太陽能無線充電論文2(恢復(fù))

1、畢業(yè)設(shè)計（論文）太陽能無線充電系統(tǒng)設(shè)計年級：學(xué)號：姓名：專業(yè)：扌旨導(dǎo)老y帀： 年一月太陽能是取之不盡用之不竭的清潔能源，在化石燃料日益枯竭的當(dāng)下，各國都在 開 發(fā)太陽能相關(guān)發(fā)電產(chǎn)品。而無線充電技術(shù)的發(fā)展已有一段時間，從第一代電感技術(shù)到目 前第二代磁共振技術(shù)的發(fā)展，極大的推動無線充電將成為主流充電技術(shù)之一愿景。美國家 庭任何時刻平均有10臺設(shè)備正連接電源，而隨著互聯(lián)設(shè)備的發(fā)展，這一數(shù)字還將繼續(xù)增 長。通過無線充電技術(shù)，用戶可以同時充電多臺設(shè)備，而不必使用任 何線纜。未來，用戶 更可以使用同一無線充電板給多個設(shè)備無線充電，例如智能手機、智能手表和平板電腦充電，從而擺脫多種多樣的有線充電器。本文設(shè)計

2、一套太陽能無線充電系統(tǒng)，將太陽能轉(zhuǎn)換成電能，然后通過無線供電方 式，為手機等設(shè)備供電。首先，項目進(jìn)行了相關(guān)文獻(xiàn)查閱，幫助我們了解到目前太陽能無線充電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 特點；然后尋找適合本系統(tǒng)的配件和元件，并采用PROTEL軟件繪制原理圖和PCB圖， 最后將PCB加工、焊接，得到太陽能無線充電系統(tǒng)硬件電路；最后針對實物進(jìn)行數(shù)據(jù)測 試和計算，獲得電路相關(guān)電氣參數(shù)。關(guān)鍵詞：太陽能；無線充電；PROTE；測試;AbstractSolar en ergy is in exhaustible be in exhaustible clea n en ergy, fossil fuels in the in cre

3、as ing depleti on of the mome nt, all the coun tries in the developme nt of solar en ergy related power products. And the developme nt of the exist ing wireless charg ing tech no logy for a period of time, from the developme nt of the first gen erati on to the sec ond gen erati on of in du eta nee t

4、ech no logy of magn etic res onan cetech no logy, greatly promoti ng wireless charg ing will become the main stream of the charg ing tech no logy visi on. The average 10 devices are conn ected with the power supply has America family at any time, and with the development of Internet device, this fig

5、ure will continue to grow. Through the wireless charg ing tech no logy, the user can simulta neously chargi ng multiple devices, without the use of any cable. The future, users can use the same wireless charg ing plate for a plurality of devices such as wireless charg ing, in tellige nt mobile phone

6、, tablet computer in tellige nt watch and chargi ng, so as to get rid of various cable charger.This paper desig ns a solar powered wireless charg ing system, converting solar en ergy into electrical en ergy, and the n through the wireless power supply mode, the power supply equipme nt such as mobile

7、 pho ne.First of all, the project of the related docume nts, help us to un dersta nd characteristics of the structure of the curre nt solar wireless chargi ng system; and the n look for the system of parts and comp onen ts, and uses the PROTEL software to draw the schematic and PCB map, fin ally the

8、 PCB mach ining, weld ing, get the sun can wireless charg ing system hardware circuit; fin ally based on real data the test and calculati on, obta in the releva nt electrical parameters of circuit.Keywords: Solar energy ;wireless charging; PROTEL; test;IIIll第1章緒論錯誤！未定義書簽1.1太陽能的意義錯誤！未定義書簽1.1.1化石能源 錯誤

