目 录
一、 引言 1
（一） 太阳能智能充电器的发展背景 1
（二） 太阳能充电器的国内外发展现状 1
（三） 本文主要内容 2
二、 方案选择及元器件介绍 3
（一） 单片机的选择 3
（二） AT89C51单片机芯片概述 4
（三） 太阳能电池板模块 5
（四） ADC0832模数转换器介绍 5
（五） LCD1602液晶显示器介绍 7
三、 硬件系统设计 9
（一） 方案设计 9
（二） C51单片机最小系统设计 9
（三） 光伏板及BUCK型DC-DC电路设计 11
（四） ADC0832模数转换器电路设计 12
（五） LCD1602液晶显示器电路设计 12
四、 软件系统设计 14
（一） 软件流程设计 14
（二） ADC0832转换流程设计 15
（三） LCD1602显示流程设计 16
五、 Proteus系统仿真 17
总结 20
致谢 21
参考文献 22
附录一 原理图 23
附录二 PCB图 24
附录三 元件列表 25
附录四 程序 26
引言
太阳能智能充电器的发展背景
随着人们对节能减排意识的加深以及温室效应的认识，越来越多的人开始关注清洁能源的使用，其中太阳能作为大自然中最清洁的一次能源，首先受到人类的关注。殊不知太阳能早在几千年前的远古时期就已经被人们不知不觉地使用到了，比如利用阳光杀菌、晾晒衣服等，只是对于太阳能的大规模有计划地开采是从近几年才开始的。太阳能之所以能够被大规模开采，是和电子技术以及半导体技术分不开的，随着人类对半导体硅的逐渐认识，技术人员发现通过对硅结构的改造，能够使其高效的吸收太阳能并转换为直流电能，因此人们生产了大量的光伏组件，通过外部电路的配置，使其能源源不断地将阳光辐射的太阳能转换为电能，根据光伏组件的规模，小型组建能够为路灯以及电子监控供电，而中大型光伏组件则能并入电网
 *景先生毕设|www.jxszl.com +Q: ￥3^5`1^9`1^6^0`7^2$ 
对于太阳能的大规模有计划地开采是从近几年才开始的。太阳能之所以能够被大规模开采，是和电子技术以及半导体技术分不开的，随着人类对半导体硅的逐渐认识，技术人员发现通过对硅结构的改造，能够使其高效的吸收太阳能并转换为直流电能，因此人们生产了大量的光伏组件，通过外部电路的配置，使其能源源不断地将阳光辐射的太阳能转换为电能，根据光伏组件的规模，小型组建能够为路灯以及电子监控供电，而中大型光伏组件则能并入电网，减轻传统发电站的负荷。根据一份全球机构的调查显示，由于光伏组建产生的电能过于丰盛，使得全球5家大型的传统制造商（与传统发电有关的企业）的利润缩水，由此可见太阳能发电正逐步取代传统发电的地位。光伏组件对光能的高效转换衍生了许多以太阳能作为动力来源的电子产品，比如经常看到的太阳能台灯、太阳能手表等，而本文则以太阳能和电力电子技术相结合，探究太阳能充电器的原理和意义，并在此基础上设计了一款以太阳能为能源输入的充电器。设计太阳能充电器的目的和意义在于它的方便性和快捷性，所谓方便性在于它外形小巧玲珑，并且在野外没有220V交流电源的情况下，它能够实现为手机或者其他电子设备的充电，而快捷性在于由于和电力电子相结合，高性能的DC—DC电路使得充电器的最大输出电流能够达到2安培以上，这么大的输出电流能够缩短手机和其他电子设备的充电时间。太阳能产品都要使用到的一个能量转换装置是光伏板，它的主要作用是将吸收到的太阳能转换为直流电压，实现非电量和电量的变换，目前的光伏板能够输出的直流电压基本在1V至2V之间，不是标准的5V或者9V，因此它输出的直流电压不能直接被用户使用，于是电力电子技术中的DC—DC电路就发挥了重要作用，它能够将光伏板输出的电压升压稳压到5V，并具有很大的电流输出能力，这样的电压就能够被大多数用户所使用，因此本课题依托于电子技术、单片机技术以及电力电子技术而完成。
