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太阳能电池电压有3V、6V、9V、12V、18V、32V、48V等,更大的用于太阳能电厂发电项目。本设计中采用单晶硅太阳能电池板,尺寸135mm×200mm×3mm,峰值电压9V,峰值电流1800mA,串联。8:..林理工大学博文管理学院实****实训课程指导教程3硬件电路设计本系统采用51单片机为控制核心进行设计,主要硬件电路设计如下所示:手DC/(1T)的单片机,是高速/低功耗/超强抗干扰的新一代8051单片机,内部集成MAX810专用复位电路,2路PWM,8路高速10位A/D转换(250K/S)。(STC12C5A60S2),按键主要有两种形式:1、独立按键;2、矩阵编码键盘。9:..林理工大学博文管理学院实****实训课程指导教程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。通常所用的按键为轻触机械开关,正常情况下按键的接点是断开的,当我们按压按钮时,由于机械触点的弹性作用,一个按键开关在闭合时不会马上稳定地接通,在断开时也不会一下子断开。因而机械触点在闭合及断开的瞬间均伴随有一连串的抖动,抖动时间的长短由按键的机械特性及操作人员按键动作决定,一般为5ms~20ms;按键稳定闭合时间的长短是由操作人员的按键按压时间长短决定的,一般为零点几秒至数秒不等。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,其功能是用来设置充电的相关参数:如设置充电电流大小,设置充电电压大小,充电时间清除等等。下图为本设计的按键接线图。,将采集电路接在了单片机的P1口,并用PD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,其做输出的话需要接上拉电阻,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B2是数字减键,PB1为数字加键,PB0键位确定键,,、,,,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。10:..,主要用来显示电流、电压和充电时间。LCD1602字符型液晶显示模块是一种专门用于显示字母、数字、符号等点阵式LCD,目前常用16*1,16*2,20*2和40*2行等的模块。,,,把P0口作为数据输出。:一个三极管、一个蜂鸣器、一个续流二极管,=1时,蜂鸣器发出“嘟嘟”的危险警告声。下图为本系统的蜂鸣器的链接图。:..(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。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)BCuk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,电容传输。还有Sepic、Zeta电路。,速度可达到250KHZ。8路电压输入型A/D,可做温度检测、电池电压检测、按键扫描、频谱检测等。上电复位后P1口为上拉型I/O口,用户可以通过软件设置将8路中的任何一路设置为A/D转换,不需要作为A/D使用的口可继续作为I/0口使用。STC12C5A60S2系列单片机的ADC是逐次比较型ADC。逐次比较型ADC由一个比较器和D/A转换器构成,通过逐次比较逻辑,从最高位(MSB)开始,顺序地对每一输入电压与内置D/A转换器输出进行比较,经过多次比较,使转换所得的数字量逐次逼近输入的模拟对应值。逐次比较型A/D转换器具有速度高,功耗低等优点。,电路中采用了放大电路,对微小的电流信号一定比例的放大后处理。下面是太阳能充电器中用到的差分放大电路。12:..=R6;R5=R4100放大倍数为:*v2?v1?,1k图中的运放是LM358,LM358内部包括有两个独立的、高增益、内部频率补偿的双运算放大器,适合于电源电压范围很宽的单电源使用,也适用于双电源工作模式,在推荐的工作条件下,电源电流与电源电压无关。它的使用范围包括传感放大器、直流增益模块和其他所有可用单电源供电的使用运算放大器的场合。内部频率补偿直流电压增益高(约100dB)单位增益频带宽(约1MHz)电源电压范围宽:单电源(3—30V);双电源(±±15V)低功耗电流,适合于电池供电低输入偏流低输入失调电压和失调电流共模输入电压范围宽,包括接地差模输入电压范围宽,等于电源电压范围输出电压摆幅大()(T)不定占空比()的数字信号,如果PWM信号的占空比随时间变化,那么通过滤波之后的输出信号将是幅度变化的模拟信号。因此通过控制PWM信号的占空比,就可以产生不同的模拟信号。13:..林理工大学博文管理学院实****实训课程指导教程在电子和自动化技术的应用中,单片机和DAC(数模转换器)是经常需要同时使用的,然而许多单片机内部并没有集成DAC,即使有些单片机内部集成了DAC,DAC的精度也往往不高,在高精度的应用中还是需要外接DAC,这样增加了成本。但是,几乎所有的单片机都提供定时器或者PWM输出功能。如果能应用单片机的PWM输出(或者通过定时器和软件一起来实现PWM输出),经过简单的变换电路就可以实现DAC,这将大量降低成本电子设备的成本、减少体积,并容易提高精度。