畢業(yè)論文-基于單片機(jī)的多用太陽能手機(jī)充電器設(shè)計(jì)

摘要太陽能相對(duì)于其他的能源，是可再生的，永遠(yuǎn)也用不完，其他能源資源稀缺有限，隨著化石能源的日益枯竭、人們對(duì)環(huán)境保護(hù)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(diǎn)，因此有著廣闊的應(yīng)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(jià)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(bǔ)充能源向替代能源過渡?，F(xiàn)如今手機(jī)是人們的重要的通訊工具，所以由于電池沒電造成的干擾就日漸明顯，使用手機(jī)的人都有過這樣的經(jīng)歷，外出或旅游時(shí)電池突然沒電了，因不能及時(shí)找到或沒有220V市電而無法給手機(jī)充電，影響了手機(jī)的正常使用。為了解決這一問題，本課程設(shè)計(jì)介紹一種多用太陽能手機(jī)充電器，利用單片機(jī)控制，將太陽能經(jīng)過電路變換為穩(wěn)定直流電給手機(jī)充電，并能在電池充電完成后自動(dòng)停止充電，還可作為一般直流電源使用，從而擺脫對(duì)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(shì)。關(guān)鍵詞太陽能，電池，單片機(jī)，智能，BUCK變換器MULTIPURPOSESOLARMOBILECHARGERABSTRACTSOLARRELATIVETOOTHERENERGY,ISARENEWABLE,NEVEREXHAUSTLESS,OTHERENERGYRESOURCESARESCARCELIMITED，INCREASINGDEPLETIONOFFOSSILENERGY,ITSEMPHASISONENVIRONMENTALPROTECTIONAREALSORISING,LOOKFORCLEANALTERNATIVEENERGYISSUESBECOMEMOREURGENTSOLARENERGYASARENEWABLEENERGYITHASANINEXHAUSTIBLEANDCLEANANDSAFEANDSOON,SOHAVEABROADAPPLICATIONPROSPECTS,PHOTOVOLTAICPOWERGENERATIONTECHNOLOGYISMOREANDMOREATTENTION,WITHTHEPVMODULECONTINUETOLOWERPRICESANDPHOTOVOLTAICTECHNOLOGY,SOLARPVSYSTEMSWILLGRADUALLYSUPPLEMENTTHEENERGYFROMTHECURRENTTRANSITIONTOALTERNATIVEENERGYNOWADAYSTHEMOBILEPHONEISPEOPLEIMPORTANTMEANSOFCOMMUNICATION,SODUETOTHEINTERFERENCECAUSEDBYBATTERYISINCREASINGLYAPPARENT,PEOPLEWHOUSEMOBILEPHONESHAVEHADTHEEXPERIENCE,GOOUTORTRAVELNOELECTRICITYWHENTHEBATTERYSUDDENLY,ANDBECAUSETHEYCANNOTBEFOUNDORDOESNOTTIMELY220VELECTRICITYANDNOTTOCHARGETHEIRCELLPHONESAFFECTTHENORMALUSEOFMOBILEPHONESTOSOLVETHISPROBLEM,THECOURSEDESIGNINTRODUCESAMULTIPURPOSESOLARCHARGER,USEMCUCONTROL,WILLTRANSFORMSOLARENERGYTHROUGHTHECIRCUITTOSTABILIZETHEDIRECTCURRENTTOCHARGETHEIRCELLPHONESANDCANCHARGETHEBATTERYAUTOMATICALLYSTOPSCHARGINGAFTER,BUTALSOASAGENERALDCPOWERUSE,SOGETRIDOFDEPENDENCEONELECTRICITYOBTAINEDTHEFREEDOMOFCOMMUNICATIONCOMPAREDWITHTHECONVENTIONALCHARGER,SOLARCHARGERHASACLEARADVANTAGEKEYWORDSSOLARENERGY,BATTERY,SINGLECHIP,INTELLIGENT,BUCKCONVERTER1緒論11太陽能充電器的研究背景由于大量燃燒礦物能源，造成了全球性的環(huán)境污染和能源短缺，由于電力、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(guó)際社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的瓶頸，全球能源日益緊張和環(huán)境的污染越來越嚴(yán)重，人類對(duì)新能源的需求迫在眉睫。人類要生存社會(huì)要發(fā)展，必須加大綠色可再生能源的利用。