9、！未定義書簽1.1.2太陽能介紹錯誤！未定義書簽1.1.3太陽能資源及其開發(fā)利用特點 錯誤！未定義書簽12無線充電器的意義 錯誤！未定義書簽第2章太陽能無線充電器總體電路設(shè)計錯誤！未定義書簽21總體電路設(shè)計需求錯誤！未定義書簽22總體電路結(jié)構(gòu)設(shè)計錯誤！未定義書簽23配件選型錯誤！未定義書簽2.3.1太陽能電池板選型錯誤！未定義書簽2.3.2無線電力發(fā)射芯片選型錯誤！未定義書簽2.3.3無線電力接收芯片選型錯誤！未定義書簽2.3.4單片機選型錯誤！未定義書簽2.3.5 A/D轉(zhuǎn)換芯片選型錯誤！未定義書簽2.3.5 5V降壓芯片選型錯誤！未定義書簽第3章太陽能無線充電系統(tǒng)碩件電路設(shè)計 錯誤！未定義

10、書簽3.1 電氣原理圖設(shè)計錯誤！未定義書簽3.1.1無線電力發(fā)射電路設(shè)計 錯誤！未定義書簽3.1.2無線電力接收電路設(shè)計 錯誤！未定義書簽3.1.3 5V降壓電路設(shè)計錯誤！未定義書簽3.1.4單片機系統(tǒng)電路設(shè)計 錯誤！未定義書簽3.2 PCB電路設(shè)計錯誤！未定義書簽3.3碩件焊接錯誤！未定義書簽3.4件調(diào)試錯誤！未定義書簽3.5性能測試錯誤！未定義書簽第4章太陽能無線充電系統(tǒng)軟件設(shè)計錯誤！未定義書簽4.1軟件系統(tǒng)總體流程設(shè)計錯誤！未定義書簽4.2 PCF8591程序設(shè)計錯誤！未定義書簽4.3 1602液晶屏設(shè)計錯誤！未定義書簽第5章總結(jié)與展望錯誤！未定義書簽5.1總結(jié)錯誤!5.2展望錯誤!致謝

11、錯誤!未定義書簽 未定義書簽 未定義書簽 未定義書簽參考文獻(xiàn)錯誤！VI1.1太陽能的意義1-1-1化石能源目前，全球使用的能源中，化石能源占很大比重。但是，由于化石能源是不可再 生 能源，所以帶來的問題也非常多。主要有以下幾個方面：(1) 能源短缺：由于常規(guī)能源的有限性和分布的不均勻性，造成了世界上大部分國家能源供應(yīng)不足，不能滿足其經(jīng)濟(jì)發(fā) 展的需要。從長遠(yuǎn)來看，全球已探明的石油儲 量只能用到2020年，天然氣也只能 延續(xù) 到2040年左右，即使儲量豐富的煤炭資源 也只能維持二三百年。因此，如不盡早設(shè)法解 決化石能源的替代能源，人類遲早將面臨化石燃料枯竭的危機局面:(2)環(huán)境污染：當(dāng) 前，由于燃

12、燒煤、石油等化石燃料，每年有數(shù)十萬噸硫等有害物質(zhì)拋向天空，使大氣環(huán) 境遭到嚴(yán)重污染，直接影響居民的身體健康和生活質(zhì)量；局部地區(qū)形成酸雨，嚴(yán)重污染水 土。這些問題最終將迫使人們改變能源結(jié)構(gòu)，依靠利用太陽能等可再生潔凈能源來解決;(3)溫室效應(yīng)：化石能源的利用不僅造成環(huán)境污染,同時由于排放大量的溫室氣體而產(chǎn)生溫室效應(yīng),引起全球氣候變化。這一問題已提到全球的議事日程，其影響甚至已超過了對環(huán)境的污染，有 關(guān)國際組織已召開多次會議，限制各國二氧化碳等溫室氣體的排放量。1/L2太陽能介紹太陽能是各種可再生能源中最重要的基本能源，生物質(zhì)能、風(fēng)能、海洋能、水能等 都來自太陽能，廣義地說，太陽能包含以上各種可再

