太陽能充電器的設(shè)計(jì)畢業(yè)論文設(shè)計(jì)

1、學(xué)學(xué) 號(hào)號(hào) 0709121086 畢畢 業(yè)業(yè) 論論 文（設(shè)計(jì)）文（設(shè)計(jì)） 課課 題題 太陽能充電器的設(shè)計(jì)太陽能充電器的設(shè)計(jì) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說明畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說明 原創(chuàng)性聲明原創(chuàng)性聲明 本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） ，是我個(gè)人在指導(dǎo)教師的指 導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)注和致謝 的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過的研究成果，也不包含我 為獲得 及其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過的材料。對(duì)本研究 提供過幫助和做出過貢獻(xiàn)的個(gè)人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示 了謝意。 作 者 簽 名： 日 期： 指導(dǎo)

2、教師簽名： 日期： 使用授權(quán)說明使用授權(quán)說明 本人完全了解 大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的 規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版本；學(xué)校 有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)； 學(xué)?？梢圆捎糜坝?、縮印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為 目的前提下，學(xué)校可以公布論文的部分或全部內(nèi)容。 作者簽名： 日 期： 學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取 得的研究成果。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其 他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。對(duì)本文的研究

3、做出重要貢獻(xiàn)的個(gè) 人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識(shí)到本聲明的法律后果 由本人承擔(dān)。 作者簽名： 日期： 年 月 日 學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書 本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué) 校保留并向國家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查 閱和借閱。本人授權(quán) 大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi) 容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和 匯編本學(xué)位論文。 涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。 作者簽名：日期： 年 月 日 導(dǎo)師簽名： 日期： 年 月 日 目錄目錄 插圖清單插圖清單.i 摘摘 要要.ii abstr

4、act .iii 引引 言言.- 1 - 第一章第一章 緒論緒論.- 2 - 1.1 設(shè)計(jì)目的.- 2 - 1.2 設(shè)計(jì)思路和分析.- 2 - 1.3 硅太陽能電池與參數(shù) .- 2 - 1.4 系統(tǒng)總體框圖設(shè)計(jì) .- 3 - 第二章第二章 太陽能充電器硬件電路設(shè)計(jì)太陽能充電器硬件電路設(shè)計(jì).- 5 - 2.1 太陽能電池板部分 .- 5 - 2.2 蓄電池部分 .- 7 - 2.2.1 電池的定義.- 7 - 2.2.2 充放電特性.- 8 - 2.2.3 蓄電池作為電源模塊的設(shè)計(jì).- 9 - 2.3 單片機(jī)部分 .- 10 - 2.4 電壓電流的 a/d 采集 .- 11 - 2.5 buck

5、 斬波電路.- 14 - 2.6 數(shù)碼管顯示電路.- 15 - 第三章第三章 軟件設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì).- 17 - 3.1 系統(tǒng)的總體程序設(shè)計(jì)框架 .- 17 - 3.2 數(shù)碼管顯示子程序.- 18 - 3.3 數(shù)據(jù)采集及模數(shù)轉(zhuǎn)換程序.- 19 - 3.4 充電子程序的設(shè)計(jì).- 19 - 3.5 電源子程序的設(shè)計(jì).- 20 - 結(jié)結(jié) 論論.- 22 - 參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn).- 23 - 致致 謝謝.- 24 - 插圖清單插圖清單 圖 1-1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì). -3- 圖 2-1 太陽能光伏電池工作原理.-6- 圖 2-2 太陽能電池 i-v 特性.-6- - 圖 2-3 太陽能電池輸出特性. -7-

6、 圖 2-4 蓄電池充電時(shí)端電壓變化曲線.-8- 圖 2-5 蓄電池放電時(shí)端電壓變化曲線.-9- 圖 2-6 電源模塊電路-10- 圖 2-7 at89c51 單片機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖.-11- 圖 2-8 adc0809 內(nèi)部結(jié)構(gòu)及管腳圖.-12- 圖 2-9 89c51 與 adc0809 的設(shè)計(jì)電路.-13- 圖 2-10 buck 變換器設(shè)計(jì)電路.-15- 圖 2-11 數(shù)碼管顯示電路.-15- 圖 3-1 程序整體框架流程-17- 圖 3-2 數(shù)據(jù)采集子程序框圖-19- 圖 3-3 充電子程序框圖-20- 圖 3-4 電源子程序框圖-21- 摘摘 要要 在污染和能源口趨緊張的背景下，太陽能作

7、為一種新型的綠色可再生能源，具有儲(chǔ) 量大、利用經(jīng)濟(jì)、清潔環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)。因此，太陽能的利用越來越受到人們的重視。本文 試圖設(shè)計(jì)一種切實(shí)可行的太陽能充電控制器，通過對(duì)蓄電池充電，滿足小功率的用戶需 求。 本文重點(diǎn)研究了用 at89c51 實(shí)現(xiàn)太陽能充電控制技術(shù)。電池充電的太陽能控制器硬 件系統(tǒng)，包括系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)、各部分電路的功能、工作原理和電子元器件型號(hào)的 選取。硬件系統(tǒng)由直流穩(wěn)壓電源電路，a/d 實(shí)現(xiàn)對(duì)蓄電池端電壓的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)及轉(zhuǎn)換、 at89c51 控制電路三個(gè)部分組成，完成了整個(gè)太陽能充電控制器電路原理圖的設(shè)計(jì)和制 作。但是由于時(shí)間關(guān)系，沒能完成實(shí)物的實(shí)驗(yàn)測(cè)試。 本文還對(duì)太陽能電池的結(jié)構(gòu)原

8、理、太陽能電池板的伏安特性、常用的鉛酸蓄電池原 理及工作情況作了詳細(xì)介紹，并在此基礎(chǔ)上介紹常用的蓄電池充電方法。 關(guān)鍵詞：太陽能； 蓄電池； 充電控制； at89c51； adc0809 abstract against the background of energy shortage and its pollution, solar energy as a new kind of energy has a lot of advantages such as large reserves, economic, cleanliness and so on. so, people begin t

