基于单片机的太阳能充电器本科设计Word下载.docx

基于单片机的太阳能充电器本科设计Word下载.docx

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便携式太阳能充电器

摘要

16到20世纪，随着工业革命的兴起，科学技术的不断发展，人们对自然界中化石能源的索取速度越来越快、数量越来越多。

与此同时，化石能源的燃烧对于自然界的生态环境造成了难以弥补的破坏。

作为可再生能源，太阳能有着广阔的应用前景，可以成为移动设备供电的有吸引力的能源。

当我们外出或旅游时，常常因为手机没电所带来的麻烦而苦恼，但又不能及时找到可以充电的场所，影响了手机的正常使用。

为了解决这一问题，本毕业设计介绍一种便携式的太阳能手机充电器，利用单片机控制，实现对移动设备充放电的自由与智能控制。

与常规的充电器相比，太阳能充电器必将因为便携式而得到长远的发展。

关键词：

能源；

太阳能；

电池；

单片机；

便携式

PortableSolarChargerbasedonMicrocontroller

Abstract

From16to20century,withtheriseofindustrialrevolutionandcontinuousdevelopmentofscienceandtechnology,peopledemandalargequantityoffossilenergywithincreasingspeed.Atthesametime,theburningoffossilenergyhascausedirreparabledamagetotheenvironment.Asarenewableenergy,solarenergyenjoysbroadapplicationprospect.Solarpowerisattractive,becauseitsuppliespowerforportabledevices.Whenwegooutortravel,weareoftenbotheredbythefailingpowerofcellphone.Andwecan’tfindplacestochargeintime,whichaffectsthenormaluseofmobilephone.Inordertosolvethisproblem,thisthesiswillintroduceatypeofportablesolarmobilecharger,usingsingle-chipmicrocomputersothatthechargeanddischargeofmobiledevicescanbefreelyandintelligentlycontrolled.Comparedwiththeconventionalcharger,solarenergychargerwilldefinitlyhavealong-termdevelopmentforitsportabletype.

Keywords:

energy;

solarenergy;

battery;

intelligent;

portable

1.绪论

1.1太阳能充电器的研究背景

人口的增长与能源的短缺之间的矛盾一直都是现代社会面临的难题，在一些发展中国家尤为突出，当然，对于我们中国这个人口最多的发展中国家尤为突出。

一些能源专家认为，在众多可再生能源中，太阳能不但取之不尽，而且清洁安全，是理想的可再生能源。

我国的太阳能资源比较丰富，而且国家近年来在太阳能的研利用上投入了较多的精力，在未来的几十年里，太阳能光伏发电的发展潜力巨大。

太阳能的利用主要有两大方向，一是把太阳能转化为热能，另一个就是将太阳能转化为电能，其中重点是后者。

理论上，只要需要电源的场合都可以用得到光伏发电技术，大到航天器，小到玩具。

目前，光伏发电产品主要用于三大方面：

一是为无电场合提供电源，主要为新疆西藏等一些无电地区生活生产提供电力；

二是日用电子产品，如各类太阳能充电器、太阳能路灯等；

三是并网发电。

专家预测，到本世纪后期，太阳能发电将在世界电能结构中占据80%的位置。

一段时间以来，太阳能一直被广泛地用于高新科技产业。

然而随着光伏发电技术的成熟，太阳能的利用已经走进了千家万户。

近段时间，人们正考虑把太阳能用于范围更宽广的消费电子应用。

太阳能充电器便应运而生了。

1.2太阳能充电器的优点

便携式太阳能充电器相对于其他的能源，在便利性、节能、智能、安全方面，太阳能充电器与常规充电器相比，有以下优点：

（1）、适用于各种户外场合。

当您在户外作业、旅游时,只需要把便携式太阳能充电器放置在一个有阳光的地方，即可以为手机等移动设备提供电源，从而保证与外界的信息畅通，是喜爱旅游、经常出差、野外作业的人士的不二选择；

