基于單片機的多用太陽能手機充電器畢業(yè)設計論文(含、開題報告、任務書)

目錄1緒論…………………11.1本課題的研究背景…………1硅太陽能電池及參數(shù)………1本課題研究的主要內(nèi)容……………………12太陽能充電器硬件設計……………………22.1系統(tǒng)總體設計方案…………22.2太陽能電池板的選用……………………32.3LM7805應用………………32.4單片機電路…………………42.5按鍵指示電路及實現(xiàn)……………………42.6數(shù)碼管顯示電路…………52.7BUCK斬波電路……………62.8電壓電流的A/D采集……………………72.9MAX471介紹及工作原理…………………93匯編源程序的設計實現(xiàn)…………103.1系統(tǒng)整體程序框架………103.2電路啟動初始化…………103.3按鍵采集程序……………113.4數(shù)碼管顯示子程序………123.5數(shù)據(jù)采集及模數(shù)轉(zhuǎn)換程序………………13充電子程序的設計………14電源子程序的設計………15結(jié)束語………………16致謝…………………16參考文獻……………17附錄1主電路原理圖………………18附錄2匯編源程序…………………19摘要化石能源的日益枯竭、人們對環(huán)境保護問題的重視程度也在不斷提高，尋找潔凈的替代能源問題變得越來越迫切。太陽能作為一種可再生能源它具有取之不盡、用之不竭和清潔安全等特點，因此有著廣闊的應用前景，光伏發(fā)電技術(shù)也越來越受到人們的關(guān)注，隨著光伏組件價格的不斷降低和光伏技術(shù)的發(fā)展，太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)將逐漸由現(xiàn)在的補充能源向替代能源過渡。使用的人都有過這樣的經(jīng)歷，外出或旅游時電池突然沒電了，因不能及時找到或沒有220V市電而無法給充電，影響了的正常使用。為了解決這一問題，本課程設計介紹一種多用太陽能充電器，利用單片機控制，將太陽能經(jīng)過電路變換為穩(wěn)定直流電給充電，并能在電池充電完成后自動停止充電，還可作為一般直流電源使用，從而擺脫對市電的依賴而獲得通信的自由。與常規(guī)的充電器相比，太陽能充電器有著明顯的優(yōu)勢。關(guān)鍵詞：太陽能，電池，單片機，智能，BUCK變換器Multi-purposesolarmobilechargerAbstractIncreasingdepletionoffossilenergy,it'semphasisonenvironmentalprotectionarealsorising,lookforcleanalternativeenergyissuesbecomemoreurgent.Solarenergyasarenewableenergyithasaninexhaustibleandcleanandsafeandsoon,sohaveabroadapplicationprospects,photovoltaicpowergenerationtechnologyismoreandmoreattention,withthePVmodulecontinuetolowerpricesandphotovoltaictechnology,solarPVsystemswillgraduallysupplementtheenergyfromthecurrenttransitiontoalternativeenergy.Peoplewhousemobilephoneshavehadtheexperience,gooutortravelnoelectricitywhenthebatterysuddenly,andbecausetheycannotbefoundordoesnottimely220Velectricityandnottochargetheircellphonesaffectthenormaluseofmobilephones.Tosolvethisproblem,thecoursedesignintroducesamulti-purposesolarcharger,useMCUcontrol,willtransformsolarenergythroughthecircuittostabilizethedirectcurrenttochargetheircellphonesandcanchargethebatteryautomaticallystopschargingafter,butalsoasageneralDCpoweruse,sogetridofdependenceonelectricityobtainedthefreedomofcommunication.Comparedwiththeconventionalcharger,solarchargerhasaclearadvantage.Keywords:solarenergy,battery,singlechip,intelligent,BUCKconverter1緒論本課題的研究背景當電力、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經(jīng)濟發(fā)展的瓶頸時，越來越多的國家開始實行“陽光計劃”，開發(fā)太陽能資源，尋求經(jīng)濟發(fā)展的新動力。