花盆式太阳能手机充电器的研发花盆式太阳能手机充电器的研发毕业设计(编辑修改稿)

花盆式太阳能手机充电器的研发花盆式太阳能手机充电器的研发毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

电路 8051 单片机 引脚功能介绍 首先我们来连接一下 单片机 的引脚图，如果 ，具体功能在下面都有介绍。 单片机的 40 个引脚大致可分为 4 类： 电源 、时钟、控制和 I/O 引脚。 ⒈ 电源 : ⑴ VCC 芯片 电源，接 +5V。 ⑵ VSS 接地端。 ⒉ 时钟 :XTAL XTAL2 晶体振荡 电路 反相输入端和输出端。 ⒊ 控制线 :控制线共有 4 根， ⑴ ALE/PROG:地址锁存允许 /片内 EPROM 编程脉冲 ① ALE 功能：用来锁存 P0 口送出的低 8 位地址 ② PROG 功能：片内有 EPROM 的芯片，在 EPROM 编程期间，此引脚输入编程脉冲。 ⑵ PSEN:外 ROM 读选通信号。 ⑶ RST/VPD:复位 /备用电源。 ① RST(Reset)功能：复位信号输入端。 ② VPD 功能：在 Vcc 掉电情况下，接备用电源。 ⑷ EA/Vpp:内外 ROM 选择 /片内 EPROM 编程电源。 ① EA 功能：内外 ROM 选择端。 ② Vpp 功能：片内有 EPROM 的芯片，在 EPROM 编程期间，施加编程电源 Vpp。 ⒋ I/O 线 80C51 共有 4 个 8 位并行 I/O 端口： P0、 P P P3 口，共 32 个引脚。 P3口还具有第二功能，用于特殊信号输入输出和控制信号 (属控制总线 )。 花盆式智能型多功能太阳能手机充电器的研发 10 引脚图及引脚功能 〈 51 单片机引脚图及引脚功能〉 拿到一块芯片，想要使用它，首先必须要知 道怎样连线，我们用的一块称之为 89C51 的芯片，下面我们就看一下如何给它连线。 电源：这当然是必不可少的了。 单片机使用的是 5V 电源，其中正极接40 管脚，负极 (地 )接 20 管脚。 振蒎电路：单片机是一种时序电路，必须供给脉冲信号才能正常工作，在单片机内部已集成了 振荡器 ，使用晶体 振荡器 ，接 1 19 脚。 只要买来晶体震荡器， 电容 ，连上就能了，按图 1 接上即可。 复位管脚：按图 1 中画法连好，至于复位是何含义及为何需要复要复位，在单片机功能中介绍。 EA 管脚： EA 管脚接到正电源端。 至此，一个单片机就接好，通上电，单片机就开始工作 了。 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。 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。 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： 独立按键； 矩阵编码键 11 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；而矩阵键盘通过行列交叉按键编码进行识别。 在本设计中由于按键不是太多，故 采用独立按键法，这样可以减小编程的难度，图 3 为本设计的按键接线图。 图 3 按键接线图 对电路总体考虑后，将 ADC0809 采集电路接在了单片机的 P0 口，并用 P2 口做采集控制，这样 P0 口仅用接收数据，不用发送数据，有 P0 口的硬件构成知道，其做输出的话需接上拉电阻，做输入的不用接，这样整体上减少了电路的硬件开支，而 P3 口要做串口传输等工作，所以在本电路中将按键接在 P1口，其中 是数字减键， 为数字加键， 键位确定键， 为过电流保护指示灯， 、 为输出功能选择键，按下 代表给手机电池充电，按下 则做普通直流电源使用，其中 5V 输出可直接用 USB 连接线给手机充电，电池充电控制则有手机提供。 数码管显示电路 MCS51 单片机内有一个串行 I／ O 端口，通过引脚 RXD 和 TXD 可与外部电路进行全双工的串行异步通信，发送数据时由 TXD 端送出，接收时数据由 RXD 端输入。 串口有四种工作方式，通过编程设置，可以使其工作在任一方式以满足不同的场合。 其中，方式 0 是 8 位移位寄存器输入／输出方式，多用与外接移位寄存器以扩展 I／ O 端口。 串口的工作方式可以参看相关的书籍，此处不做详细介 绍。 方式 0 的输出是 8 位串行数据，通过移位寄存器可将 8 位串行数据变成 8 位并行数据输出，也可以将外部的 8 位并行数据变成 8 位串行数据输入。 因此外接一个移位寄存器就可扩展一个 8 位的并行输入／输出接口，如果想多扩展几个并口就需要在外部级连几个移位寄存器。 本设计采用基于串口的 LED 数码管静态显示电路，在串口扩展中最常用的就是基于串口的 LED 数码管显示电路。 在单片机应用系统中， LED 数码管的显示常花盆式智能型多功能太阳能手机充电器的研发 12 用两种方法：静态显示和动态扫描显示。 所谓静态显示，就是每一个显示器都要占用单独的具有锁存功能的 I／ O 接口用于笔划段字形代码。 这样单片机只要把要显示的字形代码发送到接口电路，就不用管它了，直到要显示新的数据时 ,再发送新的字形码，因此，使用这种方法单片机中 CPU 的开销小。 可以提供单独锁存的 I／ O 接口电路很多，常用的就是通过串口外接串并转换器 74LS164，扩展并行的 I／ O 口。 需要几个数码管就扩展几个并行接口，数码管直接接在 74LS164的输出脚上，单片机通过串口将要显示数据的字形码逐一的串行移出至 74LS164的输出脚上数码管就可以显示相应的数字。 