太阳能应急充电器毕业论文(编辑修改稿)

太阳能应急充电器毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

考虑到系统要求满足应急充，所以选择了电流较小的太阳能电池板，因为其参数性能能够满足充电要求，相对于大功率太阳能电池板，节约了成本。 8 图 4 太阳能电池板实物图 ◆ 性能参数 [4]： 工作电压： 工作电流： 130MA 功 率 ： 尺 寸： 104X81X3mm 本次的电源供电模块用了两块这样的电池板串联可以产生大约 10V 的电压，然后经过电源变换模块产生其他模块正常工作的电压 和充电电压。 电源变换模块 方案讨论： 方案一：因为两块太阳能电池板能产生10V 左右的电压，这个电压大于其他模块正常工作的电压，也大于充电电池的电压，因此可以用一个电位器来分压，产生 5V 的电压，但是这种方式得不到稳定的 5V 电压，因为太阳能采集的电能本来就是个变化的电压，所以这个方案可能会让整个系统无法正常工作。 方案二：采用集成稳压芯片 L7805，将太阳能电池板采集的电压经过稳压，产生一个稳定的 5V 电压，当太阳能电池板产生的电压变化不是很大时， L7805稳压后输出的电压几乎不发生变化，这样就保证 了整个系统的正常工作。 本设计采用该方案。 L7805是一种三端稳压集成芯片，如图 5， 用 78/79系列三端稳压 IC 来组成稳压电源所 图 5 L7805封装图 9 需的外围元件极少，电路内部还有过流、过热及调整管的保护电路，使用起来可靠、方便而且价格便宜 [5]。 本次设计的电源变换电路原理图如图 6， 图 6 电源变换原理图 J0和 J1分别接太阳能电池板，只要在 L7805的 1脚和 2脚加一个 的电容 ，在 3脚和2脚之间加一个 的涤纶电容就可以实现 5V 的输出电压，为其他模块提供正常工作电压。 电路简单容易实现，价格便宜，该方案的性价比也是很高的。 单片机控制模块 系统控制部分采用 STC89C52单片机作为控制芯片，如图 7所示， STC 系列单片机，可靠性高，性价比高，选用 40脚的单片机确保了 I/O 能够满足系统需要；具有看门狗保护功能，当系统发生故障，电路中看门狗将通过 RESET 信号向 CPU 做出反应，保密性能佳；只需使用 MAX232芯片进行电平转化，通过串口将单片机与 PC 机连接，通过 下载助手可以容易的将程序载进单片机内部。 52类型的单片机的内存也相对较大，足以应付日常编程程序的大小。 图 7为 STC89C52外部框图。 主要特性 [6]： 与 MCS51 兼容 8K 字节可编程闪烁存储器 寿命： 1000写 /擦循环 数据保留时间： 10年 全静态工作： 0Hz24Hz 三级程序存储器锁定 512内部 RAM 32可编程 I/O 线 两个 16位定时器 /计数器 5个中断源 可编程串行通道 低功耗的闲置和掉电模式 片内振荡器和时钟电路 图 7 STC89C52外部框图 PWM 脉宽调制控制模块 方案讨论： 方案一：采用 PWM 集成模块，只需少许外围器件，与单片机 I/O 口相连，通过单片机程序控制 PWM 波，从而实现控制充电电压与电流的大小，该方式 PWM 波稳定精确，但成本较高，运用在应急充电器性价比不高。 方案二：采用 MOSFET 场效应管为主要控制芯片，结合二极管， LC 电路构成 开关稳压电 10 源，该方案电路简单，效果虽然没有方案一好，但综合整体考虑，并不需要很精确的 PWM波，而且成本比方案一低，总体效果还是可以接受的，所以本次设计采用该方案。 方案二的电路原理图如图 8所示， 图 8 PWM 控制电路原理图 J13 接单片机 I/O 口， PWM 信号通过 P521 光耦驱动 MOSFET IRF9540，由 J12 输出经 PWM信号控制的电压 [7]。 数据采集及 A/D 转换电路模块 对电压的采样可以直接将模拟量接到 A/D 转换器进行转换，而如今 A/D 转换器众多，选择也多，本设计需要 2 路以上通道的 A/D 转 换器，因此选择 AD0809，虽然这个 A/D 转换器精度不算很高，但是足以满足本次设计要求，而且价格也便宜。 ADC0809 是带有 8 位 A/D 转换器、 8 路多路开关以及微处理机兼容的控制逻辑的 CMOS组件。 它是逐次逼近式 A/D 转换器，可以和单片机直接接口。 如图 9 所示 图 9 AD0809 内部框图 ADC0809 由一个 8 路模拟开关、一个地址锁存与译码器、一个 A/D 转换器和一个三态 11 输出锁存器组成。 多路开关可选通 8 个模拟通道，允许 8 路模拟量分时输入，共用 A/D 转换器进行转换。 三态输出锁器用于锁存 A/D 转换完 的数字量，当 OE 端为高电平时，才可以从三态输出锁存器取走转换完的数据。 其引脚图如图 10 所示， 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。 通道选择表如图 11 所示。 图 10 AD0809 引脚图 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。