太阳能充电器的国内外发展现状
目前国内外对于太阳能充电器的研究非常火热，由于目前市面上大多数5V的手机充电器几乎都是以220V交流电源作为能源输入，并且最大输出电流也只有1安培或者2安培，这样就带来了两个问题，一是当用户在出行途中或者野外旅游时由于不能方便得到220V电源，因此这种充电器就没有了用处；二是1安培或者2安培的电流输出能力对于目前大容量的锂电池来说，需要充5至6个小时才能完成充电，因此对于绝大多数用户是不能忍受的。目前国内外的研究重点是将太阳能充电器的性能稳定下来，使得以后我们买到手机配置的充电器是太阳能和220V电源双输入的，另外研究者门为了提高充电器的输出电流能力，正在设计体积更小、性能更稳定的DC—DC电路。
本文主要内容
本文主要设计了一个以太阳能作为输入的小型充电器，输出电压为5V，最大输出电流为3A，能够为目前市面上绝大多数手机及电子设备进行充电。本系统选择51单片机作为主控核心，片外配合太阳能板、DC—DC升压模块以及液晶屏模块构成硬件系统。在文章构建上，分为如下几部分。
1、查阅相关文献，了解太阳能充电器的发展背景以及发展现状，提出合理的设计意见。
2、制定可行的设计方案，结合可行性、成本性等方面，选取适合自己的单片机以及外围模块。
3、通过Protel软件绘制系统硬件原理图及各部分的原理图，通过原理图对硬件设计过程进行描述。
4、通过Visio软件绘制软件流程图，通过流程图对软件系统进行描述。
5、通过Proteus以及Keil两款软件进行系统的联合仿真，验证课题的可行性以及正确性。
方案选择及元器件介绍
单片机的选择
方案一：选择学生群体使用最多的C51单片机作为本系统的主控核心，由于在大学期间对于C51单片机具有较为系统的学习，其内功的结构原理、模块组成以及程序编写，以及掌握了一套较为熟悉的流程，因此能够为本设计的顺利完成奠定夯实的基础。另外C51单片机内部已经集成了一个容量为4K的加密型FLASH和一个大小为128字节的RAM，足以够本系统的使用，再者C51单片机内部的两个8位定时器在经过简单的寄存器配置后，能够灵活的在本系统中提供精准的定时，为一些需要精准时基的地方提供帮助。根据C51单片机的资料显示，其P3.2和P3.3两个管脚带有中断功能，如果按键接在这两个管脚上，经过中断服务程序，能够方便的配置程序代码的运行。虽然目前市面上C51单片机的生产厂家众多，目前使用最多的是美国ATMEL公司生产的AT89C51和中国宏晶公司生产的STC89C51单片机，这两款单片机目前已经占据了C51单片机市场的主要份额，虽然生产厂家不同，然而这些C51单片机都可以相互替代，在使用上几乎没有任何区别，这也是使用C51单片机作为系统核心的另一个优点。
方案二：选择意大利意法半导体（SST）公司推出的STM32系列单片机作为主控核心，STM32单片机的最大特色是采用了ARM结构作为内核，其32位的总线宽度使得它在处理一些数据时能够表现出更大的优势，由于采用ARM内核，因此这种类型的单片机被业内人士称之为微处理器，同MCU有较大区别。STM32系列的低端芯片的主频就已经达到了72M，高端系列能够达到168M，由于片内集成了高性能的锁相环（PLL），所以采用精度较高的低频晶振（8M）就可以给芯片提供时钟信号，经过锁相环的作用，能够将频率倍频到72M甚至更高。STM32采用了Cortex-M3或者Cortex-M4作
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