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)，使用中不釋放包括二氧化碳在內(nèi)的任何氣體，是對環(huán)境無污染的可再生能源。這對改善生態(tài)環(huán)境、緩解溫室氣體的有害hk作用具有重大意義。目前，太陽能電池的應用已從軍事領(lǐng)域、航天領(lǐng)域進入工業(yè)、商業(yè)、農(nóng)業(yè)、通信、家用電器以及公用設施等部門，尤其可以分散地在邊遠地區(qū)、高山、沙漠、海島和農(nóng)村使用，以節(jié)省造價很貴的輸電線路。但是，從長遠來看，隨著太陽能電池制造技術(shù)的改進以及新的光—電轉(zhuǎn)換裝置的發(fā)明，各國對環(huán)境的保護和對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。硅太陽能電池及參數(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。在實驗室里最高的轉(zhuǎn)換效率為24.7%，規(guī)模生產(chǎn)時的效率為15%。多晶硅薄膜太陽能電池與單晶硅比較，成本低廉，而效率高于非晶硅薄膜電池，其實驗室最高轉(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，穩(wěn)定性不高，直接影響了它的實際應用。硅太陽能電池片常用的為單晶125大倒角，其尺寸為125mm*125mm，對角線150mm，功率Pmax2.60W，工作電壓Vm0.523V，工作電流Im，開路電壓Voc0.629V，短路電流Isc。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)電項目。1.3本課題研究的主要內(nèi)容本充電器通過太陽能電池板將太陽能轉(zhuǎn)化為電能，經(jīng)過DC/DC變換電路處理后，由充電電路為負載供電。鋰電池一般不宜采用全過程恒流充電方式，而是采取開始恒流快速充電，待電池電壓上升到設定值時，自動轉(zhuǎn)入恒壓充電的方式，并且這樣有利于保存電池容量。充電過程中采用LED燈、數(shù)碼管指示，系統(tǒng)中設計有完備的過流過壓保護，避免因電池過度充電而損壞，并且充電器采用模塊式結(jié)構(gòu)和USB接口，可對、MP3、攝像機等多種數(shù)碼產(chǎn)品充電。文中介紹設計的太陽能充電器，與普通的充電器相比，它的的特殊之處除了能源的供應來自太陽能電池板外，充分利用單片機的智能性，設有完備的電壓電流檢測保護電路，并通過顯示電路顯示電路狀態(tài)，通過功能鍵可以靈活的選擇電路輸出，為不同的電子產(chǎn)品提供電源。把太陽能電池板放在一個有陽光的地方，即可以為提供一個方便的太陽能充電點。這種便捷的太陽能充電器幾乎可以在任何地方補充電力，從而獲得通信的自有。2太陽能充電器硬件設計2.1系統(tǒng)總體設計方案太太陽能電池板AT89C51DC/DC變換顯示電路手機電池ADC0809按鍵圖1系統(tǒng)總體設計方案太陽能電池在使用時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。當光線條件適宜時，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速充電法，在電池充滿后如果不及時停止會使電池發(fā)燙，過度的充電會嚴重損害電池的壽命。這就需要一個復雜的控制系統(tǒng)，51系列單片機時當前使用最為廣泛的8位單片機系列，其豐富的開發(fā)資源和較低的開發(fā)成本，是51系列單片機現(xiàn)在以至將來都會有強大的生命力。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現(xiàn)復雜的充電智能控制，同時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)總體設計方案如圖1所示，通過太陽能電池板將太陽能轉(zhuǎn)換為電能，由單片機編程實現(xiàn)PWM波控制開關(guān)管從而實現(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實現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集及轉(zhuǎn)換并傳給單片機做判斷處理，從而實現(xiàn)電路的智能輸出與控制。2.2太陽能電池板的選用太陽能電池板是太陽能供電系統(tǒng)工作的基礎，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)碼設備種類較多，所需電壓電流不等，對于輸入功率較大的設備，必須采用面積較大的電池板，而這又給攜帶帶來不便。因此該設計采用模塊式組合，根據(jù)不同充電負載的需要，將太陽能板進行組合以達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、MP3等常用小功率用電設備為例，說明其太陽能充電器的設計過程。所選用的太陽能電池板技術(shù)參數(shù)指標如下：尺寸120mm×45mm，峰值電壓6V，峰值電流100mA，標稱功率0.6W。