太阳能手机充电器毕业论文.doc

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河南理工大学毕业设计（论文）说明书

摘要

化石能源的日益枯竭、人们对环境保护问题的重视程度也在不断提高，寻找洁净的替代能源问题变得越来越迫切。

太阳能作为一种可再生能源它具有绿色清洁、无环境污染、取之不尽、用之不竭又无地域限制的优势，因此有广阔的应用前景，光伏发电技术也越来越受到人们的关注，随着光伏组件价格的不断降低和光伏技术的发展，太阳能光伏发电系统将逐渐由现在的补充能源向替代能源过渡。

使用手机的人都有过这样的经历，外出或旅游时电池突然没电了，特别是在火车、汽车、轮船等没有电源的交通工具上，没电、电量不足，使手机变成了信息交流的盲区，造成不必要的麻烦和经济损失。

为了解决这一问题，本文介绍一种多用太阳能手机充电器，利用单片机控制，将太阳能经过BUCK电路变换为稳定直流电给手机充电，并能在电池充电完成后自动停止充电，还可作为一般直流电源使用，从而摆脱对市电的依赖而获得通信的自由。

与常规的充电器相比，太阳能充电器有着明显的优势。

目前对太阳能的利用主要体现在两个方面：

光热转换与光电转换，本文利用太阳能光电转换的特性，设计了一种在没有电源的情况下也能随时随地地给各种移动设备充电的便携式智能型太阳能充电器。

关键词：

太阳能，电池，单片机，智能，BUCK变换器

Abstract

Increasingdepletionoffossilenergy,it'semphasisonenvironmentalprotectionarealsorising,lookforcleanalternativeenergyissuesbecomemoreurgent.Solarenergyasarenewableenergyithasaninexhaustibleandcleanandsafeandsoon,sohaveabroadapplicationprospects,photovoltaicpowergenerationtechnologyismoreandmoreattention,withthePVmodulecontinuetolowerpricesandphotovoltaictechnology,solarPVsystemswillgraduallysupplementtheenergyfromthecurrenttransitiontoalternativeenergy.

Peoplewhousemobilephoneshavehadtheexperience,gooutortravelnoelectricitywhenthebatterysuddenly,andbecausetheycannotbefoundordoesnottimely220Velectricityandnottochargetheircellphonesaffectthenormaluseofmobilephones.Tosolvethisproblem,thecoursedesignintroducesamulti-purposesolarcharger,useMCUcontrol,willtransformsolarenergythroughthecircuittostabilizethedirectcurrenttochargetheircellphonesandcanchargethebatteryautomaticallystopschargingafter,butalsoasageneralDCpoweruse,sogetridofdependenceonelectricityobtainedthefreedomofcommunication.Comparedwiththeconventionalcharger,solarchargerhasaclearadvantage.

Atpresenttheuseofsolarenergyismainlyembodiedintwoaspects:

thesunlighttransformationandphotoelectric,thispaper,byusingsolarphotoelectriccharacteristics,designawaythatthereisnopoweritcanalsochargerforvariousmobileanywhereatanytime.

Keywords:

solarenergy,battery,singlechip,intelligent,BUCKconverter

目录

摘要 I

ABSTRACT II

目录 III

1绪论 1

1.1本课题的研究背景 1

1.2充电器的发展及其简单的类型 1

1.3太阳能充电器 2

1.4光伏发电的特点 3

1.5本系统设计的总体思路 3

1.6本课题研究的主要任务 4

2太阳能电池的研究和分析 5

2.1太阳能电池的原理 5

2.2太阳能电池的分类 5

2.3太阳能电池的等效电路 6

2.4太阳能电池板的输出特性及影响因素 7

2.5光伏电池的主要参数 8

2.6太阳的光照强度对光伏电池转换效率的影响 9

2.7温度对光伏电池输出特性的影响 10

2.8本系统所采用的光伏电池 11

3太阳能手机充电器硬件设计 12

3.1系统总体设计方案 12

3.2电源模块设计 12

3.3LM7805应用 13

3.3.1LM7805芯片介绍 13

3.3.2LM7805应用电路 14

3.4单片机选型 15

3.4.1单片机简介 15

3.4.2单片机电路 19

3.5按键选择电路 20

3.6数码管显示电路 21

3.7BUCK斩波电路 22

3.8电压电流的A/D采集 24

3.9MAX471介绍及工作原理 28

3.9.1MAX471介绍 28

3.9.2工作原理 28

4汇编源程序的设计实现 31

4.1系统整体程序框架 31

4.2电路启动初始化 31

4.3数码管显示子程序 32

4.4数据采集及模数转换程序 33

4.5充电子程序的设计 34

4.6电源子程序的设计 34

5结束语 36

致谢 37

参考文献 38

附录A：

主电路原理图 40

附录B：

汇编源程序 41

50

1绪论

1.1本课题的研究背景

近年来，随着电力、煤炭、石油等不可再生能源频频告急，能源问题日益成为制约国际社会经济发展的瓶颈，越来越多的国家开始实行“阳光计划”，开发太阳能资源，减少不可再生资源的消耗和环境污染，缓解能源压力，而且太阳能居家旅行使用方便，经济实用，光能开发势必会成为经济发展的新动力。

