《基于單片機(jī)的太陽(yáng)能手機(jī)充電系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)》9800字（論文）

基于單片機(jī)的太陽(yáng)能手機(jī)充電系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)摘要人們?cè)谌粘Ｉ钪卸紩?huì)攜帶手機(jī)出門，手機(jī)已經(jīng)成為生活中不可或缺的工具,本設(shè)計(jì)與傳統(tǒng)的充電器相比，擺脫了對(duì)常規(guī)充電方式的依賴，從而使得手機(jī)使用更為方便，太陽(yáng)能充電器在使用中有著明顯的優(yōu)勢(shì)?；趩纹瑱C(jī)的太陽(yáng)能手機(jī)充電系統(tǒng)設(shè)計(jì)是一種能夠隨時(shí)隨地方便人們進(jìn)行手機(jī)充電的裝置。本系統(tǒng)提出并設(shè)計(jì)了以STC89C52為控制核心，由太陽(yáng)能板、蓄電池、電源變換電路（DC-DC）和過充電、過放電保護(hù)電路等模塊構(gòu)成的太陽(yáng)能手機(jī)充電系統(tǒng)，系統(tǒng)功能穩(wěn)定，具有較為廣泛的市場(chǎng)應(yīng)用前景。關(guān)鍵詞：太陽(yáng)能單片機(jī)智能保護(hù)充電系統(tǒng)目錄TOC\o"1-2"\h\u55621緒論 緒論隨著現(xiàn)代科學(xué)的不斷突破和各方面技術(shù)的不斷進(jìn)步,太陽(yáng)能光伏發(fā)電技術(shù)的研究和應(yīng)用具備了十分廣闊的市場(chǎng)前景，太陽(yáng)能從前主要作為備用能源，而現(xiàn)在逐漸向替代能源。1.1課題研究的背景、目的及意義化石生物燃料的快速衰落與其繁榮趨勢(shì)使得近來人們對(duì)于全球環(huán)境資源保護(hù)的高度重視,使得在全球?qū)ふ仪鍧嵗媚茉吹母鞣N替代解決方案日趨緊迫。作為可再生的安全清潔能源，太陽(yáng)能在使用時(shí)具有許多優(yōu)勢(shì)，其中其取之不盡，用之不竭的特點(diǎn)最為重要，正因如此收到廣泛應(yīng)用,在業(yè)內(nèi)國(guó)際上已經(jīng)具有廣泛的商業(yè)應(yīng)用發(fā)展前景,光伏發(fā)電成套技術(shù)也正在越來越多地開始受到發(fā)達(dá)國(guó)家和社會(huì)人們的高度重視,光伏發(fā)電成套系統(tǒng)將逐漸從目前的一種補(bǔ)充利用能源方式轉(zhuǎn)變成成為現(xiàn)在所有急需的一種替代利用能源。在飛速發(fā)展的信息時(shí)代中，手機(jī)在我們現(xiàn)代社會(huì)人們的一些日常生活中已經(jīng)逐漸地發(fā)展成為不可或缺的生活設(shè)備和學(xué)習(xí)工具,無(wú)論是出門閑逛還是購(gòu)買物品人們一定會(huì)攜帶手機(jī)，一些日常生活和業(yè)余學(xué)習(xí)工作都會(huì)帶來很大的方便,但是由于智能手機(jī)的采用鋰離子材料電池容量非常有限，并且經(jīng)常需要充電,外出時(shí)手機(jī)電池電量不夠，手頭沒有充電器或找不到充電的地方這樣的情況經(jīng)常發(fā)生并且會(huì)造成一定的不便,而且這種情況經(jīng)常容易發(fā)生，所以如果可以設(shè)計(jì)一個(gè)太陽(yáng)能手機(jī)充電器，就可以隨時(shí)隨地為手機(jī)充電，就不會(huì)出現(xiàn)手機(jī)沒電的尷尬現(xiàn)象。很長(zhǎng)的一段時(shí)間以來,人們都在努力探索和嘗試著將太陽(yáng)能利用好。我們所生活的地球在天氣良好時(shí)可以收到太陽(yáng)能，但我們所受到的太陽(yáng)輻射能只是太陽(yáng)發(fā)出的十億分之一，這些已經(jīng)足夠我們?nèi)粘Ｊ褂昧耍晕覀兛梢哉f太陽(yáng)能是取之不盡用之不竭的。另外，宇宙不像地球有白天夜晚、季節(jié)之分，所以輻射能分布是十份平衡的。溫室效應(yīng)及全球變暖都不會(huì)由太陽(yáng)能直接引起，而且太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)相比較于普通發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)會(huì)相對(duì)比較簡(jiǎn)單，并且對(duì)元器件要求也會(huì)比較低，最主要原因還是不會(huì)造成嚴(yán)重的環(huán)境污染，環(huán)保節(jié)能一直是我們所重視的。