畢業設計說明書太陽能光伏發電照明系統的設計學生姓名學號1105044213學院計算機與控制工程專業電氣工程及其自動化指導教師2015年06月中北大學2015屆畢業設計說明書1太陽能光伏發電照明系統的設計摘要隨著傳統能源的消耗殆盡與低碳的生活模式的深入人心，開發新能源已經迫在眉睫了，太陽能研究與使用的重要性也已經不說自明了。同時，世界各地的大型光伏電站的投建，也為人類提供了一種新能源解決方案。此外，小型離網系統因為它具有簡單而靈活的特點，它在未來也必然會成為光伏發電舉足輕重的又一個重要領域，因此研究離網型太陽能充放電系統很有必要。鑒于此，本文設計基于單片機的太陽能鉛酸蓄電池的充放電控制，單片機采用STC89C52，蓄電池則采用了鉛酸蓄電池。本文的主要工作是研究PV陣列的發電與PV陣列結合鉛酸蓄電池的充放電原理，從而使蓄電池安全而合理地充放電，使負載能穩定可靠地工作。關鍵詞單片機STC89C52,UC3906,鉛酸蓄電池，電池充放電控制系統。中北大學2015屆畢業設計說明書2DESIGNOFSOLARPHOTOVOLTAICPOWERGENERATIONLIGHTINGSYSTEMABSTRACTWITHTHEMODEOFLIFEOFTHEDEPLETIONOFTRADITIONALENERGYANDLOWCARBONSINKDEEPINTOTHEHEARTSOFTHEPEOPLE,THEDEVELOPMENTOFNEWENERGYSOURCESISIMMINENT,THEIMPORTANCEOFSOLARENERGYRESEARCHANDUSEALSOHASNOTSAIDINVENTEDASELFATTHESAMETIME,THEINVESTMENTANDCONSTRUCTIONOFLARGEPHOTOVOLTAICPOWERSTATIONSALLOVERTHEWORLDALSOPROVIDEANEWENERGYSOLUTIONFORHUMANBEINGSINADDITION,SMALLOFFGRIDSYSTEMBECAUSEITHASTHECHARACTERISTICSOFSIMPLEANDFLEXIBLE,ITINTHEFUTUREWILLBECOMEANOTHERIMPORTANTFIELDOFPHOTOVOLTAICPOWERGENERATIONHASAPIVOTALTHEREFORE,THESTUDYOFOFFGRIDSOLARCHARGINGANDDISCHARGINGSYSTEMISVERYNECESSARYINVIEWOFTHIS,THISPAPERDESIGNSTHECHARGINGANDDISCHARGINGCONTROLOFTHESOLARENERGYACIDBATTERYBASEDONSCM,ANDADOPTSTHESTC89C52,THEBATTERYISUSEDFORTHELEADACIDBATTERYTHEMAINWORKOFTHISPAPERISTHERESEARCHOFPVARRAYPOWERANDPVARRAYCOMBINEDWITHTHEORYOFLEADACIDBATTERYCHARGINGANDDISCHARGING,THUSMAKINGTHEBATTERYSAFETYANDREASONABLECHARGEANDDISCHARGE,SOTHATTHELOADCANWORKSTABLYANDRELIABLYKEYWORDSSINGLECHIPMICROCOMPUTERUC3906,STC