9、o pay more attention to the use of solar energy. the paper designs a feasible solar energy charging controller and storage batteries are charged to meet the needs of low-power users. this article focuses on the use of single-chip realization of solar charge control technology. 100-watt solar panels

10、to 12-volt solar battery charge controller hardware system is detailed, including system hardware circuit design, the various parts of the circuit functions, working principles and models of selected electronic components. hardware system is composed of four parts, which are dc regulated power suppl

11、y circuit, a / d to achieve on the battery terminal voltage of the dynamic monitoring and conversion, at89c51control and output switching circuit. and finish the entire solar charge controller circuit schematic design and production. proteus simulation with circuit simulation software was accomplish

12、ed, and a corresponding circuit board was produced. however, due to time constraints, i failed to complete the kind of experimental test. in this paper, also the structure of the principle of solar cells, solar panels of the volta metric characteristics of lead-acid batteries commonly used in the wo

13、rk of principle was detailed, and the basis of methods commonly used on rechargeable batteries was introduced. key words: solar; battery; charge control; at89c51 adc0809 引引 言言 當(dāng)電力、煤炭、石油等不可再生能源頻頻告急，能源問題日益成為制約國際社會(huì) 經(jīng)濟(jì)發(fā)展的瓶頸時(shí)，越來越多的國家開始實(shí)行 “陽光計(jì)劃”，開發(fā)太陽能資源，尋 求經(jīng)濟(jì)發(fā)展的新動(dòng)力。 太陽能電池是利用太陽光和材料相互作用直接產(chǎn)生電能，不需要消耗燃料和水等 物質(zhì)，

14、使用中不釋放包括二氧化碳在內(nèi)的任何氣體，是對(duì)環(huán)境無污染的可再生能源。 這對(duì)改善生態(tài)環(huán)境、緩解溫室氣體的有害作用具有重大意義。 目前，太陽能電池的應(yīng)用已從軍事領(lǐng)域、航天領(lǐng)域進(jìn)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(yuǎn)地區(qū)、高山、沙漠、海島和農(nóng) 村使用，以節(jié)省造價(jià)很貴的輸電線路。但是，從長遠(yuǎn)來看，隨著太陽能電池制造技術(shù) 的改進(jìn)以及新的光 電轉(zhuǎn)換裝置的發(fā)明，各國對(duì)環(huán)境的保護(hù)和對(duì)再生清潔能源的巨大 需求，太陽能電池仍將是利用太陽輻射能比較切實(shí)可行的方法，可為人類未來大規(guī)模 地利用太陽能開辟廣闊的前景 。而由于太陽能發(fā)電有如安全可靠，無污染，不受地域 限制，無需消耗燃料

15、，維護(hù)簡(jiǎn)便，建設(shè)周期短，建設(shè)的規(guī)模大小隨意，不需要架設(shè)輸 線路，可以方便地與建筑物結(jié)合等等一系列的優(yōu)點(diǎn)，這些優(yōu)點(diǎn)是常規(guī)發(fā)電以及其它發(fā) 電方式不能比擬的，因而太陽能發(fā)電成為目前各國研究得最多，發(fā)展也是最快的技術(shù) 之一，從 2002 年至 2007 年，全球光伏電池產(chǎn)量年平均增長率幾乎達(dá)到了49.5%。 根據(jù)歐盟的預(yù)測(cè)，到 2030 年可再生能源在總能源結(jié)構(gòu)中將占到 30%，而利用太陽能發(fā)電 將占到總能耗的 10%以上，到 2050 年，可再生能源在總能源結(jié)構(gòu)中占 50%以上，而太陽 能發(fā)電將占總能耗 20%;到 2100 年，可再生能源將占 86%，而太陽能的占有比率則將高達(dá) 70%，其中利用太

16、陽能來進(jìn)行的發(fā)電將占 64%。 第一章第一章 緒論緒論 1.1 設(shè)計(jì)目的 眾所周知，化石能源由于日益消耗而面臨枯竭的現(xiàn)象，加上人們對(duì)環(huán)保越來越重視， 尋找各種清潔能源來代替化石能源變得極為重要。太陽能作為一種可再生能源有取之不 盡用之不竭并且清潔安全的優(yōu)點(diǎn)，因此太陽能有著廣泛的應(yīng)用前景。 如今是信息化大爆炸的時(shí)代，手機(jī)已經(jīng)走進(jìn)千家萬戶。然而當(dāng)人們出門旅行時(shí)，手 機(jī)充電不方便始終困擾著大家。因此設(shè)計(jì)一種太陽能充電器對(duì)于用戶來說既方便又節(jié)能。 人們可以隨時(shí)隨地對(duì)手機(jī)充電啦！本課程設(shè)計(jì)介紹一種太陽能充電器，利用單片機(jī)控制， 將太陽能經(jīng)過電路轉(zhuǎn)換為直流電源給手機(jī)充電，與常規(guī)的充電器相比有著明顯的優(yōu)勢(shì)

17、1.2 設(shè)計(jì)思路和分析 太陽能充電器的設(shè)計(jì)，以太陽能電池板為能源核心對(duì)硬件電路進(jìn)行供電，控制電路以 單片機(jī)為核心，整個(gè)系統(tǒng)由電源變換電路、采樣電路、處理器、脈寬調(diào)制控制器和電池 組組成。系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)的采集及處理都采用單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)。本設(shè)計(jì)采用太陽能電池板對(duì) 51 單片機(jī)進(jìn)行供電，設(shè)計(jì)了基于單片機(jī)的太陽能充電電路，通過脈寬調(diào)制對(duì)手機(jī)電池充電 進(jìn)行智能控制。 1.3 硅太陽能電池與參數(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。單晶硅太陽能電池轉(zhuǎn)換效率最高，技術(shù)也最為成熟。在實(shí)驗(yàn)室里最高的轉(zhuǎn)換 效率為 24.7%，規(guī)模生產(chǎn)時(shí)的效率為 15%。多晶硅薄膜太陽能電

