小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)控制器設(shè)計(jì)

1、電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽教程考試（設(shè)計(jì)報(bào)告）題目：小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)控制器設(shè)計(jì)摘要現(xiàn)有的小型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)存在能量轉(zhuǎn)換效率低、蓄電池使用壽命短、控制簡(jiǎn)單和缺乏完整的系統(tǒng)功率控制等問題。因此提高對(duì)蓄電池的充電速度，減少充電損耗，正確地監(jiān)控蓄電池狀態(tài)，確保蓄電池的正確使用、延長(zhǎng)蓄電池的使用壽命對(duì)小型風(fēng)力發(fā)電有著重要意義。本設(shè)計(jì)的目的是在分析現(xiàn)有的小型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、高效、高可靠性的風(fēng)機(jī)控制器，實(shí)現(xiàn)風(fēng)電系統(tǒng)可靠及優(yōu)化運(yùn)行。本設(shè)計(jì)以單片機(jī)8051的加強(qiáng)版STC12C5A60S2為核心控制整個(gè)電路，具體由風(fēng)力發(fā)電機(jī)、控制系統(tǒng)、整流電路、斬波電路、蓄電池充放電控制電路、蓄電池及其用電設(shè)備組成，功能上能保證系

2、統(tǒng)安全運(yùn)行，在電氣特性和機(jī)械特性允許范圍內(nèi)運(yùn)行。減少風(fēng)速隨機(jī)變化對(duì)輸出電能的影響，使輸出電壓穩(wěn)定，減少紋波。合理調(diào)度系統(tǒng)電能，保證向負(fù)載提供連續(xù)電能保護(hù)蓄電池，防止過充和過放，提供足夠充電能量進(jìn)行快速充電。?綜上所述，本設(shè)計(jì)將具有可靠性更高、價(jià)格更廉等優(yōu)勢(shì)，對(duì)于增強(qiáng)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力，加速小型風(fēng)力發(fā)電的普及和應(yīng)用，節(jié)約能源和保護(hù)環(huán)境都具有重要意義。關(guān)鍵詞：發(fā)電機(jī)整流鋰電池環(huán)保目錄緒論隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展和社會(huì)的進(jìn)步，人們對(duì)供電持續(xù)性和供電量的要求也越來越高。而煤炭、石油的日趨減少，開發(fā)新能源成為當(dāng)今社會(huì)最熱門的話題之一。風(fēng)能作為一種自然資源，它有取之不盡、清潔無污染等優(yōu)點(diǎn)，所以被人們稱為“綠色資源”受

3、到青睞。利用可再生能源可以節(jié)約能源和保護(hù)環(huán)境，而風(fēng)力發(fā)電與其它再生能源相比，更具競(jìng)爭(zhēng)潛力，因而發(fā)展迅速。我國的風(fēng)能資源十分豐富，目前已經(jīng)探明的風(fēng)能儲(chǔ)量約為3226GW，其中可利用風(fēng)能約為253GW，主要分布在西北、華北和東北的草原和戈壁以及東部和東南沿海及島嶼上。據(jù)統(tǒng)計(jì)，截至到2006年底，我國大陸地區(qū)已建成并網(wǎng)型風(fēng)電場(chǎng)91座，累計(jì)運(yùn)行風(fēng)力發(fā)電機(jī)組3311臺(tái)，總?cè)萘窟_(dá)萬kW。已經(jīng)建成并網(wǎng)發(fā)電的風(fēng)場(chǎng)主要分布在新疆、內(nèi)蒙、廣東、浙江、遼寧等16個(gè)省區(qū)。根據(jù)電監(jiān)會(huì)公布的數(shù)據(jù)，截至2006年底,中國發(fā)電裝機(jī)容量達(dá)到62200萬kW,風(fēng)力發(fā)電占全國總裝機(jī)容量的。和火力發(fā)電相比，風(fēng)力發(fā)電還具有以下顯著的優(yōu)

