【正文】 %）與、光照效率（ %）、燈具效率（ %）的乘積表示。因此，用 15W的 LED 燈具完全可以代替現(xiàn)有的 36W 的 T8 電感式鎮(zhèn)流器的普通日光燈管。 吉林大學(xué)遠(yuǎn)程教育 2020屆 本科生畢業(yè)論文（設(shè)計） 第四章 系統(tǒng)硬件設(shè)計 系統(tǒng)設(shè)計總體框圖 光 伏 電 池D C / D CM P P TA T 8 9 S 5 1充 放 電 控 制 電 路 L E D 燈蓄 電 池采 樣 電 路切 換 電 路市 電 供 電 電 路圖 41 系統(tǒng)設(shè)計總體框圖 控制模塊的電路設(shè)計 電源電路的設(shè)計 由于單片機(jī) AT89S5 AD 轉(zhuǎn)換器 ADC0809 需要 +5 電壓供電，本設(shè)計電源電路采用LM7805 集成 穩(wěn)壓 器作為穩(wěn)壓器件， 220V 電源整流 濾波 后送入 LM7805 穩(wěn)壓，在輸出端接一個 470μ F和 F 電容 作進(jìn)一步濾除紋波，便可以獲得 5V電壓，而且電路結(jié)構(gòu)簡單。 V i n1GND2+ 5V3M C 7 8 0 5 TC20.33uFC60.33uFC5470uFC12200uF1234D112J212J1FU T1+ 5VV C CL1R11KV i n1GND2+ 12V3C40.33uFC32200uF1 2J3 圖 42 電源電路第 4 章 系統(tǒng)硬件設(shè)計 單片機(jī)最小系統(tǒng)及外圍電路設(shè)計 單片機(jī)最小系統(tǒng)一般由單片機(jī)、晶振電路、復(fù)位電路以及外圍電路 構(gòu)成。單片機(jī)的 18腳（ X2）、 19 腳（ X1）分別代表單片機(jī)內(nèi)反向放大器兩個端口即輸出端和輸入端，如果要組成單片機(jī)所需的時鐘電路，必須在單片機(jī) 18 腳（ X2）和19腳（ X1）之間連接一個特定值的晶振，然后附帶 2個 30PF 的瓷片電容。 復(fù)位電路的設(shè)計：在單片機(jī)啟動或者正在工作時會由于干擾而使程序控制失控，或工作中程序在某個死循環(huán)時均 要采取復(fù)位。 E A /V P31X119X218R E S E T9RD17WR16IN T 012IN T 113T014T115P 101P 112P 123P 134P 145P 156P 167P 178P 0039P 0138P 0237P 0336P 0435P 0534P 0633P 0732P 2021P 2122P 2223P 2324P 2425P 2526P 2627P 2728P S E N29A L E /P30T X D11R X D10U18 0 5 1R11 0 KT21 1 .0 5 9 2 MC13 0 PC23 0 PX1X2X1X2S1 C31 0 uF+ 5VP 10P 11P 12P 13P 14P 15P 16P 17P 00P 01P 02P 03P 04P 05P 06P 07P 20P 21P 22P 23P 24P 25P 26P 27R X DT X DA L E /PP S E NRDWRE A /V PT0T1IN T 0IN T 1R E S E TR E S E T12345678J112345678J012345678J212345678J4P 00P 01P 02P 03P 04P 05P 06P 07P 20P 21P 22P 23P 24P 25P 26P 27P 10P 11P 12P 13P 14P 15P 16P 17R X DT X DIN T 0IN T 1T0T1WRRD 圖 43 單片機(jī)最小系統(tǒng)及外圍電路 第 4 章 系統(tǒng)硬件設(shè)計 DCDC 控制電路設(shè)計 (充電電路 ) 本設(shè)計 DCDC 變換器選用開關(guān)電源中的 BUCK 電路，它主要完成兩方面的功能，一方面要實現(xiàn)最大功率點跟蹤，一方面又要實現(xiàn)充電控制。 BUCK 電路如圖 44所示 。故本系統(tǒng)選用 MOSFET 作為開關(guān)器件。一般的時候，在選取 MOSFET 的額定值時，都會比實際值稍大一些，以 便保證系統(tǒng)的可靠性。 通常情況下， BUCK 變換器的效率根據(jù)取值為η =80%，則計算流過電感的電流 548 300%80 ????? oinoL UPII ? )(A 若此時電感上的紋波電流設(shè)定在 %10% ??? LL II )(A 則功率開關(guān)管所要承受的電流峰值計算如下 ?????? LLP III )(A 因此，系統(tǒng)設(shè)計選用 IRF840：額定電壓 500V，額定電流 8A，通態(tài)電阻 . ②輸出濾波電路的設(shè)計 在 BUCK 轉(zhuǎn)換電路中，如何選擇好一個電感元件是很重要的，若是取值過大，平波效果較好，輸出電流紋波小，但系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)較慢，同時增大電感體積，增加成本；若是取值過小，雖然系統(tǒng)動態(tài)響應(yīng)較快，但是流過電感的電流不連續(xù)，輸出電流的紋波很大。 由圖不難看出，通過電感的電流等于直流電流 IL0 與鋸齒波電流△ IL 之和。考慮到 BUCK 轉(zhuǎn)換器的特征，若電感恰好在臨界工作，則需滿足如下關(guān)系 02 LL II ?? T△ ITLI L0onIt 圖 45 電感電流波形 臨界電感就是此時電路的電感值，其值為 )1(2 2 DfPUL sooc ?? 