便攜式太陽(yáng)能充電器的設(shè)計(jì)說(shuō)明

./便攜式太陽(yáng)能充電器的設(shè)計(jì)摘要隨著人們對(duì)化石能源的開(kāi)采,能夠利用的資源越來(lái)越少,再加上化石能源對(duì)環(huán)境的污染越來(lái)越嚴(yán)重,尋找新的潔凈、高效的能源,成為了人們迫在眉睫的問(wèn)題。從上個(gè)世紀(jì)人們就開(kāi)始研究太陽(yáng)能,到了今天太陽(yáng)能的利用有了前所未有的進(jìn)步。人們出門在外,最大的問(wèn)題就是手機(jī)等電子產(chǎn)品電耗完了,但是卻沒(méi)有可以快隨直接的供電產(chǎn)品,這該如何解決呢？本文在這一問(wèn)題的基礎(chǔ)上提出了基于單片機(jī)的便攜式太陽(yáng)能充電器的設(shè)計(jì),利用單片機(jī)的智能性實(shí)現(xiàn)了對(duì)電路的控制,利用光伏發(fā)電的原理將太陽(yáng)能所發(fā)的電轉(zhuǎn)換為電子產(chǎn)品所能利用的電能,從而解決了人們的一大難題。而且它不僅可以為手機(jī)等充電,還能作為一般的電源來(lái)使用,與傳統(tǒng)的充電器相比有很大的優(yōu)勢(shì)。關(guān)鍵詞：太陽(yáng)能；光伏發(fā)電；電池；單片機(jī)；智能；DC/DC變換TheDesignOfThePortableSolarChargerABSTRACTAspeopleonfossilenergymining,lessresourcesleaveforustouse,combinedwithfossilenergypollutionmoreandmoreserious,lookingforanewcleanandefficientenergy,becametheloomingproblems.Fromthelastcentury,peoplestartedtoresearchonsolarenergy,totheuseofsolarenergytoday,ithaveanunprecedentedprogress.Peoplegooutintheoutside,thebiggestproblemisthatmobilephonesandotherelectronicproducts,powerconsumption,butnottofastwiththedirectpowersupplyproducts,howtosolvethis?ThisarticleisbasedonMCUwhichisproposedonthebasisofthedesignoftheportablesolarcharger,usingsingle-chipmicrocomputerintelligentrealizedthecontrolofthecircuit,bytheuseoftheprincipleofphotovoltaicsolarelectricityisconvertedtoelectronicproductscanuseelectricity,thussolvedabigproblemtopeopleanditcannotonlyforchargingthemobilephone,alsocanbeusedasageneralpower,tocomparedwiththetraditionalcharger,ithasagreatadvantage.Keywords:Solarenergy;Photovoltaic<pv>powergeneration;Thebattery;Singlechipmicrocomputer;Smart;DC/DCconversion.目錄TOC\o"1-2"\h\z\u1.緒論11.1本課題研究的背景11.2太陽(yáng)能充電器的優(yōu)點(diǎn)11.3本課題研究的主要容22.太陽(yáng)能充電器的硬件電路設(shè)計(jì)22.1太陽(yáng)能發(fā)電的原理22.2系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案22.37905的應(yīng)用32.4單片機(jī)控制單元42.5電流電壓的采集及轉(zhuǎn)換52.6按鍵指示電路的設(shè)計(jì)62.7數(shù)碼管顯示電路72.8DC/DC變換電路的實(shí)現(xiàn)83.匯編源程序的實(shí)現(xiàn)83.1系統(tǒng)整體程序設(shè)計(jì)框架83.2電路啟動(dòng)與初始化93.3按鍵采集程序103.4數(shù)碼管顯示子程序113.5數(shù)據(jù)采集及模數(shù)轉(zhuǎn)換程序113.6充電子程序的設(shè)計(jì)123.7電源子程序的設(shè)計(jì)124.