4、點(diǎn)：風(fēng)能是一種可再生的潔凈能源，它既不消耗自然資源，也不污染環(huán)境，這是火力發(fā)電所無法比擬的。風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的建設(shè)周期要比火力發(fā)電系統(tǒng)短，而且投入的資金也要少得多。由于現(xiàn)代高科技技術(shù)得融入，使得風(fēng)力發(fā)電的可靠性得到顯著提高。大中型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的可靠性從80年代的50提高到98，已經(jīng)高于火力發(fā)電，并且機(jī)組壽命可達(dá)20年以上。與火力發(fā)電相比，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組建設(shè)的占地面積要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于火力發(fā)電，并且風(fēng)力發(fā)電既可以并網(wǎng)運(yùn)行，也可以和其他能源，如柴油發(fā)電、太陽能發(fā)電、水力發(fā)電組成互補(bǔ)系統(tǒng)。還可以獨(dú)立運(yùn)行。對(duì)于解決邊遠(yuǎn)無電或供電困難地區(qū)的用電問題提供了現(xiàn)實(shí)的可行性。由以上所述可以看出，風(fēng)力發(fā)電對(duì)我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展有著巨

5、大的意義。作者希望通過對(duì)小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)及其相關(guān)控制技術(shù)的研究，來改進(jìn)和完善風(fēng)力發(fā)電技術(shù)為風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的發(fā)展提出一些創(chuàng)造性的想法。二小型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)原理風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)組成普通的獨(dú)立式小型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)由風(fēng)力發(fā)電機(jī)、控制系統(tǒng)、整流電路斬波電路、蓄電池充放電控制電路、蓄電池及其用電設(shè)備組成（見圖），其中整流電路和斬波電路也可以合稱為電能變換單元電路，它實(shí)現(xiàn)了將風(fēng)能轉(zhuǎn)換為電能和變換為能夠使用的電能的整個(gè)過程。利用風(fēng)力帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，將發(fā)出的電能存儲(chǔ)在蓄電池中，在需要使用的時(shí)候再把存儲(chǔ)的電能釋放出來。圖小型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖風(fēng)電系統(tǒng)的運(yùn)行特點(diǎn)對(duì)于獨(dú)立運(yùn)行的小型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng),它的工作情況主要由風(fēng)速、蓄電池

6、狀態(tài)和負(fù)載情況決定,發(fā)電機(jī)輸出的能量要與負(fù)載當(dāng)前消耗的能量以及蓄電池所能儲(chǔ)存的能量總和匹配。系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的分析如表所示：表風(fēng)電系統(tǒng)運(yùn)行模式狀態(tài)是否存在風(fēng)機(jī)狀態(tài)蓄電池狀態(tài)負(fù)載狀態(tài)發(fā)電不發(fā)電充電放電有電無電101010TOC o 1-5 h zNO011NO100YES（狀態(tài)2）101YES（狀態(tài)3）110YES（狀態(tài)4）111狀態(tài)說明：狀態(tài)1：風(fēng)機(jī)不發(fā)電，由蓄電池單獨(dú)為負(fù)載供電；狀態(tài)2：風(fēng)機(jī)發(fā)電，由風(fēng)機(jī)和蓄電池一起為負(fù)載供電；狀態(tài)3：風(fēng)機(jī)發(fā)電，為蓄電池充電，風(fēng)機(jī)和蓄電池都沒有為負(fù)載供電；狀態(tài)4：風(fēng)機(jī)發(fā)電，為蓄電池充電的同時(shí)也為負(fù)載供電。由以上狀態(tài)分析可以看出，風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)一般都是在以上四種狀態(tài)下

7、工作的，隨著外界環(huán)境的變化，如風(fēng)速、風(fēng)向的不同，還有負(fù)載工作情況的變化，整個(gè)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)是在四種狀態(tài)間切換工作的。當(dāng)由于環(huán)境風(fēng)速低于風(fēng)力機(jī)的啟動(dòng)風(fēng)速，而使風(fēng)力發(fā)電機(jī)無法發(fā)電時(shí)則要由蓄電池為負(fù)載供電，這就是第一種工作狀態(tài)；當(dāng)風(fēng)速足夠大，風(fēng)力發(fā)電機(jī)可以發(fā)電，且蓄電池不需要充電時(shí)，則可以由風(fēng)力機(jī)和蓄電池一同為負(fù)載供電，若負(fù)載較小時(shí)，也可由風(fēng)力發(fā)電機(jī)單獨(dú)為負(fù)載供電，這就是第二種工作狀態(tài)；當(dāng)風(fēng)速不是很大，且蓄電池虧電較為嚴(yán)重時(shí)，為了保護(hù)蓄電池，則需要停止為負(fù)載供電，而風(fēng)力發(fā)電機(jī)只為蓄電池充電，這就是第三種工作狀態(tài)；與第三種狀態(tài)類似，當(dāng)蓄電池虧電嚴(yán)重，而風(fēng)速較大時(shí)，風(fēng)力發(fā)電機(jī)發(fā)出的電能較多，除了滿足為蓄電

