智能充电器的设计
目 录
一、 引言 1
（一） 充电宝的发展背景 1
（二） 充电宝的国内外发展现状 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） STC89C51单片机概述 3
（三） 太阳能电池板模块 4
（四） 锂电池 5
（五） ADC0832模数转换器介绍 5
（六） LCD1602屏幕概述 7
三、 硬件系统设计 8
（一） 方案设计 8
（二） STC89C51单片机最小系统 8
（三） 光伏板、锂电池及BUCK型DC-DC电路设计 9
（四） ADC0832模数转换器电路设计 10
（五） LCD1602显示器外围电路设计 11
四、 软件系统设计 12
（一） 软件流程设计 12
（二） ADC0832转换流程设计 13
（三） LCD1602屏幕显示流程设计 14
五、 Proteus仿真与调试 16
总结 19
致谢 20
参考文献 21
附录一 原理图 22
附录二 PCB图 23
附录三 部分程序 24
引言
充电宝的发展背景
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，减轻传统发电站
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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，探究太阳能充电宝的原理和意义，并在此基础上设计了一款以太阳能为能源输入的智能充电宝。设计太阳能充电宝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，它能够实现为充电宝内部锂电池的充电，而快捷性在于由于和电力电子相结合，高性能的DC—DC电路使得充电宝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为锂电池充电，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。
充电宝的国内外发展现状
目前国内外对于充电宝的研究非常火热，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，因此这种充电宝就没有了用处；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宝的性能稳定下来，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智能充电宝控制系统，能够应对野外没有220V电源情况下为充电宝充电，这样再也无须担心出行带来的电子设备充电问题，另外为系统实现了如下功能：
以太阳能作为电源输入，为充电宝充电；
充电宝输出电压为5V，最大输出电流为3A；
具有液晶显示功能，显示充电宝的剩余电量；
具有报警功能，当充电宝电量不足或者充电完成时，发出警报提示。
方案选择及元器件介绍
单片机的选择
方案一：选择中国宏晶公司推出的8位单片机STC89C51单片机作为本控制系统的主控单片机，STC89C51单片机同美国ATMEL公司的STC89C51属于同一种类型的单片机，都属于C51，片内采用INTEL公司的MCS-51内核作为片内的CPU，在CPU外部集成了一些常用的外围模块，如UART串口、两个外部中断管脚以及定时器模块等。STC89C51单片机的定时器是一款具有16位精度的高性能定时器，它的精确定时使得它能够应用在一些需要精确定时的场合。由于大学期间对51单片机有过系统的学习，并且已经掌握了其使用方法，因此本系统选择STC89C51单片机作为主控核心，能够大大缩短毕业设计的开发周期。
方案二：选用美国微芯半导体（Microchip）公司研发的PIC单片机作为主控芯片，PIC单片机的最大亮点是它以应用为出发，推出了适用于不同应用的几十种型号，这种单片机在推出时凭借着它极强的抗干扰能力迅速地在汽车领域赢得了广泛的应用，比如在汽车的点火器应用中，对单片机的要求是抗干扰能力强、芯片管脚少、管脚输出电流能力强、存储器容量小以及片内资源少，于是Microchip就推出了只有八个管脚PIC12
一、 引言 1
（一） 充电宝的发展背景 1
（二） 充电宝的国内外发展现状 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） STC89C51单片机概述 3
（三） 太阳能电池板模块 4
（四） 锂电池 5
（五） ADC0832模数转换器介绍 5
（六） LCD1602屏幕概述 7
三、 硬件系统设计 8
（一） 方案设计 8
（二） STC89C51单片机最小系统 8
（三） 光伏板、锂电池及BUCK型DC-DC电路设计 9
（四） ADC0832模数转换器电路设计 10
（五） LCD1602显示器外围电路设计 11
四、 软件系统设计 12
（一） 软件流程设计 12
（二） ADC0832转换流程设计 13
（三） LCD1602屏幕显示流程设计 14
五、 Proteus仿真与调试 16
总结 19
致谢 20
参考文献 21
附录一 原理图 22
附录二 PCB图 23
附录三 部分程序 24
引言
充电宝的发展背景
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，减轻传统发电站
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥3^5`1^9`1^6^0`7^2$
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，探究太阳能充电宝的原理和意义，并在此基础上设计了一款以太阳能为能源输入的智能充电宝。设计太阳能充电宝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，它能够实现为充电宝内部锂电池的充电，而快捷性在于由于和电力电子相结合，高性能的DC—DC电路使得充电宝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为锂电池充电，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。
充电宝的国内外发展现状
目前国内外对于充电宝的研究非常火热，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，因此这种充电宝就没有了用处；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宝的性能稳定下来，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智能充电宝控制系统，能够应对野外没有220V电源情况下为充电宝充电，这样再也无须担心出行带来的电子设备充电问题，另外为系统实现了如下功能：
以太阳能作为电源输入，为充电宝充电；
充电宝输出电压为5V，最大输出电流为3A；
具有液晶显示功能，显示充电宝的剩余电量；
具有报警功能，当充电宝电量不足或者充电完成时，发出警报提示。
方案选择及元器件介绍
单片机的选择
方案一：选择中国宏晶公司推出的8位单片机STC89C51单片机作为本控制系统的主控单片机，STC89C51单片机同美国ATMEL公司的STC89C51属于同一种类型的单片机，都属于C51，片内采用INTEL公司的MCS-51内核作为片内的CPU，在CPU外部集成了一些常用的外围模块，如UART串口、两个外部中断管脚以及定时器模块等。STC89C51单片机的定时器是一款具有16位精度的高性能定时器，它的精确定时使得它能够应用在一些需要精确定时的场合。由于大学期间对51单片机有过系统的学习，并且已经掌握了其使用方法，因此本系统选择STC89C51单片机作为主控核心，能够大大缩短毕业设计的开发周期。
方案二：选用美国微芯半导体（Microchip）公司研发的PIC单片机作为主控芯片，PIC单片机的最大亮点是它以应用为出发，推出了适用于不同应用的几十种型号，这种单片机在推出时凭借着它极强的抗干扰能力迅速地在汽车领域赢得了广泛的应用，比如在汽车的点火器应用中，对单片机的要求是抗干扰能力强、芯片管脚少、管脚输出电流能力强、存储器容量小以及片内资源少，于是Microchip就推出了只有八个管脚PIC12
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