13、生能源。太陽能作為叮再生能源的 一種，則是指太陽能的直接轉(zhuǎn)化和利用。通過轉(zhuǎn)換裝置把太陽輻射能轉(zhuǎn)換成熱能利用的 屬于太陽能熱利用技術(shù)，再利用熱能進(jìn)行發(fā)電的稱為太陽能熱發(fā)電，也屬于這一技術(shù)領(lǐng) 域；通過轉(zhuǎn)換裝置把太陽輻射能轉(zhuǎn)換成電能利用的屬于太陽能光發(fā)電技術(shù)，光電轉(zhuǎn)換裝置 通常是利用半導(dǎo)體器件的光伏效應(yīng)原理進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換的，因此又稱太陽能光伏技術(shù)。二十世紀(jì)50年代，太陽能利用領(lǐng)域出現(xiàn)了兩項重大技術(shù)突破：一是1954年美國貝爾實驗室研制出6%的實用型單晶硅電池，二是1955年以色列Tabor提出選擇性吸 收表 面概念和理論并研制成功選擇性太陽吸收涂層。這兩項技術(shù)突破為太陽能利用進(jìn) 入現(xiàn)代發(fā) 展時期奠定了

14、技術(shù)基礎(chǔ)。（2）70年代以來，鑒于常規(guī)能源供給的有限性和環(huán)保壓力的增加，世界上許多國家掀起 了開發(fā)利用太陽能和可再生能源的熱潮。1973年，美國制定了政府級的陽光發(fā)電計劃，1980年又正式將光伏發(fā)電列入公共電力規(guī)劃， 累計投入達(dá)8億多美元。1992 年，美國政府頒布了新的光伏發(fā)電計劃，制定了宏偉的發(fā)展目標(biāo)。日本在70年代制定了 陽光計劃”，1993年將月光計劃”（節(jié)能計劃）、環(huán)境計劃”、陽光計劃”合并成 新陽光 計劃”。德國等歐共體國家及一些發(fā)展中國家也紛紛制定了相應(yīng)的發(fā)展計劃。90年代以 來聯(lián)合國召開了一系列有各國領(lǐng)導(dǎo)人參加的高峰會議，討論和制定世界太陽能戰(zhàn)略規(guī)劃、 國際太陽能公約，設(shè)立國際

15、太陽能基金等，推動全球太陽能和町再生能源的開發(fā)利用。開 發(fā)利用太陽能和可再生能源成為國際社會的一大主題和共同行動，成為各國制定可持續(xù)發(fā) 展戰(zhàn)略的重要內(nèi)容。1.1.3太陽能資源及其開發(fā)利用特點儲量的無限性”太陽能是取之不盡的可再生能源,可利用量巨大。太陽每秒鐘放射的能量大約是1610X023kW,其中到達(dá)地球的能量高達(dá)8X1013kW,相當(dāng)于6X109t標(biāo)準(zhǔn)煤。按此計 算，一年內(nèi)到達(dá)地球表面的太陽能總量折合標(biāo)準(zhǔn)煤共約1.892 X013千億t,是目前世界主要能源探明儲量的一萬倍。太陽的壽命至少尚有40億年，相對于人類歷史來說，太陽可源源不斷供給地球的時間可以說是無限的。相對于常規(guī)能源的有限性，太

16、陽能 具有儲量的無限性”，取之不盡，用之不竭。這就決定了開發(fā)利用太陽能將是人類解 決 常規(guī)能源匱乏、枯竭的最有效途徑。（2）存在的普遍性1雖然由于緯度的不同、氣候條件的差異造成了太陽能輻射的不均勻，但相對于其 他 能源來說，太陽能對于地球上絕大多數(shù)地區(qū)具有存在的普遍性，可就地取用。這就 為常 規(guī)能源缺乏的國家和地區(qū)解決能源問題提供了美好前景。(3) 利用的清潔性太陽能像風(fēng)能、潮汐能等潔凈能源一樣，其開發(fā)利用時幾乎不產(chǎn)生任何污染，加 之 其儲量的無限性，是人類理想的替代能源。(1)(4) 利用的經(jīng)濟(jì)性對以從兩個方面看太陽能利用的經(jīng)濟(jì)性。一是太陽能取之不盡，用之不竭，而且 在 接收太陽能時不征收任