式中， LC 為臨界電感量； UO 為輸出電壓； fs為開關(guān)工作頻率； P0 為變換器輸出功率； D為開關(guān)管占空比。若還要同時滿足能正常在連續(xù)狀態(tài)下工作，一般取 CIL 2? ，于是便可選取電感值為 mHL ? . 驅(qū)動電路的設(shè)計 就是我們常說的 MOSFET 是 NMOS 和 PMOS。該器件需要驅(qū)動電路才能正常作用，本設(shè)計采用 HCNW3120 芯片實現(xiàn)驅(qū)動功能。 1234 5678H C N W 3120P W M+ 5VGS 圖 46 MOSFET驅(qū)動電路 切換電路設(shè)計 由于太陽能電池只能在白天進(jìn)行發(fā)電，無法滿足在夜間為負(fù)載（ LED 燈具）供電，或是不能夠在一些惡劣環(huán)境條件下作為供電源頭。本設(shè)計轉(zhuǎn)換電路原理圖如圖 47 繼電器繼電器L E D 燈光伏發(fā)電放電電路市電線路P2.1P 2 .0 圖 47 切換電路 采樣電路設(shè)計 由于 AD 轉(zhuǎn)換器測量最大設(shè)定范圍為 5 V，因此要把蓄電池電壓成比例的縮小在 5V內(nèi)，才能利用 AD轉(zhuǎn)換功能進(jìn)行轉(zhuǎn)換，然后再接入單片機(jī)，該系統(tǒng)電壓采樣電路由 50K、10K 的精密電阻構(gòu)成，電路圖如圖 48 所示。本系統(tǒng)設(shè)計采用了 8 位串行 A/D 轉(zhuǎn)換芯片ADC0809。 ADC0809 應(yīng)用說明 （ 1） ADC0809 內(nèi)部內(nèi)置輸出鎖存器，能和 AT89S51 單片機(jī)直接連接。 （ 3） A， B， C 端口的設(shè)置情況決定轉(zhuǎn)換的哪一通道的地址。 （ 5）轉(zhuǎn)換完畢與否取決于 EOC 的信號情況。 AD轉(zhuǎn)換電路由 AD 轉(zhuǎn)換器 AD0809，頻率發(fā)生器 SUN7474 構(gòu)成。本設(shè)計設(shè)計了由 AT89S1 和 SUN7474 連接為AD0809 提供工作時鐘。 C D 11D12C L K 13S D 14Q15Q16G N D7Q28Q29S D 210D212C D 213V C C14C L K 211U8S U N 7 4 7 4C L KV C CV C CV C CV C CV C CA L E 圖 49 頻率發(fā)生器 SUN7474 電路 AD0809 采用脈沖啟動方式啟動，啟動端口 START 開啟后轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換才開始，端口EOC 的信號在 START 的下降沿 后變?yōu)榈碗娖健３绦蛟O(shè)計時可通過改變 EOC 信號來決定單片機(jī)是否讀入已轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)，抑或是在開啟AD0809 后，設(shè)定適當(dāng)?shù)难訒r，單片機(jī)方可讀入被 AD 轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)。二極管的作用是防止三極管由導(dǎo)通變?yōu)榻刂箷r，繼電器產(chǎn)生感應(yīng)電動勢導(dǎo)致三極管 eb擊穿。從種種數(shù)字可以看出，光伏發(fā)電市場的發(fā)展前景以及它在能源領(lǐng)域重要的戰(zhàn)略地位 [4]。預(yù)計，到二十世紀(jì)中葉， 可再生能源 裝機(jī)容量將占國內(nèi)總量的 1/4，其中太陽能發(fā)電裝機(jī)未來會達(dá)到 。 參考文獻(xiàn) [1]張耀明 .《人類理想能源太陽能發(fā)電》 [J].北京：中國建設(shè)動態(tài)：陽光能源， 2020. [2]黃亞平 .《太陽能光伏發(fā)電研究現(xiàn)狀與發(fā)展前景探討》 [M]. 北京：人民郵電出版社， 2020. [3]王秀玲 .《太陽能與市電互補(bǔ)的 LED照明控制系統(tǒng)研究》 [D].北京：電子工業(yè)出版社， 2020. [4]牛丹鳳 .《光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的最大功率跟蹤研究》 [D].新疆：電子工業(yè)出版社， 2020 [5]馬洪莉 .《戶用獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)控制電路的設(shè)計與研究》 [D].山東：北京電子工業(yè)出版社， 2020. [6]劉偉 .《獨立光伏系統(tǒng)中超級電容儲能的研究》 [D].北京：北京航空航天大學(xué)出版社， 2020. [7]閔江威 .《光伏發(fā)電系統(tǒng)的最大功率點跟蹤控制技術(shù)研究》 [D].北京：人民郵電出版社 2020. [8]沈培宏 .《 白光 LED技術(shù)及進(jìn)展》 [J]. 北京：科學(xué)出版社， 2020年 2期 [9]馮垛生 .《太陽能發(fā)電原理與應(yīng)用》 .北京：人民郵電出版社， . [10]郭曼 .《愛護(hù)地球從綠色光源開始 — 記國家半導(dǎo)體照明工程研發(fā)及產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟》 [J].北京： 2020年 7期。 [14]劉文濤 .《單片機(jī)語 言 C51典型應(yīng)用設(shè)計》 [M]，人民郵電出版社 。 [16]姚金生、劉小利 :《元器件》 [M]，北京電子工業(yè)出版社