89C52,LEADACIDBATTERY,BATTERYCHARGEANDDISCHARGECONTROLSYSTEM中北大學2015屆畢業設計說明書1目錄1引言111課題研究背景及意義112光伏發電的發展歷程與發展現狀313本論文研究的主要內容42系統設計簡介521單片機的簡介及選擇522路燈系統簡介73系統硬件電路設計931PV板特性與等效電路932太陽能LED路燈控制器功能模塊概述13321晶振電路13322復位電路1333電壓采集模塊1434LCD1602顯示模塊1535白天黑夜不同工作狀態控制模塊1636UC3906智能充電模塊184系統程序的設計2041主程序流程圖2042其它子程序設計215系統調試22附錄系統程序清單25參考文獻33結論與展望35致謝36中北大學2015屆畢業設計說明書11引言目前，隨著地球上化石燃料資源的日益匱乏，而太陽能作為一種可以無限使用的清潔能源，在新能源的領域逐漸走入人們的視線范圍之內。太陽能電池充放電控制器作為光伏太陽能路燈照明系統的核心直接影響太陽能路燈的工作效率和使用壽命。為了適應不同額場合與各種負載應用的需要，本設計利用了STC89C52單片機與AD采樣來獲得數據從而對蓄電池的充電過程來進行監控，選用UC3906芯片來控制蓄電池的三段式充電，并利用發光二極管表示各個充電狀態。首先，恒流充電階段是用大電流來恒流充電，電流值I的值因蓄電池的容量不同而不同，一般情況為I01CC是蓄電池組容量。當蓄電池處于恒流充電狀態，控制器會重復檢測蓄電池端電壓，當蓄電池端電壓到一定值時，恒流充電狀態結束。所謂恒壓充電就是說充電電壓始終保持在148V，當充電電流減小到一定預設值的時候恒流充電結束，充電器開始進入浮充電狀態。當蓄電池處于浮充電狀態，電池電壓始終保持在108V，這個小電壓主要為了補充蓄電池的自放電損耗，當浮充狀態開始就標志著恒壓充電狀態結束了。本次設計主要采用STC89C52單片機來進行光伏發電照明系統的控制，而為了簡化開發的復雜程度，采用了UC3906這一專用的蓄電池光伏充放電控制芯片，簡化電路的同時也使充放電功能更加的穩定。本次設計要解決的問題是光伏發電照明系統在離網的情況下的工作方式，同時對于提高光伏發電利用率與蓄電池的保護起著重要作用，在某種意義上對于推廣新能源的應用起到了積極的作用，幫助了人類更有效地利用著清潔能源，能更早日地擺脫能源的危機。11課題研究背景及意義太陽能做為一種新型的可無限使用的能源在能源市場和領域也占據著越來越重要的角色，并且逐漸擠壓傳統能源的市場。而且隨著制造工藝和技術的逐漸成熟，光伏系統的價格也已經大幅度的下降了。目前，即便是商業電力公司，他們也積極地尋找可以通過利用太陽能從而構建更穩定的成本結構的途徑。研究結果也表明，太陽能的收集與發展在北方有著天然的優勢。在美國的加利福尼亞州，電費每年都要上漲67左右。而太陽能在預防未來電費的居高不下方面有重要意義。許多發達國家甚至有國家政策支持鼓勵太陽能發電來反賣給電力公司獲得經濟上的獎勵。此外，相比較高成本化石燃料污染與全球溫室效應等，太陽能的優勢不僅是使用范圍更廣，而且也更經中北大學2015屆畢業設計說明書2濟。從很久以前，人們的想法里太陽能都是最清潔的能源，在最新的民意調查統計中也說明了這一點。與化石能源相比較，太陽能有著最明顯的優勢，那就是清潔，它不會有二氧化碳的排放，不會引發酸雨等自然問題，而且取之不盡用之不竭。目前，我國經濟快速發展，各方面實力快速上升，照明用電也逐年增加，綠色節能照明研究與應用，也將越來越受到政府和企業的重視。