電路的仿真134.1初始化電路134.2對(duì)電路充電部分的實(shí)現(xiàn)14.4.3電路的復(fù)位165.總結(jié)17參考文獻(xiàn)18附錄1主電路原理圖19附錄2匯編源程序20致29.便攜式太陽(yáng)能充電器的設(shè)計(jì)1.緒論1.1本課題研究的背景隨著人們對(duì)化石能源的開(kāi)采,能夠利用的資源越來(lái)越少,再加上化石能源對(duì)環(huán)境的污染越來(lái)越嚴(yán)重,尋找新的潔凈的高效的能源,成為了人們迫在眉睫的問(wèn)題。然而對(duì)于地球來(lái)說(shuō),接收到的太陽(yáng)能遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于我們所利用的能量,這就造成了能源和資源的浪費(fèi)。而且,太陽(yáng)能屬于潔凈能源,不會(huì)產(chǎn)生像化石燃料燃燒所產(chǎn)生的溫室氣體,更不會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染。因此這就成為了各國(guó)競(jìng)相研究的課題,而且為了提高國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力,對(duì)太陽(yáng)能資源的利用和開(kāi)發(fā)更是刻不容緩。人們出門在外,最大的問(wèn)題就是手機(jī)等電子產(chǎn)品電耗完了,但是卻沒(méi)有可以快速直接的供電產(chǎn)品,這該如何解決呢？本文在這一問(wèn)題的基礎(chǔ)上提出了基于單片機(jī)的便攜式太陽(yáng)能充電器的設(shè)計(jì),通過(guò)太陽(yáng)能的光伏發(fā)電原理對(duì)太陽(yáng)能電池進(jìn)行充電,經(jīng)過(guò)一系列復(fù)雜的控制和電壓電流的變換,產(chǎn)生出能夠?yàn)槭謾C(jī)電池直接充電的電壓等級(jí)。目前,隨著各國(guó)的競(jìng)相開(kāi)發(fā)與研究,對(duì)于太陽(yáng)能的研究已經(jīng)達(dá)到了一定的高度,但是還存在一些不足,例如現(xiàn)在太陽(yáng)能產(chǎn)品還比較昂貴,還不能普及。相信在未來(lái)幾十年里這個(gè)問(wèn)題會(huì)得以解決,使太陽(yáng)能資源真正的成為人們所離不開(kāi)的。1.2太陽(yáng)能充電器的優(yōu)點(diǎn)太陽(yáng)能相對(duì)于其他的能源,是可再生的,取之不盡用之不竭,這就為太陽(yáng)能充電器提供了源源不斷的能量來(lái)源,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,而且一年的維護(hù)費(fèi)用比太陽(yáng)能產(chǎn)品要高出90%左右,所以在節(jié)能、經(jīng)濟(jì)、安全方面,太陽(yáng)能充電器都有它的好處。太陽(yáng)能充電器與普通的充電器相比有以下幾大優(yōu)點(diǎn)：1.太陽(yáng)能充電器特別適應(yīng)于應(yīng)急場(chǎng)合。出門在外最怕的就是電子設(shè)備沒(méi)有電,而且沒(méi)有高速快捷的充電設(shè)備,而太陽(yáng)能充電器就克服了這一難題,只要有的地方就能夠充電,為人們的生活提供了很大的方便。2.相對(duì)于普通充電器來(lái)說(shuō),它的充電效率高,而且對(duì)環(huán)境無(wú)污染,是一種高效、節(jié)能、環(huán)保的電子產(chǎn)品,對(duì)當(dāng)前的環(huán)境污染嚴(yán)重、能源利用效率低等現(xiàn)狀有很大的改善。3.它的造型簡(jiǎn)單、攜帶方便,極大的改善了人們快節(jié)奏的生活狀態(tài)。1.3本課題研究的主要容本課題所研究的太陽(yáng)能充電器是通過(guò)太陽(yáng)能電池板,利用"光生伏打效應(yīng)"將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換為電能,經(jīng)過(guò)輸出裝置,為負(fù)載提供電能。經(jīng)過(guò)直流變換即所謂的斬波環(huán)節(jié),將一種直流電,變換為另一種可以控制的直流電,從而滿足充電的要求。通過(guò)單片機(jī)的控制環(huán)節(jié),經(jīng)過(guò)復(fù)雜的控制,生成PWM波,控制開(kāi)關(guān)管的關(guān)閉與導(dǎo)通,從而實(shí)現(xiàn)電路的控制環(huán)節(jié)。