設(shè)計(jì)說明書提交

摘要摘要出占空比可調(diào)的脈沖控制PWM電路，輸出任意設(shè)定的電壓，作為電源使用。它還配備有蓄Thenormaloperationoftheworldcan'tdowithoutenergy,now,themostconsumptionenergyisthefossilenergy,whichisnotrenewable,andwilltendtobeexhaustedsoonafter.Also,theconsumptionoffossilenergyleadtotheacidrain,greenhouseeffectandduststormetc.graduallymaketheecologysufferseriouslydamage.Manycountrieshaverealizedthissituation,theyareallactivelylookingfornewenergyresourcestosubstitutefossilenergy.Asthenewenergyinthisgeneration,solarenergyhasThenormaloperationoftheworldcan'tdowithoutenergy,now,themostconsumptionenergyisthefossilenergy,whichisnotrenewable,andwilltendtobeexhaustedsoonafter.Also,theconsumptionoffossilenergyleadtotheacidrain,greenhouseeffectandduststormetc.graduallymaketheecologysufferseriouslydamage.Manycountrieshaverealizedthissituation,theyareallactivelylookingfornewenergyresourcestosubstitutefossilenergy.Asthenewenergyinthisgeneration,solarenergyhasthecharacteristicsofrenewable,cleanpollution-free,andhasgoodprospectsfordevelopment.Inthisthesis,willintroducetheuseofsolarenergyPhoto-voltaicpowergenerationprincipletogeneratetheelectricity,whichcanbeusedforThedesignoffunctionalistchargerformobilephoneandlithiumionbattery.Asthescreenofsmart-phonebecomebiggerandbigger,thecurrentbatterytechnologycannotmeetpeople'srequirementsofmobilephonebatterylife,sotheyneedakindofchargingdevicethatcanremovable,easytocarry,andcanchargethebatteryofmobilephoneatanytime.Thispapershowsthedesignofsolarenergyfunctionalistchargerisusingofsolarpanelsphoto-voltaictechnologytogenerateelectricity,thenprovidepowerfortheentirecharger.Thevoltageproducedfromthesolarpanelisconstable,afteravoltagetreatment,thephonecanbeconnectedtocharge,alsothephonebatterycanbethrough the charging circuit. During charging, using single-chipmicrocomputerforintelligentmonitoring,whichcanshowthebatterytemperature,chargincurrenancharginvoltagealsosetupprotectivemeasurestoachievethepurposeofprotectionofmobilephonebattery.Thesingle-chipmicrocomputeralsocanoutputtheimpulsecontrolPWMcircuitwhichthedutyratiocanbeadjustable,thevoltagecanbesetupfreely,socanbeusedaspowersupply.Itisalsoequippedwithaccumulator,whenitisinidle,theaccumulatorcanbechargedbysolarpanel.Whenthelightisweak,thetheoutputvoltageofthesolarpanelisinsufficient,canusethepoweroftheaccumulatorforcharging.Comparedwiththegeneralmobilepowersupply,thedesignofthesolarchargerinthispaperhasthefeaturesoffunctional,energysaving,environmentalprotection,sotheadvantagesareobvious.Keywords:Solarenergy;Photovoltaicpowergeneration;Charging;Thebattery;Singlemicrocomputer;目錄1引 課題研究背景及意 目錄1引 課題研究背景及意 國內(nèi)外研究現(xiàn) 說明書內(nèi)容及結(jié) 2系統(tǒng)設(shè)計(jì)與方案論 設(shè)計(jì)要 方案論 方案一設(shè)計(jì)原 方案二設(shè)計(jì)原 方案選 主要器件的選 硬件設(shè) 太陽能電池模 太陽能轉(zhuǎn)換成電能的光伏原 太陽能電池板的選 穩(wěn)壓電 PWM控制電 智能控制電 主控芯 復(fù)位電 時(shí)鐘電 按鍵電 LED顯示電 LCD1602顯示電 A/D轉(zhuǎn)換電 充電電 溫度測量電 3.7.2TP4056充電電 3.7.3電流測量電 程序設(shè) 整體程序設(shè)計(jì)思 子程序設(shè) 初始化程子程序設(shè) 初始化程 按鍵采集程 數(shù)據(jù)采集程 溫度采集程 充電子程 電壓源子程 系統(tǒng)調(diào) 硬件調(diào) 太陽能電池 穩(wěn)壓電 A/D轉(zhuǎn)換顯示電 PWM控制電 充電電 軟件調(diào) A/D轉(zhuǎn)換顯示程 PWM控制程 時(shí)鐘程 溫度檢測程 充電過程保護(hù)程 67系統(tǒng)測試與數(shù)據(jù)分 太陽能電池板測 穩(wěn)壓電路測 PWM控制電路測 充電電路測 總 謝 參考文 附 1引1.11引1.1用率，在有光的時(shí)候利用太陽能為手機(jī)充電，多余的太陽能為蓄電池充電，沒有光的時(shí)1.2據(jù)有關(guān)資料顯示：預(yù)計(jì)到2030年，可再生能源在總能源結(jié)構(gòu)中將占到30%以上,而太10%據(jù)有關(guān)資料顯示：預(yù)計(jì)到2030年，可再生能源在總能源結(jié)構(gòu)中將占到30%以上,而太10%2040年，可再生能源將占50%50%以上，太陽能光伏發(fā)電將占1.32系統(tǒng)設(shè)計(jì)與方2.1該充電器通過太陽能電池板將太陽能轉(zhuǎn)化為電能,經(jīng)過穩(wěn)壓處理后負(fù)2系統(tǒng)設(shè)計(jì)與方2.1該充電器通過太陽能電池板將太陽能轉(zhuǎn)化為電能,經(jīng)過穩(wěn)壓處理后負(fù)載USB2.22.2.12.12.1如圖1-1所示，太陽能電池在光照強(qiáng)度和溫度不同的環(huán)境輸出的電壓不同，當(dāng)輸出要穩(wěn)壓電路將電壓穩(wěn)5V供給充電電路使用，經(jīng)過充電電路經(jīng)過處理后將電壓2.2.22.2單單2.2VPMLDADMIOAD轉(zhuǎn)換采集輸出電壓送給單片機(jī)，將輸出電壓與設(shè)定輸出值比較，由單片機(jī)自動(dòng)調(diào)節(jié)WM占空比，從而可以自動(dòng)調(diào)節(jié)設(shè)定的輸出電壓值并顯示[8]。整個(gè)電路啟動(dòng)后通過按鍵選擇是充2.2.3功能輸出電壓誤差應(yīng)小于0.2V；給電池充電的電壓應(yīng)小于4.2V。LM7805，7-35V5VTP4056LEDMAX471的功耗極低，且顯示的字符數(shù)能滿足要求；A/DADC080983硬件設(shè)3.1如果把p3硬件設(shè)3.1如果把p型半導(dǎo)體和n型半導(dǎo)體緊密地結(jié)合起來，或者在一塊半導(dǎo)體中由于摻雜不pn型半導(dǎo)體，由于電子和空穴的互擴(kuò)散作用，便形成了p-n結(jié)，并在結(jié)的兩邊形成了由n型區(qū)指向p型區(qū)的內(nèi)建電場。當(dāng)光照射時(shí)，這些np型區(qū)移動(dòng)，這樣，np多空穴，在p-n結(jié)附近就形成了與內(nèi)建電場方向相反的光生電場，它的一部分抵消了內(nèi)建電場，其余部分則使p區(qū)帶正電，n區(qū)帶負(fù)電，于是在n區(qū)與p區(qū)之間產(chǎn)生了光生伏特3.13.2組成結(jié)構(gòu)圖如圖3.2所示。3.33.4所示。