8、池充電外，還可以為負(fù)載供電，這就是第四種工作狀態(tài)。電能變換單元和控制單元整流器在發(fā)電系統(tǒng)中，整流模塊是非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。發(fā)電機(jī)發(fā)出的交流電能必須通過整流模塊，整形成直流電能，才能向蓄電池充電，或給后接負(fù)載供電。根據(jù)發(fā)電系統(tǒng)的容量不同，整流器可分為可控整流器和不可控整流器兩種，可控型整流器主要用在大功率的發(fā)電系統(tǒng)中，可以克服由于電感過大引起的體積大、功耗大等缺點(diǎn)；不可控型整流器主要用在功率較小的發(fā)電系統(tǒng)中，其特點(diǎn)是體積小、成本較低?？煽匦驼髌魅鐖D所示，其使用的是全控或半控型的功率開關(guān)管，如門極可關(guān)斷晶體管GTO、功率MOSFET或門極絕緣雙極性晶體管GTR等。不可控整流器如圖所示，其使用的是

9、不可控型的功率開關(guān)管，如大功率二極管，該電路具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、功耗低、成本低等優(yōu)點(diǎn)，普遍應(yīng)用在中、小功率發(fā)電系統(tǒng)中。圖不可控整流橋式電路DC/DC變換器DC/DC變換器是使用半導(dǎo)體開關(guān)器件，通過控制器件的導(dǎo)通和關(guān)斷時(shí)間，再配合電感、電容或高頻變壓器等以連續(xù)改變和控制輸出直流電壓的變換電路。一般情況下，直直變換器分為直接變換和間接變換兩種，直接變換沒有變壓器的介入，直接進(jìn)行直流電壓的變化，這種電路也稱為非隔離型的DC/DC變換器（斬波電路）；間接變換則是先將直流電壓變換為交流電壓，經(jīng)變壓器轉(zhuǎn)換后再變換為直流電壓，此種直交直電路也稱為隔離型DC/DC變換器。近年來，隨著髙頻化、軟開關(guān)和三電平技術(shù)的不斷

10、發(fā)展，DC/DC變換器向著體積更小、重量更輕、效率更髙的方向發(fā)展，可供風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)使用的DC/DC變換器類型也不斷增加。在風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中使用的DC/DC變換器具有以下特點(diǎn)：與傳統(tǒng)的DC/DC變換器相比，在風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中使用的DC/DC變換器除了具有電壓變換的作用外，還要實(shí)現(xiàn)最大功率點(diǎn)跟蹤（MPPTMaximumPowerPointTracking）功能。（又可稱為最大功率輸出控制）在閉環(huán)控制的系統(tǒng)的中，DC/DC變換器的反饋信號(hào)常為其輸出電壓，而在風(fēng)電系統(tǒng)中，為了實(shí)現(xiàn)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的最大功率輸出控制，就需要采用相應(yīng)的MPPT算法，因此，DC/DC的反饋信號(hào)就不只僅限于輸出電壓了，還可能使用變換器的

11、輸入電壓、輸出電流或輸出功率等作為反饋參數(shù)傳統(tǒng)的DC/DC變換器多為專用芯片提供控制信號(hào)，其控制比較簡(jiǎn)單；而在風(fēng)電系統(tǒng)中，由于要實(shí)現(xiàn)MPPT功能，所以需要使用單片機(jī)或DSP，采用PWM控制方式來調(diào)節(jié)功率開關(guān)管來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能。鋰電池鋰電池的介紹在數(shù)碼產(chǎn)品中，無論是從技術(shù)角度評(píng)估還是從價(jià)格方面的考慮，電池都占有十分重要的地位。時(shí)值今日，市場(chǎng)上正在銷售的數(shù)碼產(chǎn)品中，所使用的電池已經(jīng)基本完成了從鎳電池到鋰電池的過渡。也許是由于電池剛剛完成了一次鎳電池到鋰電池的革命，所以人們對(duì)鋰電池的認(rèn)識(shí)并不統(tǒng)一，在許多情況下不正確的說法和做法頗為流行。因此，懂得一點(diǎn)鋰電池的知識(shí)，掌握鋰電池的正確使用方法是非常有必要的