考慮被充電池的電流不同所需充電時間不等，采用八塊相同參數(shù)電池板進行串、并聯(lián)，實測電池板的輸出電壓最大值為10.8V,電流最大可達450mA，總標稱功率為5W左右,實際輸出可根據(jù)不同的被充電對象進行平滑調(diào)整[7]。2.3LM7805應用圖2LM7805典型應用電路單片機電源電路的設計以三端集成穩(wěn)壓器LM7805為核心，它屬于串聯(lián)穩(wěn)壓電路，其工作原理與分立元件的串聯(lián)穩(wěn)壓電源相同。圖2μF～1μμμμF。一般電容的耐壓應高于電源的輸入電壓和輸出電壓。另外，為避免輸入端斷開時Co從穩(wěn)壓器輸出端向穩(wěn)壓器放電，造成穩(wěn)壓器的損壞，在穩(wěn)壓器的輸入端和輸出端之間跨接一個二極管，對LM7805起保護作用。LM7805輸入電壓為8V到36V，最大工作電流，具有輸入電壓范圍寬，工作電流大，輸出精度高且工作及其穩(wěn)定，外圍電路簡單等特點，太陽能電池電壓即使有較大的波動，也能穩(wěn)定的輸出5V電壓，從而是單片機等控制電路正常工作，且成本低。2.4單片機電路本系統(tǒng)單片機主要完成的任務是控制數(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)制信號控制開關(guān)管的導通與關(guān)斷，從而控制輸出大小。具體工作過程是上電復位，首先查詢鍵盤，確定充電器功能，確定后繼續(xù)查詢鍵盤以確定輸出電流大小，或作為普通電源的輸出電壓，然后轉(zhuǎn)入相應子程序并分析計算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定時器定時檢測輸出電流或電壓，與設定值比較后調(diào)節(jié)PWM占空比，使輸出趨于設定值。在電池充電過程中，通過檢測電流大小而確定電池充電多少，從而改變充電方式或決定是否停止充電[4]。通過單片機編程實現(xiàn)了充電過程的智能控制，而且大大簡化了硬件電路設計，由于單片機良好的可重用性，如果需要改變電路工作狀態(tài)或電路參數(shù)，只需簡單的修改程序即可實現(xiàn)，從而使電路的升級改造變得簡單易行。2.5按鍵指示電路及實現(xiàn)在單片機應用系統(tǒng)中，按鍵主要有兩種形式：1、獨立按鍵；2、矩陣編碼鍵盤。獨立按鍵的每個按鍵都單獨接到單片機的一個I/O口上，獨立按鍵則通過判斷按鍵端口的電位即可識別按鍵操作；而矩陣鍵盤通過行列交叉按鍵編碼進行識別。通常所用的按鍵為輕觸機械開關(guān)，正常情況下按鍵的接點是斷開的，當我們按壓按鈕時，由于機械觸點的彈性作用，一個按鍵開關(guān)在閉合時不會馬上穩(wěn)定地接通，在斷開時也不會一下子斷開。因而機械觸點在閉合及斷開的瞬間均伴隨有一連串的抖動，抖動時間的長短由按鍵的機械特性及操作人員按鍵動作決定，一般為5ms～20ms；按鍵穩(wěn)定閉合時間的長短是由操作人員的按鍵按壓時間長短決定的，一般為零點幾秒至數(shù)秒不等。在本設計中由于按鍵不是太多，故采用獨立按鍵法，這樣可以減小編程的難度，圖3為本設計的按鍵接線圖。圖3按鍵接線圖對電路總體考慮后，將ADC0809采集電路接在了單片機的P0口，并用P2口做采集控制，這樣P0口僅用接收數(shù)據(jù)，不用發(fā)送數(shù)據(jù)，有P0口的硬件構(gòu)成知道，其做輸出的話需接上拉電阻，做輸入的不用接，這樣整體上減少了電路的硬件開支，而P3口要做串口傳輸?shù)裙ぷ?，所以在本電路中將按鍵接在P1口，保護指示燈，P1.4、P1.5為輸出功能選擇鍵，按下P1.4代表給電池充電，按下P1.5則做普通直流電源使用，其中5V輸出可直接用USB連接線給充電，電池充電控制則有提供。2.6數(shù)碼管顯示電路AT89C51單片機內(nèi)有一個串行I／O端口，通過引腳RXD和TXD可與外部電路進行全雙工的串行異步通信，發(fā)送數(shù)據(jù)時由TXD端送出，接收時數(shù)據(jù)由RXD端輸入。串口有四種工作方式，通過編程設置，可以使其工作在任一方式以滿足不同的場合。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展I／O端口。串口的工作方式可以參看相關(guān)的書籍，此處不做詳細介紹。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。因此外接一個移位寄存器就可擴展一個8位的并行輸入／輸出接口，如果想多擴展幾個并口就需要在外部級連幾個移位寄存器。本設計采用基于串口的LED數(shù)碼管靜態(tài)顯示電路，在串口擴展中最常用的就是基于串口的LED數(shù)碼管顯示電路。在單片機應用系統(tǒng)中，LED數(shù)碼管的顯示常用兩種方法：靜態(tài)顯示和動態(tài)掃描顯示。所謂靜態(tài)顯示，就是每一個顯示器都要占用單獨的具有鎖存功能的I／O接口用于筆劃段字形代碼。這樣單片機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,再發(fā)送新的字形碼，因此，使用這種方法單片機中CPU的開銷小?？