太陽(yáng)能充電器的設(shè)計(jì)

1、目錄 摘 要 1 0 引言 1 1 電源及負(fù)載 1 2 太陽(yáng)能充電器硬件設(shè)計(jì) 3 2.1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案 3 2.2 單片機(jī)電路 3 2.3 LM7805 應(yīng)用及控制器電源電路 4 2.4 充電電路 5 2.4.1 DC-DC 變流電路 5 2.4.2 Buck 斬波電路 5 2.4.3 實(shí)際充電電路 6 2.5 電壓電流的 A/D采集 6 2.5.1 主要技術(shù)指標(biāo)和特性 6 2.5.2 內(nèi)部結(jié)構(gòu)和外部引腳 7 2.5.3 引腳連接結(jié)構(gòu) 8 2.5.4 MAX472 及電流檢測(cè) 9 2.6 液晶顯示電路 9 3 C51 源程序的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn) 10 3.1 系統(tǒng)整體程序框架 10 3.2 數(shù)據(jù)采集

2、及模數(shù)轉(zhuǎn)換程序 10 3.3 電路保護(hù)子程序 11 3.4 充電子程序的設(shè)計(jì) 12 3.5 電源子程序的設(shè)計(jì) 12 結(jié)論 13 參考文獻(xiàn) 13 附錄 1 主電路原理圖 14 附錄 2 C51源程序 16 太陽(yáng)能充電器的設(shè)計(jì) 唐 XX （XX 大學(xué) XXXX 學(xué)院 20 xx XXXXXX 專(zhuān)業(yè) X 班） 摘 要： 根據(jù)獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)理論設(shè)計(jì)了一種太陽(yáng)能充電器。該太陽(yáng)能充電器由多晶 硅太陽(yáng)能電池將光能轉(zhuǎn)換為電能，通過(guò) Buck 變換器變換為穩(wěn)定的直流輸出，利用鋰離子電池 充當(dāng)儲(chǔ)能單元。應(yīng)用 AT89S52 單片機(jī)設(shè)計(jì)充電電路的控制管理系統(tǒng)并通過(guò)調(diào)節(jié)PWM波形的占 空比來(lái)控制電路輸出。 關(guān)鍵詞：

3、 太陽(yáng)能電池； AT89S52 單片機(jī)；智能充電； Buck 變換器 0 引言 由于能源問(wèn)題的日益緊張，引起人們對(duì)太陽(yáng)能應(yīng)用的熱潮?，F(xiàn)在，由太陽(yáng)能 電池、充放電控制器、蓄電池構(gòu)成的產(chǎn)品發(fā)展相對(duì)成熟，國(guó)內(nèi)外很多專(zhuān)家也正在 這方面做深入的研究，太陽(yáng)能應(yīng)用擁有廣闊的前景。本論文在所掌握的專(zhuān)業(yè)基本 理論的基礎(chǔ)上，結(jié)合其它相關(guān)學(xué)科方面的知識(shí)以及前人在這一領(lǐng)域的研究成果， 針對(duì)節(jié)能環(huán)保和目前太陽(yáng)能充電器對(duì)蓄電池的保護(hù)不夠充分，蓄電池的壽命縮短 這種情況，研究確定了一種基于 AT89S52 單片機(jī)的太陽(yáng)能充電器的方案，在太陽(yáng) 能對(duì)蓄電池的充電方式、控制器的功能要求和實(shí)際應(yīng)用方面做了分析，完成了硬 件電路設(shè)計(jì)

4、、算法研究和軟件編寫(xiě)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)蓄電池的科學(xué)管理。 獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)的前級(jí)由光伏電池、 DC-DC 變流器和蓄電池組成一個(gè)光伏 充電器。 1本設(shè)計(jì)由多晶硅太陽(yáng)能電池板將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能后， 分別經(jīng)過(guò)穩(wěn)壓電 路和 Buck 變換器處理后為控制模塊和充電電路供電。并對(duì)鋰離子電池的充、放電 過(guò)程和影響鋰離子電池使用壽命的各種因素作了詳細(xì)的分析后，采取開(kāi)始恒流快 速充電，待電池電壓上升到限定值時(shí)，自動(dòng)轉(zhuǎn)入恒壓充電的方法。充電過(guò)程中采 用 AT89S52 單片機(jī)模擬 PWM 輸出來(lái)控制開(kāi)關(guān)管的通斷，實(shí)現(xiàn)電路對(duì)鋰離子電池 的充電控制。系統(tǒng)中設(shè)計(jì)有過(guò)流過(guò)壓保護(hù)，以避免因電池過(guò)度充電而損壞。 1 電源及負(fù)載 1