17、何“稅”，可以隨地取用；二是在目前的技術(shù)發(fā)展水平下，有些太 陽能利用已具經(jīng)濟(jì)性，如太陽能熱水器一次投入較高，但其使用過程不耗能，而電熱水器 和燃?xì)鉄崴髟谑褂脮r仍需耗費，有關(guān)研究結(jié)果表明，太陽能熱水器已具很強的競爭力。 隨著科技的發(fā)展以及人類開發(fā)利用太陽能的技術(shù)突破，太陽能利用的經(jīng)濟(jì)性將會更明顯。1.2無線充電器的意義物理學(xué)家早就知道，在兩個共振頻率相同的物體之間能有效地傳輸能量，而不同頻率物體之間的相互作用較弱。歌唱家演唱能將裝有不同水量瓶子中的一個震碎，而不影 響其他瓶子就是這個道理。這也好比我們蕩秋千時，只需坐在上面讓下垂的雙腿同步擺 動就能給秋千帶來動力一樣。無線充電技術(shù)正是利用了這個

18、原理。同樣，無線充電技術(shù)也 應(yīng)用了電磁波感應(yīng)原理，及相關(guān)的交流感應(yīng)技術(shù)，在發(fā)送和接收端用相應(yīng) 的線圈來發(fā)送 和接收產(chǎn)生感應(yīng)的交流信號來進(jìn)行充電的的一項技術(shù)，用戶只需要將充電設(shè)備放在一個“平板”上即可進(jìn)行充電。無線充電器是指不用傳統(tǒng)的充電電源線連接到需要充電的終端設(shè)備上的充電器，采 用了最新的無線充電技術(shù)，無線充電技術(shù)在2007年獲得了 20項專利，多種設(shè)備可以使 用一臺充電基站、手機、MP3播放器、電動工具和其他的電源適配器的有線 充電情況將 不會存在了。通過使用線圈之間產(chǎn)生的磁場，神奇的傳輸電能，電感耦合技術(shù)將會成為連 接充電基站和設(shè)備的橋梁。當(dāng)前的大部分充電器，例如iPod和iPhone,

19、都通過金屬電線直接接觸的方式，給設(shè)備內(nèi)置電池充電。無線充電技術(shù)的優(yōu)勢在 于便捷性和通用性。缺點就是效率低和只能提供電能。而Apple的Dock連接器不僅僅提 供電能，同時還能把音頻和視頻文件通過USB接口同步到設(shè)備上。不過，無線充電技術(shù)還是會給WiFi和電池技術(shù)帶來進(jìn)步的。對于不需要數(shù)據(jù)傳輸?shù)脑O(shè)備來 說， 這一新技術(shù)將會大大減少用戶所需各種充電器的數(shù)量。另外，通過采用無線充電技術(shù)，公共移動設(shè)備充電站將會有可能成為現(xiàn)實第2章 太陽能無線充電器總體電路設(shè)計2.1總體電路設(shè)計需求本設(shè)計是制作一套太陽能無線充電器，所以需要先進(jìn)行太陽能穩(wěn)壓和無線充電電路 的研究和設(shè)計。之后，需要根據(jù)設(shè)計的電路進(jìn)行電路板