由于對(duì)鋰電池采用全過(guò)程恒流充電的方式容易使電池因?yàn)檫^(guò)度充電而減少使用的壽命,所以采用開(kāi)始恒流快速充電的方式,等到電壓上升到設(shè)定值時(shí),采用恒壓的充電方式這個(gè)過(guò)程也是通過(guò)單片機(jī)的控制來(lái)實(shí)現(xiàn)的。而且系統(tǒng)中設(shè)有完備的過(guò)電流過(guò)電壓保護(hù),避免電池因過(guò)度充電而損壞。電路中設(shè)置有顯示環(huán)節(jié),通過(guò)功能鍵靈活的選擇電路的輸出,為不同的電子產(chǎn)品充電。有的地方就能夠充電,與傳統(tǒng)的充電器相比,更為靈活,通信更為方便[3]。2.太陽(yáng)能充電器的硬件電路設(shè)計(jì)2.1太陽(yáng)能發(fā)電的原理太陽(yáng)能發(fā)電的原理是利用光生伏打效應(yīng),首先由太陽(yáng)能電池吸收光子,當(dāng)光子達(dá)到一定數(shù)量之后,就會(huì)在體產(chǎn)生電子-空穴對(duì),其中電子帶負(fù)電,光子帶正電,由于兩者的極性相反,就會(huì)被半導(dǎo)體P-N結(jié)所產(chǎn)生的靜電場(chǎng)所分離開(kāi),電子和空穴分別流向太陽(yáng)能電池的正極和負(fù)極,從而產(chǎn)生電流,接上負(fù)載之后就可以向外電路供電了[2]。2.2系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案如下圖2-1為系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)框圖。圖2-1系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)框圖由于太的變化幅度大而且無(wú)規(guī)律,所以通過(guò)太陽(yáng)能電池板所獲得的電能不穩(wěn)定,不能直接用來(lái)供給給電路,所以需要經(jīng)過(guò)直流變換的環(huán)節(jié),即斬波電路將一種直流變換為另一種可調(diào)節(jié)的直流,從而滿足電路的需求。而且大部分充電器大都采用大電流的快速充電法,如果充電時(shí)間過(guò)長(zhǎng)而沒(méi)有及時(shí)拔去充電器,就會(huì)造成電池的損傷,從而減短電池的壽命[4]。在本系統(tǒng)過(guò)太陽(yáng)能電池板將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換為電能,由AT89C51單片機(jī)編程實(shí)現(xiàn)PWM波控制開(kāi)關(guān)管從而實(shí)現(xiàn)輸出電壓電流的改變,通過(guò)顯示電路顯示輸出狀態(tài)及大小,由ADC0808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[5]。系統(tǒng)中電能的主要來(lái)源是太陽(yáng)能電池板,它是整個(gè)系統(tǒng)的主體部分,也是最主要的部分,本文以手機(jī)、MP3等常用小功率用電設(shè)備為例,說(shuō)明其太陽(yáng)能充電器的設(shè)計(jì)過(guò)程。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)的峰值電壓可達(dá)6V,峰值電流為100mA,實(shí)測(cè)功率為0.6W。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。本課題中所采用的太陽(yáng)能電池板經(jīng)過(guò)穩(wěn)壓器輸出為5V的電壓。2.37905的應(yīng)用7905是典型的三端穩(wěn)壓集成芯片,它不需要太多的外圍元件,使用起來(lái)很方便,而且還含有過(guò)流、過(guò)熱等保護(hù),提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。它的輸出電壓為4.9-5.1V,最典型的應(yīng)用是5V。它的典型應(yīng)用電路如圖2-2所示。圖2-27905的典型應(yīng)用電路為避免輸入端斷開(kāi)時(shí)C1向穩(wěn)壓器放電造成不必要的損傷,在穩(wěn)壓器的兩端之間跨接一個(gè)二極管,從而構(gòu)成對(duì)7905的保護(hù)作用。