5、.1 硅太陽(yáng)能電池特性 太陽(yáng)能電池是一種利用光伏效應(yīng)把光能轉(zhuǎn)換為電能的器件，它主要是由硅半 導(dǎo)體材料構(gòu)成，當(dāng)太陽(yáng)光照射到半導(dǎo)體 P-N 結(jié)時(shí)，會(huì)在 P-N 結(jié)兩邊產(chǎn)生電壓，當(dāng) 外電路導(dǎo)通時(shí)，使 P-N 結(jié)短路就會(huì)產(chǎn)生電流，這個(gè)電流隨著光的強(qiáng)度增大而增大， 當(dāng)接受的光的強(qiáng)度一定時(shí)，就可以由太陽(yáng)能電池在光伏系統(tǒng)中負(fù)載的匹配特性決 定系統(tǒng)的工作特性，并且太陽(yáng)能電池可以看成恒流源。 在 I-V 曲線上總可以找到一個(gè)工作點(diǎn)， 此點(diǎn)處的輸出功率最大， 此點(diǎn)就是最大 功率點(diǎn)（ MPPT）。MPPT 所對(duì)應(yīng)的電流為最佳工作電流，電壓為最佳工作電壓， 功率為最大輸出功率，光伏電池不工作于最大功率點(diǎn)時(shí)，其效率都低

6、于按此定義 的效率值，甚至?xí)偷搅恪Ｔ瓌t上講，可對(duì)輸出功率求導(dǎo)使其為 0，即可得到該電 池的最佳工作點(diǎn)，從而求出最大輸出功率。但要求出其解析解，幾乎不可能。因 為它受太陽(yáng)能電池內(nèi)部等效的串、并聯(lián)電阻的影響。其等效電路如圖 1 所示。 圖 1 太陽(yáng)能電池等效電路 2 本設(shè)計(jì)選用的太陽(yáng)能電池板技術(shù)參數(shù)指標(biāo)如下： 尺寸 120mm 120mm，峰值電 壓 5.5V ，峰值電流 180mA，標(biāo)稱(chēng)功率 1W。實(shí)際采用兩塊相同參數(shù)電池板進(jìn)行串 聯(lián)，實(shí)測(cè)電池板的輸出電壓最大值為 11.8V，電流最大可達(dá) 110mA，總標(biāo)稱(chēng)功率為 1.2W 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。 1.2 鋰離子電

7、池充電方式 鋰離子電池可以分為液態(tài)鋰離子電池和聚合物鋰離子電池。鋰離子電池能量 密度大，平均輸出電壓高，自放電小，沒(méi)有記憶效應(yīng)，工作溫度范圍寬為-20 60，循環(huán)性能優(yōu)越、可快速充放電、充電效率高達(dá) 100%，而且輸出功率大，使 用壽命長(zhǎng)，沒(méi)有環(huán)境污染，被稱(chēng)為綠色電池。鋰離子電池標(biāo)稱(chēng)電壓（表示電池電 圖 2 鋰電池常規(guī)充電方法 圖 2 為 3.7V 鋰電池常規(guī)充電方法充電過(guò)程示意圖。首先恒流（ 0.2C 或 1C ） 充電，即電流一定，而電池電壓隨著充電過(guò)程逐步升高，當(dāng)電池端電壓達(dá)到充電 限制電壓（ 4.2V）時(shí) ,改為恒壓充電，即電壓一定，電流隨著充電過(guò)程的繼續(xù)逐步 減小，當(dāng)減小到 0.01