18、池與單晶硅比較，成本低 廉，而效率高于非晶硅薄膜電池，其實(shí)驗(yàn)室最高轉(zhuǎn)換效率為 18%,工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)的轉(zhuǎn)換效 率為 10%。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。但受制于其材料引發(fā)的光電效率衰退效應(yīng)，穩(wěn)定性不高，直接影響了它的實(shí) 際應(yīng)用。 硅太陽能電池片常用的為單晶 125 大倒角，其尺寸為 125mm*125mm，對(duì)角線 150mm， 功率 pmax2.60w，工作電壓 vm0.523v，工作電流 im4.934a，開路電壓 voc0.629v，短路 電流 isc5.285a。太陽能電池可根據(jù)電壓大小需要，由不同數(shù)量的太陽能電池片組成，其 轉(zhuǎn)換效率受光

19、照、溫度、太陽電池晶體類型及制造工藝等影響，2010 年中國平均效率為 17.2%。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(xiàng)目。 1.4 系統(tǒng)總體框圖設(shè)計(jì) 太 陽 能 電 池 板 at89c51 dc/dc 變換 顯示電路 手 機(jī) 電 池 adc0809 圖 1-1 系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu) 太陽能電池在使用時(shí)由于太陽光的變化較大，其內(nèi)阻又比較高，因此輸出電壓不穩(wěn) 定，輸出電流較小，這就需要用充電控制電路將電池板輸出的直流電壓變換后供給電池 充電。當(dāng)光線條件適宜時(shí)，通過太陽能電池板吸收太陽光，將光能轉(zhuǎn)換為電能。由于充 電器多采用大電流的快

20、速充電法，在電池充滿后如果不及時(shí)停止會(huì)使電池發(fā)燙，過度的 充電會(huì)嚴(yán)重?fù)p害電池的壽命。這就需要一個(gè)復(fù)雜的控制系統(tǒng)，51 系列單片機(jī)時(shí)當(dāng)前使用 最為廣泛的 8 位單片機(jī)系列，其豐富的開發(fā)資源和較低的開發(fā)成本，是 51 系列單片機(jī)現(xiàn) 在以至將來都會(huì)有強(qiáng)大的生命力。本系統(tǒng)將采用 89c51 做為充電電路的控制器，從而以 較低的成本輕松實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的充電智能控制，同時(shí)也可以為其他小型電子產(chǎn)品提供潔凈的 直流電源。本系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案如圖 11 所示，通過太陽能電池板將太陽能轉(zhuǎn)換為電能， 由單片機(jī)編程實(shí)現(xiàn) pwm 波控制開關(guān)管從而實(shí)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(shí)現(xiàn)

21、數(shù)據(jù)的采集及轉(zhuǎn)換并傳給單片機(jī)做判斷處理，從而實(shí) 現(xiàn)電路的智能輸出與控制。 總電路原理圖總電路原理圖 第第 2 章章 太陽能充電器硬件電路設(shè)計(jì)太陽能充電器硬件電路設(shè)計(jì) 2.1 太陽能電池板部分 太陽能電池板是太陽能供電系統(tǒng)工作的基礎(chǔ)，是該充電器的核心部分，其功能是將 太陽光的輻射能量轉(zhuǎn)化為電能，如今的便攜式數(shù)碼設(shè)備種類較多，所需電壓電流不等， 對(duì)于輸入功率較大的設(shè)備，必須采用面積較大的電池板，而這又給攜帶帶來不便。因此 該設(shè)計(jì)采用模塊式組合，根據(jù)不同充電負(fù)載的需要，將太陽能板進(jìn)行組合以達(dá)到具有一 定要求的輸出功率和輸出電壓的一組光伏電池。本文以手機(jī)、mp3 等常用小功率用電設(shè)備 為例，說明其太陽

22、能充電器的設(shè)計(jì)過程。所選用的太陽能電池板技術(shù)參數(shù)指標(biāo)如下： 尺 寸 120mm45mm，峰值電壓 6v，峰值電流 100ma，標(biāo)稱功率 0.6w?？紤]被充電池的電流 不同所需充電時(shí)間不等，采用八塊相同參數(shù)電池板進(jìn)行串、并聯(lián)，實(shí)測(cè)電池板的輸出電 壓最大值為 10.8v,電流最大可達(dá) 450ma，總標(biāo)稱功率為 5w 左右,實(shí)際輸出可根據(jù)不同的 被充電對(duì)象進(jìn)行平滑調(diào)整。 太陽能光伏電池的工作原理如圖 2.1 所示，當(dāng)光波照射到半導(dǎo)體表面時(shí)，半導(dǎo)體內(nèi) 部 n 區(qū)和 p 區(qū)中的價(jià)帶電子由于受到太陽光子的沖擊，吸收太陽能量發(fā)生能級(jí)躍遷被激 發(fā)導(dǎo)帶，從而產(chǎn)生了許多處于非平衡狀態(tài)的電子一空穴對(duì)。由于 pn 結(jié)