因此，對(duì)于穩(wěn)定電壓化化轉(zhuǎn)化率較低，大約在10%，成本低廉，但是光電效應(yīng)的穩(wěn)定性不好。195mm*125mm，2.25W，強(qiáng)光下最大空載時(shí)的電3.20-10V13 ++D1LM7805可以保護(hù)LM7805。滿足充電電路電壓在4.3以上的要求，但是A/D轉(zhuǎn)換電路的ADC0809需要基準(zhǔn)電壓5V，5V3.313 ++D1LM7805可以保護(hù)LM7805。滿足充電電路電壓在4.3以上的要求，但是A/D轉(zhuǎn)換電路的ADC0809需要基準(zhǔn)電壓5V，5V3.3PWMPWMTtT3.6其典型應(yīng)用電路如圖3.7所示：LIS+D -LLII CRCRPWMLIS+D -LLII CRCRPWM3.4復(fù)位電路、時(shí)鐘電路、按鍵電路、123456783.4復(fù)位電路、時(shí)鐘電路、按鍵電路、1234567893.4.1口、P2口和P3口，三個(gè)定時(shí)器，兩個(gè)中斷，全雙工串行口[12]。12345678912ADC0809PWM的占空比控制電壓的輸出。當(dāng)處于充電過程時(shí)，由溫度傳感器對(duì)溫度進(jìn)行測量和由ADC0809對(duì)充電電流和充2RESET3.4.3 必須需要一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)。邏輯電路是將單片機(jī)的XTAL1與XTAL2ADC0809PWM的占空比控制電壓的輸出。當(dāng)處于充電過程時(shí)，由溫度傳感器對(duì)溫度進(jìn)行測量和由ADC0809對(duì)充電電流和充2RESET3.4.3 必須需要一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)。邏輯電路是將單片機(jī)的XTAL1與XTAL2與一個(gè)2晶振并連，常3.4.4123.14SW2、SW3和一個(gè)電阻串聯(lián)到VCC，I/O預(yù)置為低電平，當(dāng)SW2或者SW3按下時(shí)，I/O變SW2，還可通過這3.14SW2、SW3和一個(gè)電阻串聯(lián)到VCC，I/O預(yù)置為低電平，當(dāng)SW2或者SW3按下時(shí)，I/O變SW2，還可通過這LED，3.153.15LEDLCD2LCD2123456789示“key1--shoujikey2--dianchi”來提醒是選擇為手機(jī)充電還是為電池充電，如果選電電流，如果溫度過高或者過低，會(huì)在第二行顯示“Iistoohigh”,繼續(xù)讀取溫度顯示，如果充電電流過大，會(huì)在第一行顯示“Iistoolarge”，31123456789BGBG9876543215V88123456785V88123456781273459692536設(shè)計(jì)中，需要ADC08095個(gè)模擬電壓進(jìn)行轉(zhuǎn)換，一是恒壓功能時(shí)通道012對(duì)電池充電電流對(duì)應(yīng)的選擇是通過改A,B,C條地址線來選擇，對(duì)應(yīng)關(guān)系000-111別對(duì)IN0-IN7。ADC0809ALE74HC744分頻得到。系統(tǒng)中單片機(jī)使用14 Q3.7BATMAX471，CEMAX471OUTBATMAX471，CEMAX471OUT3.7.1DS18B203.19的預(yù)置值[19]高溫度系數(shù)振蕩池破裂，保護(hù)電池。其連接高溫度系數(shù)振蕩池破裂，保護(hù)電池。其連接圖如3.20示：1TP40564.2V，不3.213.22如圖3.23如圖3.23STDBY=高阻恒流充電模式充電電流=IBATCHRG強(qiáng)下拉恒壓充電模式充電電壓=4.2VCHRG強(qiáng)下拉充電電流STDBY=強(qiáng)下3.23TP4056充電循環(huán)狀態(tài)3.2壓小于2.9V的時(shí)候，用80mA的電流給電池充電，此時(shí)為預(yù)充電，當(dāng)達(dá)到2.9V后，BAT端輸出800mA的恒流給手機(jī)電池充電，此時(shí)為恒流充電，電壓慢慢上升，當(dāng)達(dá)到4.05V的時(shí)候，BAT4.2V電壓剛給電池充電，而此時(shí)充電電流慢慢降低，電池電壓也紅燈綠燈亮滅滅亮滅滅3.2壓小于2.9V的時(shí)候，用80mA的電流給電池充電，此時(shí)為預(yù)充電，當(dāng)達(dá)到2.9V后，BAT端輸出800mA的恒流給手機(jī)電池充電，此時(shí)為恒流充電，電壓慢慢上升，當(dāng)達(dá)到4.05V的時(shí)候，BAT4.2V電壓剛給電池充電，而此時(shí)充電電流慢慢降低，電池電壓也紅燈綠燈亮滅滅亮滅滅亮5432321 48 BAT 2207CHRGSTDBYPROGR10 