本文在对PWM到DAC转换关系的理论分析的基础上,设计出输出为0~5V电压的DAC。如对8-bitDAC,计数器的长度为8bits,或者256个计数值。那么分辨率也就是8bits,或者256。,它与TL494完全兼容并可互换。图中所绘电路本质上是一个电源电路,具有恒流/恒压输出功能。它带有两路反馈电路,为电流反馈和电压反馈,其中电流反馈的正、负极对应KA7500B的第1、2脚,输出电流在电流取样电阻上产生一压降,该压降经R9、R10和R14、R15电阻回馈回来,当KA7500B的第1脚电压大于第2脚电压时,KA7500B会减小输出脉宽(第8、11脚),使电流减小,否则增加脉宽,使输出电流恒定在预设值,其恒流值符合以下公式:*/?20k式中R为电流取样电阻,PWM为单片机PWM输出滤波后的电压电路中的电压反馈的正、负极对应KA7500B的第16、15脚,在上电后,单片机输出PWM电压,提供给KA7500B的15脚作为电压基准,输出电压经过前面电压取样电阻分压后,与基准电压比较,当电压太大时,则减小脉宽,太小则增加脉宽,使之保持恒定的输出电压值,其输出电压值符合下列公式:?PWM*()out10k由于KA7500B的两路反馈是在其内部是相“与”后再进行控制的,因此当输出电压低于恒压值时,电流反馈起控制作用,当输出电压达到所设定的值后,电压反馈起控制作用,这样电路就完成了恒流/恒压控制功能,其原理与稳压电源的工作原理完全一样,只是该电路为开关电源控制方式,因此效率高,温升低。14:..,其工作过程为:电路启动初始化,电路功能选择,输出选择并确定输出,单片机采集计算输出PWM信号,定时采集数据并处理调节PWM信号占空比等,。,主要完成以下工作:清片内,每次单片机加电时,都将引起单片机的上电复位操作。复位操作完成以后,单片机的寄存器会被置以不同的值,这些值中有相当一部分是未知的值。这些未知的值在单片机复位完成,正式运行以后,会产生无法让程序设计人员掌握的后果,甚至会造成系统15:..林理工大学博文管理学院实****实训课程指导教程的损坏。因此,在单片机运行后,首先清0使之置初始参数设定,便于程序设计人员掌握,以利系统的工作。设置系统运行所需的各个参数,设置定时器和中断设定。。、是否处在有效的开关状态,以决定是否启动系统运转。读线、读取、相连的端口,并将其值判断处理后存于相关缓存中。其中读取端口后要做一定的延时以排除消抖引起的误动作。16:..林理工大学博文管理学院实****实训课程指导教程入口读I/,所以在执行每条指令之前一定要确认模块的忙标志为低电平,表示不忙,否则此指令失效。要显示字符时要先输入显示字符地址,也是告诉模块在哪里显示字符,下图是LCD1602的内部显示地址。:..,程序分为ADC寄存器初始化,发送启动转换命令,等待转换结束,产生中断接收数据,处理并存入缓存,。:..,第一阶段为恒流充电,充电电流可设定,,,恒压充电电流会随着时间的推移而逐渐降低,待充电电流降到10mA时,表明电池已充到额定容量的80%~85%,此时即可认为基本充满,如果,继续充下去充电电流会慢慢降低到零,电池完全充满。具体充电曲线如下:,“充电”指示灯亮;充满时,“充饱”指示灯亮,“充电”指示灯灭,通过按键设置来控制充电时间。。:..林理工大学博文管理学院实****实训课程指导教程5系统调试本手机充电器系统的设计分为硬件电路设计和软件设计两个部分,因此调试也分成两部分进行调试。、各参数的设置、电路板的制作,以及元器件的焊接等。具体如下:,确认各单元电路链接无误,尤其是关键元器件,一定要接保护电阻。(1)关键器件放置:在器件布置方面与其它逻辑电路一样,应把相互有关的器件尽量放靠近些,这样可以获得较好的抗噪声效果。(2)时钟发生器、晶振和CPU的时钟输入端都易产生噪声,要相互靠近些;CPU复位电路、硬件看门狗电路要尽量靠近CPU相应引脚;易产生噪声的器件、大电流电路等应尽量远离逻辑电路,如有可能,应另外做电路板。D/A、A/D转换电路要特别注意地线的正确连接,否则干扰影响将很严重。(3)硬件防干扰技术:防止从电源系统引入干扰、接地技术、屏蔽线与双胶线传输;隔离技术、模拟信号采样抗干扰技术等。:在进行PCB设计时,必须遵守PCB设计的一般原则,并应符合抗干扰设计的要求。(1)尽量采用多层印制电路板,多层板可提供良好的接地网,可防止产生地电位差和元件之间的耦合。(2)印制电路板要合理分区。模拟电路区、数字电路区、功率驱动区要尽量分开,地线不能相混,分别和电源端的地线相连。(3)元件面和焊接面应采用相互垂直、斜交、或者弯曲走线,避免相互平行以减小寄生耦合:避免相邻导线平行段过长;加大信号线间距。高频电路互联导线尽量短,使用45°或者圆弧折线布线,不要使用90°折线,以减小高频信号的发射。(4)印制电路板要按单点接电、单点接地的原则送电。三个区域的电源线、地线分三路引出。地线、电源线要尽量粗,噪声元件与非噪声元件要尽量离远一些。时钟振荡电路、特殊高速逻辑电路部分用地线圈起来,让周围电场趋近于零。(5)使用满足系统要求的最低频率的时钟,时钟产生器要尽量靠近用到该时钟的器件。石英晶体振荡器外壳要接地,时钟线尽量短,时钟线要远离I/O线,在石英晶体振荡器下面要加大接地的面积而不应该走其它信号线。20:..林理工大学博文管理学院实****实训课程指导教程(6)