梢蕴峁﹩为氭i存的I／O接口電路很多，常用的就是通過串口外接串并轉(zhuǎn)換器74LS164，擴展并行的I／O口。需要幾個數(shù)碼管就擴展幾個并行接口，數(shù)碼管直接接在74LS164的輸出腳上，單片機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的數(shù)字。圖4數(shù)碼管驅(qū)動電路單片機AT89C51的串口外接1片74LS164作為LED顯示器的靜態(tài)顯示接口，把AT89C2051的RXD作為數(shù)據(jù)輸出線，TXD作為移位時鐘脈沖。Q0-Q7(第3—6和10—13引腳)并行輸出端分別接LED顯示器的DP---A各段對應的引腳上。本設計設計采用的是共陽極數(shù)碼管，因而各數(shù)碼管的公共極接電源VCC，本電路有LM7805提供，并采用三只串聯(lián)的二極管降壓，而非電阻降壓，這樣保證個數(shù)碼段的亮度一致。要顯示某字段則相應的移位寄存器74LS164的輸出線必須是低電平。當有按鍵按下時，有單片機處理編碼后送到數(shù)碼管上顯示。2.7BUCK斬波電路DC/DC變換器廣泛應用于便攜裝置（如筆記本計算機、蜂窩、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、靈活的正負極性和升降壓方式的特點，而備受人們的青睞[10]。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）Buck－Boost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、Zeta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。其電路如圖5所示，PWM脈寬調(diào)制信號有單片機提供，控制開關(guān)管的通斷。圖5BUCK變換器電路2.8電壓電流的A/D采集ADC0809是采樣分辨率為8位的、以逐次逼近原理進行?！獢?shù)轉(zhuǎn)換的器件。其內(nèi)部有一個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，只選通8路模擬輸入信號中的一個進行A/D轉(zhuǎn)換。（1）ADC0809的內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)圖6ADC0809內(nèi)部結(jié)構(gòu)及管腳圖ADC0809由一個8路模擬開關(guān)、一個地址鎖存與譯碼器、一個A/D轉(zhuǎn)換器和一個三態(tài)輸出鎖存器組成。多路開關(guān)可選通8個模擬通道，允許8路模擬量分時輸入，共用A/D轉(zhuǎn)換器進行轉(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OE端為高電平時，才可以從三態(tài)輸出鎖存器取走轉(zhuǎn)換完的數(shù)據(jù)。（2）引腳結(jié)構(gòu)IN0－IN7：8條模擬量輸入通道ADC0809對輸入模擬量要求：信號單極性，電壓范圍是0－5V，若信號太小，必須進行放大；輸入的模擬量在轉(zhuǎn)換過程中應該保持不變，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ALE線為高電平時，地址鎖存與譯碼器將A，B，C三條地址線的地址信號進行鎖存，經(jīng)譯碼后被選中的通道的模擬量進轉(zhuǎn)換器進行轉(zhuǎn)換。A，B和C為地址輸入線，用于選通IN0－IN7上的一路模擬量輸入。通道選擇表1所示。表1CBA通道選擇表CBA選擇的通道000IN0001IN1010IN2011IN3100IN4101IN5110IN6111IN7數(shù)字量輸出及控制線：11條ST為轉(zhuǎn)換啟動信號。當ST上跳沿時，所有內(nèi)部寄存器清零；下跳沿時，開始進行A/D轉(zhuǎn)換；在轉(zhuǎn)換期間，ST應保持低電平。EOC為轉(zhuǎn)換結(jié)束信號。當EOC為高電平時，表明轉(zhuǎn)換結(jié)束；否則，表明正在進行A/D轉(zhuǎn)換。OE為輸出允許信號，用于控制三條輸出鎖存器向單片機輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)。OE＝1，輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)；OE＝0，輸出數(shù)據(jù)線呈高阻狀態(tài)。D7－D0為數(shù)字量輸出線。CLK為時鐘輸入信號線。因ADC0809的內(nèi)部沒有時鐘電路，所需時鐘信號必須由外界提供，通常使用頻率為500KHZ，VREF（＋），VREF（－）為參考電壓輸入。本設計中用單片機的P0口接收來自0809的換數(shù)據(jù)，P2.0、P2.1、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，時鐘信號由單片機的ALE端經(jīng)74HC74觸發(fā)器二分頻后提供，單片機采用12MHz晶振，ALE端經(jīng)二分頻后為500KHz。