23、電場(chǎng)的存在，這些 電子一空穴對(duì)運(yùn)動(dòng)到 pn 結(jié)區(qū)產(chǎn)生分離，其中正電荷和負(fù)電荷分別聚集從而產(chǎn)生了與 pn 結(jié)勢(shì)電場(chǎng)相反的光生電場(chǎng)，當(dāng)接通外部電路環(huán)路時(shí)，電子一空穴對(duì)的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生直流電流， 從而對(duì)外出電能因?yàn)閱蝹€(gè) pn 結(jié)產(chǎn)生的光生電勢(shì)比較小(約 0.7v 左右)，在實(shí)際應(yīng)用中， 多將許多個(gè)小的太陽能光伏電池單元通過串聯(lián)或者并聯(lián)組合在一起構(gòu)成光伏電池組件， 從而可以輸出更大的電能。 圖 2.2 顯示了太陽能電池的輸出特性。太陽能電池的輸出隨著二極管的 i-v 特性不 同而略有變化，且串聯(lián)電阻 (rs) 也會(huì)造成較小的壓降，但輸出電壓基本保持為常量。不 過，在某一時(shí)刻，通過內(nèi)部二極管的電流會(huì)非常小，導(dǎo)

24、致偏置不足，這樣二極管上的電 壓會(huì)隨負(fù)載電流的上升而快速下降。最后，當(dāng)所有生成的電流都流經(jīng)負(fù)載而不通過二極 管時(shí)，輸出電壓為零。這種電流稱作太陽能電池的短路電流 (isc)，它與 voc 都是決定 電池工作性能的主要參數(shù)，因此，我們將太陽能電池視為“電流有限的”電源。當(dāng)輸出電流 增加時(shí)，輸出電壓會(huì)下降，最后降為零，這時(shí)負(fù)載電流為短路電流。 圖 2-1 太陽能光伏電池工作原理 圖 2-2 太陽能電池 i-v 特性 在大多數(shù)應(yīng)用中，理想情況是盡可能從太陽能電池獲得最大電力。由于輸出功率是輸 出電壓與電流的乘積，因此我們應(yīng)明確電池哪部分工作區(qū)能實(shí)現(xiàn)最大的輸出電壓與電流 乘積值，即所謂的最大功率點(diǎn) (

25、mpp)。在一種極端情況下，輸出電壓為最大值(voc)，但 輸出電流為零；在另一種極端情況下，輸出電流為最大值 (isc)，但輸出電壓為零。在上 述兩種情況下，輸出電壓與電流的乘積均為零，因此，mpp 必須在兩種極端情況之間。 我們可以很容易地證明（或通過實(shí)驗(yàn)觀察到） ，不管在何種應(yīng)用，mpp 實(shí)際上總會(huì)出 現(xiàn)在太陽能電池輸出特性圖的轉(zhuǎn)彎處（見圖 2-3） 。實(shí)踐中的問題在于，太陽能電池 mpp 的確切位置會(huì)隨著光照和環(huán)境溫度的變化而變化，因此，為了盡可能利用太陽能，系統(tǒng) 設(shè)計(jì)時(shí)必須在實(shí)際工作條件下實(shí)現(xiàn)或接近 mpp。 圖 2-3 太陽能電池輸出特性 2.2 蓄電池部分 太陽能充電系統(tǒng)中充電器

26、最主要的功能是控制太陽電池向蓄電池充電，控制蓄電池向 負(fù)載供電，控制整個(gè)系統(tǒng)的正常、可靠運(yùn)行。蓄電池的性能和充放電的方式有很大的關(guān) 系，為了尋求最佳方案，在設(shè)計(jì)充電器之前必須做的一項(xiàng)工作是對(duì)蓄電池原理作一個(gè)詳 細(xì)的分析研究。 2.2.1 電池的定義 在現(xiàn)代技術(shù)中電池有了更為精確地定義：能夠產(chǎn)生電能的便攜、獨(dú)立化學(xué)系統(tǒng)。電 池按轉(zhuǎn)換能量方式分為兩大類：一類是物理電池，如太陽能電池；另一類是化學(xué)電池， 即把化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置?；瘜W(xué)電池按工作性質(zhì)可分為：一次電池（原電池） ；二次 電池（可充電電池） 。其中，一次電池可分為：盒式鋅錳電池、扣式鋅銀電池、鋅空氣電 池等。二次電池可分為：鎳鎘電池、氫

27、鎳電池、鋰電池和鉛酸蓄電池等。一次電池，又 叫不可充電電池或原電池，從電池單向化學(xué)反應(yīng)中產(chǎn)生電能。原電池放電導(dǎo)致化學(xué)成分 永久和不可逆的改變。但可充電電池，又叫二次電池，可在應(yīng)用中放電，也可由充電器 充電。所以二次電池儲(chǔ)存能量，而不是產(chǎn)生能量。充電和放電電流（安培）通常用電池 額定容量的倍數(shù)表示，叫做充電速率（c-rate） 。例如，對(duì)于額定為 1 安培時(shí)的電池，c/10 的放電電流等于。電池的額定容量（或）是電池在特定條件下完1ah/10=100maahmah 全放電所能儲(chǔ)存的電能。因此，電池的總能量等于容量乘以電池電壓，單位為瓦時(shí)。任 何一種電池由四個(gè)基本部件組成，這四個(gè)主要部件是正負(fù)兩個(gè)

28、電極、電解質(zhì)、隔膜和外 殼。 2.2.2 充放電特性 本系統(tǒng)中，采用閥控式密封鉛酸蓄電池(vrla 電池)。它的充放電特性如下： 1 ）充電特性 （2-1） ccb ueir 式中為蓄電池充電時(shí)端電壓，為蓄電池電動(dòng)勢(shì)，為蓄電池充電電流，為蓄 c ue c i b r 電池內(nèi)阻。 當(dāng)以穩(wěn)定的電流對(duì)蓄電池充電時(shí)，由于蓄電池內(nèi)部的化學(xué)反應(yīng)，從而蓄電池內(nèi)阻發(fā) 生變化，引起蓄電池端電壓的變化如圖 2-4 所示。 （實(shí)線為充電過程的變化，虛線為停充 后的變化。 ） 2.4 u v 012345678910 11 1.6 2.0 2.8 a b cd e t h o 圖 2-4 充電時(shí)端電壓的變化曲線 在充

