便攜式太陽(yáng)能充電器的設(shè)計(jì)

1、便攜式太陽(yáng)能充電器的設(shè)計(jì)摘 要隨著人們對(duì)化石能源的開(kāi)采，能夠利用的資源越來(lái)越少，再加上化石能源對(duì)環(huán)境的污染越來(lái)越嚴(yán)重，尋找新的潔凈、高效的能源，成為了人們迫在眉睫的問(wèn)題。從上個(gè)世紀(jì)人們就開(kāi)始研究太陽(yáng)能，到了今天太陽(yáng)能的利用有了前所未有的進(jìn)步。人們出門(mén)在外，最大的問(wèn)題就是手機(jī)等電子產(chǎn)品電耗完了，但是卻沒(méi)有可以快隨直接的供電產(chǎn)品，這該如何解決呢？本文在這一問(wèn)題的基礎(chǔ)上提出了基于單片機(jī)的便攜式太陽(yáng)能充電器的設(shè)計(jì)，利用單片機(jī)的智能性實(shí)現(xiàn)了對(duì)電路的控制，利用光伏發(fā)電的原理將太陽(yáng)能所發(fā)的電轉(zhuǎn)換為電子產(chǎn)品所能利用的電能，從而解決了人們的一大難題。而且它不僅可以為手機(jī)等充電，還能作為一般的電源來(lái)使用，與傳統(tǒng)的

2、充電器相比有很大的優(yōu)勢(shì)。關(guān)鍵詞：太陽(yáng)能；光伏發(fā)電；電池；單片機(jī)；智能；DC/DC變換The Design Of The Portable Solar ChargerABSTRACTAs people on fossil energy mining,less resources leave for us to use, combined with fossil energy pollution more and more serious, looking for a new clean and efficient energy, became the looming problems .From

3、 the last century, people started to research on solar energy, to the use of solar energy today,it have an unprecedented progress.People go out in the outside, the biggest problem is that mobile phones and other electronic products, power consumption, but not to fast with the direct power supply pro

4、ducts, how to solve this? This article is based on MCU which is proposed on the basis of the design of the portable solar charger, using single-chip microcomputer intelligent realized the control of the circuit, by the use of the principle of photovoltaic solar electricity is converted to electronic

5、 products can use electricity, thus solved a big problem to people and it can not only for charging the mobile phone, also can be used as a general power, to compared with the traditional charger,it has a great advantage.Key words: Solar energy; Photovoltaic (pv) power generation; The battery; Singl

6、e chip microcomputer; Smart; DC/DC conversion目 錄1. 緒論11.1 本課題研究的背景11.2 太陽(yáng)能充電器的優(yōu)點(diǎn)11.3 本課題研究的主要內(nèi)容22. 太陽(yáng)能充電器的硬件電路設(shè)計(jì)22.1 太陽(yáng)能發(fā)電的原理22.2 系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案22.3 7905的應(yīng)用32.4 單片機(jī)控制單元42.5 電流電壓的采集及轉(zhuǎn)換52.6 按鍵指示電路的設(shè)計(jì)62.7 數(shù)碼管顯示電路72.8 DC/DC變換電路的實(shí)現(xiàn)83. 匯編源程序的實(shí)現(xiàn)83.1 系統(tǒng)整體程序設(shè)計(jì)框架83.2 電路啟動(dòng)與初始化93.3 按鍵采集程序103.4 數(shù)碼管顯示子程序113.5 數(shù)據(jù)采集及模數(shù)轉(zhuǎn)

7、換程序113.6 充電子程序的設(shè)計(jì)123.7 電源子程序的設(shè)計(jì)124. 電路的仿真134.1 初始化電路134.2 對(duì)電路充電部分的實(shí)現(xiàn)144.3 電路的復(fù)位165. 總結(jié)17參考文獻(xiàn)18附錄1 主電路原理圖19附錄2 匯編源程序20致 謝29便攜式太陽(yáng)能充電器的設(shè)計(jì)1. 緒論1.1 本課題研究的背景隨著人們對(duì)化石能源的開(kāi)采，能夠利用的資源越來(lái)越少，再加上化石能源對(duì)環(huán)境的污染越來(lái)越嚴(yán)重，尋找新的潔凈的高效的能源，成為了人們迫在眉睫的問(wèn)題。然而對(duì)于地球來(lái)說(shuō)，接收到的太陽(yáng)能遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于我們所利用的能量，這就造成了能源和資源的浪費(fèi)。而且，太陽(yáng)能屬于潔凈能源，不會(huì)產(chǎn)生像化石燃料燃燒所產(chǎn)生的溫室氣體，更不會(huì)