一般電容所能承受的最高電壓應(yīng)比電源的輸入和輸出電壓高。電路中C1的作用是,減小紋波電壓,消除自激振蕩,取值圍在0.1μF～1μF之間,上圖中C1選用0.33μF；電容C2主要作用是用于改善負(fù)載的瞬態(tài)響應(yīng),消除電路高頻噪聲,一般取0.1μF左右,上圖中C2選用的是0.1μF[7]。2.4單片機(jī)控制單元圖2-3為單片機(jī)的引腳圖。圖2-3單片機(jī)引腳圖在本系統(tǒng)中單片機(jī)控制單元主要功能是控制信號(hào)的采集、按鍵的操作以及連接顯示器從而控制顯示器的輸出,由于AT89C51單片機(jī)具有低電壓、高性能的特點(diǎn),含有定時(shí)器能夠控制系統(tǒng)定時(shí)采集PWM脈沖控制信號(hào)、3個(gè)8路I/O口用來(lái)接按鍵部分以及連接數(shù)模轉(zhuǎn)換系統(tǒng)從而將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)來(lái)顯示輸出,能夠滿足本系統(tǒng)的控制要求,故本系統(tǒng)的控制單元主要采用AT89C51單片機(jī)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行控制。在本系統(tǒng)中單片機(jī)工作的具體過(guò)程是上電復(fù)位,查詢鍵盤,根據(jù)鍵盤的輸入狀態(tài)來(lái)確定充電器的功能。再繼續(xù)查詢鍵盤,確定輸出的大小或普通電源的輸出電壓,然后轉(zhuǎn)移到相應(yīng)的子程序計(jì)算PWM占空比,開(kāi)始輸出電流或電壓,并將數(shù)據(jù)發(fā)送到顯示電路。在輸出的過(guò)程過(guò)定時(shí)器的定時(shí)檢測(cè),來(lái)判斷輸出的電流或電壓,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(guò)程中,通過(guò)檢測(cè)電流的大小來(lái)確定電池充電的多少,從而改變充電方式或決定是否繼續(xù)充電[8]。單片機(jī)最大的好處是可以重復(fù)使用以及修改電路工作狀態(tài),而且簡(jiǎn)化了硬件電路設(shè)計(jì),使電路的升級(jí)改造變得簡(jiǎn)單易行。2.5電流電壓的采集及轉(zhuǎn)換ADC0808是CMOS組件,它帶有8位的ADC部分,還有8通道的模擬多路開(kāi)關(guān)和通道尋址邏輯,并且可以直接和單片機(jī)接口。ADC0808的部結(jié)構(gòu)框圖如圖2-4所示。圖2-4ADC0808的部結(jié)構(gòu)框圖由圖4可知,通過(guò)通道地址的鎖存和譯碼將數(shù)據(jù)傳輸?shù)侥M通道選擇開(kāi)關(guān)IN0-IN7從而決定選通哪一路開(kāi)關(guān),然后送入A/D轉(zhuǎn)換部分進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換將結(jié)果通過(guò)D0-D7輸出。〔2ADC0808的引腳結(jié)構(gòu)如圖2-5所示。圖2-5ADC0808的引腳結(jié)構(gòu)IN0－IN7為8位模擬量輸入引腳。ADDA-ADDC為模擬通道選擇地址信號(hào),ALE為地址鎖存允許輸入線,高電平有效。當(dāng)ALE線為有效值時(shí),A、B、C的地址信號(hào)被鎖存,從而選通對(duì)應(yīng)通道進(jìn)行模擬量的輸入。通道選擇表如下表2-1所示。表2-1CBA通道選擇表CBA選擇的通道CBA選擇的通道000IN0100IN4001IN1101IN5010IN2110IN6011IN3111IN7START為A/D轉(zhuǎn)換啟動(dòng)信號(hào),正脈沖時(shí)有效,所有部寄存器清零；負(fù)脈沖時(shí)進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換；轉(zhuǎn)換的過(guò)程應(yīng)保持為低電平。EOC用來(lái)判斷轉(zhuǎn)換是否完成,高電平為有效值,表明轉(zhuǎn)換已經(jīng)結(jié)束,其他時(shí)間為低電平。OE用來(lái)判斷是否允許輸出,高電平時(shí)輸出轉(zhuǎn)換后的信號(hào)。本設(shè)計(jì)中用單片機(jī)的P0口接收來(lái)自0808的數(shù)據(jù),P2.0、P2.1、P2.2依次接在0808的A、B、C地址線,P2.3接在0808的ALE端,P2.4接START,P2.5接OE端,P2.6接EOC,時(shí)鐘信號(hào)由單片機(jī)的ALE端經(jīng)74HC74觸發(fā)器二分頻后提供。