ADC0809具體工作過程為：首先輸入3位地址，并使，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位。下降沿啟動A／D轉(zhuǎn)換，之后EOC輸出信號變低，指示轉(zhuǎn)換正在進行。直到A／D轉(zhuǎn)換完成，EOC變?yōu)楦唠娖剑甘続／D轉(zhuǎn)換結(jié)束，結(jié)果數(shù)據(jù)已存入鎖存器，這個信號可用作中斷申請，而觸發(fā)單片機動作準備接收數(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，單片機讀取P0口然后做下一步處理操作。2.9MAX471介紹及工作原理MAX471是美國MAXIM公司生產(chǎn)的雙向、精密電流傳感放大器。MAX471內(nèi)置35mΩ精密傳感電阻，可測量電流的上下限為3A。對于允許較大電流的場合，則可選用MAX472。在這種情況下，用戶可根據(jù)自己的需要配置外接的傳感電阻與增益電阻。MAX471/MAX472都可通過一個輸出電阻將電流輸出轉(zhuǎn)化為對地電壓輸出。圖7MAX471典型應用電路MAX471所需的供電電壓Vbr/Vcc為3～36V，所能跟蹤的電流的變化頻率可達到130kHz，采用8腳封裝，其典型應用電路如圖七所示。MAX471各引腳功能說明如下：SHDN為關(guān)閉信號，正常操作時接地；當它為高電平時，供電電流小于5μA。RS+為內(nèi)傳感電阻的電源端。GND為地端或電源負端。SIGN為集電極開路邏輯輸出，SIGN為低電平表示電流由RS－流向RS+。RS－為內(nèi)傳感電阻的負載端。OUT為電流輸出端，該電流的大小正比于流過傳感電阻的電流。在本設計中，電阻R4采用20K/0.6W精密電阻，在輸出最大500mA時Uo不超過5V，輸出電壓便于ADC0809采集并作數(shù)字化處理。3匯編源程序的設計實現(xiàn)3.1系統(tǒng)整體程序框架本設計整體工作主要由單片機程序控制實現(xiàn)，其工作過程為：電路啟動初始化，電路功能選擇，輸出選擇并確定輸出，單片機采集計算輸出PWM信號，定時采集數(shù)據(jù)并處理調(diào)節(jié)PWM信號占空比等，程序整體框架如圖8所示。開始開始初始化電池充電充電子程序電源子程序YesNo結(jié)束圖8程序整體框架流程3.2電路啟動初始化初始化是為單片機的運行設置初始的運行環(huán)境，主要完成以下工作：清片內(nèi)，每次單片機加電時，都將引起單片機的上電復位操作。復位操作完成以后，單片機的寄存器會被置以不同的值，這些值中有相當一部分是未知的值。這些未知的值在單片機復位完成，正式運行以后，會產(chǎn)生無法讓程序設計人員掌握的后果，甚至會造成系統(tǒng)的損壞。因此，在單片機運行后，首先清0使之置初始參數(shù)設定，便于程序設計人員掌握，以利系統(tǒng)的工作。設置系統(tǒng)運行所需的各個參數(shù)，設置定時器和中斷設定。圖9為初始化程序流程。開始開始清片內(nèi)RAM初始參數(shù)設定AD設定定時器設定中斷設定返回圖9初始化程序流程3.3按鍵采集程序鍵盤子程序用于探測開關(guān)、是否處在有效的開關(guān)狀態(tài)，以決定是否啟動系統(tǒng)運轉(zhuǎn)。讀線、讀取、相連的端口，并將其值判斷處理后存于相關(guān)緩存中。其中讀取端口后要做一定的延時以排除鍵抖引起的誤動作。圖10為按鍵子程序結(jié)構(gòu)流程圖。入口入口讀I/O口處理后存入緩存延時Y返回N圖10按鍵子程序結(jié)構(gòu)流程圖3.4數(shù)碼管顯示子程序開機時，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應的字形碼，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8個時鐘脈沖后，字形碼都移至74Ls164的Q0-Q7，數(shù)碼管就顯示相應按鍵的編碼。顯示子程序是怎么將顯示緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)變成相應的字形碼呢?具體的方法是將每個數(shù)字的字形碼以16進制數(shù)從小到大的次序依次存放在存儲器中的固定區(qū)域中，構(gòu)成顯示代碼表。當要顯示某字符時，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)果即表格中取出的對應數(shù)字的字形碼。對于電路中的74LS164共陰極數(shù)碼管數(shù)據(jù)位和字形的對應關(guān)系如下表。由于單片機在以方式0串行發(fā)送數(shù)據(jù)的時候數(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Q7，也就是說單片機內(nèi)的DO通過串口發(fā)送并經(jīng)過74LS164后到達74LS164的Q7腳即數(shù)碼管的A腳，因此在單片機內(nèi)字型碼與74LS164所對應的字型碼正好相反，所以共陽極數(shù)碼管在單片機內(nèi)O-9所對應的字型碼分別是：01H，4FH，12H，06H，4CH，24H，20H，0FH．00H，04H。