越來越多的國(guó)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)，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HK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(zhǎng)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(guó)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?gòu)V闊的前景。12太陽能充電器的優(yōu)點(diǎn)多功能太陽能充電器相對(duì)于其他的能源，是可再生的，永遠(yuǎn)也用不完，其他能源的話，一個(gè)是資源稀缺有限，第二個(gè)要花很多錢，多功能太陽能充電器的話，是真正不花錢的，一年的維護(hù)費(fèi)用相當(dāng)于普通能源的10左右，所以在節(jié)能、經(jīng)濟(jì)、安全方面，多功能太陽能充電器都有它的好處。太陽能充電器與常規(guī)充電器相比有以下三大優(yōu)點(diǎn)第一特別適用于應(yīng)急場(chǎng)合當(dāng)您在野外作業(yè)或旅游,或者遇到停電時(shí),太陽能環(huán)保充電器將使您的手機(jī)筆記本隨時(shí)隨地處于工作狀態(tài),讓您不間斷的與您的朋友和家人保持聯(lián)系第二太陽能充電器使用綠色能源太陽能，不僅可以環(huán)保、節(jié)能而且更安全第三使用方便無論何時(shí)何地,您都可以極為方便的給您的手機(jī)筆記本充電。13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(shí)驗(yàn)室里最高的轉(zhuǎn)換效率為247，規(guī)模生產(chǎn)時(shí)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(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125MM125MM，對(duì)角線150MM，功率PMAX260W，工作電壓VM0523V，工作電流IM4934A，開路電壓VOC0629V，短路電流ISC5285A。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(guó)平均效率為172。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。14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(fù)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(shè)定值時(shí)，自動(dòng)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(shè)計(jì)有完備的過流過壓保護(hù)，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(duì)手機(jī)、MP3、攝像機(jī)等多種數(shù)碼產(chǎn)品充電。文中介紹設(shè)計(jì)的太陽能手機(jī)充電器，與普通的手機(jī)充電器相比，它的的特殊之處除了能源的供應(yīng)來自太陽能電池板外，充分利用單片機(jī)的智能性，設(shè)有完備的電壓電流檢測(cè)保護(hù)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(gè)有陽光的地方，即可以為手機(jī)提供一個(gè)方便的太陽能充電點(diǎn)。這種便捷的太陽能充電器幾乎可以在任何地方補(bǔ)充電力，從而獲得通信的自有。2太陽能手機(jī)充電器硬件設(shè)計(jì)21系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案PIC16F1937太陽能電池DCDC變換DCDC變換超級(jí)電容手機(jī)電池按鍵狀態(tài)液晶顯示電壓采樣電壓采樣PWM圖1系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案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)，PIC系列單片機(jī)時(shí)當(dāng)前應(yīng)用廣泛的單片機(jī)系列，PIC最大的特點(diǎn)是不搞單純的功能堆積，而是從實(shí)際出發(fā)，重視產(chǎn)品的性能與價(jià)格比，靠發(fā)展多種型號(hào)來滿足不同層次的應(yīng)用要求。本系統(tǒng)將采用PIC16F1937作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(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)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。