R115kR123.25TP4056圖中，用了兩個(gè)滑動(dòng)變阻器來代替圖中的R10和R11，通過一個(gè)單刀雙擲開關(guān)來切換選中哪個(gè)滑動(dòng)變阻器，變阻器設(shè)定想要的最大充電電流，系統(tǒng)中預(yù)設(shè)的阻值分別為5.0k和2.5k，可以限定的最大充電電流分別是500mA和250mA，也可按照實(shí)際需要調(diào)節(jié)321 48 BAT 2207CHRGSTDBYPROGR10 R115kR123.25TP4056圖中，用了兩個(gè)滑動(dòng)變阻器來代替圖中的R10和R11，通過一個(gè)單刀雙擲開關(guān)來切換選中哪個(gè)滑動(dòng)變阻器，變阻器設(shè)定想要的最大充電電流，系統(tǒng)中預(yù)設(shè)的阻值分別為5.0k和2.5k，可以限定的最大充電電流分別是500mA和250mA，也可按照實(shí)際需要調(diào)節(jié)電阻器來選擇充電電流。CE端接單片機(jī)的P3.5口，用于充電的啟動(dòng)和停止，單片機(jī)上電后默認(rèn)低電平，不能充電，當(dāng)選擇充電功能后，單片機(jī)輸出高電平到CE，TP4056工4.2V3.7.3[20] 3充電電壓與電流曲線0 4.00電壓2367 8TP4056BAT端，ADC08093OUT2367 8TP4056BAT端，ADC08093OUT端口的電壓，電路中采20kOUT10V/A，即如果測得的電壓為2.00V，換算后得到的實(shí)際充電電流為200mA。手機(jī)充電的電流檢測也是144程序設(shè)4.1整體程序設(shè)計(jì)中4程序設(shè)4.1整體程序設(shè)計(jì)中主要由PWM程序、采集按鍵的程序、模擬信號(hào)采集程序和轉(zhuǎn)換程組成否是4.14.24.2.1設(shè)定。由于程序不可能知道硬件電路的連接，不知道硬件電路連接的單片機(jī)I/O口需要的是高電平還是低電平，所以需要人為的設(shè)定各個(gè)I/O務(wù)是：清楚片內(nèi)的RAM，初始化要用到的4.24.2.1設(shè)定。由于程序不可能知道硬件電路的連接，不知道硬件電路連接的單片機(jī)I/O口需要的是高電平還是低電平，所以需要人為的設(shè)定各個(gè)I/O務(wù)是：清楚片內(nèi)的RAM，初始化要用到的I/OAD4.24.2.24.2.2寫防止按鍵抖動(dòng)的程序，避免因抖動(dòng)導(dǎo)致程序運(yùn)行混亂，不能實(shí)現(xiàn)功能。本程I/O否是否是4.34.2.3否是4.4否是4.44.2.4DS18B20轉(zhuǎn)換命令實(shí)現(xiàn)溫度轉(zhuǎn)換，讀取轉(zhuǎn)換的溫度值[21]LCD160.4否是給手電池充4.64.7所示T是否I4.64.7所示T是否I是否是U否4.74.74.84.2.53.0V、3.5V、4.0V、4.5V、PWM形的占空比來是輸出電壓等于設(shè)定電壓。程序流程圖如圖4.9小大相4.9小大相4.95系統(tǒng)調(diào)5系統(tǒng)調(diào)本次的硬件電路調(diào)試又可以分為幾個(gè)模塊的調(diào)試，分別是A/D轉(zhuǎn)換顯示電路模5.1.25.1.25VA/DA/DDLEDA/D的IN0，與單片機(jī)的連接電路出了問題。對(duì)這部分的電路進(jìn)行了調(diào)試，對(duì)著原理圖一根線一根線的檢查，都發(fā)現(xiàn)沒有問題。然后想到，既然仿真圖運(yùn)行正確，那就是仿真圖的線路連DXPADC08098P18P1.0-P1.7P1.7-P.0，ADC08095V4.85VV7805A/DLEDI/OPWMPWM1%的占空5.1.5PWMPWMTP4056TP4056T4.2V，MAX471S8554.10V1/104.10V。但是通過一個(gè)開關(guān)短路了三極管后，充電電流有所增高，充電完成后的電池電壓也能達(dá)到4.18V，比較理想，所以開關(guān)管應(yīng)該選擇不消耗電壓的開關(guān)管，經(jīng)過思考后，試著使用繼電器作為智能開關(guān)對(duì)充電進(jìn)行控制，然而當(dāng)繼電器從默認(rèn)狀態(tài)到通電狀態(tài)時(shí)，系統(tǒng)TP4056CECE5.2的硬件電路，而在軟件的調(diào)試中也能發(fā)現(xiàn)硬件電路的不足之處。就向硬件電路的A/D模塊的軟件調(diào)試中，開始都可以通過KELL進(jìn)行編譯后發(fā)現(xiàn)語句中的錯(cuò)誤然后進(jìn)行改5.2的硬件電路，而在軟件的調(diào)試中也能發(fā)現(xiàn)硬件電路的不足之處。