8、對(duì)環(huán)境造成污染。因此這就成為了各國(guó)競(jìng)相研究的課題，而且為了提高國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力，對(duì)太陽(yáng)能資源的利用和開(kāi)發(fā)更是刻不容緩。人們出門(mén)在外，最大的問(wèn)題就是手機(jī)等電子產(chǎn)品電耗完了，但是卻沒(méi)有可以快速直接的供電產(chǎn)品，這該如何解決呢？本文在這一問(wèn)題的基礎(chǔ)上提出了基于單片機(jī)的便攜式太陽(yáng)能充電器的設(shè)計(jì)，通過(guò)太陽(yáng)能的光伏發(fā)電原理對(duì)太陽(yáng)能電池進(jìn)行充電，經(jīng)過(guò)一系列復(fù)雜的控制和電壓電流的變換，產(chǎn)生出能夠?yàn)槭謾C(jī)電池直接充電的電壓等級(jí)。目前，隨著各國(guó)的競(jìng)相開(kāi)發(fā)與研究，對(duì)于太陽(yáng)能的研究已經(jīng)達(dá)到了一定的高度，但是還存在一些不足，例如現(xiàn)在太陽(yáng)能產(chǎn)品還比較昂貴，還不能普及。相信在未來(lái)幾十年里這個(gè)問(wèn)題會(huì)得以解決，使太陽(yáng)能資源真正的成為人們

9、所離不開(kāi)的。1.2 太陽(yáng)能充電器的優(yōu)點(diǎn)太陽(yáng)能相對(duì)于其他的能源，是可再生的，取之不盡用之不竭，這就為太陽(yáng)能充電器提供了源源不斷的能量來(lái)源，其他能源的話(huà)，一個(gè)是資源稀缺有限，第二個(gè)要花很多錢(qián)，而且一年的維護(hù)費(fèi)用比太陽(yáng)能產(chǎn)品要高出90%左右，所以在節(jié)能、經(jīng)濟(jì)、安全方面，太陽(yáng)能充電器都有它的好處。太陽(yáng)能充電器與普通的充電器相比有以下幾大優(yōu)點(diǎn)：1.太陽(yáng)能充電器特別適應(yīng)于應(yīng)急場(chǎng)合。出門(mén)在外最怕的就是電子設(shè)備沒(méi)有電，而且沒(méi)有高速快捷的充電設(shè)備，而太陽(yáng)能充電器就克服了這一難題，只要有陽(yáng)光的地方就能夠充電，為人們的生活提供了很大的方便。2.相對(duì)于普通充電器來(lái)說(shuō)，它的充電效率高，而且對(duì)環(huán)境無(wú)污染，是一種高效、節(jié)能

10、、環(huán)保的電子產(chǎn)品，對(duì)當(dāng)前的環(huán)境污染嚴(yán)重、能源利用效率低等現(xiàn)狀有很大的改善。3.它的造型簡(jiǎn)單、攜帶方便，極大的改善了人們快節(jié)奏的生活狀態(tài)。1.3 本課題研究的主要內(nèi)容本課題所研究的太陽(yáng)能充電器是通過(guò)太陽(yáng)能電池板，利用“光生伏打效應(yīng)”將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換為電能，經(jīng)過(guò)輸出裝置，為負(fù)載提供電能。經(jīng)過(guò)直流變換即所謂的斬波環(huán)節(jié)，將一種直流電，變換為另一種可以控制的直流電，從而滿(mǎn)足充電的要求。通過(guò)單片機(jī)的控制環(huán)節(jié)，經(jīng)過(guò)復(fù)雜的控制，生成PWM波，控制開(kāi)關(guān)管的關(guān)閉與導(dǎo)通，從而實(shí)現(xiàn)電路的控制環(huán)節(jié)。由于對(duì)鋰電池采用全過(guò)程恒流充電的方式容易使電池因?yàn)檫^(guò)度充電而減少使用的壽命，所以采用開(kāi)始恒流快速充電的方式，等到電壓上升到設(shè)定