8、C 時(shí)，則認(rèn)為充電終止。 3 2 太陽(yáng)能充電器硬件設(shè)計(jì) 2.1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案 圖 3 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案 太陽(yáng)能電池在使用時(shí)由于太陽(yáng)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。由于充電器多采用大電流的快速充電法，在電池充滿(mǎn)后不及 時(shí)停止會(huì)使電池過(guò)度充電。過(guò)度充電使過(guò)多的鋰離子嵌入負(fù)極碳結(jié)構(gòu)，而造成其 中部分鋰離子再也無(wú)法釋放出來(lái)，嚴(yán)重?fù)p害電池的壽命，這就需要一個(gè)復(fù)雜的控 制管理系統(tǒng)。 51 系列單片機(jī)是當(dāng)前使用最為廣泛的 8 位單片機(jī)系列，其豐富的開(kāi) 發(fā)資源和較低的開(kāi)發(fā)成本，是 51 系列單片機(jī)具有強(qiáng)大的

9、生命力。本系統(tǒng)將采用 AT89S52 做為充電電路的控制器，以較低的成本來(lái)實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的充電智能控制。本 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案如圖 3 所示，通過(guò)太陽(yáng)能電池板將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換為電能，由單片 機(jī)編程調(diào)節(jié) PWM 波形的占空比來(lái)控制開(kāi)關(guān)管關(guān)斷，從而實(shí)現(xiàn)輸出電壓電流的改 變。通過(guò)顯示電路顯示電路狀態(tài)，由 ADC0809 和 MAX472 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，最終實(shí)現(xiàn)電路的智能輸出與控制。 2.2 單片機(jī)電路 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(guò)程，并將采集到的數(shù)據(jù)經(jīng) 過(guò)分析處理后生成 PWM 脈沖寬調(diào)制信號(hào)控制開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通與關(guān)斷， 從而控制輸出 大小。通過(guò)單片機(jī)編程不僅實(shí)現(xiàn)了充

10、電過(guò)程的智能控制，而且可以大大簡(jiǎn)化了硬 件電路設(shè)計(jì)，由于單片機(jī)性能全面和適應(yīng)能力強(qiáng)，如果需要改變電路工作狀態(tài)或 電路參數(shù)，只需要簡(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。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)引腳接線如圖 4 所示，其中 P1 口接 ADC0809 數(shù)據(jù)端口， P0 口接 LCD1602 數(shù)據(jù)端口 圖 4 AT89S52 最小系統(tǒng)及引腳連接 2.3 LM7805 應(yīng)用及控制器電源電路 圖 5 LM7805 應(yīng)用電源電路 單片機(jī)電源電路的設(shè)計(jì)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 5 是三端穩(wěn)壓集成電路 LM7805 的典型

11、應(yīng)用電路。電路中 C5 的作用是消除輸入連線較長(zhǎng)時(shí)其電感效應(yīng)引 起的自激振蕩， 減小紋波電壓， 取值范圍在 0.1 F1F之間。在輸出端接電容 C6 是用于消除電路高頻噪聲，改善負(fù)載的瞬態(tài)響應(yīng)，一般取 0.1 F左右。 C7 是整流 后的第一級(jí)濾波電容，取值視情況越大越好。一般電容的耐壓應(yīng)高于電源的輸入 電壓和輸出電壓。另外，為避免輸入端斷開(kāi)時(shí) C6 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接一個(gè)二極管，將斷電后輸入 輸出端電壓鉗制在 1V 以?xún)?nèi)。 LM7805 輸入電壓為 7V 到 35V，最大工作電流 1.5A，具有輸入電壓范圍寬， 工作電流大，輸出精度高

12、且工作極其穩(wěn)定，外圍電路簡(jiǎn)單，成本低等特點(diǎn)，太陽(yáng) 能電池電壓即使有較大的波動(dòng)， 也能穩(wěn)定的輸出 5V 電壓， 從而使單片機(jī)等控制電 路正常工作。 2.4 充電電路 2.4.1 DC-DC 變流電路 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(chēng)為直流斬波。 斬波電路的控制方式有三種：一是周期 T 不變，調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)導(dǎo)通時(shí)間 ton，叫脈沖寬 度調(diào)制；二是 ton 不變，改變開(kāi)關(guān)周期 T，叫頻率調(diào)制；三是混合型。直流斬波電 路包括六種基本電路：降壓斬波電路，升壓斬波電路，升降壓斬波電路， Cuk 斬波 電路， Sepic斬波電路， Zeta斬波電路。 4 2.4.2 Buck 斬波電路