12、。鋰電池的種類目前市面上所使用的二次電池主要有鎳氫（Ni-MH）與鋰離子（Li-ion）兩種類型。鋰離子電池中已經(jīng)量產(chǎn)的有液體鋰離子電池（LiB）和聚合物鋰離子電池（LiP）兩種。所以在許多情況下，電池上標(biāo)注了Li-ion的，一定是鋰離子電池。但不一定就是液體鋰離子電池，也有可能是聚合物鋰離子電池。鋰離子電池是鋰電池的改進(jìn)型產(chǎn)品。鋰電池很早以前就有了，但鋰是一種高度活躍的金屬，它使用時(shí)不太安全，經(jīng)常會(huì)在充電時(shí)出現(xiàn)燃燒、爆裂的情況，后來就有了改進(jìn)型的鋰離子電池，加入了能抑制鋰元素活躍的成份（比如鈷、錳等等）從而使鋰電真正達(dá)到了安全、高效、方便，而老的鋰電池也隨之基本上淘汰了。至于如何區(qū)分它們，從

13、電池的標(biāo)識(shí)上就能識(shí)別鋰電池為L(zhǎng)i、鋰離子電池為L(zhǎng)i-ion?，F(xiàn)在，筆記本和手機(jī)使用的所謂“鋰電池”，其實(shí)都是鋰離子電池?，F(xiàn)代電池的基本構(gòu)造包括正極、負(fù)極與電解質(zhì)三項(xiàng)要素。作為電池的一種，鋰離子電池同樣具有這三個(gè)要素。一般鋰離子技術(shù)使用液體或無機(jī)膠體電解液，因此需要堅(jiān)固的外殼來容納可燃的活性成分，這就增加了電池的重量和成本，也限制了尺寸大小和造型的靈活性。鋰電池的充電方法階段1：小電流預(yù)充先用50mA小電流對(duì)電池預(yù)充。當(dāng)電池電壓=時(shí)轉(zhuǎn)到下一階段。階段2：恒流充用500mA恒定電流對(duì)電池快速充電。當(dāng)電池電壓=時(shí)轉(zhuǎn)到下一階段。階段3：恒壓充逐漸減少充電電流，保證電池電壓恒定=當(dāng)充電電流=50mA時(shí)，

14、停止充電階段4：涓流充充電結(jié)束后，為維持電池電壓，進(jìn)行小電流脈沖充電。因?yàn)殇囯姵氐淖苑烹娸^輕微，故該階段可省略。如圖所示。圖鋰電池充電過程曲線三小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)控制器的設(shè)計(jì)電機(jī)的選擇手搖發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)是由線圈作為轉(zhuǎn)子，磁鐵作為定子，形成穩(wěn)定磁場(chǎng)。手搖使線圈在磁場(chǎng)中連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)切割磁場(chǎng)，發(fā)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象，產(chǎn)生電流。定子由機(jī)座.定子鐵芯、線包繞組、以及固定這些部分的其他結(jié)構(gòu)件組成。線圈作為轉(zhuǎn)子，磁鐵作為定子，形成穩(wěn)定磁場(chǎng)。手搖使線圈在磁場(chǎng)中連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)切割磁場(chǎng)，發(fā)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象，產(chǎn)生電流。其原理圖如圖所示。磁鐵圖發(fā)電機(jī)原理圖本設(shè)計(jì)采用的是拆機(jī)日產(chǎn)直流減速電機(jī)，額定功率10W，最大電流500mA。適合電壓：6V

