基于单片机的太阳能电池控制器的设计

基于单片机的太阳能电池控制器的设计内容摘要：

域 CLR TF0。 清除定时器 TF0 CLR TR0。 禁止定时器 T0 MOV TL0,00H MOV TH0,01FH。 定时器 T0中断发生时间为 6 CLR TF0。 清除溢出中断位 陕西理工学院毕业设计 第 8 页 共 38 页 MOV R1,042H INC @R1。 增加计数器的值，到 8为止，这样达到 500ms CJNE @R1,08H,TIMER0_READY MOV @R1,00H。 清除计数器的值 MOV R1,041H。 设置标志位，每 500ms 重新选择方案 MOV @R1,01H TIMER0_READY: SETB TR0。 使能定时器 T0 POP PSW。 程序状态字出栈 POP ACC。 累加器出栈 RETI。 进入外部中断，每进入一次读取 ADC 的值。 EXTERN_INT: PUSH ACC。 累加器压栈 PUSH PSW。 程序状态字压栈 MOV PSW,010H。 切换寄存器区域 MOV DPTR,0FEF8H。 A/D 转换器首地址 MOVX A,@DPTR。 读入 A/D 的值 MOV R1,030H。 存储 A/D 转换器的数据的地址 MOV @R1,A。 将 A/D 的值读入该地址 POP PSW。 程序状态字出栈 POP ACC。 累加器出栈 RETI END 陕西理工学院毕业设计 第 9 页 共 38 页 3 硬件设计 如图 所示，电压采 集电路使用两个串联的电阻，大小比例为 4:1，然后并联在需要检测的电压两端，从两个电阻中间采集电压。 由分压公式得出采集的电压为 VR1R21/5电池充满电时电压大概为 ，计算出采集到的电压为 94H 图 电压采集电路 假设蓄电池电压为 U，则根据欧姆定律 R= IU 和串联电路的分压特性，可得 UAD1= 21 2RRR .U= kk k104010 U=51 U 通过采样对蓄电池电 压进行采样后，模数转换的芯片输入端所处理的电压 范围缩小至0~3V，大大增强了数模转换的可行性 AT89S51 单片机没有内置的 A/D 转换模块，因此采集的电压 需 要经 A/D 转换才可接入单片机。 在本次设计中，我们采用 ADC0809 对采样电压进行数模转换， ADC0809 为八位逐次比较式 A/D 转换芯片，具有 8 路模拟输入通道和 8 位数字输出通道，其工作频率为 640kHz(理论上 ≤ 1kHz)。 该 芯片采用脉冲启动方式：只要给其控制端加一个符合要求的脉冲信号即可启动该芯片进行模数转 换（通常用 WR 和地址译码的输出经过一定的逻辑电路进行控制，对于本次设计，只需把符合要求的电平加到启动控制端即可可是转换）。 ADC0809 芯片内部逻辑与引脚图 陕西理工学院毕业设计 第 10 页 共 38 页 IN7 . . . . DB7 IN0 . . . ADDA . ADDB . ADDC DB6 ALE (a) （ b） 图 ADC0809 芯片的内部逻辑结构与引脚图 （ a）内部逻辑图 （ b）引脚图 ADC0809 输入通道地址选择表 表 ADC0809 输入通道地址选通表 ADDC ADDB ADDA 选通的通道 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 IN0 IN1 IN2 IN3 三态锁存缓冲器 8路模拟开关 地址锁存与译码 A/D 转换 陕西理工学院毕业设计 第 11 页 共 38 页 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 IN4 IN5 IN6 IN7 ADC0809 工作转换时序 START ALE IN OE EOC D0~D7 图 ADC0809 工作时序图 74LS373锁存器 74LS373 是一种带输出三态门的 8D 锁存器，其结构如下图所示 8D 锁存器 三态门 1D 1Q . . . . . . 8D 8Q G OE IN1~IN8 OUT1~OUT8 Date 陕西理工学院毕业设计 第 12 页 共 38 页 图 74LS373 结构示意图 1D~8D为 8个输入端 1Q~8Q为 8个输出端 G为数据锁存控制端：当 G为“ 1”时，锁存器输出端同输入端；当 G由“ 1”变 0时，数据输入锁存器中。 