11、值時(shí)，采用恒壓的充電方式這個(gè)過(guò)程也是通過(guò)單片機(jī)的控制來(lái)實(shí)現(xiàn)的。而且系統(tǒng)中設(shè)有完備的過(guò)電流過(guò)電壓保護(hù)，避免電池因過(guò)度充電而損壞。電路中設(shè)置有顯示環(huán)節(jié)，通過(guò)功能鍵靈活的選擇電路的輸出，為不同的電子產(chǎn)品充電。有陽(yáng)光的地方就能夠充電，與傳統(tǒng)的充電器相比，更為靈活，通信更為方便3。2. 太陽(yáng)能充電器的硬件電路設(shè)計(jì)2.1 太陽(yáng)能發(fā)電的原理太陽(yáng)能發(fā)電的原理是利用光生伏打效應(yīng)，首先由太陽(yáng)能電池吸收光子，當(dāng)光子達(dá)到一定數(shù)量之后，就會(huì)在體內(nèi)產(chǎn)生電子-空穴對(duì)，其中電子帶負(fù)電，光子帶正電，由于兩者的極性相反，就會(huì)被半導(dǎo)體P-N結(jié)所產(chǎn)生的靜電場(chǎng)所分離開(kāi)，電子和空穴分別流向太陽(yáng)能電池的正極和負(fù)極，從而產(chǎn)生電流，接上負(fù)載之

12、后就可以向外電路供電了2。2.2 系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案如下圖2-1為系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)框圖。圖2-1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)框圖由于太陽(yáng)光的變化幅度大而且無(wú)規(guī)律，所以通過(guò)太陽(yáng)能電池板所獲得的電能不穩(wěn)定，不能直接用來(lái)供給給電路，所以需要經(jīng)過(guò)直流變換的環(huán)節(jié)，即斬波電路將一種直流變換為另一種可調(diào)節(jié)的直流，從而滿(mǎn)足電路的需求。而且大部分充電器大都采用大電流的快速充電法，如果充電時(shí)間過(guò)長(zhǎng)而沒(méi)有及時(shí)拔去充電器，就會(huì)造成電池的損傷，從而減短電池的壽命4。在本系統(tǒng)中通過(guò)太陽(yáng)能電池板將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換為電能，由AT89C51單片機(jī)編程實(shí)現(xiàn)PWM波控制開(kāi)關(guān)管從而實(shí)現(xiàn)輸出電壓電流的改變，通過(guò)顯示電路顯示輸出狀態(tài)及大小，由ADC0808實(shí)

13、現(xiàn)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5。系統(tǒng)中電能的主要來(lái)源是太陽(yáng)能電池板，它是整個(gè)系統(tǒng)的主體部分，也是最主要的部分，本文以手機(jī)、MP3等常用小功率用電設(shè)備為例，說(shuō)明其太陽(yáng)能充電器的設(shè)計(jì)過(guò)程?？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)的峰值電壓可達(dá)6V，峰值電流為100mA，實(shí)測(cè)功率為0.6W。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。本課題中所采用的太陽(yáng)能電池板經(jīng)過(guò)穩(wěn)壓器輸出為5V的電壓。2.3 7905的應(yīng)用 7905是典型的三端穩(wěn)壓集成芯片，它不需要太多的外圍元件，使用起來(lái)很方便，而且還含有過(guò)流、過(guò)熱等保護(hù)，提高了

14、系統(tǒng)的穩(wěn)定性。它的輸出電壓為4.9-5.1V，最典型的應(yīng)用是5V。它的典型應(yīng)用電路如圖2-2所示。圖2-2 7905的典型應(yīng)用電路為避免輸入端斷開(kāi)時(shí)C1向穩(wěn)壓器放電造成不必要的損傷，在穩(wěn)壓器的兩端之間跨接一個(gè)二極管，從而構(gòu)成對(duì)7905的保護(hù)作用。一般電容所能承受的最高電壓應(yīng)比電源的輸入和輸出電壓高。電路中C1的作用是，減小紋波電壓，消除自激振蕩，取值范圍在0.1F1F之間，上圖中C1選用0.33F；電容C2主要作用是用于改善負(fù)載的瞬態(tài)響應(yīng)，消除電路高頻噪聲，一般取0.1F左右，上圖中C2選用的是0.1F7。2.4 單片機(jī)控制單元圖2-3為單片機(jī)的引腳圖。圖2-3 單片機(jī)引腳圖在本系統(tǒng)中單片機(jī)控