15、-24V，轉(zhuǎn)速：32-130轉(zhuǎn)/分鐘，重量：200克。直流減速電機(jī)，即齒輪減速電機(jī)，是在普通直流電機(jī)的基礎(chǔ)上，加上配套齒輪減速箱。齒輪減速箱的作用是，提供較低的轉(zhuǎn)速，較大的力矩。同時(shí)，齒輪箱不同的減速比可以提供不同的轉(zhuǎn)速和力矩。這大大提高了，直流電機(jī)在自動(dòng)化行業(yè)中的使用率。減速電機(jī)是指減速機(jī)和電機(jī)（馬達(dá)）的集成體。這種集成體通常也可稱為齒輪馬達(dá)或齒輪電機(jī)。通常由專業(yè)的減速機(jī)生產(chǎn)廠進(jìn)行集成組裝好后成套供貨。減速電機(jī)廣泛應(yīng)用于鋼鐵行業(yè)機(jī)械行業(yè)等。使用減速電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)、節(jié)省空間。直流減速電機(jī)在機(jī)電行業(yè)是比較常見的微型減速電機(jī),但是對(duì)于減速電機(jī)的性能和材料了解應(yīng)該不太多而且廠家如何選擇材料的等

16、比較專業(yè)的知識(shí)不是一兩天能明白的,主要從：考慮磁場(chǎng)性質(zhì)，考慮各種齒輪減速電機(jī)對(duì)沖片鐵心磁導(dǎo)率的方向性和均勻性冷軋，考慮減速電機(jī)鐵心工作磁密高低，考慮鐵心損耗大小等幾個(gè)方面入手，但是對(duì)于國外的高技術(shù)含量的減速機(jī)對(duì)材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上的選擇，了解還不深，所以以上都是國產(chǎn)直流減速電機(jī)的一些知識(shí)。圖發(fā)電機(jī)實(shí)物圖電機(jī)特性曲線一、轉(zhuǎn)速特性曲線：電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速特性是在描述電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為n與電樞電流Ia的關(guān)系，一般將電動(dòng)機(jī)輸入額定的電壓，同時(shí)調(diào)整激滋電流及負(fù)載，使電動(dòng)機(jī)在滿載情形下，維持激滋電流及端電壓不變下，逐漸調(diào)速負(fù)載，以過到額定轉(zhuǎn)速的曲線，經(jīng)電樞電流la為橫座標(biāo)，轉(zhuǎn)速n為縱座標(biāo)所描繪出的曲線稱為轉(zhuǎn)速特性曲線。0圖

17、轉(zhuǎn)速特性曲線二、轉(zhuǎn)矩特性曲線：電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩特性曲線是在描述電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩T與電樞電流Ia的關(guān)系，一般將電動(dòng)機(jī)的端電壓與磁場(chǎng)電流維持在定值，逐漸調(diào)整負(fù)載，以電樞電流la為橫座標(biāo)，轉(zhuǎn)矩T為縱座標(biāo)所描繪出的曲線稱為轉(zhuǎn)矩特性曲線。其轉(zhuǎn)矩特性曲線和轉(zhuǎn)換電路如圖和圖所示。Tag電樞電流圖轉(zhuǎn)矩特性曲線圖發(fā)電電壓轉(zhuǎn)換電路單片機(jī)(單片機(jī)STC12C5A60S2)產(chǎn)品介紹在眾多的51系列單片機(jī)中，要算國內(nèi)STC公司的1T增強(qiáng)系列更具有競(jìng)爭(zhēng)力，因他不但和8051指令、管腳完全兼容，而且其片內(nèi)的具有大容量程序存儲(chǔ)器且是FLASH工藝的，如STC12C5A60S2單片機(jī)內(nèi)部就自帶髙達(dá)60KFLASHROM，這種工藝的存儲(chǔ)

18、器用戶可以用電的方式瞬間擦除、改寫。而且STC系列單片機(jī)支持串口程序燒寫。顯而易見，這種單片機(jī)對(duì)開發(fā)設(shè)備的要求很低，開發(fā)時(shí)間也大大縮短。寫入單片機(jī)內(nèi)的程序還可以進(jìn)行加密，這又很好地保護(hù)了你的勞動(dòng)成果。重要的一點(diǎn)STC12C5A60S2目前的售價(jià)與傳統(tǒng)51差不多，市場(chǎng)供應(yīng)也很充足。是一款髙性價(jià)比的單片機(jī)。STC12C5A60S2/AD/PWM系列單片機(jī)是宏晶科技生產(chǎn)的單時(shí)鐘/機(jī)器周期(1T)的單片機(jī)，是髙速/低功耗/超強(qiáng)抗干擾的新一代8051單片機(jī)，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051,但速度快8-12倍。內(nèi)部集成MAX810專用復(fù)位電路,2路PWM,8路髙速10位A/D轉(zhuǎn)換（250K/S）,針對(duì)電機(jī)控