ADC0808具體工作過(guò)程為：由P2.0、P2.1、P2.3輸入3位地址,并使P2.3輸出高電平,地址信號(hào)被鎖存,經(jīng)過(guò)分析選通1路模擬輸入到比較器。START的負(fù)脈沖到達(dá)時(shí)進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換,此時(shí)EOC為低電平,一直到轉(zhuǎn)換結(jié)束為止,將轉(zhuǎn)換的結(jié)果存入鎖存器,然后向單片機(jī)發(fā)送中斷請(qǐng)求,這時(shí)使P2.5輸出高電平,將結(jié)果存入數(shù)據(jù)總線,單片機(jī)讀取P0口然后做下一步處理操作。本設(shè)計(jì)中對(duì)電流的采集主要是用ACS712來(lái)實(shí)現(xiàn)的。ACS712是一個(gè)線性電流傳感器,主要作用是用來(lái)檢測(cè)充電電流,實(shí)現(xiàn)電流的跟蹤功能,并將所測(cè)得的電流傳送給單片機(jī)電路實(shí)現(xiàn)對(duì)電路充電部分的控制。2.6按鍵指示電路的設(shè)計(jì)在單片機(jī)的應(yīng)用電路中用的較多按鍵方式為獨(dú)立按鍵和行列式按鍵。獨(dú)立按鍵的工作方式簡(jiǎn)單,每個(gè)按鍵都單獨(dú)接到單片機(jī)的一個(gè)I/O口上,通過(guò)判斷按鍵端口的電位即可識(shí)別按鍵操作,這樣就會(huì)占用過(guò)多的I/O資源,如果一個(gè)電路的端口比較多就無(wú)法實(shí)現(xiàn)。而行列式按鍵就克服了這一弱點(diǎn)不會(huì)占用太多的I/O資源但是工作方式比較復(fù)雜,在這里就不贅述了。由于設(shè)計(jì)中按鍵不是太多,故采用獨(dú)立按鍵的方法,以簡(jiǎn)化對(duì)電路編程的設(shè)計(jì),圖2-6為本設(shè)計(jì)的按鍵電路。圖2-6按鍵電路的設(shè)計(jì)在本設(shè)計(jì)中將按鍵電路接在了P1口,其中P1.0是數(shù)字減鍵,P1.1為數(shù)字加鍵,P1.2鍵位確定鍵,P1.3為過(guò)電流保護(hù)指示燈,P1.4、P1.5為輸出功能選擇鍵,按下P1.4代表給手機(jī)電池充電,按下P1.5則做普通直流電源使用。2.7數(shù)碼管顯示電路本設(shè)計(jì)采用基于串口的LED數(shù)碼管靜態(tài)顯示電路,每一個(gè)顯示器都要占用單獨(dú)的具有鎖存功能的I/O接口。單片機(jī)只要把要顯示的字形代碼發(fā)送到接口電路,直到有新的數(shù)據(jù)要顯示時(shí),再發(fā)送新的字形碼可以了。這樣做的優(yōu)點(diǎn)是使單片機(jī)中CPU的開(kāi)銷小[10]。圖2-7所示為數(shù)碼管顯示電路。圖2-7數(shù)碼管顯示電路在實(shí)際電路需要一個(gè)中介作為L(zhǎng)ED顯示器的靜態(tài)顯示接口以便連接在AT89C51上?？梢赃x用74LS164實(shí)現(xiàn)此功能,需要把AT89C51的RXD作為數(shù)據(jù)輸出線,TXD作為移位時(shí)鐘脈沖。第4-6和10-13引腳并行輸出端分別接LED顯示器的各段對(duì)應(yīng)的引腳上。設(shè)計(jì)采用的是共陽(yáng)極數(shù)碼管,數(shù)碼管的公共極所接電源由LM7805提供,并采用三只串聯(lián)的二極管降壓以保證每個(gè)數(shù)碼段的亮度一致。要顯示某字段時(shí),相應(yīng)的移位寄存器74LS164的輸出端必須是低電平。2.8DC/DC變換電路的實(shí)現(xiàn)DC-DC轉(zhuǎn)換就是轉(zhuǎn)變輸入一直流電壓后有效輸出固定的另一直流電壓的電壓轉(zhuǎn)換器。直接直流變流電路也稱為斬波電路。直流斬波電路種類很多,包括六中基本斬波電路：降壓斬波電路<BuckChopper、升壓斬波電路〔BoostChopper、升降壓斬波電路〔Buck-BoostConverter、Cuk斬波電路、Sepic斬波電路和Zeta斬波電路。它主要用于電池供電的設(shè)備,一方面是進(jìn)行電壓轉(zhuǎn)換,提供滿足電路要求的電壓,并且保持轉(zhuǎn)換的高效,延長(zhǎng)電池的使用周期,減小設(shè)備的體積等。[11]在本電路中所需的能量來(lái)源主要由太陽(yáng)能電池板所提供,其他部分不能提供電能,經(jīng)過(guò)穩(wěn)壓器將太陽(yáng)能所轉(zhuǎn)換來(lái)的電能變換為電路所需要的電壓等級(jí),輸入部分的電壓始終大于輸出部分的電壓,所以一般采用降壓斬波電路。