太阳能手机电池充电器的设计
太阳能手机电池充电器的设计[20200408131946]
摘要
太阳光普照大地，没有任何地域限制，能够直接开发和利用，也无须开采和运输。根据这一性质，设计出成本低，性能高的太阳能手机充电器，取代传统的定点充电形式，可以进行移动充电，更加便捷。
本文的设计是以AT89S52单片机作为控制核心的控制电路。它是由按键复位电路、晶振电路、和A/D数据采集电路等来组成的。实现了将太阳辐射能转化为电能，然后由继电器过渡给LM7815提供稳定电压，经过DC/DC变换电路处理（降压、稳流），再为负载供电。在软件中实现了单片机的电压数据采集，控制电池片对负载的充电控制 。利用单片机最小系统的学习板，将程序下载入单片机中。
经过测试，本文设计的太阳能手机电池充电器能够给手机进行充电。硬件电路运行可靠、经济实用。经电压输出曲线比较，也基本符合锂电池的充电要求。
*查看完整论文请 +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
关键字:太阳能手机充电器单片机AD转换
目 录
1. 绪论 1
1.1 课题的目的和意义 1
1.2 课题研究的基础、现状与趋势 1
1.3 课题研究的主要内容 2
2. 太阳能充电器的理论基础 4
2.1 太阳能电池片的理论基础 4
2.1.1 太阳能电池的发电原理 4
2.1.2 太阳能电池的等效电路 5
2.2 蓄电池的理论基础 6
2.2.1 蓄电池在光伏系统中的作用 6
2.2.2 锂电池的基本工作原理 6
2.2.3 锂电池的充电控制原理 7
3.硬件设计 9
3.1 系统总体设计方案 9
3.2 控制电路设计 9
3.3 电源电路设计 10
3.3.1 LM7815、LM7805芯片介绍 10
3.3.2 LM7815、LM7805应用电路 11
3.4 按键复位电路设计 13
3.5 晶振电路设计 14
3.6 A/D转换电路设计 15
3.7 恒流模块的介绍 16
3.7.1 降压电路的介绍 16
3.7.2 恒定电流的介绍 17
4.软件设计 19
4.1 系统整体程序框架 19
4.2 电路启动初始化 20
4.3 A/D转换程序流程 20
5. 测试与分析 22
5.1 软件调试 22
5.2 硬件测试与分析 22
结语 25
参考文献 26
致谢 27
附录1：源程序 28
附录2：元器件清单 31
附录3： 实物图 32
1. 绪论
1.1 课题的目的和意义
太阳能能源作为一种新型的能源，它具有清洁环保、不会对环境造成污染、取之不尽，用之不竭的特点。但最重要的一点是，它没有任何的地域限制，这样就能开发西部，促进经济的发展。对于现阶段而言，人们对于太阳能的开发利用主要体现在两个方面：光热转换和光电转换。这篇文章中，我们利用了太阳能光电转换的特性，设计了一款太阳能手机电池充电器，满足人们的日常生活所需，同时也可以满足野外作业中对电子产品充电需求。
本文利用对AT89S52单片机的控制，将太阳能变换为稳定的直流电后给手机充电，并调整直流电给手机和蓄电池充电步骤，也让它作为一般直流电源给电子设备使用。充电器具有体积小，安全性高，使用寿命长，绿色清洁等优点。传统的充电方式都需要在一个定点的形式下进行，如插座充电器，或是电脑USB充电等。但是太阳能手机电池充电器，在野外有太阳的情况下就可以给手机充电。携带也方便，有很强的应用价值。
1.2 课题研究的基础、现状与趋势
太阳能能源它作为一种可再生的能源，具有取之不尽、用之不竭和干净无污染等特点，因此它有着广阔的应用前景。当然也正因如此，太阳能这种新型能源正渐渐的开始作为化石能源的替代能源被开发利用。
与常规能源相比较而言，太阳能作为一种新型的能源，它的优势相对有以下几个。（1）先从自然地角度来说，太阳能是一切生物想要生存下去所必须的能量来源。(2）太阳能电池可以设置在房顶等平时我们一般使用不到的空间，没有噪音，使用寿命也很长。关键在于，它是一种一旦设置完毕后就几乎不需要再调整或是保养的设备（3）现在的对太阳能的利用已经不仅仅是我么日常生活最经常接触到的太阳能热水器，它还在事军事领域、通讯领域和城市建设领域中都起到了重大的作用。
