基于stc单片机的太阳能控制器设计(编辑修改稿)

基于stc单片机的太阳能控制器设计(编辑修改稿)内容摘要：

PWM降压模式铅酸电池充电管理集成电路，独立对铅酸电池充电进行自动管理，具有封装外形小，外围元器件少和使用简单等优点。 CN3717具有涓流，恒流，过充电和浮充电模式，非常适合铅酸电池的充电。 在过充电和浮充电模式，充电电压由外部电阻 分压网络设置；在恒流充电模式，充电电流通过一个外部电阻设置。 对于深度放电的电池，当电池电压低于所设置的过充电电压的 %时，CN3717用所设置的恒流充电电流的 13%对电池进行涓流充电。 在过充电阶段，充电电流逐渐减小，当充电电流降低到外部电阻所设置的值时， CN3717进入浮充电状态。 在浮充电状态，如果电池电压下降到所设置的过充电电压的 %时，自动开始新的充电周期。 当输入电源掉电或者输入电压低于电池电压时，CN3717自动进入低功耗的睡眠模式。 其它功能包括输入低电压锁存，电池温度监测，电池端过压 保护和充电状态指示等。 CN3717采用 16管脚 TSSOP封装。 特点 ● 宽输入电压范围： 到 28V ●对铅酸电池进行完整的充电管理 ●过充电和浮充电电压由外部电阻分压网络设置 ●充电电流达 5A ● PWM开关频率： 300KHz ●恒流充电电流由外部电阻设置 ● 对深度放电的电池进行涓流充电 ● 过充点结束电流由外部电阻设置 ●电池温度监测功能 ●自动再充电功能 第 12 页 共 33 页 基于单片机的太阳能控制器设计 ●双状态指示 ●软启动功能 ●电池端过压保护 ●工作环境温度：－ 40℃ 到 ＋ 85℃ ●采用 16管脚 TSSOP 封装 ●产品无铅，无卤素元素， 满足 RoHS 应用 ● 铅酸电池充电 ●不间断电源 ●备用电池应用 ●便携式工业和医疗仪器 ●独立电池充电器 外围电路设计 图 7 CN3717 工作外围电路设计 本设计中用到的 CN3717 演示板实物原理图同上图， 将其印制出 PCB 板大大减轻了布线和焊接的工作量，但是却大大提高了芯片的稳定性和焊接成功的概率，演示板实物如下图： 基于单片机的太阳能控制器设计 第 13 页 共 33 页 图 8 CN3717 的演示板实物 充电模块电源 图 9 充电模块电源 放电模块电源 第 14 页 共 33 页 基于单片机的太阳能控制器设计 图 10 放电模块电源 LCD1602 显示模块 图 11 LCD1602 显示模块电路图 基于单片机的太阳能控制器设计 第 15 页 共 33 页 4．系统软件设计 软件总体框架设计 系统软件的总体流程图如下图 12 所示： 开 机 初 始 化结 束是 否 白 天。 V 1 0 . 8 VV 1 5 VV 1 3 . 2 VV 1 0 . 8 V打 开 负 载浮 充 子 程 序停 止 充 电均 充 子 程 序提 升 充 电关 闭 负 载NNNNNYYYYY 图 12 系统主程序流程图 各程序模块设计 初始化程序 系统上电时 ， 初始化程序主要用来 对单片机和时钟进行初始化，并进行初始值的显示。 其它子程序设计 控制系统流程图，如图 13 第 16 页 共 33 页 基于单片机的太阳能控制器设计 开 始白 天。 电 压 1 3 V电 压 1 3 . 4 V电 压 1 4 . 4 V电 压 1 1 V闭 合 充 电 开 关 K 1 闭 合 放 电 开 关 K 2采 集 蓄 电 池端 电 压采 集 太 阳 能 电 池 电压 、 电 流 ， 蓄 电 池端 电 压低 压 浮 充 +温 度 补 偿M P P T 控 制算 法初 始 化待 机 延 时过 放 保 护过 充 保 护待 机 延 时恒 压 充 电YYYYYNNNNN 图 13 控制系统流程图 电压检测子程序流程图如图 14 基于单片机的太阳能控制器设计 第 17 页 共 33 页 开 始返 回取 电 池 电 压 值 1 5 V关 闭 充 电 开 关白 天。 取 电 池 电 压 值 1 3 . 2 V 1 3 . 2 V 1 1 V打 开负 载 开 关关 闭 负 载 开 关调 用浮 充 程 序调 用均 充 程 序调 用预 充 程 序低 于 1 1 V ? 图 14 电压检测子程序流程图 5 系统调试及结果分析 系统实际制作 图 15 电路板实际焊接效果图 第 18 页 共 33 页 基于单片机的太阳能控制器设计 图 16 整体系统运行演示图 调试结果 采用 KeilC51 编译器进行源程序编译及仿真 调试，同时进行硬件电路板的设计制作。 将设计的程序通过编程器下载到单片机 STC89C52 中，再将单片机插入插座里， 将制作的实物与太阳能板和蓄电池相连，测试结果显示 ： 该 设计成功实现了各种状态下太阳能电池板对铅酸蓄电池的充放电控制，同时也可利用 LCD1602 进行实时显示 即时的蓄电池电压 ，更加直观明了。 6 系统总图及程序 系统总图及程序见附录 A、 B。 基于单片机的太阳能控制器设计 第 19 页 共 33 页 结论 采用单片机实现的太阳能控制器，简单易行，成本较低，即使是最简单的51 单片机也能实现所有的充放电控制，另外，本设计中应用的充电管理芯片虽然大大减少了设计难度，但是却大大提高了控制器的稳定性和易操作性，这是集成模块芯片的优势所在，集成化也是未来工业电子发展的方向。 本设计做出的实物能很好的实现预期功能，设计简单明了，易于推广。 随着传统能源的消耗殆尽，新能源尤其是太阳能的优势会越来越明 显，以太阳能为典型代表的 新能源利用和采集将会进入寻常百姓家。 希望我的设计能够为这种趋势的推进起到一定作用，让太阳能的利用更加容易实现。 致谢 在这次 毕业设 计中，我首先要感谢我的 导师马 德贵 老师在整个设计过程中对我 耐心的 指导。 