13、 根據(jù)太陽(yáng)能電池的特性，在本設(shè)計(jì)中輸入始終大于輸出，所以設(shè)計(jì)采用脈沖 寬度調(diào)制方式的 Buck 變換器。 Buck 變換器又稱(chēng)降壓斬波電路或串聯(lián)開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電 路。其原理圖和等效電路圖如圖 6 所示 圖 6 降壓斬波電路原理圖及其等效電路圖 Buck 變換器由開(kāi)關(guān)管 V1、二極管 V2、電感線圈 L 和電容器 C 組成，開(kāi)關(guān)管 V 1受占空比為 D 的脈沖的控制， 交替導(dǎo)通或截止， 再經(jīng) L 和 C組成的濾波器， 在 負(fù)載 R上得到直流輸出電壓 Uo，從而完成將未經(jīng)穩(wěn)壓的直流輸入電壓 Ui 變換成平 滑直流輸出電壓 Uo 的功能。 我們采用圖 6 所示的等效電路圖來(lái)分析串聯(lián)開(kāi)關(guān)電路的穩(wěn)態(tài)工作過(guò)程。

14、開(kāi)關(guān) 管 V1 用一開(kāi)關(guān) S來(lái)代替。 當(dāng)開(kāi)關(guān) S處于位置 1 時(shí)，表示開(kāi)關(guān)管 V 1處于導(dǎo)通狀態(tài)。電流 Ii=IL，流過(guò)電感 線圈 L 時(shí)，在電感線圈未飽和前電流線性增加，負(fù)載 R 流過(guò)電流 IoR 上的電壓即 輸出電壓 Uo，其極性為上正下負(fù)。當(dāng) I iIo時(shí)，電容器 C 處于充電狀態(tài)，而二極管 V2 處于反偏置狀態(tài)。 當(dāng)開(kāi)關(guān) S 處于位置 2 時(shí)，表示開(kāi)關(guān)管 V1處于截止?fàn)顟B(tài)。 Ii=0，而電感線圈中 的電流 IL 不會(huì)發(fā)生突變，電感線圈 L 中的磁場(chǎng)將改變 L 兩端的電壓 UL 的極性， 以維持電流 IL 不變。負(fù)載 R 上的電壓 Uo仍保持上正下負(fù)。在 I L 0。當(dāng)開(kāi)關(guān)管 V1 處于

15、截止?fàn)顟B(tài)時(shí) Ii =0。所以輸入電流 Ii 隨開(kāi)關(guān)管 V1 周期性的導(dǎo)通和截止而成為脈 動(dòng)電流，但輸出電流 Io在電感線圈 L、續(xù)流二極管 V2、濾波電容器 C 的作用下卻 保持連續(xù)平滑。 5 2.4.3 實(shí)際充電電路 變換器工作在連續(xù)模式時(shí)，通常選擇電感的額定電流大致等于流過(guò)此裝置的 最大連續(xù)電流，然后選擇適當(dāng)?shù)碾姼惺蛊潆娏骷y波比 r 約為 0.4。這里 r 定義為 6 IC 為最大負(fù)載時(shí)電感電流波形的中心， I 為其變化擺幅。 對(duì)于 Buck 電路，電感電 流波形的平均值（幾何中心）等于負(fù)載電流，當(dāng)輸入電壓增加時(shí)電流的峰值同時(shí) 增加。因此在 Buck 變換器的磁路設(shè)計(jì)中，高輸入電壓為其最不

16、利的工作條件。 圖 7 Buck 變換器充電電路 2.5 電壓電流的 A/D 采集 2.5.1 主要技術(shù)指標(biāo)和特性 ADC0809 是采樣分辨率為 8 位的、以逐次逼近原理進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換的器件。其 內(nèi)部有一個(gè) 8 通道多路開(kāi)關(guān)，它可以根據(jù)地址碼鎖存譯碼后的信號(hào)，只選通 8 路 模擬輸入信號(hào)中的一個(gè)進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換。 分辨率： 8 位。 總的不可調(diào)誤差： 1LSB。轉(zhuǎn)換時(shí)間：取決于芯片時(shí)鐘頻率，如 CLK=500kHz 時(shí)， TCONV=128s 。 單一電源： +5V。 模擬輸入電壓范圍：?jiǎn)螛O性 05V；雙極性 5V, 10V （需外加一定電路）。 具有可控三態(tài)輸出緩存器。 啟動(dòng)轉(zhuǎn)換控制