太陽能離網型LED燈在各個方面都有著自己獨特的優勢，使用壽命長，不需要布線，節能，安全可靠，廣泛應用于公路家庭。在太陽能的屋頂、光伏建筑一體化方面，還有風光水泵與戶外獨立工作信號轉播設施等。當然，光伏電源的LED照明系統也有自己的不足和有待提高的地方。比如，太陽能光伏發電技術效率一直不高，當功率大時，散熱功能也是技術上的難題，蓄電池使用壽命影響著整個系統整體使用壽命等，而且相對于傳統照明系統，太陽能照明系統的初期投資太高。但是，作為很有潛力和市場的新興能源技術，隨著技術發展與工業化商業化的快速進行，成本問題已經能夠得到有效減少。不過，太陽能的利用技術已經從技術開拓的時期開始步入了應用研究的階段。我們有理由相信，新一代的光源優點的光伏LED照明系統一定會更進一步地快速發展，引領著我們進入一個新綠色節能時代。自中國跨入21世紀以來，能源問題就成為我們需要重點解決的問題，怎樣才能在能源有限與環境保護雙重制約的情況下發展經濟也已經成為了全球熱點問題。能源問題的突出矛盾不僅體現在資源的日益短缺，更嚴重在于化石能源開發利用加劇環境惡化。其主要表現為為以下方面1能源短缺。我們知道，常規的傳統能源分布很不均勻，這造成世界上的大部分國家在能源供應方面不足，也不能滿足國家的經濟發展需求。將眼光放遠，無論是天然氣能源還是石油能源亦或是煤炭能源儲量都是有限的。因此，人類早晚都要面臨化石燃料的枯竭局面。2環境污染。煤炭的燃燒會釋放出大量的二氧化硫，尤其是年限沒有到的劣質煤炭和沒有洗干凈的煤炭更是污染大戶。同時隨著優質煤炭的逐漸減少，我們可供選擇中北大學2015屆畢業設計說明書3的煤炭使用范疇也越來越小了，所以控制傳統能源的使用同樣是控制環境污染的有效措施。3溫室效應。化石能源的大量使用除了二氧化硫還會產生大量的二氧化碳，從而產生了溫室效應。太陽能作為可再生能源，早就進入了人們的視野，隨著世界上能源的逐漸緊張，利用常規能源也已經不能再適應世界經濟快速地增長需要，開發與利用新能源方面，尤其太陽能，各國政府加大支持力度和政策傾斜。與此同時，以煤、石油作為燃料油則面臨著嚴重環境污染，此外，人們生活水平的提高和經濟的不斷發展，各國對能源的需求也逐漸增大。為了更好地貫徹落實科學發展觀，將節約資源這一基本國策貫徹到底，保護生態環境，促進經濟和環境的共同發展。因此，新能源在各國蓬勃發展起來了。在我國，根據可持續發展和環境保護的需要，可以預計，在將來，光伏發電一定會部分取代常規的能源。12光伏發電的發展歷程與發展現狀太陽能照明系統實質上是一種光電轉換的裝置，在光照充足的時候將光能轉換成電能儲存在蓄電池中，在光照不足時點亮LED燈，再將電能轉換成光能。太陽能LED燈是光電轉換技術的體現，憑借它環保、節能、自動控制、無需布線與隨時變換位置的優點，在照明系統行業之中樹立起了神圣的地位。在早些年，因為硅技術還未成熟，所以太陽能使用非常昂貴，只能運用在航天領域。但是近幾年技術逐漸成熟，美國、俄羅斯、德國等國家先后運用于高新科技領域，隨著技術的進一步完善和提高，太陽能光伏發電照開始運用于照明系統。尤其是太陽能照明燈節能和環保的優勢，使得這一領域得到了政府的政策支持和民眾的支持的到蓬勃發展。隨著科技的進步和技術的不斷完善，太陽能光伏發電照明系統正得到更好的利用，并且也已成為了最具有發展前景的行業之一，而太陽能光伏照明系統就是對太陽能的很好的利用。