本設(shè)計(jì)我們將研究設(shè)計(jì)一個(gè)能夠方便我們?nèi)粘Ｉ畹奶?yáng)能手機(jī)充電系統(tǒng)，在我們手機(jī)即將沒電卻又無(wú)法用傳統(tǒng)方式充電時(shí)，能夠緩解我們的燃眉之急且安全環(huán)保，能給我們帶來極大的便利，并且具有良好的市場(chǎng)前景。太陽(yáng)能充電理論技術(shù)被認(rèn)為是世界上各個(gè)國(guó)家相互競(jìng)爭(zhēng)的應(yīng)用技術(shù),也被認(rèn)為是與太陽(yáng)能極值理論關(guān)聯(lián)最密切的一項(xiàng)應(yīng)用。1.2課題研究的發(fā)展現(xiàn)狀科技正處于不斷的進(jìn)步與發(fā)展,在這樣快速的變革與發(fā)展下,世界上的能源危機(jī)也越來越嚴(yán)重,傳統(tǒng)能源的研究與使用,已經(jīng)不再希望能夠完全滿足當(dāng)代世界經(jīng)濟(jì)持續(xù)健康增長(zhǎng)的要求,新一代能源的研究開發(fā)與使用也已吸引了我們來自所有民族和國(guó)家的越來越多關(guān)注。太陽(yáng)能自動(dòng)化產(chǎn)品本身就是安全、可靠、寧?kù)o、不被污染和可再生。在科技不斷發(fā)展的現(xiàn)在，光伏技術(shù)已經(jīng)越來越成熟了，并且使用光伏技術(shù)來緩解能源問題為我們提供干凈可靠的能源已經(jīng)是一種流行趨勢(shì)了。現(xiàn)在，國(guó)家大力研究和發(fā)展太陽(yáng)能的因范圍，上到航天軍事等國(guó)家級(jí)項(xiàng)目，下到家用電器、農(nóng)業(yè)等項(xiàng)目，尤其在一些不發(fā)達(dá)地區(qū)，比如山村、沙漠等地區(qū)，使用太陽(yáng)能能夠大大的節(jié)省費(fèi)用，性價(jià)比極高。往國(guó)家層面上看，我國(guó)對(duì)于制造工藝以及創(chuàng)新光伏裝置十分看重，并且對(duì)于像太陽(yáng)能這樣的清潔能源我們更是十分需要，實(shí)用且符合社會(huì)發(fā)展的技術(shù)便是太陽(yáng)能電池，其具有巨大的發(fā)展?jié)摿笆袌?chǎng)需求。1.3課題研究的內(nèi)容本課題設(shè)計(jì)的太陽(yáng)能手機(jī)充電系統(tǒng)，就是以太陽(yáng)能作為主要能源。STC89C52為本設(shè)計(jì)的核心控制，經(jīng)過其他模塊的處理后，便能實(shí)現(xiàn)充電功能，并且本系統(tǒng)具有安全性，鋰電池通常是快速的進(jìn)行充電，但本系統(tǒng)會(huì)當(dāng)鋰電池到達(dá)規(guī)定值后，自動(dòng)轉(zhuǎn)換充電方式，以此進(jìn)行保護(hù)。充電過程用指示燈和液晶屏顯示,系統(tǒng)內(nèi)部設(shè)有完全過流、超負(fù)壓保護(hù),防止由于電池的過充而造成破壞。本系統(tǒng)能夠?yàn)槭謾C(jī)、平板等各種帶有USB接口的電子設(shè)備進(jìn)行充電，因?yàn)楸鞠到y(tǒng)含有USB接口。與我們?nèi)粘Ｉ钪惺褂玫膫鹘y(tǒng)充電器相比，本設(shè)計(jì)具有以下特點(diǎn)：以單片機(jī)為核心，十分智能方便；節(jié)能環(huán)保，所有能源均來源于太陽(yáng)能；液晶屏顯示實(shí)時(shí)顯示電壓及充電時(shí)間；具有保護(hù)模塊，能夠安全保護(hù)整體系統(tǒng)安全，避免過載而損壞系統(tǒng)。當(dāng)我們的手機(jī)太陽(yáng)能光伏電池板被用于存儲(chǔ)和管理安裝在每天陽(yáng)光充沛的某個(gè)地方時(shí),它就可能會(huì)發(fā)展成為一個(gè)便捷的智能手機(jī)殼和太陽(yáng)能電池充電站。這種輕便的新型太陽(yáng)能電池充電器幾乎都已經(jīng)可以從任何一個(gè)時(shí)候都完全能夠自動(dòng)進(jìn)行電池供電,以實(shí)現(xiàn)自己的通信自由,不會(huì)存在手機(jī)沒電而關(guān)機(jī)的情況。2系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案在開始系統(tǒng)設(shè)計(jì)之前，我查閱并學(xué)習(xí)掌握了一些關(guān)于單片機(jī)及一些關(guān)于太陽(yáng)能手機(jī)充電系統(tǒng)的基本資料，本設(shè)計(jì)具有充電、智能保護(hù)、液晶屏顯示充電時(shí)間等功能，可以滿足社會(huì)市場(chǎng)對(duì)于手機(jī)充電的要求，各模塊等的設(shè)計(jì)內(nèi)容如下：2.1系統(tǒng)總體的設(shè)計(jì)方案本次測(cè)試設(shè)計(jì)的總體控制內(nèi)容主要構(gòu)成包括:單片機(jī)控制模塊、電源電壓控制管理模塊、時(shí)鐘式射頻晶振控制模塊、復(fù)位時(shí)間控制管理模塊、按鍵控制模塊、充電管理控制模塊、液晶顯示幕顯示控制模塊、蜂鳴器噪聲顯示控制模塊、充電輸出模塊。