马老师从专业角度给了我很多指引，这让我学到很多知识 ：除了在单片机应用方面学到如何用单片机进行一些简单电路的设计外，还 熟练掌握了用 PROTEL 画电路原理图，了解了 PCB 板的设计及制作流程，并在马老师 和本专业同学的 帮助下制出了本次设计的 PCB 板。 为人师表，马老师也让我由衷敬佩，无形 之中教给我许多为人处世的道理，比如面对困难不能退缩、事情没做好不要总为自己找借口、遇到突发事件要能灵活应对。 另外 我 还 要感谢 其它老师以及同学们在这次毕业设计中给我提供的资料以及帮助。 第 20 页 共 33 页 基于单片机的太阳能控制器设计 参考文献 1 上海如韵 电子有限公司 .充电管理 芯片 CN3717 的 PDF 资料以及 演示电路板 ,2020. 2 张艳红 ，张崇巍 ，吕绍勤 ，张兴 ，林 闽 .新型太阳能控制器的研制 . 闽江学院学报 , 2020 年第 2期 (总第 283 期 ) 3 朱珠 ，方荣惠，孙彪 ，张永昊 . 基于 PIC16F676 的太阳能控制器 . 电子设计工程 2020 年 2月 . 4 孙荣高，孙德超 . 基于 STC 单片机的太阳能光伏控制器设计与实现 . 《测控技术》 2020 年第 28 卷第 11 期 . 5 黄明英 张登玉 肖小明 .基于 STC 单片机的太阳能控制器设计 .无线互联科技 .2020 年 9 月第 3 卷第 3 期理工卷 6 刘春．基于太阳能的嵌入式路灯控制系统的研究与应用 [D]．南京航空航天大学， 2020． 7 张毅刚、彭喜元、彭宇编著 . 单片机原理及应用（第二版 ） .高等教育出版社， 2020. 8 戴佳 、 戴卫恒 主编 . 51 单片机 C 语言应用程序设计实例精讲 . 北京：电子工业出 版社， 2020. 9 赵建领编著 . 51 系列单片机开发宝典 . 北京：电子工业出版社， 2020. 10 刘文刚 杨金明王孝洪 李春娇 . 基于单片机的新型太阳能控制器研究 . 《单片机开发与应用》 ,2020. 11 蒋跃文， 杨晓冬 . 基于集成运放的小功率智能太阳能控制器 . 现场总线与网络通信 .2020 12黄海宏 . 小功率简易型太阳能控制器设计 .《元器件与应用》 ,2020 13 参考网站 : ； ； ；； ； ； . 基于单片机的太阳能控制器设计 第 21 页 共 33 页 Design of the Controller for the Solar Photovoltaic Based on MCU Author:Zhu QingFeng Tutor： Ma Degui ( School of Engineering, Anhui Agricultural University, Electrical Engineering 09,Hefei 230036 ) Abstract: Traditional energy has been exhausted, therefore the lifestyle of lowcarbon is very popular. It is urgent and important to research solar energy and put it into use. Photovoltaic plants on largescale around the world is a new method. With the characteristics of simplicity and flexibility,offgrid systems on smallscale are bound to important in the area of photovoltaic power generation, it is very necessary to research the offgrid solar energy system of charging and discharging. This paper designs controller of charging and discharging of photovoltaic battery based on is used as the MCU,leadacid batteries are used as the the base of the research of generated power of PV array under different conditions,bined with the principle of charging and discharging system of leadacid batteries,the paper is designed to transform PV array to solar energy ,make storage battery charge and discharge safely and reasonably,and make load do steadily. Key words : STC89C51。 CN3717。 Leadacid battery。 Charge and Discharge 第 22 页 共 33 页 基于单片机的太阳能控制器设计 123456A B C D654321DCBATitleNumberRevisionSizeCDate:7Jun2013 Sheet of File:G:\ZhQFeng`s Design.ddbDrawn By:C10610uFC102100u。