29、電初期，蓄電池的端電壓升高很快（曲線的段） 。充電中期，電勢(shì)增高漸慢oa （曲線的段） 。充電后期，端電壓比較緩慢地上升。如繼續(xù)充電，電池內(nèi)部的化學(xué)反應(yīng)ab 使蓄電池的內(nèi)阻增大，因而端電壓又繼續(xù)上升，如曲線中段。當(dāng)充電達(dá)到達(dá)曲線的bc 段時(shí)，如再繼續(xù)充電，端電壓也不再升高，只是無謂地消耗電能進(jìn)行水的電解。如果cd 在 d 點(diǎn)停止充電，端電壓迅速降低（曲線的段） 。隨后端電壓慢慢地下降，最后達(dá)到穩(wěn)de 定狀態(tài)（曲線的段） 。de 應(yīng)當(dāng)指出，充電速度的快慢(充電率的大小)將影響到充電蓄電池的端電壓以及充電時(shí) 間。充電率的大小是指在一定時(shí)間內(nèi)將蓄電池充滿所需電流的大小。如以 10 小時(shí)率充電 容量(

30、c)為 120ah 的蓄電池，則充電電流為 120ah/10h=12a，常用表示 10 小時(shí)率。在 10 c 充電末期采用較小的充電電流有益于電池的使用壽命延長。 2） 放電特性 (2-2) ddb ueir 式中為蓄電池放電時(shí)端電壓，e 為蓄電池電動(dòng)勢(shì)，為蓄電池放電電流，為蓄 d u d i b r 電池內(nèi)阻。當(dāng)以穩(wěn)定的電流放電時(shí)，蓄電池端電壓的變化如圖所示。 （實(shí)線為放電過程的 變化，虛線為停放后的變化。 ） 0 1098765432111 1.6 2.2 2.0 1.8 u v t h o a b c d e 圖 2-5 蓄電池放電時(shí)端電壓的變化曲線 由放電曲線可知，放電曲線基本由三部分

31、組成：放電開始（曲線的段）短時(shí)間內(nèi)oa 電壓快速下降，然后電壓緩慢下降（曲線的段） ；最后端電壓在極短的時(shí)間內(nèi)迅速降低ab （曲線的段） 。第二部分（曲線的段）的時(shí)間越長，平均電壓就越高，其電壓特性bcab 也就越好。放電至 c 點(diǎn)時(shí)，放電便告結(jié)束。如果繼續(xù)放電，使電池的端電壓急劇下降，如 圖中虛線部分的段所示。這種現(xiàn)象叫過放電，雖然能放出部分能量，如經(jīng)常過放電會(huì)cd 降低蓄電池的充電、放電反應(yīng)速度，加速蓄電池的老化和降低其使用容量。一般規(guī)定的 放電截止時(shí)的電壓稱為放電終止電壓。如果停止放電，則鉛蓄電池的端電壓立即回升， 如圖中曲線的虛線部分段所示。ce 2.2.3 蓄電池作為電源模塊的設(shè)計(jì)

32、本系統(tǒng)所采用的電器元件需要外部供電，如果接上外加電源，則使得電路復(fù)雜化， 并且破壞了系統(tǒng)的獨(dú)立性。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的就是蓄電池的供電系統(tǒng)，所以直接從蓄電池取 出電壓來為單片機(jī)以及外圍電路供電。 這里采用三斷集成穩(wěn)壓器件 7805 設(shè)計(jì)電路的電源模塊，如圖 2-6 所示。 圖 2-6 電源模塊電路 2.3 單片機(jī)部分 本系統(tǒng)采用 at89c51 系列的單片機(jī)。這是一種帶 4k 字節(jié)閃爍可編程可擦除的只讀存 儲(chǔ)器（fperomfalsh programmable and erasable read only memory）的低電壓高性能的 cmos8 微 處理器。該單片機(jī)內(nèi)部有兩個(gè)定時(shí)器、兩個(gè)外部中斷和

33、一個(gè)串口中斷、三個(gè)八路的 i/o 口，本設(shè)計(jì)采用 12mhz 的晶振。單片機(jī)最小系統(tǒng)的核心部分包括單片機(jī)芯片、振蕩電路 及復(fù)位電路。 單片機(jī)主要任務(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(hào)控制開關(guān)管的導(dǎo)通與關(guān)斷，從而控制輸出大小。具體工作過程是上電復(fù)位， 確定輸出電流大小，或作為普通電源的輸出電壓，然后轉(zhuǎn)入相應(yīng)子程序并分析計(jì)算 pwm 占空比，開始輸出電流或電壓，并將數(shù)據(jù)送至顯示電路顯示。在輸出過程中通過單片機(jī) 定時(shí)器定時(shí)檢測(cè)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。 在電池充電過程中，通過檢測(cè)電流大小而確定電池充電多少，從而改變

34、充電方式或決定 是否停止充電。 通過單片機(jī)編程實(shí)現(xiàn)了充電過程的智能控制，而且大大簡(jiǎn)化了硬件電路設(shè)計(jì)，由于 單片機(jī)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(jiǎn)單的修改程序 即可實(shí)現(xiàn)，從而使電路的升級(jí)改造變得簡(jiǎn)單。圖 2-7 為單片機(jī)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。 圖 2-7 at89c51 單片機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 2.4 電壓電流的 a/d 采集 adc0809 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(gè) 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(hào)， 只選通 8 路模擬輸入信號(hào)中的一個(gè)進(jìn)行 a/d 轉(zhuǎn)換。是目前國內(nèi)應(yīng)用最廣泛的 8 位通