圖2-1總設(shè)計(jì)方案本系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)方案如圖2-1所示,太陽(yáng)能作為本課題主要采用的能源,將太陽(yáng)能經(jīng)過一系列轉(zhuǎn)化變?yōu)殡娔?PWM波形式控制電路開關(guān)信號(hào)管理器是通過對(duì)控制單片機(jī)信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)編程控制來自動(dòng)實(shí)現(xiàn)從而實(shí)時(shí)改變控制輸入回路電壓和輸出回路的控制輸出輸入電流,通過實(shí)時(shí)顯示控制電路信號(hào)來實(shí)時(shí)檢測(cè)進(jìn)入輸出的數(shù)據(jù)狀態(tài)和信號(hào)大小,由于ADC083實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出數(shù)據(jù)的狀態(tài)采集及進(jìn)行信號(hào)處理轉(zhuǎn)換并將其數(shù)據(jù)傳給一個(gè)單片的主機(jī)對(duì)其作為狀態(tài)判斷和信號(hào)處理,從而用戶可以直接實(shí)現(xiàn)對(duì)該控制電路信號(hào)進(jìn)行更加智能化的的輸出和輸入控制。由于由于太陽(yáng)輻射具有很高可變性和很好的內(nèi)部電阻,太陽(yáng)能蓄電池在實(shí)際使用中輸出的電壓并且是非常穩(wěn)定,輸出的電流也很低,所以我們需要一個(gè)電池充電控制器的轉(zhuǎn)換電路把從蓄電池板上輸出的直流電壓轉(zhuǎn)化為對(duì)蓄電池進(jìn)行供電和充放。如何讓太陽(yáng)能電池板進(jìn)行能量的吸收，首先需要一個(gè)天氣、環(huán)境都較為合適的情況，在光線的直接照射下，太陽(yáng)能電池板將會(huì)按照預(yù)期設(shè)想進(jìn)行能量的轉(zhuǎn)換，并將其轉(zhuǎn)化為點(diǎn)亮儲(chǔ)存在蓄電池中。充電器是使用時(shí)電流較大，所以假若手機(jī)電池已經(jīng)完全充滿了它的動(dòng)力而沒有及時(shí)地進(jìn)行停止運(yùn)動(dòng)進(jìn)行連續(xù)充電,那么它就很有可能會(huì)隨時(shí)出現(xiàn)快速發(fā)熱,過度的停止充電很有可能甚至?xí)?yán)重影響延長(zhǎng)手機(jī)電池的使用壽命。因此十分需要一個(gè)微控制管理器，而51系列的單片機(jī)就十分合適，其應(yīng)用廣泛并且具有良好的性能，本設(shè)計(jì)目的為電子設(shè)備提供直流電源進(jìn)行充電，本設(shè)計(jì)智能且成本低，市場(chǎng)前景十分可觀。2.2太陽(yáng)能電池板的選擇光伏系統(tǒng)的基礎(chǔ)與充電器核心就是太陽(yáng)能電池板,太陽(yáng)能電池板就是根據(jù)各種充電負(fù)荷的要求,通過組合一組太陽(yáng)能電池板的方式來實(shí)現(xiàn)每一組太陽(yáng)能電池產(chǎn)品所需要的輸入功率及其輸出電壓。由于二氧化硅已經(jīng)成為地球上最豐富的化學(xué)物質(zhì)之一,而今天最重要的太陽(yáng)能電池材料就是晶體硅,制造太陽(yáng)能電池板時(shí)其原材料也都是取之不盡用之不竭。本次設(shè)計(jì)采用了低成本的單晶硅太陽(yáng)能電池進(jìn)行全面的研究，但其實(shí)太陽(yáng)能電池的種類是十分豐富的，由于它們材料的多樣性進(jìn)而影響了他們功能的不同，在此基礎(chǔ)上又能細(xì)分為單/雙晶硅太陽(yáng)能電池板以及非晶硅太陽(yáng)能電池板。今天便攜式的數(shù)字計(jì)算機(jī)設(shè)備更加的多樣化,對(duì)于電壓和輸出功率的要求也不同,輸入功率更高的計(jì)算機(jī)設(shè)備就需要更大的計(jì)算機(jī)面板,不方便隨身攜帶。本文簡(jiǎn)要闡述了適合于手機(jī)、mp3等常見普通低功耗裝置的太陽(yáng)能充電器的設(shè)計(jì)工作流程。本設(shè)計(jì)選擇了120mm×45mm大小的太陽(yáng)能電池板，考慮到種種因素，選擇了峰值電流為100mA，峰值電壓6V，標(biāo)稱容量為功率0.6W的太陽(yáng)能電池板。3系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)主要由五個(gè)部分組成：?jiǎn)纹瑱C(jī)電路設(shè)計(jì)、按鍵指示電路、液晶屏顯示電路、BUCK斬波電路、電壓電流的A/D采集。