20、設(shè)計和組裝，最后得到一套具有完整功能的電路板。為此，項目首先進(jìn)行了總體電路結(jié)構(gòu)設(shè)計。2.2總體電路結(jié)構(gòu)設(shè)計太陽能無線充電電路，主要由太陽能電池板、無線發(fā)射電路、無線接收電路、充 電 接口電路、5V降壓電路、單片機電路等組成。其中，單片機電路通過多路電壓采 集芯 片，獲取到太陽能電池板電壓和降壓穩(wěn)壓電路的電壓，如果兩者電壓都正常，則通過液晶顯示屏提示用戶可放心充電。如果電壓輸出不對，則提示用戶暫時不要進(jìn)行手 機充電，需進(jìn)行電路故障排查。本電路總體設(shè)計如下圖所示：2.3配件選型2.3.1太陽能電池板選型目前太陽能電池板有折疊式和直板式2種外形結(jié)構(gòu)方式，考慮到實際使用需求和成本控制，我們采用直板式太

21、陽能電池板。目前太陽能電池板中，電池板芯有單晶硅、多晶 硅、和非晶硅三種，單晶硅、多晶硅在市面上最容易買到，非晶硅因為產(chǎn)量少，購買不方 便。其中，單晶電池板效率高質(zhì)量好，但是價格也高；多晶硅效果一般，但 是造價最便 宜。為了達(dá)到預(yù)期效果，我們使用的是單晶電池板。電池板輸出電壓和短 路電流、功率等 參數(shù)介紹如下：1.開路電壓(Voc):正負(fù)極間為開路狀態(tài)時的電壓。是指把光伏電池置于100mW/c 川的光源照射下，且光伏電池輸出兩端開路時所測得的輸出電壓值。光伏電池的開路 電 壓與入射光輻照度的對數(shù)成正比，與環(huán)境溫度成反比。與電池面積的大小無關(guān)。2短路電流(Isc):正負(fù)極間為短路狀態(tài)時流過的電流

22、。是指將光伏電池在標(biāo)準(zhǔn) 光 源的照射下，在輸出短路時流過光伏電池兩端的電流。測量短路電流的一般方法是，用 內(nèi)阻小于1歐的電流表接到光伏電池的兩端進(jìn)行測量。3.輸出功率(Pm):最大輸出工作電壓(Voc) x最大輸出工作電流(Isc) o本設(shè)計中，采用開路電壓標(biāo)稱值為6V,短路電流標(biāo)稱值為550mA的太陽能電池板，額定功率為3.3Wo在實際測試中，開路電壓實際為5.98V,短路電流為535mA,此 時的輸出功率為3.20Wo2.3.2無線電力發(fā)射芯片選型無線電力傳輸電路，可以采用專用無線電力傳輸芯片設(shè)計，也可以使用分立元件設(shè)計。采用分立元件自己制作的話，很可能因為設(shè)計疏忽或者操作不當(dāng)，引起事故。

23、考慮 到安全性和穩(wěn)定性要求，本設(shè)計采用專用無線電力發(fā)射芯片來做無線電力傳輸系統(tǒng)。電力 發(fā)射芯片采用XKT-408芯片和T5336芯片組合的方式，設(shè)計電力發(fā)射電路。XKT-408系列集成電路，采用CMOS制程工藝，具有精度高、穩(wěn)定性能好等特 點， 其專門用于無線感應(yīng)智能充電、供電管理系統(tǒng)中，可靠性能高。XKT-408負(fù)責(zé)處理該系統(tǒng)中的無線電能傳輸功能，采用電磁能量轉(zhuǎn)換原理并配合接收部分做能量轉(zhuǎn)換及電 路的實時監(jiān)控；負(fù)責(zé)各種電池的快速充電智能控制，XKT-408只需配合極少的外 部元件就 可以做成高可靠的無線快速充電器、無線電源供電器。T5336系列集成電路，采用的也是CMOS制作工藝，專門用于無