在日常生活中，相信已经有部分的电子发烧友们都已经在关注太阳能手机充电器了。下面为大家介绍区分出太阳能手机充电器的方法。首先介绍下太阳能手机电池充电器的主要构造：太阳能电池板、控制电路板、电池。
我们能看到的太阳能充电器的部件有：太阳能板。
太阳能电池板：现在的太阳能电池板一般会分为多晶硅、非晶硅和单晶硅。一般的太阳能充电产品都是使用晶硅太阳能电池板。而其中的单晶硅太阳能电池板又是转换效率最高的。辨别方式也很简单，非晶硅一般是使用在计算器上的小块太阳能板；多晶硅看起来一闪一闪的，可以看得出不规则块状的。
而我们看不见的部件则有：电路控制板和电池
（1）电路控制板：一般都会有过流保护，防止烧毁电池板（电路中的某些零部件），这样甚至会把你的手机或者别的数码设备充坏。
充电电流：现在的充电电流的大小一半是与电池的容量大小相匹配的。相对于我们平常使用的电子设备而言，应该不大于1A。现在使用的一般都是500mA左右的。
充电电压：现在的电子产品都会规定充电器最高输出电压。而充电电压的大小一般会由电池的充电限制电压来决定。例如现在给12V的蓄电池充电，一般的电池板设计电压是17V，开路电压为21V，当我们接上蓄电池的时候，由于蓄电池会对电池板产生一个降压的处理（一般会降到13.5V~14V这样）。我们要切记，电池板的电压必须要高于蓄电池的电压，这样才可以进行充电。
（2）电池：电池方面有三点。第一是容量，电池的容量用C=I*T(单位以mAh或Ah)来表示，其中C是容量(库仑)，I是电流，T是时间。1mAh表示千分之一安培的电流放电一小时所累积的放电量。第二是锂电池的材质，硬壳的铝壳锂电池，如果用久了，万一发生爆炸就很危险。而另一种是塑料纸的锂电池，如果是这种用久了一般情况下只会膨胀。第三是电池保护板，是保护电池的。
从现在的能源使用角度来看，太阳能的广泛使用是必然趋势。我们现在的研究既是为了探索，更是为了日后的发展做出自己的贡献。太阳能手机充电器不仅仅是方便了大家的日常生活，更是能为现代军事所用，它对信息化在野战中的作用做出了保障。
1.3 课题研究的主要内容
现在设计的这个课题的主要研究内容是：太阳能电池板先给单片机供电，从而继电器得以导通，电压在经过LM7815的稳压后，输出给恒流模块，经过降压和恒流后供电给负载。
第一章：课题研究的目的和意义，分析了研究的基础、现状与趋势。
第二章：分析太阳能手机电池充电器能够实现充电功能的理论基础。具体介绍了太阳能电池发电的理论基础和蓄电池的理论基础。
第三章：太阳能手机电池充电器的已经设计方案。主要是用AT89S52单片机控制电路，将电池板输出的直流电压经过一系列的变换后供给电池，进行充电。通过稳压电路、降压电路为负载手机充电，同时也可以给蓄电池进行充电，以备不时之需。
第四章：太阳能手机电池充电器的软件设计方案。用C语言编写实现硬件需要实现的程序，介绍了软件部分程序的流程。分析单片机工作流程。
第五章：完成最后的实验测试环节。利用Keil C51软件对程序进行进行调试，无误后，将程序下载入单片机中。完成实物的组装后，在太阳下观测其充电效果，发现问题并解决问题。
2. 太阳能充电器的理论基础
2.1 太阳能电池片的理论基础
2.1.1 太阳能电池的发电原理
我们现在常用的光伏电池的表面都会覆盖着一层金属质地的半导体薄片。假设光照射在该太阳能电池上，其中的一部分从光能转化为热能被消耗掉，还有一些光能可以被太阳能电池所吸收，而当足够量的光子被它吸收的时候，就可以在硅片中形成一定量的共价键，从而在P型硅或者是N型硅中产生电子—空穴对。在N区和P区临界面的空穴和电子，在电场电荷的作用下将会更加远离，也就是电子会向N区移动，而空穴则会向P区移动。此时，因为带电粒子的定向运动，N区和P区之间就可以在外加接口处测到一个电压。这样的一种现象我们就称它为光电伏打效应。并且电子—空穴对越是多，相对应的电压就越是高。
摘要