22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(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06W。考慮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108V,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7。23LM2576的介紹圖2LM2576典型應(yīng)用電路231LM2576的簡(jiǎn)介嵌入式控制系統(tǒng)的MCU一般都需要一個(gè)穩(wěn)定的工作電壓才能可靠工作。而設(shè)計(jì)者多習(xí)慣采用線性穩(wěn)壓器件如78XX系列三端穩(wěn)壓器件作為電壓調(diào)節(jié)和穩(wěn)壓器件來將較高的直流電壓轉(zhuǎn)變MCU所需的工作電壓。這種線性穩(wěn)壓電源的線性調(diào)整工作方式在工作中會(huì)大的“熱損失”其值為V壓降I負(fù)荷，其工作效率僅為3050。加之工作在高粉塵等惡劣環(huán)境下往往將嵌入式工業(yè)控制系統(tǒng)置于密閉容器內(nèi)的聚集也加劇了MCU的惡劣工況，從而使嵌入式控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性能變得更差。而開關(guān)電源調(diào)節(jié)器件則以完全導(dǎo)通或關(guān)斷的方式工作。因此，工作時(shí)要么是大電流流過低導(dǎo)通電壓的開關(guān)管、要么是完全截止無電流流過。因此，開關(guān)穩(wěn)壓電源的功耗極低，其平均工作效率可達(dá)7090。在相同電壓降的條件下，開關(guān)電源調(diào)節(jié)器件與線性穩(wěn)壓器件相比具有少得多的“熱損失”。因此，開關(guān)穩(wěn)壓電源可大大減少散熱片體積和PCB板的面積，甚至在大多數(shù)情況下不需要加裝散熱片，從而減少了對(duì)MCU工作環(huán)境的有害影響。LM2576系列的穩(wěn)壓器是單片集成電路，能提供降壓開關(guān)穩(wěn)壓器（BUCK）的各種功能，能驅(qū)動(dòng)3A的負(fù)載，有優(yōu)異的線性和負(fù)載調(diào)整能力。這些器件的固定輸出電壓有33V,5V,12V,15V,還有可以調(diào)整輸出電壓的型號(hào)。本設(shè)計(jì)采用型號(hào)輸出可以調(diào)整。這些穩(wěn)壓器內(nèi)部含有頻率補(bǔ)償器和一個(gè)固定頻率振蕩器，將外圍元件的數(shù)目減到最少，使用簡(jiǎn)便。LM2576的效率比流行的三段線性穩(wěn)壓器要高得多，是理想的替代。一般情況下不需要或只要很小的尺寸的外加散熱片。另外，LM2576在指定輸入電壓和輸出負(fù)載條件下保證輸出電壓的4的誤差，還包括外部關(guān)斷電路和故障保護(hù)功能，待機(jī)電流只有50UA，效率可達(dá)80以上。232電路各部分元器件功能說明（1）D1肖特基二極管。肖特基二極管具有開關(guān)頻率高和正向壓降低等優(yōu)點(diǎn)。放在此處為了防止外部電源正負(fù)極接反而造成元器件損壞；同時(shí)壓降只有02V比普通的二極管（07V）小得多，提高了電源利用率；減少了額外損耗。（本設(shè)計(jì)采用太陽能對(duì)手機(jī)充電，目前太陽能電池的光電轉(zhuǎn)化效率不到10，所以應(yīng)該采取一切可能的措施降低系統(tǒng)的功耗）。（2）C3，C6為濾波、去耦電容，減少外部干擾和電源雜波。（3）L1，D2，C10組成BUCK降壓電路。R6，R7這兩個(gè)電阻組成分壓電路，不同的阻值比確定不同的輸出電壓。其輸出電壓U1231R6/R7此處的R615K,R75K,其輸出電壓123（13）492V。（4）D3，R8D3是LED指示燈，R8是限流電阻。用來指示電路是否有5V電壓輸出。24單片機(jī)最小系統(tǒng)部分圖3本系統(tǒng)單片機(jī)主要完成的任務(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，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(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，從而改變充電方式或決定是否停止充電4。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)單易行。PIC16F1937單片機(jī)采用了NANOWATTXLP技術(shù)的CMOS閃存單片機(jī)。其主要的參數(shù)如下（1）工作速度，振蕩器/時(shí)鐘的輸入頻率為32M,指令周期為125NS。（2）最多16K14字的閃存程序存儲(chǔ)器，最多1024字節(jié)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM），16級(jí)深硬件堆棧，直接、間接和相對(duì)尋址模式。（3）高精度的內(nèi)部振蕩器，出廠時(shí)校準(zhǔn)為1，軟件可選擇頻率范圍是31K到32M。