图 4 数码管驱动电路 单片机 8051 的串口外接 1 片 74LS164 作为 LED 显示器的静态显示接口，把单片机的 RXD 作为数据输出线， TXD 作为移位时钟脉冲。 Q0Q7(第 3— 6 和 10— 13 引脚 )并行输出端分别接 LED 显示器的 DPA 各段对应的引脚上。 本设计设计采用的是共阳极数码管，因而各数码管的公共极接电源 VCC，本电路 有 LM7805 提供，并采用三只串联的二极管降压，而非电阻降压，这样保证个数码段的亮度一致。 要显示某字段则相应的移位寄存器 74LS164 的输出线必须是低电平。 当有按键按下时，有单片机处理编码后送到数码管上显示。 BUCK 斩波电路 DC/DC 变换器广泛应用于便携装置（如笔记本计算机、蜂窝电话、 PDA 等）中。 它有两种类型，即线性变换器和开关变换器。 开关变换器因具有效率高、灵活的正负极性和升降压方式的特点，而备受人们的青睐 [10]。 DC/DC 变换是将固定的直流电压变换成可变的直流电压，也称为直流斩波。 斩波 器的工作方式有两种，一是脉宽调制方式 Ts 不变，改变 ton(通用 )，二是频率调制（ 1） Buck 电路 —— 降压斩波器，其输出平均电压 U0 小于输入电压 Ui，极性相同。 （ 2） Boost 电路 —— 升压斩波器，其输出平均电压 U0 大于输入电压Ui，极性相同。 （ 3） Buck－ Boost 电路 —— 降压或升压斩波器，其输出平均电压U0 大于或小于输入电压 Ui，极性相反，电感传输。 （ 4） Cuk 电路 —— 降压或升 13 压斩波器，其输出平均电压 U0 大于或小于输入电压 Ui，极性相反，电容传输。 还有 Sepic、 Zeta 电路。 在本电路中输入始终大于输出 ，所以采用脉宽调制方式的 BUCK 变换器， BUCK变换器又称降压变换器、串联开关稳压电源、三端开关型降压稳压器。 其电路如图 5 所示， PWM 脉宽调制信号有单片机提供，控制开关管的通断。 图 5 BUCK 变换器电路 电压电流的 A/D 采集 ADC0809 是采样分辨率为 8 位的、以逐次逼近原理进行模 — 数转换的器件。 其内部有一个 8 通道多路开关，它可以根据地址码锁存译码后的信号，只选通 8路模拟输入信号中的一个进行 A/D 转换。 图 11 ADC0809 的内部结构和引脚 表 11 地址信号与选中通道的关系 花盆式智能型多功能太阳能手机充电器的研发 14 （ 2）引脚结构 IN0－ IN7： 8 条模拟量输入通道 ADC0809 对输入模拟量要求：信号单极性，电压范围是 0－ 5V，若信号太小，必须进行放大；输入的模拟量在转换过程中应该保持不变， 如若模拟量变化太快，则需在输入前增加采样保持电路。 地址输入和控制线： 4 条 ALE 为地址锁存允许输入线，高电平有效。 当 ALE 线为高电平时，地址锁存与译码器将 A， B， C 三条地址线的地址信号进行锁存，经译码后被选中的通道的模拟量进转换器进行转换。 A， B 和 C 为地址输入线，用于选通 IN0－ IN7 上的一路模拟量输入。 数字量输出及控制线： 11 条 ST 为转换启动信号。 当 ST 上跳沿时，所有内部寄存器清零；下跳沿时，开始进行 A/D 转换；在转换期间， ST 应保持低电平。 EOC 为转换结束信号。 当 EOC为高电平时，表明转换结 束；否则，表明正在进行 A/D 转换。 OE 为输出允许信号，用于控制三条输出锁存器向单片机输出转换得到的数据。 OE＝ 1，输出转换得到的数据； OE＝ 0，输出数据线呈高阻状态。 D7－ D0 为数字量输出线。 CLK 为时钟输入信号线。 因 ADC0809 的内部没有时钟电路，所需时钟信号必须由外界提供，通常使用频率为 500KHZ， VREF（＋）， VREF（－）为参考电压输入。 本设计中用单片机的 P0 口接收来自 0809 的换数据， 、 、 依次接在 0809 的 A、 B、 C 地址线， 接在 0809 的 ALE 端， 接 START， 接OE 端，时钟信号由单片机的 ALE 端经 74HC74 触发器二分频后提供，单片机采用12MHz 晶振， ALE 端经二分频后为 500KHz。 ADC0809 具体工作过程为：首先 、 输入 3 位地址，并使 输出高电平，将地址存入地址锁存器中。 此地址经译码选通 8 路模拟输入之一到比较器。 START 上升沿将逐次逼近寄存器复位。 下降沿启动 A／ D 转换，之后 EOC 输出信号变低，指示转换正在进行。 直到 A／ D 转换完成， EOC 变为高电平，指示 A／ D 转换结束，结果数据已存入锁存器，这个信 号可用作中断申请，而触发单片机动作准备接收数据，这是使 输出高电平，输出三态门打开，转换结果的数字量输出到数据总线上，单片机读取 P0 口然后做下一步处理操作。 15 MAX471 介绍及工作原理 MAX471 是美国 MAXIM 公司生产的双向、精密电流传感放大器。 MAX471 内置35mΩ精密传感电阻，可测量电流的上下限为 3A。 对于允许较大电流的场合，则可选用 MAX472。 在这种情况下，用户可根据自己的需要配置外接的传感电阻与增益电阻。 MAX471/MAX472 都可通过一个输出电阻将电流输出转化为对地电压输出。 图 7 MAX471 典型应用电路 MAX471 所需的供电电压 Vbr/Vcc 为 3～ 36V，所能跟踪的电流的变化频率可达到 130kHz，采用 8 脚封。