太阳光普照大地，没有任何地域限制，能够直接开发和利用，也无须开采和运输。根据这一性质，设计出成本低，性能高的太阳能手机充电器，取代传统的定点充电形式，可以进行移动充电，更加便捷。
本文的设计是以AT89S52单片机作为控制核心的控制电路。它是由按键复位电路、晶振电路、和A/D数据采集电路等来组成的。实现了将太阳辐射能转化为电能，然后由继电器过渡给LM7815提供稳定电压，经过DC/DC变换电路处理（降压、稳流），再为负载供电。在软件中实现了单片机的电压数据采集，控制电池片对负载的充电控制 。利用单片机最小系统的学习板，将程序下载入单片机中。
经过测试，本文设计的太阳能手机电池充电器能够给手机进行充电。硬件电路运行可靠、经济实用。经电压输出曲线比较，也基本符合锂电池的充电要求。
*查看完整论文请 +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
关键字:太阳能手机充电器单片机AD转换
目 录
1. 绪论 1
1.1 课题的目的和意义 1
1.2 课题研究的基础、现状与趋势 1
1.3 课题研究的主要内容 2
2. 太阳能充电器的理论基础 4
2.1 太阳能电池片的理论基础 4
2.1.1 太阳能电池的发电原理 4
2.1.2 太阳能电池的等效电路 5
2.2 蓄电池的理论基础 6
2.2.1 蓄电池在光伏系统中的作用 6
2.2.2 锂电池的基本工作原理 6
2.2.3 锂电池的充电控制原理 7
3.硬件设计 9
3.1 系统总体设计方案 9
3.2 控制电路设计 9
3.3 电源电路设计 10
3.3.1 LM7815、LM7805芯片介绍 10
3.3.2 LM7815、LM7805应用电路 11
3.4 按键复位电路设计 13
3.5 晶振电路设计 14
3.6 A/D转换电路设计 15
3.7 恒流模块的介绍 16
3.7.1 降压电路的介绍 16
3.7.2 恒定电流的介绍 17
4.软件设计 19
4.1 系统整体程序框架 19
4.2 电路启动初始化 20
4.3 A/D转换程序流程 20
5. 测试与分析 22
5.1 软件调试 22
5.2 硬件测试与分析 22
结语 25
参考文献 26
致谢 27
附录1：源程序 28
附录2：元器件清单 31
附录3： 实物图 32
1. 绪论
1.1 课题的目的和意义
太阳能能源作为一种新型的能源，它具有清洁环保、不会对环境造成污染、取之不尽，用之不竭的特点。但最重要的一点是，它没有任何的地域限制，这样就能开发西部，促进经济的发展。对于现阶段而言，人们对于太阳能的开发利用主要体现在两个方面：光热转换和光电转换。这篇文章中，我们利用了太阳能光电转换的特性，设计了一款太阳能手机电池充电器，满足人们的日常生活所需，同时也可以满足野外作业中对电子产品充电需求。
本文利用对AT89S52单片机的控制，将太阳能变换为稳定的直流电后给手机充电，并调整直流电给手机和蓄电池充电步骤，也让它作为一般直流电源给电子设备使用。充电器具有体积小，安全性高，使用寿命长，绿色清洁等优点。传统的充电方式都需要在一个定点的形式下进行，如插座充电器，或是电脑USB充电等。但是太阳能手机电池充电器，在野外有太阳的情况下就可以给手机充电。携带也方便，有很强的应用价值。
1.2 课题研究的基础、现状与趋势
太阳能能源它作为一种可再生的能源，具有取之不尽、用之不竭和干净无污染等特点，因此它有着广阔的应用前景。当然也正因如此，太阳能这种新型能源正渐渐的开始作为化石能源的替代能源被开发利用。
与常规能源相比较而言，太阳能作为一种新型的能源，它的优势相对有以下几个。（1）先从自然地角度来说，太阳能是一切生物想要生存下去所必须的能量来源。(2）太阳能电池可以设置在房顶等平时我们一般使用不到的空间，没有噪音，使用寿命也很长。关键在于，它是一种一旦设置完毕后就几乎不需要再调整或是保养的设备（3）现在的对太阳能的利用已经不仅仅是我么日常生活最经常接触到的太阳能热水器，它还在事军事领域、通讯领域和城市建设领域中都起到了重大的作用。