（4）具有節(jié)能的休眠模式，上電復(fù)位，上電延時(shí)定時(shí)器，欠壓復(fù)位。（5）寬工作電壓范圍18V55V。當(dāng)供電電壓18V時(shí)，消耗的電流僅70UA。（6）低功耗看門狗定時(shí)器電流當(dāng)供電電壓為18V時(shí)，消耗電流僅500NA。（7）獨(dú)立的可編程引腳電平變化中斷引腳，獨(dú)立的可編程弱上拉。（8）集成的LCD控制器（最多98段）；電容觸摸傳感模塊（最多16路可選通道）。（9）支持10位分辨率并且最多14路通道的模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC，提供可選擇的高精度的1024V,2048V,4096V參考電壓源。（10）提供3個(gè)增強(qiáng)型捕捉/比較/PWM模塊；硬件上實(shí)現(xiàn)了IIC，SPI，USART通信功能。其中P_DOWNLOAD是單片機(jī)程序下載口，因?yàn)镻IC單片機(jī)是低電平復(fù)位，所以R24，C19起到上電復(fù)位功能，S6提供手動(dòng)復(fù)位；C17，C18是濾波去耦電容，保證單片機(jī)供電的穩(wěn)定。25充電電路部分的實(shí)現(xiàn)圖4251ACS712介紹ALLEGROACS712可為工業(yè)、商業(yè)和通信系統(tǒng)中的交流或直流電流感測(cè)提供經(jīng)濟(jì)實(shí)惠且精確的解決方案。該器件封裝便于客戶輕松實(shí)施。典型應(yīng)用包括電動(dòng)機(jī)控制、載荷檢測(cè)和管理、開關(guān)式電源和過電流故障保護(hù)。該器件具有精確的低偏置線性霍爾傳感器電路，且其銅制的電流路徑靠近晶片的表面。通過該銅制電流路徑施加的電流能夠生成可被集成霍爾IC感應(yīng)并轉(zhuǎn)化為成比例電壓的磁場(chǎng)。通過將磁性信號(hào)靠近霍爾傳感器，實(shí)現(xiàn)器件精確度優(yōu)化。精確的成比例電壓由穩(wěn)定斬波型低偏置BICMOS霍爾IC提供，該IC出廠時(shí)已進(jìn)行精確度編程。當(dāng)通過用作電流感測(cè)通路的主要銅制電流路徑（從引腳1和2，到3和4）的電流不斷上升時(shí)，器件的輸出具有正斜率VIOUTQ。該傳導(dǎo)通路的內(nèi)電阻通常是M，具有較低的功率損耗。銅線的粗細(xì)允許器件在可達(dá)5的過電流條件下運(yùn)行。傳導(dǎo)通路的接線端與傳感器引腳（引腳5到8）之間電氣絕緣。這讓ACS712電流傳感器IC可用于那些要求電氣絕緣卻未使用光電絕緣器或其它昂貴絕緣技術(shù)的應(yīng)用。ACS712采用小型的表面安裝SOIC8封裝。引腳架鍍采用100霧錫電鍍，可與標(biāo)準(zhǔn)無鉛PB印刷電路板裝配流程兼容。在內(nèi)部，該器件為無鉛產(chǎn)品，倒裝法使用當(dāng)前豁免于ROHS的高溫含鉛焊球除外。器件在出廠裝運(yùn)前已完全校準(zhǔn)。在本設(shè)計(jì)中，使用ACS712來檢測(cè)充電電流，通過AD_CHANNEL_2的ADC轉(zhuǎn)換通道測(cè)出充電電流，從而完成預(yù)充電正常充電浮充的全自動(dòng)智能充電過程。輸出電壓與電流對(duì)應(yīng)關(guān)系如下圖圖5252電路各部分元器件功能說明1R14，R15分壓采樣太陽能電池的輸出電壓值，通過AD_CHANNEL_0送入電壓跟隨器然后再送入單片機(jī)的ADC輸入引腳；通過單片機(jī)的AD轉(zhuǎn)換得出此時(shí)太陽能電池的輸出電壓值。2D4太陽能電池保護(hù)二極管，防止手機(jī)電池反向?qū)μ柲茈姵爻潆姸斐商柲茈姵負(fù)p壞。3Q1，R19，Q2，R18其中Q1是P溝道場(chǎng)效應(yīng)管，當(dāng)Q1的SG兩極電壓壓差大于4V時(shí)Q1管導(dǎo)通，太陽能電池對(duì)超級(jí)電容器C13，C14進(jìn)行充電，當(dāng)Q1的SG兩極電壓壓差為0時(shí)，Q1斷開，太陽能板停止對(duì)超級(jí)電容充電。Q2是N溝道場(chǎng)效應(yīng)管，當(dāng)Q2的GS電壓差大于4V是Q2導(dǎo)通，GS電壓差為0時(shí)，Q1斷開。總之，對(duì)于該部分電路，當(dāng)PV_SPC上高電平時(shí)，太陽能電池對(duì)超級(jí)電容充電；當(dāng)PV_SPC上低電平時(shí)，充電回路斷開。4C14，D6，R20，R21C14是容量10F，電壓為55V的超級(jí)電容，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)由于太陽能電池內(nèi)阻的原因，所以太陽能電池存在最大輸出功率點(diǎn)。本設(shè)計(jì)使用輸出電壓為9V的太陽能電池，最大輸出功率的電壓大概在45V左右；本設(shè)計(jì)使用超級(jí)電容作為緩沖，使太陽能電池的輸出電壓維持在45V左右，在一定程度上提高了太陽能的利用率。55V穩(wěn)壓管為了防止系統(tǒng)故障而造成對(duì)超級(jí)電容的過充。電阻R20，R21分壓用來采樣超級(jí)電容的電壓。5Q3，R23，Q4，R22，D7，L2，C20構(gòu)成BUCK斬波降壓電路。