单片机的风光互补锂电池充电器的设计
【摘要】可持续发展已经成为现在的共识，煤炭，石油等传统能源不仅产生有害气体，造成温室效应且是不可再生资源。迫于当下的局势，发展新能源迫在眉睫。我国从80年代初期开始发展光伏能源，但是由于条件限制，光伏产业并不发达，由于材料技术的不足，很多的材料需要进口，同时受限于我国的封装技术，我国的光伏发电的产出消费比较低；此外，我国西部以及东部沿海地区，除了光照能源还有较高的风能开发能源，该两者都是绿色无污染能源。两者的市场培育和发展迟缓，缺乏培育和开拓的支持政策、措施。基于此，本文设计了基于STC12C5A60S2单片机的太阳能风能互补充电器系统。
目录
Abstract
目录
绪论
（一）研究背景
（二）研究意义
（三）研究内容
一、系统硬件电路设计
（一）整体方案
（二）方案论证
1、控制系统的选择
2、显示模块
3、升压模块
（三）系统各个模块的最终方案
二、硬件系统设计
（一）STC系列单片机核心系统电路的设计
（二）光照检测电路设计
（三）风光发电机充电电路、锂电池充电电路、升压电路的设计
（四）锂电池充电保护电路设计
（五）升压模块电路设计
（六）整体电路原理图
三、软件设计
（一）系统程序
（二）系统程序下载
四、系统调试
（一）调试步骤
（二）调试的注意事项
（三）软件调试
（四）制作问题
结 论
致 谢
参考文献
附录1电路原理图
附录2实物图
附录3源程序
绪论
（一）研究背景
能源危机是现在人不得不面对的世界性难题，所以，发展清洁的可持续的能源是必不可少的。太阳能就是最为庞大的能源储备，虽然能量转换比较低，但是由于其储备量几乎是无穷无尽的，又是清洁能源，所以这些年
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5^1^9^1^6^0^7^2^*
来备受青睐。现在各国都在努力提高能量转换比。太阳能可以说是一切能源的根本，所以大力发展太阳能是具有重要意义的。
人类想要世代生存在地球上就要解决能源的问题，地球上的可开采资源是用点少点，同时还造成了很严重的温室效应，所以开发可持续能源迫在眉睫，以满足人口的增长和人类的发展。太阳能发电不产生任何的废物，不会对环境造成破坏，同时太阳能发电组件成本不是很高，使用年限也够长，在材料技术、封装技术较好的情况下，正常可以使用18年左右。
（二）研究意义
风光互动的利用形式现在也已经发展起来了，在有风有日光的情况下可以同时发电，在夜晚可以用风力发电，要是再接入LED光源、充电器和蓄电池就是一个独立的系统。白天将风能太阳能转化为的电能存储在蓄电池中，夜间蓄电池为LED灯供电。
现在太阳能发展缓慢很大一个原因是充电器的转换比较低，而且太阳能充电器与电能充电器不同，这就造成了只有专业人员会维修。增加了成本。所以提前发展充电器技术是推广太阳能发电的动力。
（三）研究内容
本设计主要目的是通过风能和太阳能给手机充电，在手机和太阳能、风机之间还有一个锂蓄电池。当风机太阳能正在为电池充电时4个黄色LED灯做流水状态。锂电池充满后绿灯亮。本设计的单片机核心电路具有上电复位电路、按键复位电路和晶振电路。本文的研究方面有：
1.介绍在风光锂电池的重要性，并对国内的发展与弊端作研究，开发出一款低价实用的锂电池充电系统迫在眉睫。
2.从整体方案入手，分别讨论充电管理模块、充电升压模块、单片机模块、显示模块的硬件选择、硬件电路、硬件原理，并且设计出硬件原理图。
3.以主程序为主，子程序为辅，设计编写软件。
4.从正确仿真入手，通过元器件清单的购置、绘制电路PCB版图、焊接与组装完成后，通过实物调节，得出结论。
一、系统硬件电路设计
（一）整体方案
本设计由STC系列单片机核心电路、LED灯指示电路、锂电池电压检测电路、太阳能发电电路、风能发电电路、锂电池充电保护电路TP4056+3.7V升压到5V电路、电源电路组成。图11系统的整体方框。
（二）方案论证