太陽能照明系統一共有三部分，發電部分由晶硅提供能量，它可以高效地將太陽能轉換成電能，由蓄電池儲存轉化來的電能并且在需要的時候再將儲存的電能轉換為光能，最后使用LED燈進行照明，LED燈是一種高效的節能燈，可以更好地利中北大學2015屆畢業設計說明書4用電能。并且它采用了先進的充放電與照明控制方式，使用壽命長，安全高效，它已經成為照明家族的重要一員。現如今，各國政府對于光伏發電都采取了大力扶持的態度，給予了許多政策上的優惠，并加大發展力度。自90年代以后，它的發展更為迅速了，并且逐漸成為新能源領域的照樣產業。1997年以來，我國改進工藝、擴大生產規模從而降低了光伏電池制造成本。13本論文研究的主要內容1分析太陽能光伏發電技術和LED技術2根據太陽能電池板輸出特性和蓄電池的特性，設計蓄電池的充放電控制方法。4根據LED驅動原理設計LED驅動電路3設計電源控制電路。5根據系統方案設計控制器外圍電路。6編寫單片機執行程序。7調試、實驗硬件電路，保證可以實現既定功能。8外文翻譯不少于3000字。中北大學2015屆畢業設計說明書52系統設計簡介本文介紹了基于單片機太陽能路燈控制的設計,對12V蓄電池可以自動識別，可以實現對蓄電池科學管理，同時，可以指示蓄電池過壓和欠壓運行狀態，具有負載過流與短路保護的功能。21單片機的簡介及選擇單片機作為一種體積小，穩定、可靠、價格低的微型計算機芯片，它帶動工業自動化領域和其他相關領域迅猛發展。因為它體積小，可以嵌入各種系統中去，這是許多其他微機所沒有的優勢，又因為單片機本身就是一種很小的微機，所以只需要增加一些外圍電路就可以實現很多功能，比如AD轉換功能，LCDLED顯示功能、時鐘功能等等。單片機的迅猛發展是從20世紀80年代開始的，世界很多著名的廠商投放到市場的產品就有幾十種系列，幾百個品種。除此之外，日本的NEC公司、荷蘭的PHILIPS公司等等都在基礎款的單片機上開發出了新的功能更強大的新型單片機。雖然單片機的機型有很多，但是在51系列的單片機依然是我國廣大工程師的最愛，MCS51系列的單片機主要包括有1基本型8051/8031/87512增強型8052/8032/8752本設計使用STC89C52，見下圖21。中北大學2015屆畢業設計說明書6圖21AT89C51單片機從下面的表格中我們可以看到基本型與增強型MCS51系列的單片機片內基本硬件資源。中北大學2015屆畢業設計說明書7表21單片機片基本硬件資源在本設計中，我們采用了STC89C52單片機作為了控制電路核心器件。22路燈系統簡介本課程設計的系統總體框圖見下圖22。系統設計的大概流程可以分成兩個大的模塊，硬件模塊和軟件模塊。硬件電路又由PV陣列和單片機外圍電路以及UC3906典型電路組成。型號片內程序存儲器片內數據存儲器（B）I/0口線（位）定時器計數器（個）中斷源個數（個）8031無128322580514KBROM1283225基本型87514KBEPROM12832258032無256322680528KBROM2563226增強型87528KBEPROM2563226中北大學2015屆畢業設計說明書8圖22系統總體框圖中北大學2015屆畢業設計說明書93系統硬件電路設計31PV板特性與等效電路光電轉換的最小單元是單個太陽能單體，尺寸從4CM2到100CM2都有。單個太陽能單體所能提供的電壓大約在05V左右,工作電流大約在2025MA/CM2左右，單個太陽能單體一般情況下是不能單獨使用的，因為工作電流和電壓太小。而將很多個太陽能單體串聯或者并聯的話就可以提供足夠的電壓和電流，它的功率一般可以達到幾瓦甚至幾十瓦，這種串聯并聯起來的太陽能單元是可以單獨作為電源使用的最小單元。