15、制單元主要功能是控制信號(hào)的采集、按鍵的操作以及連接顯示器從而控制顯示器的輸出，由于AT89C51單片機(jī)具有低電壓、高性能的特點(diǎn)，含有定時(shí)器能夠控制系統(tǒng)定時(shí)采集PWM脈沖控制信號(hào)、3個(gè)8路I/O口用來(lái)接按鍵部分以及連接數(shù)模轉(zhuǎn)換系統(tǒng)從而將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)來(lái)顯示輸出，能夠滿(mǎn)足本系統(tǒng)的控制要求，故本系統(tǒng)的控制單元主要采用AT89C51單片機(jī)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行控制。在本系統(tǒng)中單片機(jī)工作的具體過(guò)程是上電復(fù)位，查詢(xún)鍵盤(pán)，根據(jù)鍵盤(pán)的輸入狀態(tài)來(lái)確定充電器的功能。再繼續(xù)查詢(xún)鍵盤(pán)，確定輸出的大小或普通電源的輸出電壓,然后轉(zhuǎn)移到相應(yīng)的子程序計(jì)算PWM占空比,開(kāi)始輸出電流或電壓,并將數(shù)據(jù)發(fā)送到顯示電路。在輸出的過(guò)程中通過(guò)

16、定時(shí)器的定時(shí)檢測(cè)，來(lái)判斷輸出的電流或電壓，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(guò)程中，通過(guò)檢測(cè)電流的大小來(lái)確定電池充電的多少，從而改變充電方式或決定是否繼續(xù)充電8。單片機(jī)最大的好處是可以重復(fù)使用以及修改電路工作狀態(tài)，而且簡(jiǎn)化了硬件電路設(shè)計(jì)，使電路的升級(jí)改造變得簡(jiǎn)單易行。2.5 電流電壓的采集及轉(zhuǎn)換ADC0808是CMOS組件，它帶有8位的ADC部分，還有8通道的模擬多路開(kāi)關(guān)和通道尋址邏輯，并且可以直接和單片機(jī)接口。 （1） ADC0808的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如圖2-4所示。圖2-4 ADC0808的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖由圖4可知，通過(guò)通道地址的鎖存和譯碼將數(shù)據(jù)傳輸?shù)侥M通道選擇開(kāi)關(guān)

17、IN0-IN7從而決定選通哪一路開(kāi)關(guān)，然后送入A/D轉(zhuǎn)換部分進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換將結(jié)果通過(guò)D0-D7輸出。（2）ADC0808的引腳結(jié)構(gòu)如圖2-5所示。圖2-5 ADC0808的引腳結(jié)構(gòu)IN0IN7為8位模擬量輸入引腳。ADD A-ADD C為模擬通道選擇地址信號(hào)，ALE為地址鎖存允許輸入線(xiàn)，高電平有效。當(dāng)ALE線(xiàn)為有效值時(shí)，A、B、C的地址信號(hào)被鎖存，從而選通對(duì)應(yīng)通道進(jìn)行模擬量的輸入。通道選擇表如下表2-1所示。表2-1 CBA通道選擇表C B A選擇的通道C B A選擇的通道0 0 0IN01 0 0IN40 0 1IN11 0 1IN50 1 0IN21 1 0IN60 1 1IN31 1 1I

18、N7START為A/D轉(zhuǎn)換啟動(dòng)信號(hào)，正脈沖時(shí)有效，所有內(nèi)部寄存器清零；負(fù)脈沖時(shí)進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換；轉(zhuǎn)換的過(guò)程應(yīng)保持為低電平。EOC用來(lái)判斷轉(zhuǎn)換是否完成，高電平為有效值，表明轉(zhuǎn)換已經(jīng)結(jié)束，其他時(shí)間為低電平。OE用來(lái)判斷是否允許輸出，高電平時(shí)輸出轉(zhuǎn)換后的信號(hào)。本設(shè)計(jì)中用單片機(jī)的P0口接收來(lái)自0808的數(shù)據(jù)，P2.0、P2.1、P2.2依次接在0808的A、B、C地址線(xiàn)，P2.3接在0808的ALE端，P2.4接START，P2.5接OE端，P2.6接EOC，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。ADC0808具體工作過(guò)程為：由P2.0、P2.1、P2.3輸入3位地址，并使P2.3輸