24、線智能充電中，與XTK-408A配合可形成良好的發(fā)射控制電路，自動控制發(fā)射線圈的電磁波發(fā)射電壓 和頻率。LC振蕩電路在振蕩過程中由于線圈的內(nèi)阻不能忽略且在能量傳輸過程的能量損耗導(dǎo)致電路中振蕩電流肯定會大幅衰減，這時通過控制T5336的7、8號輸出口電氐 調(diào)整LC振蕩電路兩端的電壓，用以補償電路中阻抗和能量傳輸損耗的電壓，使發(fā) 射線圈的發(fā)射的電磁波維持穩(wěn)定正弦交流變化。T5336芯片特性工作溫度:-55Cto+125C存儲溫度:-65Cto+150C最大工作電壓：15V輸出驅(qū)動電流：800mA2.3.3無線電力接收芯片選型無線接收芯片采用T3168芯片，該芯片外圍電路非常簡單，但是卻同時具有電磁

25、 能 量接收和DC-DC降壓穩(wěn)壓的功能，因此得到廣泛使用。此芯片待機時電路完全處于關(guān)閉 狀態(tài)，空載電流約8mA左右,當(dāng)有磁體靠近452L1時電路開始工作，工作指示燈亮，這 樣可防止普通金屬物體靠近而引起誤觸發(fā)。2.3.4單片機選型本設(shè)計中，由于需要對太陽能電池板和無線接收電路進(jìn)行電壓監(jiān)控，并智能分析 是否滿 足充電要求，所以必須采用一款智能微處理器。本設(shè)計采用89C51單片機作為系統(tǒng)的微處理器，其具有如下特點：89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器（FPEROM - FlashProgrammable and Erasable Read Only Memory 的低電壓、高性能

26、CMOS8 位微處理器，俗稱單片機。單片機的可擦除只讀存儲器可以反復(fù)擦除100次。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲器組合在單個芯片中，ATMEL的89C51是 一種高效微控制器，89C2051是它的一種精簡版本。89C單片機為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案。2.3.5 A/D轉(zhuǎn)換芯片選型PCF8591是一個單片集成、單獨供電、低功耗、8-bit CMOS數(shù)據(jù)獲取器件。PCF8591具有4個模擬輸入、1個模擬輸出和1個串行I2C總線接口。PCF8591的3個 地址引腳AO, A1

27、和A2可用于硬件地址編程，允許在同個I2C總線上接入8個PCF8591器件，而無需額外的碩件。在PCF8591器件上輸入輸出的地址、控制和數(shù) 據(jù) 信號都是通過雙線雙向I2C總線以串行的方式進(jìn)行傳輸。(4)PCF8591的功能包括多路模擬輸入、內(nèi)置跟蹤保持、8bit模數(shù)轉(zhuǎn)換和8bit數(shù)模轉(zhuǎn) 換。PCF8591的最大轉(zhuǎn)化速率由I2C總線的最大速率決定。PCF8591特性：單獨供 電； PCF8591的操作電壓范圍2.5V-6V;低待機電流；通過I2C總線串行輸入/輸出；PCF8591通過3個硬件地址引腳尋址；PCF8591的采樣率由I2C總線速率決定；4個模 擬輸入可編程為單端型或差分輸入；自動增

28、量頻道選擇；PCF8591的模擬電壓范圍從 VSS到VDD； PCF8591內(nèi)置跟蹤保持電路；8七it逐次逼近A/D轉(zhuǎn)換器；通過1路模擬 輸出實現(xiàn)DAC增益。(4)2.3.5 5V降壓芯片選型本設(shè)計采用51單片機進(jìn)行電壓采集和顯示。為此，需要為單片機提供5v的電壓 源。我們采用A0Z1016芯片來設(shè)計5V電壓電路。A0Z1016是AOS公司推出的DC-DC 降壓穩(wěn)壓芯片，內(nèi)置肖特基二極管。僅需要幾個外圍器件，就町以實現(xiàn)降壓的功能。本設(shè) 計采用該芯片作為單片機供電的5V降壓芯片使用。第3章 太陽能無線充電系統(tǒng)硬件電路設(shè)計3.1 電氣原理圖設(shè)計3.1.1無線電力發(fā)射電路設(shè)計無線電力發(fā)射電路核心元件