3.5數(shù)據(jù)采集及模數(shù)轉(zhuǎn)換程序數(shù)據(jù)采集主要由單片機控制ADC0809完成，程序分為數(shù)據(jù)初始化，發(fā)送啟動轉(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，程序流程如圖11所示。入口入口初始化啟動轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換結(jié)束？處理存儲返回NY圖11數(shù)據(jù)采集子程序結(jié)構(gòu)流程圖3.6充電子程序的設計充電過程分兩階段進行，第一階段為恒流充電，充電電流可設定，當充電電壓達到4V時轉(zhuǎn)入第二階段，即4.2V的恒壓充電方式，恒壓充電電流會隨著時間的推移而逐漸降低，待充電電流降到0.1mA時，表明電池已充到額定容量的93%～95%，此時即可認為基本充滿，如果繼續(xù)充下去，充電電流會慢慢降低到零，電池完全充滿[4]。充電過程中，“充電”指示燈亮；充滿時，“充飽”指示燈亮，“充電”指示燈滅，通過按鍵設置可控制充電時間。充電子程序流程圖如圖12所示。入口入口采集電壓電流恒流充電恒壓充電返回充電結(jié)束電壓>4V？電流？YNYN圖12充電子程序結(jié)構(gòu)流程圖3.7電源子程序的設計本太陽能充電器與傳統(tǒng)充電器相比，最大的優(yōu)點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充電，或作為MP3等其他小電子設備的供電電源。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功能，從而確保電子產(chǎn)品的安全使用。充電子程序流程圖如圖13所示。入口入口采集電壓電流跳過關(guān)斷輸出返回減小占空比過電流輸出電壓判斷YN大相等增大占空比小圖13電源子程序結(jié)構(gòu)流程圖結(jié)束語本充電器系統(tǒng)的設計分為硬件電路設計和程序設計兩個部分，硬件電路設計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單片機完成主電路的控制與設計，并展開外圍電路與控制硬件電路設計，硬件電路的設計主要是電路原理圖的繪制以及參數(shù)的確定。在硬件電路設計上遇到一些問題，關(guān)于DC/DC轉(zhuǎn)換的PWM脈寬調(diào)制信號的產(chǎn)生問題，經(jīng)過反復分析論證，最后確定用單片機通過編程來實現(xiàn)，這樣將大大降低硬件的成本。軟件的設計采用模塊化的程序設計方法，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脈寬信號產(chǎn)生模塊等。程序的設計既參考了一些資料里的內(nèi)容，也有相當多的自我設計，比如說PWM脈寬調(diào)制信號產(chǎn)生程序，就是參考了網(wǎng)友提供的標志位加定時器實現(xiàn)的方法，但主程序中有關(guān)數(shù)據(jù)處理計算的則是自己設計，因為這些東西涉及到具體硬件電路，是找不到相關(guān)資料的，在數(shù)據(jù)處理中有簡單的單字節(jié)算法，也有雙字節(jié)的，有的則采用巧妙的算法有效避免出現(xiàn)雙字節(jié)，從而使程序設計變得簡單。對于本設計，如果進行進一步的的研究，我認為應該在以下幾個方面重點考慮：（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。但在總的造價有所增加；（2）PWM產(chǎn)生由獨立芯片完成，這樣可減輕單片機的負擔，使其有時間做其它人性化的服務，并可提高電路輸出精度；（3）電路設計中盡可能的使用較少的按鍵，使六個按鍵減為四個，這需要通過程序來實現(xiàn)；致謝經(jīng)過幾個月的努力，在指導老師的幫助下，終于完成了多用太陽能充電器的設計和調(diào)試。從確定設計題目的那天開始，指導老師就開始不斷地給我提供幫助，從最初的方案確定，到元器件的選擇，電路的修改和調(diào)試，程序的編寫和修改，以及論文的制作等等，很多都是涉及到細節(jié)的問題；正是由于指導老師無私幫助，我才得以完成設計，指導老師自己也是很忙的，他帶有很多實驗課，每次與指導老師見面幾乎都是在實驗室，可想而知指導老師對我的關(guān)心，在做畢業(yè)設計的同時也是一個學習和成長的過程，雖然設計中很多東西都是指導老師以前做過的，但是指導老師幾乎每次都對我說：先自己慢慢做，有什么問題再來問我，正是由于指導老師嚴謹?shù)目茖W態(tài)度，才使我從最初接觸這個課題時的迷茫變?yōu)楝F(xiàn)在豁然開朗，期間指導老師不斷提供的幫助和鼓勵是很重要的，特別要提及的是關(guān)于充電器的應用問題，要是沒有指導老師提供的指導和建議是根本不可能完成的。在此，對指導老師的幫助表示感謝！參考文獻[1]蔣鴻飛，胡淑婷..綠色能源——太陽能充電器[J].上海應用技術(shù)學院學報(自然科學版)，2007，(2)：147-149[2]蔡朝洋.單片機控制實習與專題制作[M]..北京：北京航空航天大學出版社，2006年11月[3]李朝青.單片機原理及接口技術(shù)[M].北京航空航天大學出版社，2005，(05)[4]張伯文.簡易鎳鎘電池定時恒流充電器[J].