19、出高電平，地址信號(hào)被鎖存，經(jīng)過(guò)分析選通1路模擬輸入到比較器。START的負(fù)脈沖到達(dá)時(shí)進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換，此時(shí)EOC為低電平，一直到轉(zhuǎn)換結(jié)束為止，將轉(zhuǎn)換的結(jié)果存入鎖存器，然后向單片機(jī)發(fā)送中斷請(qǐng)求，這時(shí)使P2.5輸出高電平，將結(jié)果存入數(shù)據(jù)總線(xiàn)，單片機(jī)讀取P0口然后做下一步處理操作。本設(shè)計(jì)中對(duì)電流的采集主要是用ACS712來(lái)實(shí)現(xiàn)的。ACS712是一個(gè)線(xiàn)性電流傳感器，主要作用是用來(lái)檢測(cè)充電電流，實(shí)現(xiàn)電流的跟蹤功能，并將所測(cè)得的電流傳送給單片機(jī)電路實(shí)現(xiàn)對(duì)電路充電部分的控制。2.6 按鍵指示電路的設(shè)計(jì)在單片機(jī)的應(yīng)用電路中用的較多按鍵方式為獨(dú)立按鍵和行列式按鍵。獨(dú)立按鍵的工作方式簡(jiǎn)單，每個(gè)按鍵都單獨(dú)接到單片機(jī)的一

20、個(gè)I/O口上，通過(guò)判斷按鍵端口的電位即可識(shí)別按鍵操作，這樣就會(huì)占用過(guò)多的I/O資源，如果一個(gè)電路的端口比較多就無(wú)法實(shí)現(xiàn)。而行列式按鍵就克服了這一弱點(diǎn)不會(huì)占用太多的I/O資源但是工作方式比較復(fù)雜，在這里就不贅述了。由于設(shè)計(jì)中按鍵不是太多，故采用獨(dú)立按鍵的方法，以簡(jiǎn)化對(duì)電路編程的設(shè)計(jì)，圖2-6為本設(shè)計(jì)的按鍵電路。圖2-6 按鍵電路的設(shè)計(jì)在本設(shè)計(jì)中將按鍵電路接在了P1口，其中P1.0是數(shù)字減鍵，P1.1為數(shù)字加鍵，P1.2鍵位確定鍵，P1.3為過(guò)電流保護(hù)指示燈，P1.4、P1.5為輸出功能選擇鍵，按下P1.4代表給手機(jī)電池充電，按下P1.5則做普通直流電源使用。2.7 數(shù)碼管顯示電路本設(shè)計(jì)采用基于串

21、口的LED數(shù)碼管靜態(tài)顯示電路,每一個(gè)顯示器都要占用單獨(dú)的具有鎖存功能的I/O接口。單片機(jī)只要把要顯示的字形代碼發(fā)送到接口電路，直到有新的數(shù)據(jù)要顯示時(shí),再發(fā)送新的字形碼可以了。這樣做的優(yōu)點(diǎn)是使單片機(jī)中CPU的開(kāi)銷(xiāo)小10。圖2-7所示為數(shù)碼管顯示電路。圖2-7 數(shù)碼管顯示電路在實(shí)際電路需要一個(gè)中介作為L(zhǎng)ED顯示器的靜態(tài)顯示接口以便連接在AT89C51上?？梢赃x用74LS164實(shí)現(xiàn)此功能，需要把AT89C51的RXD作為數(shù)據(jù)輸出線(xiàn)，TXD作為移位時(shí)鐘脈沖。第4-6和10-13引腳并行輸出端分別接LED顯示器的各段對(duì)應(yīng)的引腳上。設(shè)計(jì)采用的是共陽(yáng)極數(shù)碼管，數(shù)碼管的公共極所接電源由LM7805提供，并采用

22、三只串聯(lián)的二極管降壓以保證每個(gè)數(shù)碼段的亮度一致。要顯示某字段時(shí)，相應(yīng)的移位寄存器74LS164的輸出端必須是低電平。2.8 DC/DC變換電路的實(shí)現(xiàn)DC-DC轉(zhuǎn)換就是轉(zhuǎn)變輸入一直流電壓后有效輸出固定的另一直流電壓的電壓轉(zhuǎn)換器。直接直流變流電路也稱(chēng)為斬波電路。直流斬波電路種類(lèi)很多，包括六中基本斬波電路：降壓斬波電路(Buck Chopper）、升壓斬波電路（Boost Chopper）、升降壓斬波電路（Buck-Boost Converter）、Cuk斬波電路、Sepic斬波電路和Zeta斬波電路。它主要用于電池供電的設(shè)備，一方面是進(jìn)行電壓轉(zhuǎn)換，提供滿(mǎn)足電路要求的電壓，并且保持轉(zhuǎn)換的高效，延長(zhǎng)電