太阳能电池是利用太阳光和材料相互作用直接产生电能，不需要消耗燃料和水等物质，使用中不释放包括二氧化碳在内的任何气体，是对环境无污染的可再生能源。

这对改善生态环境、缓解温室气体的有害作用具有重大意义。

目前，太阳能电池的应用已从军事领域、航天领域进入工业、商业、农业、通信、家用电器以及公用设施等部门。

而且随着太阳能电池制造技术的改进以及新的光—电转换装置的发明，各国对环境的保护和对再生清洁能源的巨大需求，太阳能电池仍将是利用太阳辐射能比较切实可行的方法，可为人类未来大规模地利用太阳能开辟广阔的前景[1]。

1.2充电器的发展及其简单的类型

充电方式的选择直接影响着电池的使用效率和使用寿命，充电技术近年来发展非常迅速。

充电器的发展经历了三个阶段：

①限流限压式充电器

最原始的就是限压式充电，然后过渡到限流限压式充电，它使用的方式就是浅充浅放，其寿命表述就是时间，没有次数，比如10年。

这种充电模式的效果较差。

②恒流/限压式充电器

这是充电器发展的第二阶段，这种模式的充电器占据了充电器市场近半个世纪。

首先，以恒电流充电至预定的电压值，然后，改为恒电压完成剩余的充电。

一般两阶段之间的转换电压就是第二阶段的恒电压。

这种充电器充电电流总是低于电池的可接受能力，造成充电效率低，大大降低了电池的寿命。

③自适应智能充电器

随着大规模集成IC的出现，充电设备进入了一个全新的自适应、智能阶段，即称为第三代充电器。

自适应充电器遵循各类电池的充、放电规律进行充、放电。

并且具有温度补偿功能。

充电系统由具有特殊功能的单片机控制，不断检测系统参数，按模糊推理算法不断调整充电参数，同一充电器可适应不同种类电池的充电，充电器自适应调整自己的输出电流，无需人工选择，避免操作失误。

充电器的发展经历了三个阶段，相应的就出现了各种类型的充电器，以下就是一些简单的充电器类型：

普通型充电器：

这是最基本和最常用的一种简单型充电器，实际上就是一个变压器降压、二级管整流电路；

可调型充电器：

简单地说就是电池充电可调节，它是根据充电电池的电压来调节充电的方式；

自动型充电器：

顾名思义就是可以实现充电自动化的装置，它分为全自动型和半自动型，大多都可以进行软件编程，通过为处理起来实现特定的功能；

多功能型充电器：

就是可是实现多种功能的充电器，它的作用不仅仅局限于充电了，比如稳压充电器、恒流—恒压充电器，具有自检功能的充电器、具有停电记忆充电器、带放电功能的充电器等等；

还有其他许多的充电器，比如快速型充电器、恒流型充电器、太阳能充电器，都是在充电器发展的过程中逐渐产生的[2]。

1.3太阳能充电器

太阳能充电器与市面上的一般市电充电器相比有好多不相同的地方。

一般的市电充电器都是在引出来电网电压之后先进行降压处理，再通过整流装置给各种蓄电池充电，这种充电器的优点就是当市电稳定时它可以提供稳定的充电平台。

太阳能充电器由太阳能电池组件或者一些其他的光伏装置供电，输入电压一般都比较低，所以给蓄电池充电时可以直接连接蓄电池或者增加一级升压装置。

另外，太阳能充电器可以很方便的携带，这样它在一些比较恶劣的环境下也能够提供充电作用。

因此，太阳能充电器有着很大的发展前景。

在简单的了解了太阳能充电器与一般市电充电器的差别，但是无论在细节上有多大的差别，其总体设计思路是一样的：

都是电源供电、充电控制、蓄电池和负载这几部分构成，图1-1就表示了太阳能充电控制器的整体结构。

图1-1单片机控制太阳能充电器的结构

1.4光伏发电的特点

太阳能利用可分为热利用和光伏发电两种方式，热利用主要在采暖领域多，形式比较单一；而光伏发电可以把太阳能转换为当今最普遍的能源利用形式——电能，从而具有热利用不可比拟的优势。

太阳能发电又分为光电发电、光化学发电、光感应发电和光生物发电。

光伏发电是利用光伏电池这种半导体器件吸收太阳光辐射，使之转化成电能的直接发电形式，是当今太阳能发电的主流。

与常规发电和其他绿色发电技术相比，光伏发电系统具有如下的优势：

①是真正的无污染排放、不破坏环境的可持续发展的绿色能源。

太阳能不用燃料，运行成本很小，并且发电部件不易损坏，维护简单；

②利用的场合广泛和灵活，既可以独立于电网运行，也可以与电网并行运行；

③可作为电力用户供电可靠或