3.1單片機(jī)電路設(shè)計(jì)3.1.1單片機(jī)簡(jiǎn)介通過對(duì)比分析各個(gè)類型單片機(jī)的功能和細(xì)節(jié)后，使用一個(gè)STC89C52單片機(jī)作為核心功能控制的元器件是相對(duì)來說最合適。本單片機(jī)是使用很廣泛的一種，使用起來還是很簡(jiǎn)單的，可以在線進(jìn)行編程也可以下載使用，下載起來也非常方便而且成本也十分低。這個(gè)單片機(jī)是一個(gè)8位的COMS微處理器，具有功率消耗低、性能穩(wěn)定等特點(diǎn)，芯片內(nèi)部還有外部中斷、一些計(jì)時(shí)器和復(fù)位電路等。圖3-1STC89C51單片機(jī)3.1.2單片機(jī)最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理圖3-2單片機(jī)最小系統(tǒng)電路單片機(jī)最小系統(tǒng)由兩個(gè)部分組成，分別是晶振電路和復(fù)位電路，這是整個(gè)單片機(jī)最為重要的核心。單片機(jī)最小電路如圖3-2所示晶振電路又稱為晶體震蕩電路，像一些電子產(chǎn)品的配件提供基準(zhǔn)評(píng)率是它的主要作用。如果選擇的晶振頻率越高，那么功率消耗也就越大，我選用石英晶振，它的頻率是12MHz，而且在它的兩端在分別串聯(lián)兩個(gè)30pF的電容，這樣便可以改變頻率大小。最后兩個(gè)電容并聯(lián)之后再接地，就構(gòu)成了晶振電路。這個(gè)晶振與系統(tǒng)的18、19引腳并聯(lián)，這兩個(gè)引腳可以構(gòu)成振蕩器或者晶振的驅(qū)動(dòng)是可以由外部時(shí)鐘來構(gòu)成。晶振電路如圖3-3所示圖3-3晶振電路將電路恢復(fù)到無(wú)指令狀態(tài)即初始狀態(tài)是復(fù)位電路的主要作用，可以將它看作為歸零鍵，等效于清零，主要有兩種方式進(jìn)行復(fù)位：開關(guān)復(fù)位和上電自動(dòng)復(fù)位，當(dāng)錯(cuò)誤指令發(fā)生時(shí)，可以按下復(fù)位鍵，將系統(tǒng)指令清零，以方便重新下達(dá)正確指令。本系統(tǒng)將電容正極接到VCC端，負(fù)極接到9引腳，也就是RST引腳。如圖3-4所示。圖3-4復(fù)位電路通過對(duì)單片機(jī)的編程方式實(shí)現(xiàn)了對(duì)充電整個(gè)過程的自動(dòng)化和智能控制,微機(jī)的可重用性就是指如果我們需要手動(dòng)改變一個(gè)電路的正常工作狀況或者是一個(gè)電路中的參數(shù),只需手動(dòng)改變一個(gè)程序就行,使得電路更加容易升級(jí),大大簡(jiǎn)化了對(duì)硬件電路的構(gòu)造和設(shè)計(jì)。3.2按鍵指示電路在微控制器的應(yīng)用程序中,有兩個(gè)主要的按鍵類型:分別是獨(dú)立按鍵和矩陣式編碼的按鍵。獨(dú)立的按鍵與行列交叉矩陣式按鍵的特點(diǎn):每個(gè)按鍵對(duì)應(yīng)于微型計(jì)算機(jī)的I/O端口都是一個(gè)獨(dú)立的按鍵，所以正確操作的關(guān)鍵就是需要學(xué)習(xí)并了解每個(gè)按鍵所對(duì)應(yīng)的端口指令是怎么樣的，并且通過正確的編碼來實(shí)現(xiàn)所需要的功能?？紤]到為了減少本次控制的編程困難以及本次控制系統(tǒng)同時(shí)需要兩個(gè)按鍵:按鍵1為開始充電按鍵、按鍵2位結(jié)束充電按鍵,所需的按鍵數(shù)量不多,所以本次控制系統(tǒng)選擇了獨(dú)立的按鍵法,按鍵控制電路結(jié)構(gòu)如圖3-4所示,按鍵的連接方式結(jié)構(gòu)如圖3-5所示。圖3-4按鍵控制電路圖3-5本系統(tǒng)按鍵設(shè)計(jì)通常,鍵盤上有一個(gè)輕觸型的機(jī)械啟動(dòng)開關(guān)。正常的情況下,鍵盤上的觸點(diǎn)會(huì)被切斷。當(dāng)我們?cè)俅伟聪乱粋€(gè)鈕時(shí),由于機(jī)械觸點(diǎn)的彈性,在同時(shí)閉合和斷開的情況下，按鍵開關(guān)是有些連接不穩(wěn)定的。所以，在打開和關(guān)閉的時(shí)候都可能會(huì)出現(xiàn)抖動(dòng)現(xiàn)象，由操作方式的不同以及按鍵的一些特點(diǎn)都會(huì)造成抖動(dòng)時(shí)間的不同，或長(zhǎng)或短，大部分最短可以控制在5ms，最長(zhǎng)控制在20ms，其主要的穩(wěn)定大小還是由實(shí)施操作的人按鍵時(shí)的間隔時(shí)間還決定。