17、為脈沖式（正脈沖） ，上升沿使所有內(nèi)部寄存器清零，下降沿使 A/D 轉(zhuǎn)換開(kāi)始。 使用時(shí)不需進(jìn)行零點(diǎn)和滿(mǎn)刻度調(diào)節(jié)。 2.5.2 內(nèi)部結(jié)構(gòu)和外部引腳 ADC0809 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和外部引腳分別如圖 8 所示。由一個(gè) 8 路模擬開(kāi)關(guān)、 個(gè)地址鎖存與譯碼器、一個(gè) A/D 轉(zhuǎn)換器和一個(gè)三態(tài)輸出鎖存器組成。多路開(kāi)關(guān)可 選通 8 個(gè)模擬通道，允許 8 路模擬量分時(shí)輸入，共用 A/D 轉(zhuǎn)換器進(jìn)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(dāng) OE 端為高電平時(shí)，才可以從三態(tài)輸 出鎖存器取走轉(zhuǎn)換完的數(shù)據(jù)。其各引腳定義如下： 圖 8 ADC0809 內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖及外部引腳圖 IN0IN7：8路模擬輸入，通

18、過(guò)地址譯碼線 ADDA 、ADDB 、ADDC 選通一路 D7D0：A/D 轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)輸出端，為三態(tài)可控輸出，可直接和微處理器數(shù) 據(jù)線連接。 ADDA 、ADDB 、ADDC ：模擬通道選擇地址信號(hào)。地址信號(hào)與選中通道對(duì)應(yīng) 關(guān)系如表 1 所示。 表 1 通道選擇表 地址 選中通道 ADDC ADDB ADDA 0 0 0 IN0 0 0 1 IN1 0 1 0 IN2 0 1 1 IN3 1 0 0 IN4 1 0 1 IN5 8 1 1 0 IN6 1 1 1 IN7 ALE ：地址鎖存允許信號(hào)，高電平有效。當(dāng)此信號(hào)有效時(shí)， A、B、C 三位地 址信號(hào)被鎖存，譯碼選通對(duì)應(yīng)模擬通道。在使用時(shí)

19、，該信號(hào)常和 START 信號(hào)連在 一起，以便同時(shí)鎖存通道地址和啟動(dòng) A/D 轉(zhuǎn)換。 VR(+)、 VR(-) ：正、負(fù)參考電壓輸入端，用于提供片內(nèi) DAC 電阻網(wǎng)絡(luò)的基準(zhǔn) 電壓。在單極性輸入時(shí)， V R(+)=5V ，V R(-)=0V ；雙極性輸入時(shí)， VR(+)、VR(-)分別 接正、負(fù)極性的參考電壓。 START： A/D 轉(zhuǎn)換啟動(dòng)信號(hào)，正脈沖有效。加于該端的脈沖的上升沿使逐次 逼近寄存器清零， 下降沿開(kāi)始 A/D 轉(zhuǎn)換。如正在進(jìn)行轉(zhuǎn)換時(shí)又接到新的啟動(dòng)脈沖， 則原來(lái)的轉(zhuǎn)換進(jìn)程被中止，重新從頭開(kāi)始轉(zhuǎn)換。 EOC：轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)，高電平有效。該信號(hào)在 A/D 轉(zhuǎn)換過(guò)程中為低電平，其 余時(shí)間為