23、池的使用周期，減小設(shè)備的體積等。11在本電路中所需的能量來(lái)源主要由太陽(yáng)能電池板所提供，其他部分不能提供電能，經(jīng)過(guò)穩(wěn)壓器將太陽(yáng)能所轉(zhuǎn)換來(lái)的電能變換為電路所需要的電壓等級(jí)，輸入部分的電壓始終大于輸出部分的電壓，所以一般采用降壓斬波電路。3. 匯編源程序的實(shí)現(xiàn)3.1 系統(tǒng)整體程序設(shè)計(jì)框架首先電路啟動(dòng)，初始化電路，設(shè)置相關(guān)參數(shù)和確定充電器工作狀態(tài)，采集和計(jì)算輸出PWM信號(hào)，定期收集數(shù)據(jù)和處理來(lái)調(diào)整脈寬調(diào)制信號(hào)的工作周期，系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)框圖如圖3-1所示。圖3-1 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)框圖3.2 電路啟動(dòng)與初始化初始化是為單片機(jī)的運(yùn)行設(shè)置初始的運(yùn)行環(huán)境，主要完成以下工作：1、 清片內(nèi)RAM；2、 清0使之置初始參

24、數(shù)設(shè)定，便于程序設(shè)計(jì)人員掌握，以利系統(tǒng)的工作；3、 設(shè)置系統(tǒng)運(yùn)行所需的各個(gè)參數(shù)，進(jìn)行A/D設(shè)定、定時(shí)器設(shè)定和中斷設(shè)定；4、返回執(zhí)行充電任務(wù)。12初始化程序流程圖如圖3-2所示。圖3-2初始化程序流程圖3.3 按鍵采集程序圖3-3為按鍵子程序結(jié)構(gòu)流程圖。圖3-3 按鍵子程序結(jié)構(gòu)流程圖按鍵子程序用于判定系統(tǒng)的功能，并將數(shù)據(jù)傳送給單片機(jī)做進(jìn)一步處理，經(jīng)過(guò)一定時(shí)間的延遲將處理好的數(shù)據(jù)存入緩存，等待進(jìn)一步的處理。讀取端口要經(jīng)過(guò)一定時(shí)間的延遲，消除按鍵抖動(dòng)所造成的誤操作。3.4 數(shù)碼管顯示子程序開(kāi)機(jī)時(shí)，首先初始化數(shù)碼管，并在數(shù)碼管中顯示“0”。然后判斷P1口是否有鍵按下，如果沒(méi)鍵按下繼續(xù)判斷。顯示子程序首

25、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)的即將要顯示的數(shù)據(jù)，通過(guò)查表的方式找到對(duì)應(yīng)的字形碼，把字形碼寫(xiě)入串口寄存器SBUF中，并通過(guò)串口方式0發(fā)送出去。當(dāng)要顯示某字符時(shí)，把表格的起始地址送入數(shù)據(jù)指針寄存器DPTR中作為基址，將顯示緩沖區(qū)內(nèi)的數(shù)據(jù)作為偏移量送入變址寄存器A，執(zhí)行查表指令“MOVCA，A+DPTR”，則累加器A中得到的結(jié)果即對(duì)應(yīng)數(shù)字的字形碼。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)將RXD引腳從低位到高位依次輸出，共陽(yáng)極數(shù)碼管在單片機(jī)內(nèi)0-9所對(duì)應(yīng)的字型碼分別是：01H，4FH，12H，06H，4CH，24H，20H，0FH00H，04H。133.5 數(shù)據(jù)采集及模數(shù)轉(zhuǎn)換程

26、序數(shù)據(jù)采集主要是由單片機(jī)控制ADC0808完成，該方案分為初始化數(shù)據(jù)，發(fā)送開(kāi)始轉(zhuǎn)換命令，等待轉(zhuǎn)換結(jié)束，接收數(shù)據(jù)，處理數(shù)據(jù)并存放在緩存中，程序流程如圖3-4所示。圖3-4 數(shù)據(jù)采集子程序結(jié)構(gòu)流程圖3.6 充電子程序的設(shè)計(jì)充電過(guò)程分為兩個(gè)階段，第一階段恒流充電，充電電流可以被設(shè)置，當(dāng)充電電壓達(dá)到4 V進(jìn)入第二階段，即4.2V的恒定電壓充電，恒壓充電電流隨著時(shí)間的推移逐漸減小，當(dāng)充電電流為減小到0.1 mA時(shí)表示電池已經(jīng)充電到9395的額定容量，此時(shí)電池已經(jīng)基本充滿(mǎn)了，如果繼續(xù)充電，充電電流會(huì)慢慢降低到零，直到電池完全充滿(mǎn)。充電子程序流程圖如圖3-5所示。圖3-5 充電子程序流程圖3.7 電源子程序