端口作用如表3-2所示。表3-2端口作用3.3液晶顯示電路圖3-5液晶顯示器實(shí)物圖本設(shè)計(jì)采用LCD1602液晶模塊，有許多不同行數(shù)的模塊，用的較多的是16*2這一類型的，本設(shè)計(jì)采用的便是這個(gè)本液晶模塊主要用于顯示充電時(shí)長(zhǎng)、充電狀態(tài)以及實(shí)時(shí)電壓。本液晶模塊可以顯示數(shù)字，不僅如此還可以顯示字母等，十分方便使用。系統(tǒng)單片機(jī)的P2.7,P2.6,P2.5作為L(zhǎng)CD1602顯示器的控制口，把P0口作為數(shù)據(jù)輸出。如圖3-5所示為液晶顯示器實(shí)物圖，電路原理圖如圖3-6所示。圖3-6LCD1602液晶顯示電路3.4蜂鳴器警報(bào)電路圖3-7蜂鳴器警報(bào)電路蜂鳴器報(bào)警電路由三極管、限壓電阻、蜂鳴器和電源指示燈組成，報(bào)警電路配置如圖3-7所示。當(dāng)程序檢測(cè)到P3.6=1時(shí)，蜂鳴器發(fā)出聲音，以警告用戶電路中存在危險(xiǎn)。3.5BUCK斬波電路DC/DC變換器使用十分廣泛，可以分為兩種類型一種是線性變換器，另一種是開關(guān)變換器。在日常生活中可以看見的一些方便攜帶的電子設(shè)備比如平板、手機(jī)等都有應(yīng)用。它的特點(diǎn)是效率十分高、擁有升壓模式并且他的正負(fù)極使用十分方便，十分受市場(chǎng)的喜愛。該調(diào)制電路主要是用于采用BUCK變換器的一種并聯(lián)脈寬調(diào)制變換方法,因?yàn)樗妮斎肟偸谴笥陬l率峰值大于零的輸出,BUCK變換器也被我們稱為串式BUCK并聯(lián)變換器,串聯(lián)式串接開關(guān)電源穩(wěn)壓器的調(diào)制電源,三端式并聯(lián)開關(guān)電源低壓器的穩(wěn)壓器。該開關(guān)控制電路信號(hào)是由一臺(tái)數(shù)控單片機(jī)向一個(gè)用戶編程提供并且直接控制出PWM脈寬并對(duì)調(diào)制電路信號(hào)進(jìn)行接通和電路閉合的一個(gè)開關(guān)二極管,如軟件圖3-9所示,電路中的連接工作方式如軟件圖3-8所示。圖3-8BUCK變換器連接電路圖3-9BUCK變換器電路3.6數(shù)模轉(zhuǎn)換電路圖3-10數(shù)模轉(zhuǎn)換電路數(shù)模轉(zhuǎn)換電路如圖3-10所示，ADC0832是一種8位數(shù)高分辨率、雙通道高頻A/D數(shù)字信號(hào)輸入轉(zhuǎn)換器集成芯片。其具有硬件體積小、兼容性強(qiáng)、性價(jià)比高的特點(diǎn)，正因如此受到了廣泛的使用，單片機(jī)發(fā)燒友在使用此芯片，專業(yè)的電子工程師在使用此芯片，很多大型生產(chǎn)企業(yè)也都在進(jìn)行使用，可見其擁有超高的可使用性以及市場(chǎng)接受度。ADC083X為目前國(guó)內(nèi)市面上普遍廣泛使用的實(shí)現(xiàn)串行模數(shù)轉(zhuǎn)換的元器件系列產(chǎn)品的一系列。其中芯片ADC0832為高頻雙通道芯片ADC信號(hào)輸入轉(zhuǎn)換控制芯片,常用封裝為DIP8和SOP8。引腳說明如表3-4所示。表3-4引腳說明4軟件設(shè)計(jì)本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要是以單片機(jī)STC89C52為控制中心,實(shí)現(xiàn)其他模塊功能。這些內(nèi)容主要包括了電路開始的初始化,電路中各種功能的選擇,輸出之間的選擇與確定。4.1系統(tǒng)主流程當(dāng)整個(gè)系統(tǒng)開始啟動(dòng)后,進(jìn)行各個(gè)模塊的開始化,初始化工作完成后，分為兩塊：1、充電判斷和控制充電。充電判斷是當(dāng)太陽(yáng)能板接收到陽(yáng)光照射后，蓄電池進(jìn)行儲(chǔ)能，判斷是否儲(chǔ)滿，當(dāng)電量?jī)?chǔ)存滿后，結(jié)束對(duì)蓄電池的充電。控制充電，有兩個(gè)按鍵，一個(gè)按鍵為開始充電，一個(gè)按鍵為結(jié)束充電，通過對(duì)按鍵的判斷進(jìn)行下一步功能，按下充電按鈕便開始對(duì)手機(jī)進(jìn)行充電，按下結(jié)束充電按鈕后，停止對(duì)手機(jī)進(jìn)行手電。程序整體流程框架如圖4-2所示。圖4-2系統(tǒng)程序框架4.2按鍵采集流程圖4-3按鍵結(jié)構(gòu)流程圖按鍵采集模塊適用于檢測(cè)系統(tǒng)處于開始充電狀態(tài)還是結(jié)束充電狀態(tài)，當(dāng)按下開始充電按鈕時(shí)，系統(tǒng)接收到信息便開始運(yùn)轉(zhuǎn)，對(duì)手機(jī)進(jìn)行充電，當(dāng)按下結(jié)束充電按鈕時(shí)，系統(tǒng)接收到信息便停止運(yùn)轉(zhuǎn)，結(jié)束充電。