電池，1997，(6)[5]康華光.電子技術(shù)基礎(模擬部分)[M].北京：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[J].水電能源科學，2008，26(6)：193-197[7]濱川圭弘.太陽能光伏電池及其應用[M].北京：科學出版社，2008[8]沈德金等.接口電路與實用程序?qū)嵗齕M].北京大學出版社,2003年[9]張軍軍，孫佩石，梁海濤.智能化小區(qū)LED路燈光伏充電器的設計[J].電源技術(shù)，2007，31(2)：157-159[10]陳維，沈輝，王東海等.太陽能半導體照明驅(qū)動技術(shù)研究[J].照明工程學報，2005，16(3)：7-10[11]徐大誠，鄒麗新，丁建強.微型計算機控制技術(shù)及應用[M].高等教育出版社，2003年[12]肖鵬，陳國呈，吳春華等.一種新型光伏獨立發(fā)電系統(tǒng)拓撲及控制策略[J].上海大學學報(自然科學版)，2008，14(6)：633-636[13]周林，武劍，栗秋華等.光伏陣列最大功率點跟蹤控制方法綜述[J].高電壓技術(shù)，2008，34(6)：1145-1154附錄1主電路原理圖附錄2匯編源程序 ORG 0000H LJMP MAIN ORG 000BH LJMP PWML ;PWM波輸出 ORG 001BH LJMP TESTOUT ;檢測輸出 LED EQU 70H ;數(shù)碼管顯示緩沖 PWMF BIT 00H ;PWM輸出標志位 PWM1H EQU 71H ;PWM高電平緩沖 PWM1L EQU 72H PWM2H EQU 73H ;PWM低電平緩沖 PWM2L EQU 74H TESTH EQU 77H ;檢測周期緩存 TESTL EQU 78H TESTV EQU 79H ;輸出電壓檢測緩沖 TESTI EQU 7AH ;輸出電流檢測緩沖 PWMT EQU 7BH ;PWM波周期 OUT BIT 02H ;功能選擇 TVI BIT 03H ;功能選擇 ORG 0100HMAIN: MOVA,#00H MOVLED,A MOVP1,#07FH CLRTESTV MOVPWMT,#200 ;PWM周期設為50us MOVTESTH,#0FEH MOVTESTL,#0CH LCALLDISPLAY LJMPKEYWORKSTART:LCALLTESTIN MOVA,TESTV MOVB,#33H DIVAB JNZNEXT MOVA,#01HNEXT: MOVB,#04H MULAB ;乘以比例得出實際輸入電壓 MOVB,A JNBOUT,NEXT2NEXT1:MOVA,PWMT DIVAB MOVB,LED MULAB ;A中為低電平周期 MOVR1,A MOVA,#0FFH CLRC SUBBA,R1 INCA MOVPWM2L,A MOVPWM2H,#0FFH MOVA,PWMT CLRC SUBBA,R1 ;A中為高電平周期 MOVR1,A MOVA,#0FFH CLRC SUBBA,R1 INCA MOVPWM1L,A MOVPWM1H,#0FFH MOVIE,#8AH ;CPU開中斷 MOVTMOD,#11H ;T模式1，定時，開始輸出 MOVTH1,PWM2H ;TO賦值 MOVTL1,PWM2L MOVTH0,TESTH ;T1賦值 MOVTL0,TESTL SETBTR0 SETBTR1 LJMPEDNEXT2:MOVA,PWMT MOVB,#04H DIVAB ;A中為低電平周期 MOVR1,A MOVA,#0FFH CLRC SUBBA,R1 INCA MOVPWM2L,A MOVPWM2H,#0FFH MOVA,PWMT CLRC SUBBA,R1 ;A中為高電平周期 MOVR1,A MOVA,#0FFH CLRC SUBBA,R1 INCA MOVPWM1L,A MOVPWM1H,#0FFH MOVIE,#8BH ;CPU開中斷 MOVTMOD,#11H ;T模式1，定時，開始輸出 MOVTH1,PWM2H ;TO賦值 MOVTL1,PWM2L MOVTH0,TESTH ;T1賦值 MOVTL0,TESTL SETBTR0 SETBTR1ED: AJMPEDPROTECT: LJMPEDPWML: JBPWMF,PWMH ;PWM輸出未完成返回 CLRTR0 MOVTH0,PWM2H MOVTL0,PWM2L SETBTR0 SETBPWMF CLRP1.7;PWM輸出低電平 RETI CLRTR0 MOVTH0,PWM1H MOVTL0,PWM1L SETBTR0;PWM輸出高電平 CLRPWMF RETITESTIN: LCALLTEST RETTESTOUT: CLRTR1 JNBTVI,STCBATEST1:LCALLTEST LCALLTEST JNBOUT,TEST2 MOVA,TESTI INCA JZPROTECT MOVDPTR,#OTVTAB MOVA,LED MOVCA,@A+DPTR CLRC CJNEA,TESTV,DADA LJMPRETURNDADA: JCXIAO MOVA,PWM2L ADDA,#01H MOVPWM2L,A MOVA,PWM1L SUBBA,#01H MOVPWM1L,A LJMPRETURNXIAO: CLRC MOVA,PWM2L SUBBA,#01H MOVPWM2L,A