19、制，強(qiáng)干擾場(chǎng)合。單片機(jī)STC12C5A60S2的特點(diǎn)增強(qiáng)型8051CPU，1T，單時(shí)鐘/機(jī)器周期，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051;工作電壓：STC12C5A60S2系列工作電壓：?jiǎn)纹瑱C(jī)）STC12LE5A60S2系列工作電壓：?jiǎn)纹瑱C(jī)）;工作頻率范圍：0-35MHz，相當(dāng)于普通8051的0420MHz；用戶應(yīng)用程序空間8K/16K/20K/32K/40K/48K/52K/60K/62K字節(jié)；片上集成1280字節(jié)RAM；通用I/O口（36/40/44個(gè)），復(fù)位后為：準(zhǔn)雙向口/弱上拉（普通8051傳統(tǒng)I/O口），可設(shè)置成四種模式：準(zhǔn)雙向口/弱上拉，推挽/強(qiáng)上拉，僅為輸入/髙阻，開漏，每個(gè)I/O口驅(qū)動(dòng)能

20、力均可達(dá)到20mA，但整個(gè)芯片最大不要超過55Ma；ISP（在系統(tǒng)可編程）/IAP（在應(yīng)用可編程），無需專用編程器，無需專用仿真器可通過串口直接下載用戶程序，數(shù)秒即可完成一片；有EEPROM功能（STC12C5A62S2/AD/PWM無內(nèi)部EEPROM）；看門狗；內(nèi)部集成MAX810專用復(fù)位電路（外部晶體12M以下時(shí)，復(fù)位腳可直接1K電阻到地）；外部掉電檢測(cè)電路:在口有一個(gè)低壓門檻比較器，5V單片機(jī)為，誤差為+/-5%,單片機(jī)為，誤差為+/-3%;12時(shí)鐘源：外部髙精度晶體/時(shí)鐘，內(nèi)部R/C振蕩器（溫漂為+/-5%到+/-10%以內(nèi)）1用戶在下載用戶程序時(shí)，可選擇是使用內(nèi)部R/C振蕩器還是外部

21、晶體/時(shí)鐘，常溫下內(nèi)部R/C振蕩器頻率為：?jiǎn)纹瑱C(jī)為：11MHz，單片機(jī)為：8MHz12MHz，精度要求不髙時(shí)，可選擇使用內(nèi)部時(shí)鐘，但因?yàn)橛兄圃煺`差和溫漂，以實(shí)際測(cè)試為準(zhǔn);共4個(gè)16位定時(shí)器兩個(gè)與傳統(tǒng)8051兼容的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器,16位定時(shí)器T0和T1,沒有定時(shí)器2，但有獨(dú)立波特率發(fā)生器做串行通訊的波特率發(fā)生器再加上2路PCA模塊可再實(shí)現(xiàn)2個(gè)16位定時(shí)器；2個(gè)時(shí)鐘輸出口，可由T0的溢出在T0輸出時(shí)鐘，可由T1的溢出在T1輸出時(shí)鐘；外部中斷I/O口7路，傳統(tǒng)的下降沿中斷或低電平觸發(fā)中斷,并新增支持上升沿中斷的PCA模塊，PowerDown模式可由外部中斷喚醒，INT0/,INT1/,T0/,T1/