我选择的是风光结合的方式来对手机进行充电，需要自己组装系统，需要的元器件大致有中央处理系统，储能元件。
1、控制系统的选择
作为本系统的控制核心，其运算精度和功能的多样性是我所需求的，充电设备得对于控制器的抗干扰能力又提出了更高的要求。
方案一：采取52单片机作为我的设计的微处理器。52单片机具有运算速度快，功耗低，抗干扰能力强等性能有点。运用了C语言，编写后可读性强。
方案二：采取FPGA（可编程门阵列）作为系统的处理器。FPGA是将所有的元器件都集成在芯片中，是的其运算能力强，体积小处理速度快等优点。
对于两种方案俩将的话，他们的运算速度，抗干扰性以及功耗等特点都符合我的设计要求，在运算方面FPGA的运算能力更高。但是用于锂电池充电设备FPGA未免显得大材小用了，提高了整个设计的成本，不利于充电社被的市场推广。所以我选择方案一作为控制器。
2、显示模块
显示模块在本设计中也很重要，是否在充电可以通过显示模块一眼看出，方便快捷。
方案一 采取1622液晶显示屏来显示当前的状态，充电多少。
方案二 采取LED灯。
液晶屏可以显示各种不同的数据动态。而LED小灯只能暗灭两种状态来显示设计情况，本设计要求是只要观察是否电路工作，设备是否充电完成，达到设计需要的要求。只要这些要求若采用显示屏的话电路复杂成本高，所以我选择方案二作为显示模块。
3、 升压模块
控制系统CPU的选择是核心，那放大电路模块就是本设计的动力了，只有在将信号放大后传输出去，才能够顺利的接收并最终完成。
方案一 采取达林顿管。通过达林顿管有对电路信号放大的原理，对电路中的信号放大，并且传输出去，达到电路中某些电路或者元件运行所需要的电压电流。
方案二 采取DCDC升压模块。
对于这两种方案来讲，采取达林管驱动控制可靠性、准确性能高。能够高质量的完成驱动任务。而使用方案二输入0.9V～5V任意直流电压，均可稳定输出5V直流电压，用单节AA电池供电即可输出高达200~300MA的电流，两节AA电池供电即可输出500～600MA的电流，可为您的手机、相机、单片机及数码产品供电选择方案二来作为我设计中得放大模块。
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Abstract
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绪论
（一）研究背景
（二）研究意义
（三）研究内容
一、系统硬件电路设计
（一）整体方案
（二）方案论证
1、控制系统的选择
2、显示模块
3、升压模块
（三）系统各个模块的最终方案
二、硬件系统设计
（一）STC系列单片机核心系统电路的设计
（二）光照检测电路设计
（三）风光发电机充电电路、锂电池充电电路、升压电路的设计
（四）锂电池充电保护电路设计
（五）升压模块电路设计
（六）整体电路原理图
三、软件设计
（一）系统程序
（二）系统程序下载
四、系统调试
（一）调试步骤
（二）调试的注意事项
（三）软件调试
（四）制作问题
结 论
致 谢
参考文献
附录1电路原理图
附录2实物图
附录3源程序
绪论
（一）研究背景
能源危机是现在人不得不面对的世界性难题，所以，发展清洁的可持续的能源是必不可少的。太阳能就是最为庞大的能源储备，虽然能量转换比较低，但是由于其储备量几乎是无穷无尽的，又是清洁能源，所以这些年
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5^1^9^1^6^0^7^2^*
来备受青睐。现在各国都在努力提高能量转换比。太阳能可以说是一切能源的根本，所以大力发展太阳能是具有重要意义的。
人类想要世代生存在地球上就要解决能源的问题，地球上的可开采资源是用点少点，同时还造成了很严重的温室效应，所以开发可持续能源迫在眉睫，以满足人口的增长和人类的发展。太阳能发电不产生任何的废物，不会对环境造成破坏，同时太阳能发电组件成本不是很高，使用年限也够长，在材料技术、封装技术较好的情况下，正常可以使用18年左右。