OE 为输出允许端：当 OE 为“ 0”时，三态门打开；当 OE 为“ 1”时，三态门关闭，输出呈 高阻状态。 在 51单片机系统中，常采用 74LS373做为地址锁存器使用 ，其连接方法如下图所示。 ALE 图 74LS373用作地址锁存器 本设计使用 51 些列单片机， 51 系列 单片机 是 8051 系列的简称 ， 是指 MCS51 系列单片机和其他公司的 8051 派 生品。 MCS51 系列单片机最早是由 intel公司推出的通用型单片机， MCS51系列单片机产品可分为两大系列： 51 子系列和 52 子系列。 51 子系列的基本产品是 8031， ,8051 和 87c51 三种机型，分别与这三种机型兼容的低功耗 CMOS 器件产品是80C31,80C51 和 87C51。 它们的指令系统和芯片引脚完全兼容，它们之间的差别仅在于片内有无 ROM 或 EPROM 1D 1Q . . . . 8D . 8Q 74LS373 G OE ~ A7~ A0 陕西理工学院毕业设计 第 13 页 共 38 页 图 51 单片机引脚图 51单片机引脚功能： MCS51是标准的 40引脚双列直插式集成电路芯片 ,引脚分布请参照 单片机引脚图： l ~ P0口 8位双向口线（在引脚的 39~32号端子）。 l ~ P1口 8位双向口线（在引脚的 1~8号端子）。 l ~ P2口 8位双向口线（在引脚的 21~28号端子）。 l ~ P2口 8位双向口线（在引脚的 10~17号端子）。 P0口有三个功能： 外部扩展存储器时 ,当做数据总线（如图 1中的 D0~D7为数据总线接口） 外部扩展存储器时 ,当作地址总线（如图 1中的 A0~A7为地址总线接口） 不扩展时 ,可做一般的 I/O使用 ,但内部无上拉电阻 ,作为输入或输出时应在外部接上拉电阻。 P0口有三个功能： 外部扩展存储器时 ,当做数据总线（如图 1中的 D0~D7为数据总线接口） 外部扩展存储器时 ,当作地 址总线（如图 1中的 A0~A7为地址总线接口） 不扩展时 ,可做一般的 I/O使用 ,但内部无上拉电阻 ,作为输入或输出时应在外部接上拉电阻。 RST 复位信号：当输入的信号连续 2个机器周期以上高电平时即为有效 ,用以完成单片机的复位初始化操作。 XTAL1和 XTAL2 外接晶振引脚。 当使用芯片内部时钟时 ,此二引脚用于外接石英晶体和微调电容。 当使用外部时钟时 ,用于接外部时钟脉冲信号。 VCC：电源 +5V输入 VSS： GND接地。 8051 单片机 单片机及其外围电路包括上电复位电路，晶 振 如图 11 所示 ， 陕西理工学院毕业设计 第 14 页 共 38 页 图 单片机外围电路图 MOSFET 为金 属 — 氧化 层 — 体 场 效 晶体 管 ， 简称 金 氧 半场 效 晶体 管（ MetalOxideSemiconductor FieldEffect Transistor, MOSFET）是一种可以广泛使用在模拟电路与数字电路的场效晶体管（ fieldeffect transistor）。 MOSFET 依照其 “通道 ”的极性不同，可分为 ntype 与 ptype 的 MOSFET，通常又称为 NMOSFET 与 PMOSFET，其他简称尚包括 NMOS FET、 PMOS FET、 nMOSFET、 pMOSFET 等。 对于这一部分的设计由 充二极管 D滤波电容 C续流二极管 D MOSFET 管 Q滤波电容 C MOSFET 管 Q1 等构成。 二极管 D1 是为了防反充 ，当阴天或晚上蓄电池的电压高于太阳能电池的电压时， D1 就生效。 通过控制开关闭合跟断开的时间（即 PWM—脉冲宽度调制），就可以控制输出电压。 所使用的 MOSFET 是电压控制单极性金属氧化物半导体场效应晶体管，所需驱动功率较小。 而且 MOSFET 只有多数载流子参与导电，不存在少数载流子的复合时间，因而开关频率可以很高，非常适合作控制充放电开关。 设计中采用IRF9540N P 沟道 MOSFET管， P 沟道 MOSFET的导通电压 Vth0，由下图可以实现 MOSFET的驱动。 当光耦 U5 导通时，由于 Q1 的 G 极电压很小， G 极近似 接地， Vgs0，当 S 极电压达到一定值时， Q1 导通。 Q2 的原理类似。 电路如图 3 陕西理工学院毕业设计 第 15 页 共 38 页 图 充放电电路 光耦合器件是由发光二极管（发光源。