20、高電平。 該信號(hào)可作為被 CPU 查詢(xún)的狀態(tài)信號(hào)， 也可作為對(duì) CPU 的中斷 請(qǐng)求信號(hào)。在需要對(duì)某個(gè)模擬量不斷采樣、轉(zhuǎn)換的情況下， EOC 也可作為啟動(dòng)信 號(hào)反饋接到 START 端，但在剛加電時(shí)需由外電路第一次啟動(dòng)。 OE：輸出允許信號(hào)，高電平有效。當(dāng)微處理器送出該信號(hào)時(shí)， ADC0809 的輸 出三態(tài)門(mén)被打開(kāi)，使轉(zhuǎn)換結(jié)果通過(guò)數(shù)據(jù)總線被讀走。 2.5.3 引腳連接結(jié)構(gòu) 圖 9 ADC0809 與 AT89S52 的引腳結(jié)構(gòu) 如圖 9 所示，本設(shè)計(jì)中用單片機(jī)的 P1口接收來(lái)自 ADC0809 的轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)，P3.0、 P3.1、P3.2 依次接在 ADC0809 的 A、B、C 地址線， P3

21、.3接在 0809 的 ALE 端， P3.4 接 START，P3.5接 EOC 端， P3.6接 OE 端，時(shí)鐘信號(hào)由單片機(jī)的 ALE 端經(jīng) 74LS74 觸發(fā)器二分頻后提供，單片機(jī)采用 12MHz 晶振， ALE 端經(jīng)二分頻后為 500KHz。ADC0809 具體工作過(guò)程為：首先 P2.0、P2.1、P2.3 輸入 3 位地址，并使 P2.3 輸出高電平，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(fù)位。下降沿啟動(dòng) A/D 轉(zhuǎn)換，之后 EOC 輸出信號(hào)變低，指示轉(zhuǎn)換正在進(jìn)行。直到 A/D 轉(zhuǎn)換完成， EOC變?yōu)楦唠娖剑?指示

22、 A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)束，結(jié)果數(shù)據(jù)已存入鎖存器，這個(gè)信號(hào)可用作中斷申請(qǐng)，而觸發(fā) 單片機(jī)動(dòng)作準(zhǔn)備接收數(shù)據(jù)，這是使 P3.6 輸出高電平，輸出三態(tài)門(mén)打開(kāi)，轉(zhuǎn)換結(jié)果 的數(shù)字量輸出到數(shù)據(jù)總線上，單片機(jī)讀取 P1 口然后做下一步處理操作。 2.5.4 MAX472 及電流檢測(cè) 常規(guī)測(cè)量電流的方法存在測(cè)量范圍小、測(cè)量誤差大等缺點(diǎn)。采用電流/電壓轉(zhuǎn) 換芯片 MAX472 的在線電流檢測(cè)器，克服了常規(guī)方法的缺點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了電流的高精 度測(cè)量。 7 圖 10 電流檢測(cè)電路 2.6 液晶顯示電路 圖 11 LCD1602 液晶顯示電路 表 2 1602 液晶的引腳說(shuō)明 10 管腳號(hào) 管腳 引腳說(shuō)明 管腳號(hào) 管腳 引腳說(shuō)明

23、1 VSS 電源地 9 D2 Data I/O 2 VDD 電源正極 10 D3 Data I/O 3 VL 液晶顯示偏壓信號(hào) 11 D4 Data I/O 4 RS 數(shù)據(jù)/命令選擇端（ H/L ） 12 D5 Data I/O 5 R/W 讀/寫(xiě)（ H/L ） 13 D6 Data I/O 6 E 使能信號(hào) 14 D7 Data I/O 7 D0 Data I/O 15 BLA 背光源正極 8 D1 Data I/O 16 BLK 背光源負(fù)極 3 C51 源程序的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn) 3.1 系統(tǒng)整體程序框架 圖 12 程序主流程圖 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(guò)程為：電路啟動(dòng)初始 化

24、，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 12 所示。 3.2 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(jī)控制 ADC0809 完成， A/D 轉(zhuǎn)換程序過(guò)程為發(fā)送地址和 啟動(dòng)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13 所 11 示。本設(shè)計(jì)需要分別采集 Buck 轉(zhuǎn)換器兩端的輸入輸出電壓和輸出電流等三個(gè)模擬 信號(hào)，通過(guò) ADC0809 轉(zhuǎn)換處理成數(shù)字信號(hào)后分別保存交由單片機(jī)處理。其結(jié)構(gòu)流 程如圖 13 所示。 圖 13 數(shù)據(jù)采集子程序結(jié)構(gòu)流程圖 3.3 電路保護(hù)子程序 本設(shè)計(jì)設(shè)