22、,RxD/,CCP0/（也可通過寄存器設(shè)置到）,CCP1/（也可通過寄存器設(shè)置到；PWM（2路）/PCA（可編程計(jì)數(shù)器陣列，2路）：也可用來當(dāng)2路D/A使用也可用來再實(shí)現(xiàn)2個(gè)定時(shí)器也可用來再實(shí)現(xiàn)2個(gè)外部中斷（上升沿中斷/下降沿中斷均可分別或同時(shí)支持）；D轉(zhuǎn)換，10位精度ADC,共8路，轉(zhuǎn)換速度可達(dá)250K/S（每秒鐘25萬次）18.通用全雙工異步串行口（UART），由于STC12系列是髙速的8051，可再用定時(shí)器或PCA軟件實(shí)現(xiàn)多串口；18.STC12C5A60S2系列有雙串口，后綴有S2標(biāo)志的才有雙串口，RxD2/（可通過寄存器設(shè)置到，TxD2/（可通過寄存器設(shè)置到；工作溫度范圍：-40-+

23、851（工業(yè)級(jí)）/0-75C（商業(yè)級(jí)）21.封裝：PDIP40,LQFP44,LQFP48I/O口不夠時(shí)，可用2到3根普通I/O口線外接74HC164/165/595（均可級(jí)聯(lián)）來擴(kuò)展I/O口，還可用A/D做按鍵掃描來節(jié)省I/O口，或用雙CPU,三線通信，還多了串口。其管腳圖和控制電路圖如圖和圖所示。P0.4VerzziiooIrri/P3SgKOUTO/iNTrr(vP3aCUtCOUTlZWPTlZP3JIWR/P3.6I01234567890123.4567s91.1111111112)HMP纟STC12C5AS12曹73口09876543210987654321433333333332

24、2229-7-22T-二1P071EX_LVD.P4.6/RST2二ALE/P4.54P2.7/A15P2.6/A14P2.5/A13P2.4A121P2.3All圖STC12C5A60S2管腳圖P1.C.ADCCvccPl.lADC1PC.CADC?：1.2ADC2PC.：l.iDl?：1.3ADC3PC.2AD2?1.QC斗?C.3.iD3?：1.5ADC5PC.4.AD4P1.6.ADC6PC.2.AD:P15.4DC-PC.fADERE-&ETPC.7,AmP3.CRXEEA伽P3.1二口ALEP3.2rrrcPSEN?3.3/:rsrri?2.7AD15P3ATO衛(wèi)2EADP3.:7

25、1P2.:.D13P3.6/WR22.4AD12P3.7RD?2.3AD11XTAL2?2.2AD1CXTAL1P2.1.ADSGNDP2.C.AD3:C-Cst&C1JC/3BDN/3LCDDC/LC3CE/35LCD73|*3B32330*養(yǎng)rVr25了、.1i1I2LED1A|1LEC2/T:1LCD圖單片機(jī)系統(tǒng)控制電路四流程圖和電路圖流程圖和控制原理圖控制器原理圖如圖所示圖控制器原理圖通過采集電池電壓來判斷電池充電和不充電，通過采集電流大小判斷來保護(hù)電池?？刂破魇怯梢恍╇娮釉骷M成，起一個(gè)“開關(guān)”的作用。當(dāng)發(fā)電機(jī)輸出的交流電經(jīng)過整流后，如果鋰電池電壓低于系統(tǒng)設(shè)定的電壓時(shí)控制器使充電電

26、路接通，發(fā)電機(jī)開始向鋰電池充電；當(dāng)鋰電池電壓上升到保護(hù)電壓的時(shí)候充電控制開關(guān)電路截止，發(fā)電機(jī)停止向鋰電池充電，以免鋰電池過充影響壽命。在此基礎(chǔ)上保證了鋰電池的使用壽命。硬件結(jié)構(gòu)框圖如所示。硬件結(jié)構(gòu)框圖半波整流電路變壓器的次級(jí)繞組與負(fù)載相接，中間串聯(lián)一個(gè)整流二極管，就是半波整流。利用二極管的單向?qū)щ娦?，只有半個(gè)周期內(nèi)有電流流過負(fù)載，另半個(gè)周期被二管所阻，沒有電流。這種電路，變壓器中有直流分量流過，降低了變壓器的效率；整流電流的脈動(dòng)成分太大，對(duì)濾波電路的要求高。只適用于小電流整流電路。其整流電路如圖和圖所示。圖半波整流電路它由電源變壓器Tr整流二極管D和負(fù)載電阻RL組成，變壓器的初級(jí)接交流電源，次