（2）、能源的供应来自太阳能。

不仅以绿色能源作为供应源，而且光伏发电设备极为精炼，可靠稳定，安装维护简便；

（3）、拥有单片机充分的智能性。

不仅具有完善的电压电流检测保护电路，并通过显示电路显示出电路状态，而且可以通过六个功能键灵活的选择电路的电压电流输出，可以为不同的电子产品提供电源；

（4）、使用方便。

无论何时何地,您都可以极为方便的对您的移动设备进行充电。

当然，在太阳能充电器的能源采集的利用也存在分散、不稳定、效率低以及成本高的不利条件，但是，随着科技的发展以及人们理念问题的变化，太阳能的完美发展将呈现在我们面前。

1.3本课题研究的主要内容

便携式太阳能充电器在阳光下，通过光能转换为电能并通过控制电路把光能产生的电能对移动电子产品进行充电。

本毕业设计所研究的便携式太阳能充电器工作原理为：

首先将太阳能转化为电能，之后经过DC/DC变换电路处理后，由充电电路为负载供电。

作为安全性的电池，目前聚合物锂电池的充电方式一般为恒流恒压充电：

首先以稳定电流充电，当电池电压升高至一定值时，电路状态改为稳定电压充电，之后电流逐渐降低至零，充电完成。

利用单片机进行智能控制，采用模块式结构以及USB接口，通过对输出电流电压的调节，可对手机等电子产品进行充电，并能在电池充电完成后自动停止充电。

2.硬件设计

2.1总体方案的设计

考虑整体因素，一方面太阳光因时间问题参数变化较大，另一方面太阳能电池在使用时内阻高，导致输出电压不稳定和输出电流较小等问题。

因此，需要一个能起到稳定电压电流的元件作为充电电路的中介—7805。

如今的电子产品的研发和生产已经进入了智能化时代，理所当然的，本设计的便携式移动太阳能充电器也要做到智能化。

本设计中将采用AT89C51单片机做为充电电路的控制器，从而实现充电过程的智能化。

并由ADC0809实现数据的采集及转换，由AT89C51单片机进行处理，实现电路的智能输出与控制。

而且，在电路中加入按键以及显示电路，将电路的整体性能提升到一个较高的等级。

图2-1为系统设计总体方案示意图。

图2-1系统设计总体方案示意图

2.2太阳能光伏发电系统简介

太阳能光伏发电是直接将太阳能转换为电能的发电形式。

在太阳的光照下，单元太阳能电池组件能产生一定的电动势，通过单元组件的串并联构成太阳能电池方阵，以达到系统输入电压的要求。

通过智能控制器对移动设备进行直接充电或者对蓄电池进行充电以备不时之需。

目前，太阳能光伏发电技术的应用已从军事、航天等高新科技领域走进平民百姓的视野。

而且在西藏等地区对于电能的传输较内地更为麻烦，对于太阳能的采集有更高的优势，因此能够得到更好的应用。

从长远的目光来看，随着太阳能电池制造技术的发展以及光伏发电装置性能的不断完善，必将为人类大规模地利用太阳能提供广阔的市场，太阳能的利用也一定会占据越来越重要的地位。

2.3太阳能电池参数及选用标准

根据太阳能电池板所用材料的不同可分为：

（1）硅太阳能电池；

（2）无机盐多元化合物为材料的太阳能电池，如砷化镓III-V，硫化镉，铜铟硒等；

（3）功能高分子材料（有机半导体）太阳能阳能电池；

（4）纳米晶太阳能电池。

在此设计中，我们采用的是硅太阳能电池。

表2-1为硅太阳能电池分类与简介：

表2-1硅太阳能电池分类与简介

电池类型

实验室转换效率

生产转换效率

性能

单晶硅太阳能电池

24.7%

15%

效率高于非晶硅薄膜电池

多晶硅薄膜太阳能电池

18%

10%

非晶硅薄膜太阳能电池

8%

成本低重量轻，稳定性不高，转换效率较高

太阳能电池板是太阳能供电系统工作的基础，其功能是将太阳光的能量转化为电能以满足人们的各项要求。

该设计采用模块组合，将太阳能板进行串、并联以达到具有一定要求的输出电流和输出电压的一组光伏电池。

考虑市面