（二）研究意义
风光互动的利用形式现在也已经发展起来了，在有风有日光的情况下可以同时发电，在夜晚可以用风力发电，要是再接入LED光源、充电器和蓄电池就是一个独立的系统。白天将风能太阳能转化为的电能存储在蓄电池中，夜间蓄电池为LED灯供电。
现在太阳能发展缓慢很大一个原因是充电器的转换比较低，而且太阳能充电器与电能充电器不同，这就造成了只有专业人员会维修。增加了成本。所以提前发展充电器技术是推广太阳能发电的动力。
（三）研究内容
本设计主要目的是通过风能和太阳能给手机充电，在手机和太阳能、风机之间还有一个锂蓄电池。当风机太阳能正在为电池充电时4个黄色LED灯做流水状态。锂电池充满后绿灯亮。本设计的单片机核心电路具有上电复位电路、按键复位电路和晶振电路。本文的研究方面有：
1.介绍在风光锂电池的重要性，并对国内的发展与弊端作研究，开发出一款低价实用的锂电池充电系统迫在眉睫。
2.从整体方案入手，分别讨论充电管理模块、充电升压模块、单片机模块、显示模块的硬件选择、硬件电路、硬件原理，并且设计出硬件原理图。
3.以主程序为主，子程序为辅，设计编写软件。
4.从正确仿真入手，通过元器件清单的购置、绘制电路PCB版图、焊接与组装完成后，通过实物调节，得出结论。
一、系统硬件电路设计
（一）整体方案
本设计由STC系列单片机核心电路、LED灯指示电路、锂电池电压检测电路、太阳能发电电路、风能发电电路、锂电池充电保护电路TP4056+3.7V升压到5V电路、电源电路组成。图11系统的整体方框。
（二）方案论证
我选择的是风光结合的方式来对手机进行充电，需要自己组装系统，需要的元器件大致有中央处理系统，储能元件。
1、控制系统的选择
作为本系统的控制核心，其运算精度和功能的多样性是我所需求的，充电设备得对于控制器的抗干扰能力又提出了更高的要求。
方案一：采取52单片机作为我的设计的微处理器。52单片机具有运算速度快，功耗低，抗干扰能力强等性能有点。运用了C语言，编写后可读性强。
方案二：采取FPGA（可编程门阵列）作为系统的处理器。FPGA是将所有的元器件都集成在芯片中，是的其运算能力强，体积小处理速度快等优点。
对于两种方案俩将的话，他们的运算速度，抗干扰性以及功耗等特点都符合我的设计要求，在运算方面FPGA的运算能力更高。但是用于锂电池充电设备FPGA未免显得大材小用了，提高了整个设计的成本，不利于充电社被的市场推广。所以我选择方案一作为控制器。
2、显示模块
显示模块在本设计中也很重要，是否在充电可以通过显示模块一眼看出，方便快捷。
方案一 采取1622液晶显示屏来显示当前的状态，充电多少。
方案二 采取LED灯。
液晶屏可以显示各种不同的数据动态。而LED小灯只能暗灭两种状态来显示设计情况，本设计要求是只要观察是否电路工作，设备是否充电完成，达到设计需要的要求。只要这些要求若采用显示屏的话电路复杂成本高，所以我选择方案二作为显示模块。
3、 升压模块
控制系统CPU的选择是核心，那放大电路模块就是本设计的动力了，只有在将信号放大后传输出去，才能够顺利的接收并最终完成。
方案一 采取达林顿管。通过达林顿管有对电路信号放大的原理，对电路中的信号放大，并且传输出去，达到电路中某些电路或者元件运行所需要的电压电流。
方案二 采取DCDC升压模块。
对于这两种方案来讲，采取达林管驱动控制可靠性、准确性能高。能够高质量的完成驱动任务。而使用方案二输入0.9V～5V任意直流电压，均可稳定输出5V直流电压，用单节AA电池供电即可输出高达200~300MA的电流，两节AA电池供电即可输出500～600MA的电流，可为您的手机、相机、单片机及数码产品供电选择方案二来作为我设计中得放大模块。
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