判斷端口所接受到的指令并存于相關(guān)緩存中，并且在讀取端口值時(shí)會(huì)進(jìn)行一定的延時(shí)，以防出現(xiàn)按鍵抖動(dòng)引起的錯(cuò)誤指令。圖4-3為按鍵子程序流程圖。4.3液晶顯示流程液晶顯示模塊會(huì)顯示充電時(shí)間、充電狀態(tài)、充電實(shí)時(shí)電壓以及是否充滿。流程圖如圖4-4所示。首先當(dāng)屏幕初始化完成后頁(yè)面上會(huì)顯示充電時(shí)間、實(shí)時(shí)電壓、充電狀態(tài)以及是否充滿，其中在進(jìn)行顯示充電狀態(tài)及是否充滿時(shí)，系統(tǒng)會(huì)進(jìn)行一個(gè)自動(dòng)的判斷，若正在充電便會(huì)顯示SJCD，未充電時(shí)顯示W(wǎng)CD，判斷是否充滿時(shí)也是一樣的，會(huì)顯示CM或WCM.圖4-4液晶顯示流程4.4數(shù)據(jù)采集及模數(shù)轉(zhuǎn)換流程首先進(jìn)行初始化，在初始化后進(jìn)行啟動(dòng)轉(zhuǎn)換，并且進(jìn)行判斷專斷是否結(jié)束，若結(jié)束就進(jìn)行存儲(chǔ)，若未結(jié)束就繼續(xù)進(jìn)行判斷，知道結(jié)束為止返回。圖4-5數(shù)據(jù)采集子程序結(jié)構(gòu)流程圖5系統(tǒng)調(diào)試本系統(tǒng)由硬件與軟件共同組成，兩部分都完成后本系統(tǒng)可完成預(yù)期功能，本章介紹了系統(tǒng)調(diào)試過程以及實(shí)際產(chǎn)生情況。5.1總體實(shí)現(xiàn)本系統(tǒng)是一種太陽(yáng)能手機(jī)充電系統(tǒng),由太陽(yáng)能模塊板、蓄電池、液晶顯示屏等部分組成,可以實(shí)現(xiàn)對(duì)其中的太陽(yáng)能進(jìn)行轉(zhuǎn)化成為電能并儲(chǔ)存到蓄電池中,通過按鍵開關(guān)控制對(duì)手機(jī)充電，實(shí)物展示如圖5-1所示，其中手機(jī)由USB等進(jìn)行模擬。首先可以使用萬(wàn)用表對(duì)電路進(jìn)行檢測(cè)，查看是否存在斷路現(xiàn)象，以此防止接通電路時(shí)出現(xiàn)功能無(wú)法實(shí)現(xiàn)、故障等問題。可以對(duì)照原理圖進(jìn)行檢測(cè)，相連兩端在板子上找到對(duì)應(yīng)正確的焊點(diǎn)，將萬(wàn)用表調(diào)制蜂鳴檔，兩個(gè)表筆分別搭在兩端，當(dāng)蜂鳴器發(fā)出響聲時(shí)則代表兩端接通沒有出現(xiàn)斷路現(xiàn)象。雖然在接通電路前完成這一步有些麻煩，但是可以很好的保證后續(xù)調(diào)試出現(xiàn)問題不是因?yàn)橛须娐窋嗦范鴮?dǎo)致的，并且在此過程中可以再次核對(duì)在焊接實(shí)物時(shí)是否出現(xiàn)連接錯(cuò)誤，這一步有效避免了一些低級(jí)錯(cuò)誤，也能加深對(duì)原理圖的理解，將理論與實(shí)物充分結(jié)合起來。主要功能為，當(dāng)太陽(yáng)能電池板在太陽(yáng)光照條件下，蓄電模塊會(huì)自動(dòng)進(jìn)行充電，當(dāng)充電時(shí)會(huì)亮紅燈，當(dāng)蓄電池充滿電時(shí)會(huì)亮藍(lán)燈。打開系統(tǒng)后，液晶屏?xí)疗痫@示充電時(shí)間以及電壓，當(dāng)按下開始充電按鈕時(shí)，手機(jī)便開始充電，圖中用USB小燈模擬小燈便會(huì)亮起，液晶屏開始充電計(jì)時(shí)，以及顯示實(shí)時(shí)電壓，若想重新計(jì)時(shí)可以按下液晶屏下的復(fù)位按鈕，便會(huì)重新計(jì)時(shí)。當(dāng)按下結(jié)束充電按鈕時(shí)，小燈會(huì)熄滅，液晶屏結(jié)束計(jì)時(shí)。太陽(yáng)能電池板在接受光照時(shí)，充電模組會(huì)亮起紅燈，當(dāng)充滿時(shí)亮起藍(lán)燈，如圖5-1所示。當(dāng)按下系統(tǒng)總開關(guān)，打開系統(tǒng)時(shí)，升壓模組會(huì)亮起紅燈，液晶屏亮起，顯示系統(tǒng)已經(jīng)打開可以開始運(yùn)作，如圖5-2所示。在系統(tǒng)打開后液晶屏亮起，顯示上一次關(guān)閉時(shí)的計(jì)時(shí)以及電壓數(shù)值，如圖5-3所示。