27、的設(shè)計(jì)電源子程序主要工作過(guò)程為采集電壓電流，判斷是否過(guò)電流，如果沒(méi)有過(guò)電流，再進(jìn)一步對(duì)輸出電壓進(jìn)行判斷，通過(guò)與電壓的設(shè)定值比較來(lái)改變占空比。如果不過(guò)電流，則直接關(guān)斷輸出。電源子程序流程圖如圖3-6所示。圖3-6 電源子程序流程圖4. 電路的仿真4.1 初始化電路初始化仿真電路圖如圖4-1所示。圖4-1初始化電路在啟動(dòng)源程序后，在仿真時(shí)，先對(duì)電路進(jìn)行初始化，主要是為了方便對(duì)電路參數(shù)的設(shè)置，初始化后，顯示器顯示為0，此時(shí)表示還沒(méi)有對(duì)電路進(jìn)行充電。4.2 對(duì)電路充電部分的實(shí)現(xiàn)對(duì)電路充電時(shí)，先選擇充電的方式，假設(shè)選取4.2V的充電方式，主要是針對(duì)手機(jī)電池進(jìn)行充電，此時(shí)按下4.2V的功能鍵，并按下功能選

28、擇鍵ENT，如圖4-2所示。圖4-2 選擇功能鍵選定功能鍵后，按下“+”鍵選擇對(duì)電路的充電電壓，如圖4-3 所示。圖4-3 電路充電在按下“+”鍵后，顯示輸出電壓。如圖4-4、4-5、4-6所示分別顯示輸出電壓為3V、4V、5V。圖4-4 輸出電壓為3V 圖4-5 輸出電壓為4V 圖4-6 輸出電壓為5V4.3 電路的復(fù)位待充電完成后，就要對(duì)電路進(jìn)行復(fù)位，以進(jìn)行下次充電的操作，首先按下功能“+”鍵使其回復(fù)原位，在分別按下“ENT”鍵和“42”鍵，最后再按下“RES”鍵如圖4-7所示。圖4-7 復(fù)位操作按下復(fù)位鍵后，數(shù)碼顯示管顯示“0”，表明復(fù)位完成。如圖4-8所示。圖4-8 復(fù)位完成5. 總結(jié)

29、經(jīng)過(guò)幾個(gè)月的努力和研究，論文終于完成了，本設(shè)計(jì)經(jīng)過(guò)調(diào)試運(yùn)行已經(jīng)達(dá)到預(yù)期的效果，運(yùn)行結(jié)果表明該裝置在技術(shù)上有一定的可靠性，但隨著社會(huì)的發(fā)展與進(jìn)步，該裝置中存在有待進(jìn)一步開(kāi)發(fā)改進(jìn)的地方，尚有理論和工程應(yīng)用問(wèn)題需要進(jìn)一步的探索和研究！在整個(gè)電路的設(shè)計(jì)過(guò)程中還需要如下改進(jìn)：首先本設(shè)計(jì)主要是針對(duì)小功率用電器，可以通過(guò)設(shè)置按鍵的切換來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)大功率用電器來(lái)充電；再者可以設(shè)置蓄電功能，這樣在陽(yáng)光充足的時(shí)候可以給電池蓄電，在沒(méi)有陽(yáng)光的時(shí)候也可以對(duì)電子產(chǎn)品進(jìn)行充電。經(jīng)過(guò)這次畢業(yè)論文的設(shè)計(jì)，我學(xué)到了很多東西：對(duì)單片機(jī)的工作原理有了更深刻的研究；了解了各種芯片的工作原理，為以后的工作奠定了基礎(chǔ)；在學(xué)校的學(xué)習(xí)主要是在理

30、論層次上，經(jīng)過(guò)這次論文的設(shè)計(jì)，我將理論與實(shí)際相結(jié)合，加深了對(duì)理論知識(shí)的理解。參考文獻(xiàn)1 張紅梅,尹云華. 太陽(yáng)能電池的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)J. 水電能源科學(xué),2008:6-8. 2 王長(zhǎng)貴,王斯成. 太陽(yáng)能光伏發(fā)電實(shí)用技術(shù)M. 北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2009:10-15 .3 蔣鴻飛,胡淑婷. 綠色能源太陽(yáng)能充電器J. 上海:應(yīng)用技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2007:5-7.4 濱川圭弘. 太陽(yáng)能光伏電池及其應(yīng)用M. 北京:科學(xué)出版社,2008:35-46.5 沈輝,曾祖勤. 太陽(yáng)發(fā)電技術(shù)M. 北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2005:8-9.7 華成英,童詩(shī)白. 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ). 北京:高等教育出版社