35、用 a/d 芯片 1）內(nèi)部結(jié)構(gòu)（如下圖 2-8 左圖所示） adc0809 由一個(gè) 8 路模擬開關(guān)、一個(gè)地址鎖存與譯碼器、一個(gè) a/d 轉(zhuǎn)換器和一個(gè)三 態(tài)輸出鎖存器組成。多路開關(guān)可選通 8 個(gè)模擬通道，允許 8 路模擬量分時(shí)輸入，共用 a/d 轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換。三態(tài)輸出鎖器用于鎖存 a/d 轉(zhuǎn)換完的數(shù)字量，當(dāng) oe 端為高電平時(shí)，才 可以從三態(tài)輸出鎖存器取走轉(zhuǎn)換完的數(shù)據(jù)。 圖 2-8 adc0809 內(nèi)部結(jié)構(gòu)及管腳圖 （2）引腳結(jié)構(gòu) （如圖 2-8 右圖所示） in0in7：8 條模擬量輸入通道 adc0809 對(duì)輸入模擬量要求：信號(hào)單極性，電壓范圍是 05v，若信號(hào)太小，必須進(jìn) 行放大；輸入的

36、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。 地址輸入和控制線：4 條 ale 為地址鎖存允許輸入線，高電平有效。當(dāng) ale 線為高電平時(shí)，地址鎖存與譯碼器 將 a，b，c 三條地址線的地址信號(hào)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。a，b 和 c 為地址輸入線，用于選通 in0in7 上的一路模擬量輸入。通道選擇 表 1 所示。 表 1 cba 通道選擇表 c b a選擇的通道 0 0 0in0 0 0 1in1 0 1 0in2 0 1 1in3 1 0 0in4 1 0 1in5 1 1 0in6 1 1 1in7 數(shù)字量輸出及控

37、制線：11 條 st 為轉(zhuǎn)換啟動(dòng)信號(hào)。當(dāng) st 上跳沿時(shí)，所有內(nèi)部寄存器清零；下跳沿時(shí)，開始進(jìn)行 a/d 轉(zhuǎn)換；在轉(zhuǎn)換期間，st 應(yīng)保持低電平。eoc 為轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)。當(dāng) eoc 為高電平時(shí)，表 明轉(zhuǎn)換結(jié)束；否則，表明正在進(jìn)行 a/d 轉(zhuǎn)換。oe 為輸出允許信號(hào)，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)。oe1，輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)；oe0，輸出數(shù)據(jù)線 呈高阻狀態(tài)。d7d0 為數(shù)字量輸出線。clk 為時(shí)鐘輸入信號(hào)線。因 adc0809 的內(nèi)部沒有 時(shí)鐘電路，所需時(shí)鐘信號(hào)必須由外界提供，通常使用頻率為 500khz。 本設(shè)計(jì)中用單片機(jī)的 p0 口接收來自 0809 的數(shù)據(jù)，p2.0、p2

38、.1、p2.2 依次接在 0809 的 a、b、c 地址線，p2.3 接在 0809 的 ale 端，p2.4 接 start，p2.5 接 oe 端，時(shí)鐘信號(hào) 由單片機(jī)的 ale 端經(jīng) 74hc74 觸發(fā)器二分頻后提供，單片機(jī)采用 12mhz 晶振，ale 端經(jīng)二 分頻后為 500khz。adc0809 具體工作過程為：首先 p2.0、p2.1、p2.3 輸入 3 位地址，并 使 p2.3 輸出高電平，將地址存入地址鎖存器中。此地址經(jīng)譯碼選通 8 路模擬輸入之一到 比較器。start 上升沿將逐次逼近寄存器復(fù)位。下降沿啟動(dòng) ad 轉(zhuǎn)換，之后 eoc 輸出信 號(hào)變低，指示轉(zhuǎn)換正在進(jìn)行。直到 a

39、d 轉(zhuǎn)換完成，eoc 變?yōu)楦唠娖?，指?ad 轉(zhuǎn)換結(jié)束， 結(jié)果數(shù)據(jù)已存入鎖存器，這個(gè)信號(hào)可用作中斷申請(qǐng)，而觸發(fā)單片機(jī)動(dòng)作準(zhǔn)備接收數(shù)據(jù)， 這是使 p2.5 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。圖 2-9 為 89c51 單片機(jī)與 adc0809 的設(shè)計(jì)電路圖。 圖 2-9 89c51 與 adc0809 的設(shè)計(jì)電路 2.5 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(jì)算機(jī)、蜂窩電話、pda 等）中。它有 兩種類型，即線性變換器和開關(guān)變換器。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

40、受人們的青睞。 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。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。 （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。 （3）buckboost 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。 （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。還有 sepic、z

41、eta 電路。 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。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。圖中，q 為開關(guān)管，其驅(qū)動(dòng)電壓一般為 pwm(pulse width modulation 脈寬調(diào)制)信號(hào)，信號(hào)周期為 ts，則信號(hào)頻率為 f=1/ts，導(dǎo) 通時(shí)間為 ton，關(guān)斷時(shí)間為 toff，則周期 ts=ton+toff，占空比 dy= ton/ts。工作原理為 當(dāng) ub為高電平時(shí)，t 飽和導(dǎo)通，d 因承受反偏電壓而截止，電感 l 存儲(chǔ)能量，電容 c 充 電；發(fā)射極電位 ue

42、=ui-ucesui。當(dāng) ub為低電平時(shí)，t 截止，此時(shí)雖然發(fā)射極電流為零， 但是 l 釋放能量，其感生電動(dòng)勢(shì)使 d 導(dǎo)通，與此同時(shí) c 放電，負(fù)載電流方向不變，ue=- ud0。占空比：在 ub的一個(gè)周期 t 內(nèi)，ton為調(diào)整管導(dǎo)通時(shí)間，toff為調(diào)整管截止時(shí)間， 占空比 q=ton/t。 改變占空比 q，即可改變輸出電壓的大小。在換能電路中，如果電感 l 數(shù)值太小，在 ton 期間儲(chǔ)能不足，那么在 toff 還未結(jié)束時(shí)，能量已放盡，將導(dǎo)致輸出電壓為零，出現(xiàn) 臺(tái)階，這是決不允許的。同時(shí)為了使輸出電壓的交流分量足夠小，c 的取值應(yīng)足夠大。換 言之，只有在 l 和 c 足夠大時(shí)輸出電壓 uo 和