29、為XKT-408A和T5336,電路圖如下所示:CIO VinT5336無線發(fā)射模塊我們的無線電力發(fā)射電路，直流輸入電壓是在5.5V-5.98V的范圍內(nèi)。在XKT-408A 的控制下，通過T5336輸出一個可控的低電壓。直流電壓與T5336的輸出電壓的電壓差 控制銅線圈和C11的LC振蕩電路，發(fā)射出穩(wěn)定的高頻電磁波。該電路外圍器件簡單， 穩(wěn)定可靠O3.1.2無線電力接收電路設(shè)計無線接收端電路核心芯片是T3168,電路圖如下所示:L2J5無線接收模塊由于發(fā)射端傳輸過來的能量為高頻震蕩波，如果直接給手機充電，會對手機產(chǎn)生 很惡劣的影像。為此，需要先將高頻振蕩波轉(zhuǎn)換成直流電壓輸出，然后將電壓進(jìn)行降壓

30、穩(wěn)壓。為此，本電路在接收到無線端電量后，首先通過二極管進(jìn)行整流，獲得直流 電 壓。然后通過由T3168芯片構(gòu)成的降壓穩(wěn)壓電路，實現(xiàn)5v電壓的輸出。T3168芯片,通 過R21和R22可以調(diào)節(jié)輸出電壓，為了實現(xiàn)5V輸出，本例采用6.2k與2k的組合來實 現(xiàn)。3.1.3 5V降壓電路設(shè)計5V降壓芯片采用AOZ1016芯片，具體電路如下所示:+5U1J1A0Z1016是AOS公司推出的DC-DC降壓穩(wěn)壓芯片，內(nèi)置肖特基二極管。僅需 要幾 個外圍器件，就可以實現(xiàn)降壓的功能。本設(shè)計中采用R4和R9兩個電阻來設(shè)定芯片的輸 出電壓。當(dāng)兩者分別為10K,1.58K時，芯片輸出標(biāo)準(zhǔn)的5v電壓，供單片機 工作。3

31、/L4單片機系統(tǒng)電路設(shè)計51單片機系統(tǒng)電路如下所示:電也板電壓采集11.51單片機核心電路介紹:1）電源電路：向單片機供電。本設(shè)計采用AOZ1016芯片提供5V電源。2）時鐘電路：單片機工作的時 間基準(zhǔn)，決定單片機工作速度。本設(shè)計采用 11.0592M晶振提供外部時鐘。3）復(fù)位電路：確定單片機工作的起始狀態(tài)，完成單片機的啟動過程。本設(shè)計采用 電容和電阻實現(xiàn)上電復(fù)位功能。2液晶屏電路 本設(shè)計采用1602液晶屏，1602液晶也叫1602字符型液晶，它是一種專門用來 顯示字母、數(shù)字、符號等的點陣型液晶模塊。它由若干個5X7或者5X11等點陣字符位組成，每個點陣字符位都可以顯示一個字符， 每位之間有一

32、個點距的間隔，每行之 間也有間隔，起到了字符間距和行間距的作用。本設(shè)計采用 51單片機直接驅(qū)動1602 液晶屏，顯示太陽能電池板電壓和單片機電源電壓。3太陽能電池板電壓采集電路AIN0屯池板屯壓采集AINIAINOVDDAIN1OUTAIN2VREFAIN3AGNDA0EXTAloscA2SCLGNDSDAU4345678PCF8591P16由于PCF8591芯片，能夠測量05V電壓，超過5v的電壓就無法測量。而電池板輸出電壓一般都超過5v,所以需要把電池板分壓進(jìn)行測量。本設(shè)計采用2個10k電阻進(jìn)行電壓減半，然后在單片機運算時，將實際采集的電壓增大一倍即可。實際使用 中，經(jīng)過大量實驗，發(fā)現(xiàn)讀取