匯編源程序的實(shí)現(xiàn)3.1系統(tǒng)整體程序設(shè)計(jì)框架首先電路啟動(dòng),初始化電路,設(shè)置相關(guān)參數(shù)和確定充電器工作狀態(tài),采集和計(jì)算輸出PWM信號(hào),定期收集數(shù)據(jù)和處理來(lái)調(diào)整脈寬調(diào)制信號(hào)的工作周期,系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)框圖如圖3-1所示。圖3-1系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)框圖3.2電路啟動(dòng)與初始化初始化是為單片機(jī)的運(yùn)行設(shè)置初始的運(yùn)行環(huán)境,主要完成以下工作：清片RAM；清0使之置初始參數(shù)設(shè)定,便于程序設(shè)計(jì)人員掌握,以利系統(tǒng)的工作；設(shè)置系統(tǒng)運(yùn)行所需的各個(gè)參數(shù),進(jìn)行A/D設(shè)定、定時(shí)器設(shè)定和中斷設(shè)定；4、返回執(zhí)行充電任務(wù)。[12]初始化程序流程圖如圖3-2所示。圖3-2初始化程序流程圖3.3按鍵采集程序圖3-3為按鍵子程序結(jié)構(gòu)流程圖。圖3-3按鍵子程序結(jié)構(gòu)流程圖按鍵子程序用于判定系統(tǒng)的功能,并將數(shù)據(jù)傳送給單片機(jī)做進(jìn)一步處理,經(jīng)過(guò)一定時(shí)間的延遲將處理好的數(shù)據(jù)存入緩存,等待進(jìn)一步的處理。讀取端口要經(jīng)過(guò)一定時(shí)間的延遲,消除按鍵抖動(dòng)所造成的誤操作。3.4數(shù)碼管顯示子程序開(kāi)機(jī)時(shí),首先初始化數(shù)碼管,并在數(shù)碼管中顯示"0"。然后判斷P1口是否有鍵按下,如果沒(méi)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)的即將要顯示的數(shù)據(jù),通過(guò)查表的方式找到對(duì)應(yīng)的字形碼,把字形碼寫入串口寄存器SBUF中,并通過(guò)串口方式0發(fā)送出去。當(dāng)要顯示某字符時(shí),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)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)果即對(duì)應(yīng)數(shù)字的字形碼。單片機(jī)在以方式0串行發(fā)送數(shù)據(jù)的時(shí)候數(shù)據(jù)將RXD引腳從低位到高位依次輸出,共陽(yáng)極數(shù)碼管在單片機(jī)0-9所對(duì)應(yīng)的字型碼分別是：01H,4FH,12H,06H,4CH,24H,20H,0FH．00H,04H。[13]3.5數(shù)據(jù)采集及模數(shù)轉(zhuǎn)換程序數(shù)據(jù)采集主要是由單片機(jī)控制ADC0808完成,該方案分為初始化數(shù)據(jù),發(fā)送開(kāi)始轉(zhuǎn)換命令,等待轉(zhuǎn)換結(jié)束,接收數(shù)據(jù),處理數(shù)據(jù)并存放在緩存中,程序流程如圖3-4所示。圖3-4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(shè)計(jì)充電過(guò)程分為兩個(gè)階段,第一階段恒流充電,充電電流可以被設(shè)置,當(dāng)充電電壓達(dá)到4V進(jìn)入第二階段,即4.2V的恒定電壓充電,恒壓充電電流隨著時(shí)間的推移逐漸減小,當(dāng)充電電流為減小到0.1mA時(shí)表示電池已經(jīng)充電到93％?95％的額定容量,此時(shí)電池已經(jīng)基本充滿了,如果繼續(xù)充電,充電電流會(huì)慢慢降低到零,直到電池完全充滿。充電子程序流程圖如圖3-5所示。圖3-5充電子程序流程圖3.7電源子程序的設(shè)計(jì)電源子程序主要工作過(guò)程為采集電壓電流,判斷是否過(guò)電流,如果沒(méi)有過(guò)電流,再進(jìn)一步對(duì)輸出電壓進(jìn)行判斷,通過(guò)與電壓的設(shè)定值比較來(lái)改變占空比。如果不過(guò)電流,則直接關(guān)斷輸出。