再將這種可以單獨使用的最小單元再經過串并聯，就構成了大家經常能看到的太陽能電池方陣，可以用來滿足很多工作需要，見圖31。（1）硅太陽能電池單體我們經常看到的太陽能電池一般都是硅電池。這種由一個晶體硅片組成的，下表面是金屬層，上表面緊密排列著金屬柵線組成的電池就是晶體硅太陽能電池。硅片本身的結構其實就是一個PN結。PN結會形成一個電場。在太陽能電池的頂部有一層抗反射膜用來減少光能損失。太陽能電池工作原理是這樣的光是由光子組成，能量的大小由光的波長決定，在光被晶體硅吸收之后，PN結上將會產生有正負電荷來形成一個電場，PN結區域的正負電荷可以產生一個外電流場，電流將從晶體硅的一端開始流動，即從太陽能電池的正極流向負極。這就是所謂的“光生伏打效應”。圖31太陽能電池單體、組件和方陣件件件中北大學2015屆畢業設計說明書10再將一個負載連接到太陽能電池的正負極的時候，將有電流流過該負載，這就是太陽能電池的工作原理；單位時間內太陽能電池吸收的光子越多，光子能量越大則產生的電流越大。光子的能量由波長決定，當光子的能量不足以激發電子離開質子的時候就不會有光電流產生，同時每個光子無論它能量多大都只能激發一個電子，多余的能量將使電池發熱，而轉換的熱能其實就是光轉換電能過程中的能量損失。（2）硅太陽能電池種類目前市場上經常見到的光電池種類一共有三種第一種是單晶硅太陽能電池，第二種是多晶硅太陽能電池，第三種是非晶硅太陽能電池。單晶硅太陽能電池的使用成本比較昂貴。多晶硅太陽能電池的有著無規則性的晶體方向，這意味著PN結電場所分離的正負極并不是所有的全部的正負電荷，所以相比于單晶硅太陽能電池，多晶硅太陽能電池的效率一般要比較低。多晶硅太陽能電池一般是使用鑄造的方法來生產，所以相比于單晶硅太陽能電池，它的成本比較低。至于非晶硅太陽能電池，則是一種薄膜電池，造價十分低廉，但是同時光電轉換效率也相對于其他兩種比較低，穩定性相對于晶體硅太陽能電池也不如，在使用方面更對的是用作弱光性電源，比如手表、計算器等。單晶硅太陽電池的光電轉換效率為1315多晶硅太陽電池的光電轉換效率為1113非晶硅太陽電池的光電轉換效率為58（3）太陽能電池組件每個太陽能電池大約都只能產生05V左右的電壓，這個是遠遠不夠的，所以，為了可以得到實際工作中需要的電壓，可以將很多的太陽能電池串并聯起來組成一個電池組件。太陽能電池組件由很多太陽能電池構成，通過導線將這些太陽能電池連接。在每個組件上，太陽能電池的個數為36個，也就是說一個太陽能組件的電壓可以達到16到17V左右。太陽能電池的防腐、防風、防雹、防雨等決定了它的可靠性能力。由此引申出的要求是它的密封性要好。太陽能電池的前面是玻璃板，背面是由合金薄片組成。合金薄片主要是用來防潮和中北大學2015屆畢業設計說明書11防污。太陽能電池被一些聚合物包圍，在這種類型的太陽能電池組件中，電池和外部的接線盒用導線連接。太陽能組件的主要輸出特性是它的電流電壓特性，也就是特性曲線，如圖32所示。電流電壓特性曲線顯示了在一定光照下太陽能電池組件傳送的電流IM與電壓VM的關系。若太陽能電池組件電路短路，則短路時得到的電流叫做短路電流ISC；若電路開路，則開路時得到的電壓叫做太陽能電池的開路電壓VOC。太陽能電池組件的輸出功率則是PVI。I電流ISC短路電流IM最大工作電流V電壓VOC開路電壓VM最大工作電壓圖32太陽能電池的電流電壓特性曲線在太陽能電池組件的電壓逐漸上升的時候，組件的輸出功率也從零開始逐漸增加；在電壓到一個值得時候，輸出的功率將達到最大值，當功率達到最大值得時候，繼續增大電壓，即繼續增大負載的阻值，功率將會逐漸下降，這時也就是說電壓達到開路電壓VOC。