25、有一套電路保護(hù)機(jī)制，由電路保護(hù)子程序完成。流程如圖 14 所示。 圖 14 電路保護(hù)子程序流程圖 12 3.4 充電子程序的設(shè)計(jì) 圖 15 充電子程序結(jié)構(gòu)流程圖 充電過(guò)程分兩階段進(jìn)行，第一階段為恒流充電，充電電流可設(shè)定，當(dāng)充電電 壓達(dá)到 4.1V 時(shí)轉(zhuǎn)入第二階段，即 4.2V 的恒壓充電方式，恒壓充電電流會(huì)隨著時(shí) 間的推移而逐漸降低，待充電電流降到 10mA 時(shí)，表明電池已充到額定容量的 93%95%，此時(shí)即可認(rèn)為基本充滿(mǎn)， 如果繼續(xù)充下去， 充電電流會(huì)慢慢降低到零， 電池完全充滿(mǎn)。充電過(guò)程中，液晶顯示指示閃爍；充滿(mǎn)時(shí)，液晶顯示指示閃停。 充電子程序流程圖如圖 15 所示。 3.5 電源子程序

26、的設(shè)計(jì) 本太陽(yáng)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 5.5V 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。數(shù)字顯示，并有完善的過(guò)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 16 所示。 13 結(jié)論 本充電器系統(tǒng)的設(shè)計(jì)分為硬件電路設(shè)計(jì)和程序設(shè)計(jì)兩個(gè)部分，硬件電路設(shè)計(jì) 屬于前期的主要工作，通過(guò)方案論證與可行性分析，最終確定由 AT89S52 單片機(jī) 完成主電路的控制與設(shè)計(jì)，并展開(kāi)外圍電路與控制硬件電路設(shè)計(jì)，硬件電路的設(shè) 計(jì)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(shè)計(jì)上遇到的

27、一些問(wèn)題 主要集中在輸出電流的續(xù)流與檢測(cè)上，最終選擇用 MAX472 來(lái)簡(jiǎn)便實(shí)現(xiàn)。 軟件的設(shè)計(jì)采用模塊化的程序設(shè)計(jì)方法，分為主程序部分、 A/D 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換采 集模塊、液晶顯示模塊、 以 PWM 脈沖信號(hào)產(chǎn)生模塊等。 程序的設(shè)計(jì)既參考了一些 資料里的內(nèi)容， 也有相當(dāng)多的自我設(shè)計(jì)， 比如說(shuō) PWM 脈寬調(diào)制信號(hào)產(chǎn)生程序， 就 是參考了網(wǎng)友提供的標(biāo)志位加定時(shí)器實(shí)現(xiàn)的方法。主程序中有關(guān)數(shù)據(jù)的處理計(jì)算 則是都獨(dú)立完成的，這些涉及到具體硬件電路的實(shí)現(xiàn)，在數(shù)據(jù)處理中有簡(jiǎn)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(shè)計(jì)變得簡(jiǎn)單。 對(duì)于本設(shè)計(jì)，如果進(jìn)行進(jìn)一步的的研究，應(yīng)該

28、在以下幾個(gè)方面重點(diǎn)考慮： （1） PWM 和 A/D 轉(zhuǎn)換采集可以由集成了 PWM 及 A/D 功能的單片機(jī)完成，這樣解放 了單片機(jī)的定時(shí)計(jì)數(shù)器，并提高了電路輸出精度和效率，降低了成本； （ 2）充電 電路的器件選擇可以更合理，使充電及輸出更穩(wěn)定； （3）充電方法可以改進(jìn)，提 高太陽(yáng)能利用效率。 （指導(dǎo)教師：唐 XX ） 參考文獻(xiàn)： J.上海大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué) 1 肖鵬 ,陳國(guó)呈等 .一種新型光伏獨(dú)立發(fā)電系統(tǒng)拓?fù)浼翱刂撇呗?版） ,2008,14（6）.633-636. 14 2 熊紹珍 ,朱美芳 .太陽(yáng)能電池基礎(chǔ)與應(yīng)用 M. 北京 :科學(xué)出版社 ,2009.106-108. 3 GB/T 18287-2000