MOVA,PWM1L ADDA,#01H JNZRETURN MOVPWM1L,ARETURN: MOVTH1,TESTH MOVTL1,TESTL SETBTR1 RETITEST2:MOVA,#44H CJNEA,TESTV,DXID LJMPRETURNDXID: JCDXIX MOVDPTR,#OTITAB MOVA,LED MOVCA,@A+DPTR JNBOUT,TEST2 CJNEA,TESTI,DADA ;恒流充電 LJMPRETURNDXIX: MOVA,#47H CLRC CJNEA,TESTV,DADA ;恒壓充電 LJMPRETURN LJMPTEST1TEST: CLRP2.5 ;A/D轉(zhuǎn)換子程序 JNBP2.7,$ JNBTVI,MOVIMOVV: MOVTESTV,P0 SETBTVI MOVP0,#0FFH RETMOVI: MOVTESTI,P0 CLRTVI MOVP0,#0FFH RETKEYWORK: JNBP1.4,KEY42 JNBP1.5,KEY05 JNBP1.2,KEYOK LJMPKEYWORKKEYWK1: JNBP1.0,KEY0 JNBP1.1,KEY1 JNBP1.2,KEYOK1 LJMPKEYWK1KEY42:LCALLDL10MS JBP1.4,KEYWORK CLROUT LJMPKEYWK1KEY05:LCALLDL10MS JBP1.5,KEYWORK SETBOUT LJMPKEYWK1KEY0: LCALLDL10MS JBP1.0,KEYWK1 MOVA,LED JZKEYWK1 DECA MOVLED,A LCALLDISPLAY LJMPKEYWK1KEY1: LCALLDL10MS JBP1.1,KEYWK1 MOVA,LED CJNEA,#05H,KEY11 LJMPKEYWK1KEY11:INCA MOVLED,A LCALLDISPLAY LJMPKEYWK1KEYOK:LCALLDL10MS JBP1.2,KEYWORK MOVA,LED JZKEYWORK LJMPKEYWK1KEYOK1:LCALLDL10MS JBP1.2,KEYWK1 MOVA,LED JZKEYWK1 LJMPSTARTDL10MS: MOVR5,#07HDL0: MOVR6,#0D0HDL1: MOVR7,#19HDL2: DJNZR7,DL2 DJNZR6,DL1 DJNZR5,DL0 RETDISPLAY: MOVDPTR,#LEDTAB MOVA,LED MOVCA,@A+DPTR MOVSBUF,A RETLEDTAB: DB01H,4FH,12H,06H,4CH,24H,20H,0FH,00H,04HOTVTAB: DB00H,11H,22H,33H,44H,55H,66H,77H,88H,99HOTITAB: DB00H,33H,66H,99H,0CCH,0FFH END本文來自網(wǎng)絡，請不要使用盜版，謝謝閱讀版權(quán)所有2010本文來自網(wǎng)絡，請不要使用盜版，謝謝閱讀版權(quán)所有201gaoqs我愛朱丹老婆本文來自網(wǎng)絡，請不要使用盜版，謝謝閱讀版權(quán)所有2010中華人民共和國本文來自網(wǎng)絡，請不要使用盜版，謝謝閱讀版權(quán)所有2010gaoqs我愛朱丹老婆本文來自網(wǎng)絡，請不要使用盜版，謝謝閱讀版權(quán)所有2010本文來自網(wǎng)絡，請不要使用盜版，謝謝閱讀版權(quán)所有2010gaoqs我愛朱丹老婆本文來自網(wǎng)絡，請不要使用盜版，謝謝閱讀版權(quán)所有2010本文來自網(wǎng)絡，請不要使用盜版，謝謝閱讀版權(quán)所有2010本文來自網(wǎng)絡，請不要使用盜版，謝謝閱讀版權(quán)所有2010gaoqs我愛朱丹老婆本文來自網(wǎng)絡，請不要使用盜版，謝謝閱讀版權(quán)所有2010本文來自網(wǎng)絡，請不要使用盜版，謝謝閱讀版權(quán)所有2010本文來自網(wǎng)絡，請不要使用盜版，謝謝閱讀版權(quán)所有2010本文來自網(wǎng)絡，請不要使用盜版，謝謝閱讀版權(quán)所有2010gaoqs我愛朱丹老婆本文來自網(wǎng)絡，請不要使用盜版，要謝謝閱讀版權(quán)所有2010本文來自網(wǎng)絡，請不要使用盜版，謝謝閱讀版權(quán)所有2010本文來自網(wǎng)絡，請不要使用盜版，謝謝閱讀版權(quán)所有2010gaoqs我愛朱丹老婆本文來自網(wǎng)絡，請不要使用盜版，謝謝閱讀版權(quán)所有2010本文來自網(wǎng)絡，請不要使用盜版，謝謝閱讀版權(quán)所有2010gaoqs我愛朱丹老婆本文來自網(wǎng)絡，請不要使用盜版，謝謝閱讀版權(quán)所有2010本文來自網(wǎng)絡，請不要使用盜版，謝謝閱讀版權(quán)所有2010gaoqs我愛朱丹老婆本文來自網(wǎng)絡，請不要使用盜版，謝謝閱讀版權(quán)所有2010本文來自網(wǎng)絡，請不要使用盜版，謝謝閱讀版權(quán)所有2010gaoqs我愛朱丹老婆gaoqs我愛朱丹老婆網(wǎng)絡賺錢QQ群：406359582011/06/1801:01110kV肇慶變電站電氣部分初步設計2011/06/1801:01468Q發(fā)動機缸