43、負(fù)載電流 io 才為連續(xù)的，lhec 愈大，uo 的波形愈平滑。由于輸出電流 io 是 ui 通過開關(guān)調(diào)整管 q 和 lc 濾波電路輪流提供，通常 脈動(dòng)成份線性穩(wěn)壓電源要大一些，這是開關(guān)穩(wěn)壓電路的缺點(diǎn)之一。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，即 uo=(ton/t)*(ui-uces) +(toff/t)*(-ud)=（ton/t）*ui 可以寫為 uo=qui 改變占空比 q，即可改變輸出電壓大小。 其電路如圖 2-10 所示，pwm 脈寬調(diào)制信號(hào)有單片機(jī)提供，控制開關(guān)管的通斷。 圖 2-10 buck 變換器設(shè)計(jì)電路 2.6 數(shù)碼管顯示電路

44、at89c51 單片機(jī)內(nèi)有一個(gè)串行 io 端口，通過引腳 rxd 和 txd 可與外部電路進(jìn)行全 雙工的串行異步通信，發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)由 txd 端送出，接收時(shí)數(shù)據(jù)由 rxd 端輸入。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(chǎng)合。其中，方式 0 是 8 位移位寄存器輸入輸出方式，多用與外接移位寄存器以擴(kuò)展 io 端口。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。因此外接一個(gè)移位寄存器就可擴(kuò)展 一個(gè) 8 位的并行輸入輸出接口，如果想多擴(kuò)展幾個(gè)并口就需要在外部級(jí)連幾

45、個(gè)移位寄 存器。 圖 2-11 數(shù)碼管顯示電路 本設(shè)計(jì)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。在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，led 數(shù)碼管的顯示常用兩種方法：靜 態(tài)顯示和動(dòng)態(tài)掃描顯示。所謂靜態(tài)顯示，就是每一個(gè)顯示器都要占用單獨(dú)的具有鎖存功 能的 io 接口用于筆劃段字形代碼。這樣單片機(jī)只要把要顯示的字形代碼發(fā)送到接口電 路，就不用管它了，直到要顯示新的數(shù)據(jù)時(shí),再發(fā)送新的字形碼，因此，使用這種方法單 片機(jī)中 cpu 的開銷小?？梢蕴峁﹩为?dú)鎖存的 io 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 io 口。需

46、要幾個(gè)數(shù)碼管就擴(kuò)展幾個(gè)并行接口，數(shù) 碼管直接接在 74ls164 的輸出腳上，單片機(jī)通過串口將要顯示數(shù)據(jù)的字形碼逐一的串行 移出至 74ls164 的輸出腳上數(shù)碼管就可以顯示相應(yīng)的數(shù)字。 下面簡(jiǎn)述 74ls164 的性能與功能。74ls164 是 8 位串入，并出移位寄存器。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。74ls164 是 8 位邊沿觸發(fā)式移 位寄存器，串行輸入數(shù)據(jù)，然后并行輸出。數(shù)據(jù)通過兩個(gè)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。兩個(gè)輸入端或 者連在一起，或者把不同輸入端接高電平，一定不

47、要懸空。 時(shí)鐘 (cp) 每次由低變高時(shí)，數(shù)據(jù)右移一位，輸入到 q0， q0 是兩個(gè)數(shù)據(jù)輸入 端（dsa 和 dsb）的邏輯與，它將上升時(shí)鐘沿之前保持一個(gè)建立時(shí)間的長度。 主復(fù)位 (mr) 輸入端上的一個(gè)低電平將使其它所有輸入端都無效，同時(shí)非同步地 清除寄存器，強(qiáng)制所有的輸出為低電平。 第三章第三章 軟件設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì) 3.1 系統(tǒng)的總體程序設(shè)計(jì)框架 本設(shè)計(jì)整體工作主要由單片機(jī)程序控制實(shí)現(xiàn)，其工作過程為：電路啟動(dòng)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(jì)算輸出 pwm 信號(hào)，定時(shí)采集數(shù)據(jù)并處 理調(diào)節(jié) pwm 信號(hào)占空比等，程序整體框架如圖 3.1 所示。 開始 初始化 電池充電 充

48、電子程序電源子程序 yesno 結(jié)束 圖 3-1 程序整體框架流程 3.2 數(shù)碼管顯示子程序 開機(jī)時(shí)，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” 。然后判 斷 p1 口是否有鍵按下，如果沒鍵按下繼續(xù)判斷。 顯示子程序首先初始化串口，使串口工作在方式 0，再讀取顯示緩沖區(qū)內(nèi)的數(shù)據(jù)(顯 示緩沖區(qū)主要是用來存放即將要顯示的數(shù)據(jù))，然后通過查表的方式找到對(duì)應(yīng)的字形碼， 最后把字形碼寫入串口寄存器 sbuf 通過串口方式 0 發(fā)送出去。當(dāng) 8 個(gè)時(shí)鐘脈沖后，字形 碼都移至 74ls164 的 q0-q7，數(shù)碼管就顯示相應(yīng)按鍵的編碼。 對(duì)于電路中的 74ls164 共陰極數(shù)碼管數(shù)據(jù)位和字

49、形的對(duì)應(yīng)關(guān)系如下表。 由于單片機(jī)在以方式 0 串行發(fā)送數(shù)據(jù)的時(shí)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(duì)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) o-9 所對(duì)應(yīng)的字型碼分別是： 01h，4fh，12h，06h，4ch，24h，20h，0fh00h，04h。 3.3 數(shù)據(jù)采集及模數(shù)轉(zhuǎn)換程序 圖 3-2 數(shù)據(jù)采集子程序框圖 數(shù)據(jù)采集主要由單片機(jī)控制 adc0809