從中不難看出太陽能單吃組件的輸出特性表現為十分強烈的非線性，在組件的輸出功率達到最大點，稱為最大功率點；該點所對應的電壓，稱為最大功率點電壓VM（又稱為最大工作電壓）；該點所對應的電流，稱為最大功率點電流IM（又稱為最大工作電流）；該點的功率，稱為最大功率PM。在太陽能電池的溫度增加的時候，電壓也會逐漸減小，每升高1C電壓減少5MV左右。言外之意就是，如果每升高1C的太陽能電池溫度那么太陽能電池的最大功率VPMVMIMISCVOC中北大學2015屆畢業設計說明書12將會減少04左右。所以保證太陽能電池組件的通風散熱能力也是十分重要的，如果光照很強烈，但是散熱不好，很可能輸出的功率將會受到很大的影響。從上面的條件我們可以知道，太陽能電池組件的輸出功率受到了太陽輻照度、太陽能光譜的分布和太陽能電池的溫度的影響，因此太陽能電池組件的測量有自己的標準條件光譜輻照度1000W/M2大氣質量系數AM15太陽電池溫度25在滿足以上條件的情況下太陽能電池組件所能產生的最大功率，就叫做是峰值功率。如果太陽能組件被許多其他物體遮擋住，比如鳥糞，樹蔭等遮住的時候，太陽能組件將會大量發熱，這種現象叫做光斑效應。光斑效應將會對太陽能電池產生很大的熱量，可能會燒壞太陽能電池組件。被遮住的部分很可能會吸收掉被光照的部分產生的能亮，從而產生大量的熱能燒壞電池組件。在太陽能組件反接一個旁通二極管，從而避免光斑的影響。32太陽能LED路燈控制器功能模塊概述321晶振電路單片機的引腳中有兩個叫做XTAL1和XTAL2的管腳，分別去接一個晶振和兩個電容，為單片機提供時鐘電路。時鐘電路見下圖圖33。一般情況下電容真的選擇范圍是3010PF在我的設計中我選擇的是22PF，晶振頻率選擇12MHZ。圖33晶振電路中北大學2015屆畢業設計說明書13322復位電路復位操作是可以將單片機的許多設置初始化，對各特殊功能寄存器有各自的復位值。1、手動按鈕復位所謂手動復位就是我們在通過一個按鈕來控制單片機復位，通過手動來使RST引腳持續低電平從而達到復位的條件。2、上電自動復位上電自動復位就是在單片機加電后在加電的瞬間電容通過電阻充電，RST可出現正的脈沖從而得以復位。當采用的晶振不同的時候復位的電容也要注意，要保證復位高電平的持續時間可以大于兩個機器周期，才能夠達到復位的目的，復位電路可以見下圖34。圖34復位電路33電壓采集模塊本文使用的數模轉換芯片是ADC0808，與ADC0809相比，兩個芯片的控制方式和指令基本類似，引腳定義也基本類似，差別就是引腳的高低位的差別。芯片的引腳的內部結構見圖35。ADC0808的主要技術指標有一下幾點1、ADC0808的分辨率是8位的2、ADC0808的轉換時間是由芯片的時鐘頻率來決定的中北大學2015屆畢業設計說明書143、ADC0808有單一的電源是5V4、模擬的輸入電壓范圍有兩種情況，單極性時為05V，雙極性為5V,10V5、它具有可以控制的三態輸出緩存器6、啟動ADC0808轉換控制的是正脈沖，當提供的啟動信號為上升沿的的時候所有的每部寄存器清零，當是下降沿的時候，A/D轉換開始。圖35ADC0808內部結構框圖ADC0808可以將輸入的模擬信號轉換為數字信號，8位并行輸出，輸入電壓設置時要考慮分辨率。本設計中的AD轉換需要測量的電壓是蓄電池的電壓和太陽能光伏電池的電壓來進行太陽能光伏照明系統的控制。