其等效電路如圖圖6DC/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）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、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(hào)有單片機(jī)提供，控制開關(guān)管的通斷。26電壓跟隨器部分LM224是低功耗四運(yùn)算放大器,內(nèi)部集成了4個(gè)運(yùn)算放大器，該器件具有功耗低、精度高等優(yōu)點(diǎn)。每個(gè)部分的電阻和2個(gè)電容組成型RC濾波電路，消除紋波干擾。圖7在該電路中，電壓跟隨器作用是做緩沖級(jí)BUFFER及隔離級(jí)。為了降低損耗，電壓采樣電阻阻抗設(shè)得比較高，而單片機(jī)I/O的阻抗又不是那么大，所以信號(hào)就會(huì)有相當(dāng)?shù)牟糠謸p耗在前級(jí)的輸出電阻中。在這個(gè)時(shí)候，就需要電壓跟隨器來從中進(jìn)行緩沖。起到承上啟下的作用。電壓跟隨器的輸入阻抗高、輸出阻抗低特點(diǎn)，當(dāng)輸入阻抗很高時(shí)，就相當(dāng)于對(duì)前級(jí)電路開路；當(dāng)輸出阻抗很低時(shí)，對(duì)后級(jí)電路就相當(dāng)于一個(gè)恒壓源，即輸出電壓不受后級(jí)電路阻抗影響。一個(gè)對(duì)前級(jí)電路相當(dāng)于開路，輸出電壓又不受后級(jí)阻抗影響的電路當(dāng)然具備隔離作用，即前、后級(jí)電路之間互不影響；從而保證了電壓采樣的精確度。27液晶模塊接口部分該液晶顯示模塊是JM12864M2漢字圖形點(diǎn)陣液晶顯示模塊，可顯示漢字及圖形，內(nèi)置8192個(gè)中文（16X16點(diǎn)陣）、128個(gè)字符（8X16點(diǎn)陣）及64X256點(diǎn)陣顯示RAM（GDRAM）。主要技術(shù)參數(shù)和顯示特性電源VDD33V5V內(nèi)置升壓電路，無需負(fù)壓；顯示內(nèi)容128列64行顯示顏色黃綠LCD類型STN與MCU接口8位或4位并行/3位串行配置LED背光多種軟件功能光標(biāo)顯示、畫面移位、自定義字符、睡眠模式等工作電壓VDD4555V工作溫度TA1060常溫/2070（寬溫）其讀寫時(shí)序如圖所示。12864讀寫時(shí)序其中，可調(diào)節(jié)電位器R3來調(diào)節(jié)液晶顯示的對(duì)比度。28按鍵電路圖9在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，按鍵主要有兩種形式1、獨(dú)立按鍵；2、矩陣編碼鍵盤。獨(dú)立按鍵的每個(gè)按鍵都單獨(dú)接到單片機(jī)的一個(gè)I/O口上，獨(dú)立按鍵則通過判斷按鍵端口的電位即可識(shí)別按鍵操作；而矩陣鍵盤通過行列交叉按鍵編碼進(jìn)行識(shí)別。通常所用的按鍵為輕觸機(jī)械開關(guān)，正常情況下按鍵的接點(diǎn)是斷開的，當(dāng)我們按壓按鈕時(shí)，由于機(jī)械觸點(diǎn)的彈性作用，一個(gè)按鍵開關(guān)在閉合時(shí)不會(huì)馬上穩(wěn)定地接通，在斷開時(shí)也不會(huì)一下子斷開。因而機(jī)械觸點(diǎn)在閉合及斷開的瞬間均伴隨有一連串的抖動(dòng)，抖動(dòng)時(shí)間的長(zhǎng)短由按鍵的機(jī)械特性及操作人員按鍵動(dòng)作決定，一般為5MS20MS；按鍵穩(wěn)定閉合時(shí)間的長(zhǎng)短是由操作人員的按鍵按壓時(shí)間長(zhǎng)短決定的，一般為零點(diǎn)幾秒至數(shù)秒不等。在本設(shè)計(jì)中由于按鍵不是太多，故采用獨(dú)立按鍵法。其功能是用來設(shè)置充電的相關(guān)參數(shù)如預(yù)充電電流大小，正常充電電流大小，浮充電流大小和充電截止電壓等等。3匯編源程序的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)31系統(tǒng)整體程序框架本設(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10所示。開始系統(tǒng)初始化光照情況有無相關(guān)參數(shù)設(shè)定測(cè)量超級(jí)電容電壓超級(jí)電容電壓判斷低于5V高于5V對(duì)超級(jí)電容充電停止對(duì)超級(jí)電容充電測(cè)量手機(jī)電池電壓手機(jī)電池電壓判斷已充滿未充滿關(guān)閉PWM輸出電池狀態(tài)4V電流01MAYNYN圖12充電子程序結(jié)構(gòu)流程圖37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。充電子程序流程圖如圖13所示。