就向硬件電路的A/D模塊的軟件調(diào)試中，開始都可以通過KELL進(jìn)行編譯后發(fā)現(xiàn)語句中的錯(cuò)誤然后進(jìn)行改成不能正常工作，在加了定時(shí)器中斷通過P2.4ADC0809500MHz的時(shí)鐘.4端，LED，CELEDtoohigh”字符，如果溫度過高，會(huì)顯示“Iistoolarge”，如果電池電壓達(dá)到4.2VLCDfinish”。還可通過按鍵來調(diào)試充電暫6系統(tǒng)測試與數(shù)6.16.16.2由此可知，當(dāng)太陽能板輸出的電壓在7-110V6系統(tǒng)測試與數(shù)6.16.16.2由此可知，當(dāng)太陽能板輸出的電壓在7-110V6.26.3PWM輸入電壓輸出電壓接上負(fù)載后電壓接上負(fù)載后電流6.36.46.42.90V3.00V-4.15V6.42.90V3.00V-4.15V56.5充電電壓充電電流D3TtooD3IistooD3StopD3D3恒壓輸出實(shí)際輸出6.1電池U-I特性曲線0 6.1電池U-I特性曲線0 07總本次設(shè)計(jì)的太陽能多功能充電器已順利完成，各項(xiàng)功能也基本實(shí)現(xiàn)，達(dá)到設(shè)計(jì)的要求。它能夠作為電壓源使用，也能夠?yàn)槭謾C(jī)和電池充電。電壓源輸出的電壓可以設(shè)7總本次設(shè)計(jì)的太陽能多功能充電器已順利完成，各項(xiàng)功能也基本實(shí)現(xiàn)，達(dá)到設(shè)計(jì)的要求。它能夠作為電壓源使用，也能夠?yàn)槭謾C(jī)和電池充電。電壓源輸出的電壓可以設(shè)3.0V、3.5V、4.0V4.5USB機(jī)充電，也可以為手機(jī)電池充電，為手機(jī)充電可以檢測并顯示充電電壓和充電電流，為電池充電可以檢測并顯示充電溫度、充電電流、充電電壓以及充電所需時(shí)間，當(dāng)充電溫度、充電電流達(dá)到安全值以外則暫不充電，待恢復(fù)到正常值再開始充電，當(dāng)電壓達(dá)到電池滿值電壓則結(jié)束充電并顯示充電完成的時(shí)間，設(shè)置有暫停充電和時(shí)間重置的功能，能夠?qū)崿F(xiàn)電壓源輸出和充電過程的智能顯示和監(jiān)控。謝辭謝辭參考文G.Prinsloo,R.Dobson,K.Schreve.CarbonFootprintOptimizationasPLCControlStrategyinSolarPowerSystemAutomation[J].EnergyProcedia,2014,49.參考文G.Prinsloo,R.Dobson,K.Schreve.CarbonFootprintOptimizationasPLCControlStrategyinSolarPowerSystemAutomation[J].EnergyProcedia,2014,49.角[J].經(jīng)濟(jì)問題探索,2013,11:84-90.C.Diendorfer,M.Haider,M.Lauermann.PerformanceAnalysisofOffshoreSolarPowerPlants[J].EnergyProcedia,2014,49.RobertCarlPietzcker,DanielStetter,SusanneManger,GunnarLuderer.Usingthesuntodecarbonizethepowersector:Theeconomicpotentialofphotovoltaicsandconcentratingsolarpower[J].Applied倪易洲,溫利峰.國內(nèi)外太陽能光伏應(yīng)用現(xiàn)狀與產(chǎn)業(yè)發(fā)展策略研究[A].中國科學(xué)技術(shù)協(xié)會(huì)、福建.從糊式干電池到太陽能電池[N].科技日?qǐng)?bào),2009-09-23008.王禹.智能型太陽能路燈控制器的應(yīng)用研究[D].遼寧工程技術(shù)大學(xué),2011.袁錫明戴建華.基于單片機(jī)控制的智能壓力變送器設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].化工自動(dòng)化及儀張帥.太陽能電池工作原理簡介[J].燈與照明,2009,03:49-李光權(quán).新型電纜接頭溫度監(jiān)測系統(tǒng)—系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].華北電力大學(xué)（北京徐志躍.隔離放大器及其應(yīng)用[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理,2011,06:53-劉心紅,郭福田,孫振興,曾麗麗.Proteus仿真技術(shù)在單片機(jī)教學(xué)中的應(yīng)用[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管章泰.電