基于单片机的多用太阳能手机充电器毕业设计论文2Word格式.doc
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基于单片机的多用太阳能手机充电器毕业设计论文2Word格式.doc
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2.2太阳能电池板的选用……………………………………………………3
2.3LM7805应用………………………………………………………………3
2.4单片机电路…………………………………………………………………4
2.5按键指示电路及实现……………………………………………………4
2.6数码管显示电路…………………………………………………………5
2.7BUCK斩波电路……………………………………………………………6
2.8电压电流的A/D采集……………………………………………………7
2.9471介绍及工作原理…………………………………………………9
3汇编源程序的设计实现…………………………………………………………10
3.1系统整体程序框架………………………………………………………10
3.2电路启动初始化…………………………………………………………10
3.3按键采集程序……………………………………………………………11
3.4数码管显示子程序………………………………………………………12
3.5数据采集及模数转换程序………………………………………………13
3.6充电子程序的设计………………………………………………………14
3.7电源子程序的设计………………………………………………………15
结束语………………………………………………………………………………16
致谢…………………………………………………………………………………16
参考文献……………………………………………………………………………17
附录1主电路原理图………………………………………………………………18
附录2汇编源程序…………………………………………………………………19
摘要
化石能源的日益枯竭、人们对环境保护问题的重视程度也在不断提高,寻找洁净的替代能源问题变得越来越迫切。
太阳能作为一种可再生能源它具有取之不尽、用之不竭和清洁安全等特点,因此有着广阔的应用前景,光伏发电技术也越来越受到人们的关注,随着光伏组件价格的不断降低和光伏技术的发展,太阳能光伏发电系统将逐渐由现在的补充能源向替代能源过渡。
使用手机的人都有过这样的经历,外出或旅游时电池突然没电了,因不能及时找到或没有220V市电而无法给手机充电,影响了手机的正常使用。
为了解决这一问题,本课程设计介绍一种多用太阳能手机充电器,利用单片机控制,将太阳能经过电路变换为稳定直流电给手机充电,并能在电池充电完成后自动停止充电,还可作为一般直流电源使用,从而摆脱对市电的依赖而获得通信的自由。
与常规的充电器相比,太阳能充电器有着明显的优势。
关键词:
太阳能,电池,单片机,智能,BUCK变换器
Multi-purposesolarmobilecharger
Abstract
Increasingdepletionoffossilenergy,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,BUCKconverter
1绪论
1.1本课题的研究背景
当电力、煤炭、石油等不可再生能源频频告急,能源问题日益成为制约国际社会经济发展的瓶颈时,越来越多的国家开始实行阳光计划,开发太阳能资源,寻求经济发展的新动力。
目前太阳能电池的应用已从军事领域、航天领域进入工业、商业、农业、通信、家用电器以及公用设施等部门,尤其可以分散地在边远地区、高山、沙漠、海岛和农村使用,以节省造价很贵的输电线路。
但是,从长远来看,随着太阳能电池制造技术的改进以及新的光―电转换装置的发明,各国对环境的保护和对再生清洁能源的巨大需求,太阳能电池仍将是利用太阳辐射能比较切实可行的方法,可为人类未来大规模地利用太阳能开辟广阔的前景。
图1系统总体设计方案
太阳能电池在使用时由于太阳光的变化较大,其内阻又比较高,因此输出电压不稳定,输出电流较小,这就需要用充电控制电路将电池板输出的直流电压变换后供给电池充电。