電源子程序流程圖如圖3-6所示。圖3-6電源子程序流程圖4.電路的仿真4.1初始化電路初始化仿真電路圖如圖4-1所示。圖4-1初始化電路在啟動(dòng)源程序后,在仿真時(shí),先對(duì)電路進(jìn)行初始化,主要是為了方便對(duì)電路參數(shù)的設(shè)置,初始化后,顯示器顯示為0,此時(shí)表示還沒(méi)有對(duì)電路進(jìn)行充電。4.2對(duì)電路充電部分的實(shí)現(xiàn)對(duì)電路充電時(shí),先選擇充電的方式,假設(shè)選取4.2V的充電方式,主要是針對(duì)手機(jī)電池進(jìn)行充電,此時(shí)按下4.2V的功能鍵,并按下功能選擇鍵ENT,如圖4-2所示。圖4-2選擇功能鍵選定功能鍵后,按下"+"鍵選擇對(duì)電路的充電電壓,如圖4-3所示。圖4-3電路充電在按下"+"鍵后,顯示輸出電壓。如圖4-4、4-5、4-6所示分別顯示輸出電壓為3V、4V、5V。圖4-4輸出電壓為3V圖4-5輸出電壓為4V圖4-6輸出電壓為5V4.3電路的復(fù)位待充電完成后,就要對(duì)電路進(jìn)行復(fù)位,以進(jìn)行下次充電的操作,首先按下功能"+"鍵使其回復(fù)原位,在分別按下"ENT"鍵和"42"鍵,最后再按下"RES"鍵如圖4-7所示。圖4-7復(fù)位操作按下復(fù)位鍵后,數(shù)碼顯示管顯示"0",表明復(fù)位完成。如圖4-8所示。圖4-8復(fù)位完成5.總結(jié)經(jīng)過(guò)幾個(gè)月的努力和研究,論文終于完成了,本設(shè)計(jì)經(jīng)過(guò)調(diào)試運(yùn)行已經(jīng)達(dá)到預(yù)期的效果,運(yùn)行結(jié)果表明該裝置在技術(shù)上有一定的可靠性,但隨著社會(huì)的發(fā)展與進(jìn)步,該裝置中存在有待進(jìn)一步開(kāi)發(fā)改進(jìn)的地方,尚有理論和工程應(yīng)用問(wèn)題需要進(jìn)一步的探索和研究！在整個(gè)電路的設(shè)計(jì)過(guò)程中還需要如下改進(jìn)：首先本設(shè)計(jì)主要是針對(duì)小功率用電器,可以通過(guò)設(shè)置按鍵的切換來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)大功率用電器來(lái)充電；再者可以設(shè)置蓄電功能,這樣在充足的時(shí)候可以給電池蓄電,在沒(méi)有的時(shí)候也可以對(duì)電子產(chǎn)品進(jìn)行充電。經(jīng)過(guò)這次畢業(yè)論文的設(shè)計(jì),我學(xué)到了很多東西：對(duì)單片機(jī)的工作原理有了更深刻的研究；了解了各種芯片的工作原理,為以后的工作奠定了基礎(chǔ)；在學(xué)校的學(xué)習(xí)主要是在理論層次上,經(jīng)過(guò)這次論文的設(shè)計(jì),我將理論與實(shí)際相結(jié)合,加深了對(duì)理論知識(shí)的理解。參考文獻(xiàn)[1]紅梅,云華.太陽(yáng)能電池的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)[J].水電能源科學(xué),2008:6-8.[2]王長(zhǎng)貴,王斯成.太陽(yáng)能光伏發(fā)電實(shí)用技術(shù)[M].:化學(xué)工業(yè),2009:10-15.[3]鴻飛,胡淑婷.綠色能源——太陽(yáng)能充電器[J].:應(yīng)用技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)<自然科學(xué)版>,2007:5-7.[4]濱川圭弘.太陽(yáng)能光伏電池及其應(yīng)用[M].:科學(xué),2008:35-46.[5]輝,曾祖勤.太陽(yáng)發(fā)電技術(shù)[M].:化學(xué)工業(yè),2005:8-9.[7]華成英,童詩(shī)白.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ).:高等教育,2006:25-50.[8]廣弟,朱月秀.單片機(jī)基礎(chǔ)〔第三版[M].:航空航天大學(xué),2007:25-40.[9]王宏麟,錢建立,周曉軍.智能快速充電器的設(shè)計(jì)與制作[M].:科學(xué),2001:35-40.[10]周林,武劍,栗秋華等.光伏陣列最大功率點(diǎn)跟蹤控制方法綜述[J].高電壓技術(shù),2008:10-12.