33、電池板電壓的誤差不超過5%o3.2 PCB電路設(shè)計在系統(tǒng)的硬件選型與設(shè)計完成后，為了檢驗設(shè)計的合理性，必須經(jīng)過 PCB制板 檢驗，制板工具采用的是Protel99SEo PCB制板是整個系統(tǒng)設(shè)計中重要的一項，步驟如 下：電路板整體設(shè)計。在繪制PCB之前，首先對電路板有一個初步的設(shè)計，例如釆用幾 層電路板、元件采用何種封裝及其安放位置、采用多大的尺寸等。這些能確定電路板設(shè) 計的框架，是一項重要工作。建立元器件封裝。一般來說，有些元器件的封裝在Protel99SE中已經(jīng)建好，用戶 可2PCB元件封裝，在直接使用。但是對于特殊的元器件，用戶要自己建立原理圖和1原理圖和PCB圖中才可以調(diào)用。自己建立的

34、元器件封裝也可導(dǎo)入Protel99SE內(nèi)部元件庫，以后可直接調(diào)用。繪制電路原理圖。首先將使用到的元器件載入原理圖，并擺放整齊，擺放的時候 盡 量使電路圖走線方便。然后按照自己設(shè)計的電路進(jìn)行接線，接線的目的是建立網(wǎng)絡(luò) 標(biāo) 號，凡事接在一起的引腳，都將會共用統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號。繪制好的電路原理圖需進(jìn)行ERC 校驗，沒有電氣錯誤后，將PCB封裝與原理圖封裝一一對應(yīng)輸入。創(chuàng)建網(wǎng)絡(luò)表并導(dǎo)入PCB圖中。繪制好電路原理圖后，首先生成網(wǎng)絡(luò)表，然后將 網(wǎng)絡(luò) 表和元器件封裝一同載入PCB圖中。按照預(yù)先規(guī)劃的布局，將元器件合理的擺 放在PCB 板上。布線。在Protel99SE中，布線既可以是采用手動方式，也可以委托軟件

35、自動進(jìn)行。 對于自動布線，Protel99的自動布線往往還有很多令人不滿意的地方，為此我們采用 手動 布線的方式完成PCB制板設(shè)計。PCB電氣規(guī)則檢查。在完成手動布線之后，為了檢驗是否有短路或者斷路的情況發(fā) 生，常對PCB板進(jìn)行電氣規(guī)則檢查。若出現(xiàn)錯誤，Protel99SE會將該元件或者連接線標(biāo) 記綠色，讓人一目了然。當(dāng)電氣規(guī)則檢查結(jié)果通過時，才可將PCB文件交 給加工廠加 工。最終PCB板圖如圖所示：圖3-1系統(tǒng)硬件電路板圖3.3硬件焊接電路板加工好之后，首先目視檢查是否有線路短路或者斷路、元器件焊盤丟失等情況，如果沒有，才能進(jìn)行硬件焊接。本系統(tǒng)采用的均是貼片芯片，所以需要用到刀口烙 鐵、助

36、焊劑、0.5mm焊錫絲、銀子等工具。焊接時，應(yīng)按照元件在在板子上的高度從低到高依次焊接。首先焊接核心芯片、貼 片電阻電容，然后焊接晶振、單排插針，在焊接電源插頭、電源模塊等。焊接好的電路板 如圖所示：圖5-2硬件實物圖3.4硬件調(diào)試調(diào)試時，所使用的儀器儀表有：如開關(guān)可調(diào)電源、數(shù)字萬用表等。調(diào)試過程如下：首先電路板先不接太陽能電池板，直接提供6V的電源作為系統(tǒng)輸入，此時用萬用 表測量單片機供電電路電壓，也就是AOZ1016芯片輸出的電壓；其次是無線電力發(fā)射電 路的電壓和無線電力接收電路的電壓。如果電壓都正常，再連接上太陽能電池 板，并進(jìn)行 戶外測試。如果不正常，則需要針對問題進(jìn)行故障排查。3.5性能測試為了得到系統(tǒng)的性能參數(shù)，