在日常生活中，相信已经有部分的电子发烧友们都已经在关注太阳能手机充电器了。下面为大家介绍区分出太阳能手机充电器的方法。首先介绍下太阳能手机电池充电器的主要构造：太阳能电池板、控制电路板、电池。
我们能看到的太阳能充电器的部件有：太阳能板。
太阳能电池板：现在的太阳能电池板一般会分为多晶硅、非晶硅和单晶硅。一般的太阳能充电产品都是使用晶硅太阳能电池板。而其中的单晶硅太阳能电池板又是转换效率最高的。辨别方式也很简单，非晶硅一般是使用在计算器上的小块太阳能板；多晶硅看起来一闪一闪的，可以看得出不规则块状的。
而我们看不见的部件则有：电路控制板和电池
（1）电路控制板：一般都会有过流保护，防止烧毁电池板（电路中的某些零部件），这样甚至会把你的手机或者别的数码设备充坏。
充电电流：现在的充电电流的大小一半是与电池的容量大小相匹配的。相对于我们平常使用的电子设备而言，应该不大于1A。现在使用的一般都是500mA左右的。
充电电压：现在的电子产品都会规定充电器最高输出电压。而充电电压的大小一般会由电池的充电限制电压来决定。例如现在给12V的蓄电池充电，一般的电池板设计电压是17V，开路电压为21V，当我们接上蓄电池的时候，由于蓄电池会对电池板产生一个降压的处理（一般会降到13.5V~14V这样）。我们要切记，电池板的电压必须要高于蓄电池的电压，这样才可以进行充电。
（2）电池：电池方面有三点。第一是容量，电池的容量用C=I*T(单位以mAh或Ah)来表示，其中C是容量(库仑)，I是电流，T是时间。1mAh表示千分之一安培的电流放电一小时所累积的放电量。第二是锂电池的材质，硬壳的铝壳锂电池，如果用久了，万一发生爆炸就很危险。而另一种是塑料纸的锂电池，如果是这种用久了一般情况下只会膨胀。第三是电池保护板，是保护电池的。
从现在的能源使用角度来看，太阳能的广泛使用是必然趋势。我们现在的研究既是为了探索，更是为了日后的发展做出自己的贡献。太阳能手机充电器不仅仅是方便了大家的日常生活，更是能为现代军事所用，它对信息化在野战中的作用做出了保障。
1.3 课题研究的主要内容
现在设计的这个课题的主要研究内容是：太阳能电池板先给单片机供电，从而继电器得以导通，电压在经过LM7815的稳压后，输出给恒流模块，经过降压和恒流后供电给负载。
第一章：课题研究的目的和意义，分析了研究的基础、现状与趋势。
第二章：分析太阳能手机电池充电器能够实现充电功能的理论基础。具体介绍了太阳能电池发电的理论基础和蓄电池的理论基础。
第三章：太阳能手机电池充电器的已经设计方案。主要是用AT89S52单片机控制电路，将电池板输出的直流电压经过一系列的变换后供给电池，进行充电。通过稳压电路、降压电路为负载手机充电，同时也可以给蓄电池进行充电，以备不时之需。
第四章：太阳能手机电池充电器的软件设计方案。用C语言编写实现硬件需要实现的程序，介绍了软件部分程序的流程。分析单片机工作流程。
第五章：完成最后的实验测试环节。利用Keil C51软件对程序进行进行调试，无误后，将程序下载入单片机中。完成实物的组装后，在太阳下观测其充电效果，发现问题并解决问题。
2. 太阳能充电器的理论基础
2.1 太阳能电池片的理论基础
2.1.1 太阳能电池的发电原理
我们现在常用的光伏电池的表面都会覆盖着一层金属质地的半导体薄片。假设光照射在该太阳能电池上，其中的一部分从光能转化为热能被消耗掉，还有一些光能可以被太阳能电池所吸收，而当足够量的光子被它吸收的时候，就可以在硅片中形成一定量的共价键，从而在P型硅或者是N型硅中产生电子—空穴对。在N区和P区临界面的空穴和电子，在电场电荷的作用下将会更加远离，也就是电子会向N区移动，而空穴则会向P区移动。此时，因为带电粒子的定向运动，N区和P区之间就可以在外加接口处测到一个电压。这样的一种现象我们就称它为光电伏打效应。并且电子—空穴对越是多，相对应的电压就越是高。
版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/dzxx/gdxx/176.html