圖5-1未通電實(shí)物圖圖5-2通電實(shí)物圖圖5-3液晶屏顯示5.2具體功能實(shí)現(xiàn)按下系統(tǒng)總開關(guān)后，系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)，液晶屏幕亮起，升壓模組亮起紅燈，看到這兩個(gè)現(xiàn)象時(shí)就可表示系統(tǒng)已經(jīng)打開，此時(shí)當(dāng)按下圖5-4圈出開關(guān)時(shí)，系統(tǒng)開始充電，效果如圖5-5所示，USB小燈亮起代表正在進(jìn)行充電。圖5-4開始充電按鈕圖5-5開始充電在進(jìn)行充電時(shí)，液晶屏同時(shí)會(huì)進(jìn)行充電時(shí)間計(jì)時(shí)，如圖5-6所示，上一行00-00-18與00-00-24位充電時(shí)間，Dy：4.86V為實(shí)時(shí)電壓，SJCD表示正在充電，當(dāng)不再充電時(shí)顯示W(wǎng)CD，WCM表示未充滿，當(dāng)充滿時(shí)會(huì)顯示CM。通過液晶屏幕我們可以清楚的了解到系統(tǒng)是否在正常充電、現(xiàn)在的電壓值、充電已經(jīng)進(jìn)行了多久并且可以看到是否已經(jīng)充滿電，十分清楚明了，方便使用者實(shí)時(shí)監(jiān)控充電情況。（a）（b）圖5-6液晶屏顯示當(dāng)按下如圖5-7圈出按鈕時(shí)，代表結(jié)束充電，系統(tǒng)會(huì)停止供電，USB小燈將會(huì)熄滅，同時(shí)液晶屏幕停止計(jì)如圖5-8所示。圖5-7結(jié)束充電按鈕（a）（b）圖5-8結(jié)束充電在液晶屏下有一個(gè)復(fù)位鍵，如圖5-9所示，當(dāng)按下時(shí)，液晶屏將重新進(jìn)行計(jì)時(shí)并且停止充電，當(dāng)按下后重新計(jì)時(shí)如圖5-10所示。此按鍵使得整個(gè)系統(tǒng)更為清晰，在每次充電時(shí)或者發(fā)生錯(cuò)誤指令時(shí)按一下便能回到初始狀態(tài)重新進(jìn)行正確指令以及對(duì)充電時(shí)間歸零，方便再次充電計(jì)時(shí)。圖5-9復(fù)位鍵（a）（b）圖5-10液晶屏復(fù)位整個(gè)功能完成了所制定的所有需求，通過按鍵控制充電情況、液晶屏顯示狀態(tài)、太陽(yáng)能充電等功能。在光亮?xí)r太陽(yáng)能電池板就會(huì)自動(dòng)接收太陽(yáng)能，對(duì)于我們的充電使用十分方便，為我們的生活提供了極大的便利。結(jié)語(yǔ)本研究課題是為太陽(yáng)能手機(jī)充電系統(tǒng),在完工時(shí)分別包括了硬件和軟件兩個(gè)方面。本課題對(duì)我來說還是有一些挑戰(zhàn)的,由于我在做畢業(yè)設(shè)計(jì)的期間同步進(jìn)行校外實(shí)習(xí),時(shí)間上還是比較緊張的,這兩方面的因素使我對(duì)畢業(yè)設(shè)計(jì)的開展十分焦慮。最初,我對(duì)很多模塊所需的電路知識(shí)都不太了解,經(jīng)過對(duì)課題的研究和調(diào)研,學(xué)習(xí)了很多單片機(jī)開發(fā)的資料,最終還是順利完成了本次設(shè)計(jì)。期間,我遇到了很多問題,但通過一步一步的拆解分析,求助老師同學(xué),最終成功解決了這些問題。雖然這次設(shè)計(jì)還有一些不足,但是我會(huì)繼續(xù)不斷的努力完善它。前期我主要進(jìn)行了硬件或者元器件的選型,經(jīng)過設(shè)計(jì)和思考，最后選定以STC89C52為控制核心，進(jìn)行仿真與原理圖的設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)硬件的部分是遇到了一些問題，不知道如何選擇元器件，對(duì)于DC/DC轉(zhuǎn)換不太了解不知如何下手，通過查閱資料詢問老師，以及不斷地進(jìn)行模擬，最終選擇了合適的元器件，完成了硬件部分的設(shè)計(jì)。該軟件的系統(tǒng)設(shè)計(jì)管理采用了基于模塊化應(yīng)用程序的軟件設(shè)計(jì)管理技術(shù)和操作方法,分為兩個(gè)基本的應(yīng)用程序設(shè)計(jì)組成部分。在進(jìn)行程序編寫時(shí)，一開始全部自己進(jìn)行編寫，出現(xiàn)了很多問題也有很多功能無(wú)法實(shí)現(xiàn)，沒有辦法達(dá)到預(yù)期的效果，之后再老師的剪一下參考了許多的書本及資料，學(xué)習(xí)他人的優(yōu)秀思路再和自己的想法進(jìn)行結(jié)合，比如對(duì)于脈寬調(diào)制信號(hào)的產(chǎn)生部分，一開始無(wú)法下手，在學(xué)習(xí)和參考了他人的方式后，有了一個(gè)明確的思路，從而完成了本次設(shè)計(jì)。