31、,2006:25-50.8 李廣弟,朱月秀. 單片機(jī)基礎(chǔ)（第三版）M. 北京:航空航天大學(xué)出版社,2007:25-40.9 王宏麟,錢(qián)建立,周曉軍. 智能快速充電器的設(shè)計(jì)與制作M. 北京:科學(xué)出版社,2001:35-40.10 周林,武劍,栗秋華等. 光伏陣列最大功率點(diǎn)跟蹤控制方法綜述J. 高電壓技術(shù), 2008:10-12.11 王兆安,劉進(jìn)軍. 電力電子技術(shù)（第五版）M. 機(jī)械工業(yè)出版社,2009:119-131. 12 秦鳴峰. 蓄電池的使用與維護(hù)M. 北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2009:6-10.13 陳維,沈輝,王東海等. 太陽(yáng)能半導(dǎo)體照明驅(qū)動(dòng)技術(shù)研究J. 照明工程學(xué)報(bào),2005:7-1

32、5.附錄1 主電路原理圖附錄2 匯編源程序 ORG0000HLJMPMAINORG000BHLJMPPWML ;PWM波輸出ORG001BHLJMPTESTOUT ;檢測(cè)輸出LEDEQU70H ;數(shù)碼管顯示緩沖PWMFBIT00H ;PWM輸出標(biāo)志位PWM1HEQU71H ;PWM高電平緩沖PWM1LEQU72HPWM2HEQU73H ;PWM低電平緩沖PWM2LEQU74HTESTHEQU77H ;檢測(cè)周期緩存TESTLEQU78HTESTVEQU79H ;輸出電壓檢測(cè)緩沖TESTIEQU7AH ;輸出電流檢測(cè)緩沖PWMTEQU7BH ;PWM波周期OUTBIT02H ;功能選擇TVIBIT

33、03H ;功能選擇ORG0100HMAIN:MOV A,#00HMOV LED,AMOV P1,#07FHCLR TESTVMOV PWMT,#200 ;PWM周期設(shè)為50usMOV TESTH,#0FEHMOV TESTL,#0CHLCALL DISPLAYLJMP KEYWORKSTART:LCALL TESTINMOV A,TESTVMOV B,#33HDIV ABJNZ NEXTMOV A,#01HNEXT:MOV B,#04HMUL AB ;乘以比例得出實(shí)際輸入電壓MOV B,AJNB OUT,NEXT2NEXT1:MOV A,PWMTDIV ABMOV B,LEDMUL AB ;A

34、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 ;A中為高電平周期MOV R1,AMOV A,#0FFHCLR CSUBB A,R1INC AMOV PWM1L,AMOV PWM1H,#0FFHCLR P2.0CLR P2.1CLR P2.2MOV IE,#8AH ;CPU開(kāi)中斷MOV TMOD,#11H ;T模式1，定時(shí)，開(kāi)始輸出MOV TH1,PWM2H ;TO賦值MOV TL1,PWM2LMOV TH0,TESTH ;T1賦值MOV TL0,TE

35、STLSETB TR0SETB TR1LJMP EDNEXT2:MOV A,PWMTMOV B,#04HDIV 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 ;A中為高電平周期MOV R1,AMOV A,#0FFHCLR CSUBB A,R1INC AMOV PWM1L,AMOV PWM1H,#0FFHMOV IE,#8BH ;CPU開(kāi)中斷MOV TMOD,#11H ;T模式1，定時(shí)，開(kāi)始輸出MOV TH1,PWM2H ;TO賦值MOV T

36、L1,PWM2LMOV TH0,TESTH ;T1賦值MOV TL0,TESTLSETB TR0SETB TR1ED:AJMP EDPROTECT:CLR P1.7LJMP EDPWML:JB PWMF,PWMH ;PWM輸出未完成返回CLR TR0MOV TH0,PWM2HMOV TL0,PWM2LSETB TR0SETB PWMFCLR P1.7 ;PWM輸出低電平RETIPWMH:SETB P1.7CLR TR0MOV TH0,PWM1HMOV TL0,PWM1LSETB TR0 ;PWM輸出高電平CLR PWMFRETITESTIN:SETB P2.0CLR P2.1CLR P2.2L

37、CALL TESTRETTESTOUT:CLR TR1JNB TVI,STCBATEST1:LCALL TESTLCALL TESTJNB OUT,TEST2MOV A,TESTIINC AJZ PROTECTMOV DPTR,#OTVTABMOV 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:MO