当光线条件适宜时,通过太阳能电池板吸收太阳光,将光能转换为电能。
由于充电器多采用大电流的快速充电法,在电池充满后如果不及时停止会使电池发烫,过度的充电会严重损害电池的寿命。
这就需要一个复杂的控制系统,51系列单片机时当前使用最为广泛的8位单片机系列,其丰富的开发资源和较低的开发成本,是51系列单片机现在以至将来都会有强大的生命力。
本系统将采用89C51做为充电电路的控制器,从而以较低的成本轻松实现复杂的充电智能控制,同时也可以为其他小型电子产品提供洁净的直流电源。
本系统总体设计方案如图1所示,通过太阳能电池板将太阳能转换为电能,由单片机编程实现PWM波控制开关管从而实现输出电压电流的改变,通过显示电路显示输出状态及大小,由ADC0809实现数据的采集及转换并传给单片机做判断处理,从而实现电路的智能输出与控制。
2.2太阳能电池板的选用
太阳能电池板是太阳能供电系统工作的基础,是该充电器的核心部分,其功能是将太阳光的辐射能量转化为电能,如今的便携式数码设备种类较多,所需电压电流不等,对于输入功率较大的设备,必须采用面积较大的电池板,而这又给携带带来不便。
因此该设计采用模块式组合,根据不同充电负载的需要,将太阳能板进行组合以达到具有一定要求的输出功率和输出电压的一组光伏电池。
本文以手机、MP3等常用小功率用电设备为例,说明其太阳能充电器的设计过程。
所选用的太阳能电池板技术参数指标如下:
尺寸120mm×
45mm,峰值电压6V,峰值电流100mA,标称功率0.6W。
考虑被充电池的电流不同所需充电时间不等,采用八块相同参数电池板进行串、并联,实测电池板的输出电压最大值为10.8V,电流最大可达450mA,总标称功率为5W左右,实际输出可根据不同的被充电对象进行平滑调整[7]。
2.3LM7805应用
图2LM7805典型应用电路
单片机电源电路的设计以三端集成稳压器LM7805为核心,它属于串联稳压电路,其工作原理与分立元件的串联稳压电源相同。
图2是三端稳压集成电路LM7805的典型应用电路,三端集成稳压器设置的启动电路,在稳压电源启动后处于正常状态时,启动电路与稳压电源内部其他电路脱离联系,这样输入电压变化不直接影响基准电路和恒流源电路,保持输出电压的稳定。
电路中Ci的作用是消除输入连线较长时其电感效应引起的自激振荡,减小纹波电压,取值范围在0.1μF~1μF之间,本文Ci选用0.33μF;
在输出端接电容Co是用于消除电路高频噪声,改善负载的瞬态响应,一般取0.1μF左右,本文Co即选用0.1μF。
一般电容的耐压应高于电源的输入电压和输出电压。
另外,为避免输入端断开时Co从稳压器输出端向稳压器放电,造成稳压器的损坏,在稳压器的输入端和输出端之间跨接一个二极管,对LM7805起保护作用。
LM7805输入电压为8V到36V,最大工作电流1.5A,具有输入电压范围宽,工作电流大,输出精度高且工作及其稳定,外围电路简单等特点,太阳能电池电压即使有较大的波动,也能稳定的输出5V电压,从而是单片机等控制电路正常工作,且成本低。
2.4单片机电路
本系统单片机主要完成的任务是控制数据的采集过程,并将采集到的数据经过分析处理后生成PWM脉宽调制信号控制开关管的导通与关断,从而控制输出大小。
具体工作过程是上电复位,首先查询键盘,确定充电器功能,确定后继续查询键盘以确定输出电流大小,或作为普通电源的输出电压,然后转入相应子程序并分析计算PWM占空比,开始输出电流或电压,并将数据送至显示电路显示。
在输出过程中通过单片机定时器定时检测输出电流或电压,与设定值比较后调节PWM占空比,使输出趋于设定值。
在电池充电过程中,通过检测电流大小而确定电池充电多少,从而改变充电方式或决定是否停止充电[4]。
通过单片机编程实现了充电过程的智能控制,而且大大简化了硬件电路设计,由于单片机良好的可重用性,如果需要改变电路工作状态或电路参数,只需简单的修改程序即可实现,从而使电路的升级改造变得简单易行。
2.5按键指示电路及实现
在单片机应用系统中,按键主要有两种形式:
1、独立按键;
2、矩阵编码键盘。
独立按键的每个按键都单独接到单片机的一个I/O口上,独立按键则通过判断按键端口的电位即可识别按键操作;
而
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