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)流程圖附錄1主電路原理圖ABFCGDEDPY45791021ABCDEFG6DPDPCOM8COM3U5數(shù)數(shù)數(shù)C1500U/50VLEDD4C747UC247U/10VVINGNDVOUT7805U17805LR156KR2R3R4390R530KR762KR831K12MC3103C430PC530PC610UR110KIN026MSB21212220IN12723192418IN2282582615IN312714LSB2817IN42EOC7IN53ADDA25IN64ADDB24ADDC23IN75ALE22REF16ENABLE9START6REF12CLOCK10U3ADC0809D5Q1CLK3Q2R4S6U4A74HC74A1B2Q03Q14Q25Q36Q410Q511Q612Q713CLK8MR9U674HC164RESSSENTD3D2D15V5VQ12N5366Q22N5551R11129KR1043KR12VIVORS2SIGN3GND4SHGN5OUT6RS7RS10RS15U4MAX471R920KQ32SC9013R1010KD5LEDR11330R135V42VEA/VP31X119X218RESET9RD17WR16INT012INT113T014T115P101P112P123P134P145P156P167P178P0732P0633P0534P0435P0336P0237P0138P0039P2021P2122P2223P2324P2425P2526P2627P2728PSEN29ALE/P30TXD11RXD1089C51R610K附錄2匯編源程序ORG0000HLJMPMAINORG000BHLJMPPWMLPWM波輸出ORG001BHLJMPTESTOUT檢測(cè)輸出LEDEQU70H數(shù)碼管顯示緩沖PWMFBIT00HPWM輸出標(biāo)志位PWM1HEQU71HPWM高電平緩沖PWM1LEQU72HPWM2HEQU73HPWM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PWMTEQU7BHPWM波周期OUTBIT02H功能選擇TVIBIT03H功能選擇ORG0100HMAINMOVA,00HMOVLED,AMOVP1,07FHCLRTESTVMOVPWMT,200PWM周期設(shè)為50USMOVTESTH,0FEHMOVTESTL,0CHLCALLDISPLAYLJMPKEYWORKSTARTLCALLTESTINMOVA,TESTVMOVB,33HDIVABJNZNEXTMOVA,01HNEXTMOVB,04HMULAB乘以比例得出實(shí)際輸入電壓MOVB,AJNBOUT,NEXT2NEXT1MOVA,PWMTDIVABMOVB,LEDMULABA中為低電平周期MOVR1,AMOVA,0FFHCLRCSUBBA,R1INCAMOVPWM2L,AMOVPWM2H,0FFHMOVA,PWMTCLRCSUBBA,R1A中為高電平周期MOVR1,AMOVA,0FFHCLRCSUBBA,R1INCAMOVPWM1L,AMOVPWM1H,0FFHCLRP20CLRP21CLRP22MOVIE,8AHCPU開中斷MOVTMOD,11HT模式1，定時(shí)，開始輸出MOVTH1,PWM2HTO賦值MOVTL1,PWM2LMOVTH0,TESTHT1賦值MOVTL0,TESTLSETBTR0SETBTR1LJMPEDNEXT2MOVA,PWMTMOVB,04HDIVABA中為低電平周期MOVR1,AMOVA,0FFHCLRCSUBBA,R1INCAMOVPWM2L,AMOVPWM2H,0FFHMOVA,PWMTCLRCSUBBA,R1A中為高電平周期MOVR1,AMOVA,0FFHCLRCSUBBA,R1INCAMOVPWM1L,AMOVPWM1H,0FFHMOVIE,8BHCPU開中斷MOVTMOD,11HT模式1，定時(shí)，開始輸出MOVTH1,PWM2HTO賦值MOVTL1,PWM2LMOVTH0,TESTHT1賦值MOVTL0,TESTLSETBTR0SETBTR1EDAJMPEDPROTECTCLRP17LJMPEDPWMLJBPWMF,PWMHPWM輸出未完成返回CLRTR0MOVTH0,PWM2HMOVTL0,PWM2LSETBTR0SETBPWMFCLRP17PWM輸出低電平RETIPWMHSETBP17CLRTR0MOVTH0,PWM1HMOVTL0,PWM1LSETBTR0PWM輸出高電平CLRPWMFRETITESTINSETBP20CLRP21CLRP22LCALLTESTRETTESTOUTCLRTR1JNBTVI,STCBATEST1LCALLTESTLCALLTESTJNBOUT,TEST2MOVA,TESTIINCAJZPROTECTMOVDPTR,OTVTABMOVA,LEDMOVCA,ADPTRCLRCCJNEA,TESTV,DADALJMPRETURNDADAJCXIAOMOVA,PWM2LADDA,01HMOVPWM2L,AMOVA,PWM1LSUBBA,01HMOVPWM1L,ALJMPRETURNXIAOCLRCMOVA,PWM2LSUBBA,01HMOVPWM2L,AMOVA,PWM1LADDA,01HJNZRETURNMOVPWM1L,ARETURNMOVTH1,TESTHMOVTL1,TESTLSETBTR1RETITEST2MOVA,44HCJNEA,TESTV,DXIDLJMPRETURNDXIDJCDXIXMOVDPTR,OTITABMOVA,LEDMOVCA,ADPTRJNBOUT,TEST2CJNEA,TESTI,DADA恒流充電LJMPRETURNDXIXMOVA,47HCLRCCJNEA,TESTV,DADA恒壓充電LJMPRETURNSTCBACLRP20SETBP21CLRP22LJMPTEST1TESTCLRP25A/D轉(zhuǎn)換子程序SETBP23CLRP23SETBP24CLRP24JNBP27,SETBP25JNBTVI,MOVIMOVVMOVTESTV,P0SETBTVICLRP25MOVP0,0FFHRETMOVIMOVTESTI,P0CLRTVICLRP25MOVP0,0FFHRETKEYWORKJNBP14,KEY42JNBP15,KEY05JNBP12,KEYOKLJMPKEYWORKKEYWK1JNBP10,KEY0JNBP11,KEY1JNBP12,KEYOK1LJMPKEYWK1KEY42LCALLDL10MSJBP14,KEYWORKCLROUTLJMPKEYWK1KEY05LCALLDL10MSJBP15,KEYWORKSETBOUTLJMPKEYWK1KEY0LCALLDL10MSJBP10,KEYWK1MOVA,LEDJZKEYWK1DECAMOVLED,ALCALLDISPLAYLJMPKEYWK1KEY1LCALLDL10MSJBP11,KEYWK1MOVA,LEDCJNEA,05H,KEY11LJMPKEYWK1KEY11INCAMOVLED,ALCALLDISPLAYLJMPKEYWK1KEYOKLCALLDL10MSJBP12,KEYWORKMOVA,LEDJZKEYWORKLJMPKEYWK1KEYOK1LCALLDL10MSJBP12,KEYWK1MOVA,LEDJZKEYWK1LJMPSTARTDL10MSMOVR5,07HDL0MOVR6,0D0HDL1MOVR7,19HDL2DJNZR7,DL2DJNZR6,DL1DJNZR5,DL0RETDISPLAYMOVDPTR,LEDTABMOVA,LEDMOVCA,ADPTRMOVSBUF,ARETLEDTABDB01H,4FH,12H,06H,4CH,24H,20H,0FH,00H,04HOTVTABDB00H,11H,22H,33H,44H,55H,66H,77H,88H,99HOTITABDB00H,33H,66H,99H,0CCH,0FFHENDAGANEMPLOYMENTTRIBUNALCLAIEMLOYMENTTRIBUNALSSORTOUTDISAGREEMENTSBETWEENEMPLOYERSANDEMPLOYEESYOUMAYNEEDTOMAKEACLAIMTOANEMPLOYMENTTRIBUNALIFYOUDONTAGREEWITHTHEDISCIPLINARYACTIONYOUREMPLOYERHASTAKENAGAINSTYOUYOUREMPLOYERDISMISSESYOUANDYOUTHINKTHATYOUHAVEBEENDISMISSEDUNFAIRLYFORMOREINFORMU,TAKEADVICEFROMONEOFTHEORGANISATIONSLISTEDUNDERFURTHERHELPEMPLOYMENTTRIBUNALSARELESSFORMALTHANSOMEOTHERCOURTS,BUTITISSTILLALEGALPROCESSANDYOUWILLNEEDTOGIVEEVIDENCEUNDERANOATHORAFFIRMATIONMOSTPEOPLEFINDMAKINGACLAIMTOANEMPLOYMENTTRIBUNALCHALLENGINGIFYOUARETHINKINGABOUTMAKINGACLAIMTOANEMPLOYMENTTRIBUNAL,YOUSHOULDGETHELPSTRAIGHTAWAYFROMONEOFTHEORGANISATIONSLISTEDUNDERFURTHERHELPATIONABOUTDISMISSALANDUNFAIRDISMISSAL,SEEDISMISSALYOUCANMAKEACLAIMTOANEMPLOYMENTTRIBUNAL,EVENIFYOUHAVENTAPPEALEDAGAINSTTHEDISCIPLINARYACTIONYOUREMPLOYERHASTAKENAGAINSTYOUHOWEVER,IFYOUWINYOURCASE,THETRIBUNALMAYREDUCEANYCOMPENSATIONAWARDEDTOYOUASARESULTOFYOURFAILURETOAPPEALREMEMBERTHATINMOSTCASESYOUMUSTMAKEANAPPLICATIONTOANEMPLOYMENTTRIBUNALWITHINTHREEMONTHSOFTHEDATEWHENTHEEVENTYOUARECOMPLAININGABOUTHAPPENEDIFYOURAPPLICATIONISRECEIVEDAFTERTHISTIMELIMIT,THETRIBUNALWILLNOTUSUALLYACCEPTIIFYOUAREWORRIEDABOUTHOWTHETIMELIMITSAPPLYTOYOUIFYOUAREBEINGREPRESENTEDBYASOLICITORATTHETRIBUNAL,THEYMAYASKYOUTOSIGNANAGREEMENTWHEREYOUPAYTHEIRFEEOUTOFYOURCOMPENSATIONIFYOUWINTHECASETHISISKNOWNASADAMAGESBASEDAGREEMENTINENGLANDANDWALES,YOURSOLICITORCANTCHARGEYOUMORETHAN35OFYOURCOMPENSATIONIFYOUWINTHECASEYOUARECLEARABOUTTHETERMSOFTHEAGREEMENTITMIGHTBEBESTTOGETADVICEFROMANEXPERIENCEDADVISER,FOREXAMPLE,ATACITIZENSADVICEBUREAUTOFINDYOURNEARESTCAB,INCLUDINGTHOSETHATGIVEADVICEBYEMAIL,CLICKONNEARESTCABFORMOREINFORMATIONABOUTMAKINGACLAIMTOANEMPLOYMENTTRIBUNAL,SEEEMPLOYMENTTRIBUNALSTHELACKOFAIRUPTHEREWATCHMCAYMANISLANDSBASEDWEBB,THEHEADOFFIFASANTIRACISMTASKFORCE,ISINLONDONFORTHEFOOTBALLASSOCIATIONS150THANNIVERSARYCELEBRATIONSANDWILLATTENDCITYSPREMIERLEAGUEMATCHATCHELSEAONSUNDAY“IAMGOINGTOBEATTHEMATCHTOMORROWANDIHAVEASKEDTOMEETYAYATOURE,“HETOLDBBCSPORT“FORMEITSABOUTHOWHEFELTANDIWOULDLIKETOSPEAKTOHIMFIRSTTOFINDOUTWHATHISEXPERIENCEWAS“UEFAHASOPENEDDISCIPLINARYPROCEEDINGSAGAINSTCSKAFORTHE“RACISTBEHAVIOUROFTHEIRFANS“DURINGCITYS21WINMICHELPLATINI,PRESIDENTOFEUROPEANFOOTBALLSGOVERNINGBODY,HASALSOORDEREDANIMMEDIATEINVESTIGATIONINTOTHEREFEREESACTIONSCSKASAIDTHEYWERE“SURPRISEDANDDISAPPOINTED“BYTOURESCOMPLAINTINASTATEMENTTHERUSSIANSIDEADDED“WEFOUNDNORACISTINSULTSFROMFANSOFCSKA“AGEHASREACHEDTHEENDOFTHEBEGINNINGOFAWORDMAYBEGUILTYINHISSEEMSTOPASSINGALOTOFDIFFERENTLIFEBECAMETHEAPPEARANCEOFTHESAMEDAYMAYBEBACKINTHEPAST,TOONESELFTHEPARANOIDWEIRDBELIEFDISILLUSIONMENT,THESEDAYS,MYMINDHASBEENVERYMESSY,INMYMINDCONSTANTLYALWAYSFEELONESELFSHOULDGOTODOSOMETHING,ORWRITESOMETHINGTWENTYYEARSOFLIFETRAJECTORYDEEPLYSHALLOW,SUDDENLYFEELSOMETHING,DOIT一字開頭的年齡已經(jīng)到了尾聲?；蛟S是愧疚于自己似乎把轉(zhuǎn)瞬即逝的很多個(gè)不同的日子過成了同一天的樣子；或許是追溯過去，對(duì)自己那些近乎偏執(zhí)的怪異信念的醒悟，這些天以來，思緒一直很凌亂，在腦海中不斷糾纏?？傆X得自己似乎應(yīng)該去做點(diǎn)什么，或者寫點(diǎn)什么。二十年的人生軌跡深深淺淺，突然就感覺到有些事情，非做不可了。THEENDOFOURLIFE,ANDCANMEETMANYTHINGSREALLYDO而窮盡我們的一生，又能遇到多少事情是真正地非做不可DURINGMYCHILDHOOD,THINKLUCKYMONEYANDNEWCLOTHESARENECESSARYFORNEWYEAR,BUTASTHEADVANCEOFTHEAGE,WILLBEMOREANDMOREFOUNDTHATTHOSETHINGSAREOPTIONALJUNIORHIGHSCHOOL,THOUGHTTOHAVEACRUSHONJUSTMEANSTHATTHEREALGROWTH,BUTOVERTHEPASTTHREEYEARSLATER,HISWRITINGOFALUMNIINPEACE,SUDDENLYFOUNDTHATISNTREALLYGROWUP,ITSEEMSISNOTSOIMPORTANTTHENINHIGHSCHOOL,THINKDONTWANTTOGIVEVENTTOOUTYOURINNERVOICECANBEINTHEHIGHSCHOOLCHILDRENOFTHEFEELINGSINAPERIOD,BUTWASEVENTUALLYINFARCTIONWHENGRADUATIONPARTYINTHETHROAT,LATERAGAINSTOODONTHEPITCHHEHASSWEATPROFUSELY,LOOKEDATHISTHROWNABASKETBALLHOOPS,SUDDE