[11]王兆安,進(jìn)軍.電力電子技術(shù)〔第五版[M].機(jī)械工業(yè),2009:119-131.[12]鳴峰.蓄電池的使用與維護(hù)[M].:化學(xué)工業(yè),2009:6-10.[13]維,輝,王東海等.太陽(yáng)能半導(dǎo)體照明驅(qū)動(dòng)技術(shù)研究[J].照明工程學(xué)報(bào),2005:7-15.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(cè)輸出 LED EQU 70H ;數(shù)碼管顯示緩沖 PWMF BIT 00H ;PWM輸出標(biāo)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(cè)周期緩存 TESTL EQU 78H TESTV EQU 79H ;輸出電壓檢測(cè)緩沖 TESTI EQU 7AH ;輸出電流檢測(cè)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,#00HMOVLED,AMOVP1,#07FH CLRTESTV MOVPWMT,#200 ;PWM周期設(shè)為50usMOVTESTH,#0FEHMOVTESTL,#0CH LCALLDISPLAY LJMPKEYWORKSTART:LCALLTESTINMOVA,TESTVMOVB,#33H DIVAB JNZNEXT MOVA,#01HNEXT: MOVB,#04HMULAB ;乘以比例得出實(shí)際輸入電壓MOVB,AJNBOUT,NEXT2NEXT1:MOVA,PWMTDIVABMOVB,LED MULAB ;A中為低電平周期MOVR1,AMOVA,#0FFH CLRC SUBBA,R1 INCA MOVPWM2L,A MOVPWM2H,#0FFH MOVA,PWMT CLRC SUBBA,R1 ;A中為高電平周期MOVR1,AMOVA,#0FFH CLRC SUBBA,R1 INCA MOVPWM1L,A MOVPWM1H,#0FFH CLRP2.0 CLRP2.1 CLRP2.2 MOVIE,#8AH ;CPU開(kāi)中斷 MOVTMOD,#11H ;T模式1,定時(shí),開(kāi)始輸出 MOVTH1,PWM2H ;TO賦值 MOVTL1,PWM2L MOVTH0,TESTH ;T1賦值 MOVTL0,TESTL SETBTR0 SETBTR1 LJMPEDNEXT2:MOVA,PWMTMOVB,#04H DIVAB ;A中為低電平周期MOVR1,AMOVA,#0FFH CLRC SUBBA,R1 INCA MOVPWM2L,A MOVPWM2H,#0FFH MOVA,PWMT CLRC SUBBA,R1 ;A中為高電平周期MOVR1,AMOVA,#0FFH CLRC SUBBA,R1 INCA MOVPWM1L,A MOVPWM1H,#0FFH MOVIE,#8BH ;CPU開(kāi)中斷 MOVTMOD,#11H ;T模式1,定時(shí),開(kāi)始輸出 MOVTH1,PWM2H ;TO賦值 MOVTL1,PWM2L MOVTH0,TESTH ;T1賦值 MOVTL0,TESTL SETBTR0 SETBTR1ED:AJMPEDPROTECT:CLRP1.7LJMPEDPWML:JBPWMF,PWMH ;PWM輸出未完成返回CLRTR0MOVTH0,PWM2H MOVTL0,PWM2L SETBTR0 SETBPWMF CLRP1.7;PWM輸出低電平RETIPWMH:SETBP1.7CLRTR0MOVTH0,PWM1H MOVTL0,PWM1L SETBTR0;PWM輸出高電平CLRPWMFRETITESTIN:SETBP2.0CLRP2.1 CLRP2.2 LCALLTEST RETTESTOUT:CLRTR1JNBTVI,STCBATEST1:LCALLTESTLCALLTESTJNBOUT,TEST2 MOVA,TESTI INCA JZPROTECT MOVDPTR,#OTVTAB MOVA,LED MOVCA,A+DPTR CLRC CJNEA,TESTV,DADA LJMPRETURNDADA: JCXIAOMOVA,PWM2LADDA,#01H MOVPWM2L,A MOVA,PWM1L SUBBA,#01H MOVPWM1L,A LJMPRETURNXIAO:CLRCMOVA,PWM2LSUBBA,#01H MOVPWM2L,A MOVA,PWM1L ADDA,#01H JNZRETURN MOVPWM1L,ARETURN:MOVTH1,TESTHMOVTL1,TESTL SETBTR1 RETITEST2:MOVA,#44HCJN