在完成本課題的過程中，雖然有遇到很多問題，有想法但是無(wú)從下手，對(duì)很多模塊的組成不能清晰，后來通過老師的幫助下都能很好解決，也在此過程中讓我了解到自己對(duì)于很多基礎(chǔ)理論知識(shí)掌握不充分，對(duì)于一些深入的專業(yè)知識(shí)不了解，在一步一步完成的過程中，收獲頗多，通過這次的設(shè)計(jì)也讓我實(shí)際運(yùn)用到了這四年來的專業(yè)知識(shí)，完成一次系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，不僅是從一開始就要把握大概方向，更重要的是要學(xué)會(huì)把大方向拆成一個(gè)一個(gè)小的模塊，在往模塊里填充細(xì)節(jié)，這個(gè)過程也讓我學(xué)習(xí)頗多，并且將理論與實(shí)際結(jié)合了起來，提高了動(dòng)手能力。參考文獻(xiàn)[1]蔣鴻飛，胡淑婷..綠色能源——太陽(yáng)能充電器.上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)2007年.[2]李建忠.單片機(jī)原理及應(yīng)用.西安電子科技大學(xué)出版社，2002.2[3]朱定華,戴汝平．單片微機(jī)原理與應(yīng)用．北京：北方交通大學(xué)出版社，2003.10[4]張伯文.簡(jiǎn)易鎳鎘電池定時(shí)恒流充電器.電池，1997年[5]肖鵬，陳國(guó)呈，吳春華等.一種新型光伏獨(dú)立發(fā)電系統(tǒng)拓?fù)浼翱刂撇呗?上海大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2008年[6]陳偉人.單片微型計(jì)算機(jī)原理及其應(yīng)用[M].北京:清華大學(xué)出版社,1989:295.[7]康華光.電子技術(shù)基礎(chǔ)(模擬部分).北京:高等教育出版社，2000年.[8]李朝青．單片機(jī)原理及接口技術(shù).北京:北京航空航天大學(xué)出版社2005年.[15]孫育才．新型AT89S51系列單片機(jī)及其應(yīng)用．北京:清華大學(xué)出版社2005年.[9]譚浩強(qiáng).C程序設(shè)計(jì)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//芯片的DIO引進(jìn)sbitADDO=P2^2;//ADC0832dataout //sbitADCLK=P2^1;//ADC0832clocksignal //芯片的CLK引進(jìn)sbitrs=P1^0;sbitrw=P1^1;sbiten=P1^2;sbitdianchijiance=P2^5;//sbitbeer=P1^4;sbitkaishibtn=P2^3;sbittingzhibtn=P2^4;sbitkongzhi=P1^3;ucharji=0;ucharmiao=0;ucharfen=0;ucharshi=0;unsignedcharreadad[2]；voidAdc0832(unsignedcharchannel);floattt;/*1602液晶專用延時(shí)*/voidDelayUs2x(unsignedchart){while(--t);}voidDelayMs(unsignedchart){while(t--){//大致延時(shí)1msDelayUs2x(245); DelayUs2x(245);}}voidshuaxin(uintshuaxint)//刷新顯示程序{while(shuaxint--);}//1602ò液晶屏判斷函數(shù)bitLCD_Check_Busy(void){P0=0xFF;rs=0;rw=1;en=0;_nop_();en=1;return(bit)(P0&0x80);}//寫入命令函數(shù)voidLCD_Write_Com(ucharcom){DelayMs(5);rs=0;rw=0;;en=1;P0=com;_nop_();en=0;}//寫入數(shù)據(jù)函數(shù)voidLCD_Write_Data(ucharData){ DelayMs(5); rs=1; rw=0;en=1;P0=Data; _nop_(); en=0;}//LCD1602清屏函數(shù)voidLCD_Clear(void){ LCD_Write_Com(0x01); DelayMs(5);}//LCD1602寫入字符函數(shù)voidLCD_Write_Char(unsignedcharx,unsignedchary,unsignedcharData){ if(y==0) { 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