50、完成，程序分為數(shù)據(jù)初始化，發(fā)送啟動(dòng)轉(zhuǎn)換命 令，等待轉(zhuǎn)換結(jié)束，接收數(shù)據(jù)，處理并存入緩存，程序流程如上圖 3.2 所示。 3.4 充電子程序的設(shè)計(jì) 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(shí)轉(zhuǎn)入第二階段，即 4.2v 的恒壓充電方式，恒壓充電電流會(huì)隨著時(shí)間的推移而逐漸降低， 待充電電流降到 0.1ma 時(shí)，表明電池已充到額定容量的 93%95%，此時(shí)即可認(rèn)為基本 充滿，如果繼續(xù)充下去，充電電流會(huì)慢慢降低到零，電池完全充滿。程序流圖如下圖 3.3 所示。 入口 初始化 啟動(dòng)轉(zhuǎn)換 轉(zhuǎn)換結(jié)束？ 處理存儲(chǔ) 返回 n y 入口 采集電壓電流 恒流充電 恒壓充電 返回

51、充電結(jié)束 電壓4v？ 電流0.1ma？ yn y n 圖 3-3 充電子程序框圖 3.5 電源子程序的設(shè)計(jì) 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。其輸出電壓 0 到 5v 可調(diào)，數(shù)字顯示，并有完善的過流保 護(hù)功能，從而確保電子產(chǎn)品的安全使用。電源子程序流程圖如圖 3-4 所示。 圖 3-4 電源子程序流程圖 n y 小 大 相等 入口 電壓電流采集 過電流 輸出電壓判斷 增大占空比 跳過 減小占空 比 關(guān)斷輸出 返回 結(jié)結(jié) 論論 本太陽能充電器

52、系統(tǒng)的設(shè)計(jì)分為硬件電路設(shè)計(jì)和程序設(shè)計(jì)兩個(gè)部分，硬件電路設(shè)計(jì) 屬于前期的主要工作，通過方案論證與可行性分析，最終確定由 89c51 單片機(jī)完成主電 路的控制與設(shè)計(jì)，并展開外圍電路與控制硬件電路設(shè)計(jì)，硬件電路的設(shè)計(jì)主要是電路原 理圖的繪制以及參數(shù)的確定。在硬件電路設(shè)計(jì)上遇到一些問題，關(guān)于 dc/dc 轉(zhuǎn)換的 pwm 脈寬調(diào)制信號(hào)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(shí)現(xiàn)，這 樣將大大降低硬件的成本。軟件的設(shè)計(jì)采用模塊化的程序設(shè)計(jì)方法，分為主程序部分、 按鍵采集模塊、數(shù)碼管顯示模塊、ad 轉(zhuǎn)換采集模塊以 pwm 脈寬信號(hào)產(chǎn)生模塊等。程序的 設(shè)計(jì)既參考了一些資料里的內(nèi)容，也有一些自己

53、的想法 對(duì)于本設(shè)計(jì)，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(gè)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。但在總的造價(jià)有所增加；（2）pwm 產(chǎn)生由獨(dú)立芯片完成，這樣可減輕單片 機(jī)的負(fù)擔(dān)，使其有時(shí)間做其它人性化的服務(wù)，并可提高電路輸出精度。 參考文獻(xiàn)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2005 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2005 3、 張伯文.簡(jiǎn)易鎳鎘電池定時(shí)恒流充電器j 電池 ， 1997 4、鄭家龍.集成電子技術(shù)基礎(chǔ)教程，高等教育出版社，

54、2002 5、康華光.電子技術(shù)基礎(chǔ)，高等教育出版社，2000 6、張紅梅，尹云華. 太陽能電池的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)， 水電能源科學(xué) ，2008 7、sung-mo kang,yusuf leblebici.cmos 數(shù)字集成電路分析與設(shè)計(jì)。三版。王 志功，譯，電子工業(yè)出版社，2005 8、donald d. givone.digital principal and design.mcgraw-hill companies 9、濱川圭宏 .太陽能光伏電池及其應(yīng)用 ， 北京：科學(xué)出版社，2008 10、沈德金等.接口電路與實(shí)用程序?qū)嵗?北京：北京大學(xué)出版社 ，2003 致致 謝謝 經(jīng)過幾個(gè)月的努

55、力，本設(shè)計(jì)在王老師的悉心指導(dǎo)和嚴(yán)格要求下業(yè)已完成，從課題選 擇、方案論證到具體設(shè)計(jì)和調(diào)試，無不凝聚著老師的心血和汗水。不積跬步何以至千里， 本設(shè)計(jì)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(shí)，并在設(shè)計(jì)中得以體現(xiàn)。正是有了他們的悉心幫助和支持，才使我的畢業(yè)論 文工作順利完成，在此向電氣系的全體老師表示由衷的謝意。感謝他們四年來的辛勤栽 培。 這次做論文的經(jīng)歷也會(huì)使我終身受益，我感受到做論文是要真真正正用心去做的一 件事情，是真正的自己學(xué)習(xí)的過程和研究的過程，沒有學(xué)習(xí)就不可能有研究的能力，沒 有自己的研究，就不會(huì)有所突破，那也就不叫論文了。希望這次的經(jīng)歷能讓我在以后學(xué) 習(xí)中激勵(lì)我繼續(xù)進(jìn)步。 學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明：所呈交的學(xué)位論文，是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作所取得的 成果。盡我所知，除文中已經(jīng)特別注明引用的內(nèi)容和致謝的地方外，本論文不包含任何其 他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體， 均已在文中以明確方式注明并表示感謝。本人完全意識(shí)到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。 學(xué)位論文作者（本人簽名）： 年 月 日 學(xué)位論文出版授權(quán)書 本人