27、級(jí)所感應(yīng)的交流電壓為u2二U2mSinat=2u2Sinat。其中U2m為次級(jí)電壓的峰值,U2為有效值。電路的工作過程是：在u2的正半周（3t=0n）,二極管因加正向偏壓而導(dǎo)通，有電流iL流過負(fù)載電阻RL。由于將二極管看作理想器件，故RL上的電壓uL與u2的正半周電壓基本相同。在u2的負(fù)半周（st=n2n）,二極管D因加反向電壓而截止,RL上無電流流過,RL上的電壓uL=0。圖整流波形由于二極管的單向?qū)щ娮饔?使流過負(fù)載電阻的電流為脈動(dòng)電流,電壓也為一單向脈動(dòng)電壓,其電壓的平均值（輸出直流分量）為U=f2兀JiuSinatd(at)(4T)TOC o 1-5 h zl2兀02=f2USinat

28、d(at)(4-2)2兀20=U=0.45U(4-3)n22流過負(fù)載的平均電流為I=Ul=0.45U(4-4)LRRLL流過二極管D的平均電流(即正向電流)為I=I=Ul=0.45U(4-5)DLRR)LL加在二極管兩端的最高反向電壓為U=J2U(4-6)RM2選擇整流二極管時(shí),應(yīng)以這兩個(gè)參數(shù)為極限參數(shù)。半波整流電路簡(jiǎn)單,元件少,但輸出電壓直流成分小(只有半個(gè)波),脈動(dòng)程度大,整流效率低,僅適用于輸出電流小、允許脈動(dòng)程度大、要求較低的場(chǎng)合。330匚4Cliff$1JIUlLM7S：05CKVCC圖電源電路顯示屏本設(shè)計(jì)使用Nokia/諾基亞5110LCD顯示屏，是NOKIA公司生產(chǎn)的可用于其51

29、10、6150，6100等系列移動(dòng)電話的液晶顯示模塊，國內(nèi)廠家也生產(chǎn)有類似的兼容產(chǎn)品。該產(chǎn)品除應(yīng)用于移動(dòng)電話外，也可廣泛應(yīng)用于各類便攜式設(shè)備的顯示系統(tǒng)。與其它類型的產(chǎn)品相比，該模塊具有以下特點(diǎn)：(1)、84x48的點(diǎn)陣LCD，可以顯示4行漢字；(2)、采用串行接口與主處理器進(jìn)行通信，接口信號(hào)線數(shù)量大幅度減少，包括電源和地在內(nèi)的信號(hào)線僅有9條。支持多種串行通信協(xié)議(如AVR單片機(jī)的SPI、MCS51的串口模式0等)，傳輸速率髙達(dá)4Mbps，可全速寫入顯示數(shù)據(jù)，無等待時(shí)間；、可通過導(dǎo)電膠連接模塊與印制版，而不用連接電纜，用模塊上的金屬鉤可將模塊固定到印制板上，因而非常便于安裝和更換；、LCD控制器

30、/驅(qū)動(dòng)器芯片已綁定到LCD晶片上，模塊的體積很??；、采用低電壓供電，正常顯示時(shí)的工作電流在200UA以下，且具有掉電模式。LCD8765437-15JpT圖LCD顯示電路鋰電池選擇具體參數(shù)如表所示。充電電路如圖所本設(shè)計(jì)采用一個(gè)廢舊的鋰電池示。表鋰電池參數(shù)序號(hào)/V1234567891011121314內(nèi)容參數(shù)備注標(biāo)稱電壓標(biāo)稱容量300MAH1C充電，恒流充電限制電池內(nèi)阻W250mQ(Max)充電方式CC/CV恒流/恒壓充電制1.標(biāo)準(zhǔn)充電.初始充電電流2快速充電1C初始充電電流充電時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)充8Hours快速充最大充電300mA最大放點(diǎn)600mA過充限制過放限制工作溫度充電0-45C放電-20-60C貯存溫度6個(gè)月-20-35C重量約8克近似值JP3R62E艮1LHEADER2I.2J33500K220lif3-打1N-14SkfdtzLEDHEADEK”7圖充電電路檢測(cè)電路檢測(cè)電路包括充電電壓檢測(cè)、充電電流檢測(cè)。電壓檢測(cè)電壓檢測(cè)電路的設(shè)計(jì)主要考慮的問題有：在正常充電的過程中，電