWM2LSETB TR0SETB PWMFCLR 。PWM輸出高電平CLR PWMFRETITESTIN:SETB CLR CLR LCALL TESTRETTESTOUT:CLR TR1JNB TVI,STCBATEST1:LCALL TESTLCALL TESTJNB OUT,TEST2MOV A,TESTIINC AJZ PROTECTMOV DPTR,OTVTAB李夢竹：太陽能充電器的設(shè)計 28 MOV A,LEDMOVC A,A+DPTRCLR CCJNE A,TESTV,DADALJMP RETURNDADA: JC XIAOMOV A,PWM2LADD A,01HMOV PWM2L,AMOV A,PWM1LSUBB A,01HMOV PWM1L,ALJMP RETURNXIAO: CLR CMOV A,PWM2LSUBB A,01HMOV PWM2L,AMOV A,PWM1LADD A,01HJNZ RETURNMOV PWM1L,ARETURN:MOV TH1,TESTHMOV TL1,TESTLSETB TR1RETITEST2:MOV A,44HCJNE A,TESTV,DXIDLJMP RETURNDXID: JC DXIXMOV DPTR,OTITABMOV A,LEDMOVC A,A+DPTRJNB OUT,TEST2CJNE A,TESTI,DADA 。恒壓充電LJMP RETURNSTCBA:CLR SETB CLR LJMP TEST1TEST: CLR