AD轉換電路見圖36。中北大學2015屆畢業設計說明書15圖36ADC0808電路模塊34LCD1602顯示模塊LCD1602是市面上使用非常廣泛的一個液晶顯示裝置，它的核心液晶芯片是HD44780液晶芯片，因此大多數的控制HD44780液晶芯片的方程都差不多能控制LCD1602。我們經常見到的LCD01602有兩種，分別是14引腳的LCD1602和16引腳的LCD1602，其中在16引腳的LCD1602中會比14引腳的LCD1602多兩個引腳，這兩個引腳分別是背光電源線VCC15腳和地線GND16腳，它的控制原理和14引腳的一樣。具體接線圖見圖37中北大學2015屆畢業設計說明書16圖37LCD1602模塊35白天黑夜不同工作狀態控制模塊控制方式見圖10，在白天的時候，模數轉換裝置會采集到太陽能電池組件的電壓來進行參考，若電壓足夠大的話就代表這時的光照強度大，同時檢測太陽能的電壓是否大于蓄電池的電壓（為避免蓄電池給太陽能電池反沖電），這里運用了LM393芯片，LM393是一個電壓比較器，設置參考值，檢測電壓比參考值大的時候輸出高電平，當檢測電壓比參考值小的時候，輸出低電平。具體電路見圖38。中北大學2015屆畢業設計說明書17圖38白天黑夜不同工作狀態控制再利用輸出的高低兩種狀態的電平經過NPN三極管設計的放大電路放大電流來驅動繼電器動作，從而控制白天黑夜兩種狀態。具體電路見圖39。圖39NPN三級管放大電路驅動繼電器中北大學2015屆畢業設計說明書18狀態2VOC狀態1V12狀態3V0狀態充電器輸出電流充電器輸出電壓36UC3906智能充電模塊密封免維護鉛酸蓄電池由于具有密封好、無泄漏、無污染、免維護等優點近年來在國內外得到廣泛的應用采用適當的浮充電壓在正常的使用條件下免維護鉛酸蓄電池的浮充壽命可達10年以上。如果浮充電壓偏差5則使用壽命縮短1/2。由此可見，充電方式對免維護鉛酸蓄電池的壽命有很大的影響。有必要設計一種專用的智能充電器以保證蓄電池的使用壽命。UC3906芯片可構成雙電平浮充充電器充電過程分為三個充電狀態，這三個充電狀態分別是1大電流恒流充電狀態2高電壓過充電狀態3低電壓恒壓浮充狀態充電過程從大電流恒流充電狀態開始在這種狀態下充電器輸出恒定的充電電流同時充電器連續監控電池組的兩端電壓當電池電壓達到轉換電壓時電池的電量已恢復到放出容量的70到90，充電器轉入過充電狀態。在此狀態下充電器輸出電壓升高到VOC,由于充電器輸出電壓保持恒定不變,所以充電電流連續下降當電流下降到IOCT時電池的容量已達到額定容量的100的時候充電器輸出電壓下降到較低的浮充電壓VF。具體電流電壓各個狀態的情況見下圖310圖310雙電平浮充充電狀態曲線中北大學2015屆畢業設計說明書19根據前面介紹的芯片的工作原理設計出了12V位額定電壓的鉛酸蓄電池,充電器的輸出電壓，電流和各狀態的轉換電壓由電阻R1，R3，R4,R6,R7決定。當溫度為25攝氏度的時候，32REFV過充電壓,15174643RVREFOC浮充電壓,643REFF最大充電電流。MARI1025MAX電路圖見下圖311圖311充電芯片電路圖37穩壓模塊利用7805將12V的蓄電池電壓轉換成5V的電壓來給太陽能光伏發電系統和外圍電路供電。見圖312。中北大學2015屆畢業設計說明書20圖312穩壓模塊中北大學2015屆畢業設計說明書21Y4系統程序的設計本設計采用的是C語言的編程方式，根據設計要求編寫程序，并在KEILUVISION4軟件中進行程序編寫的調試，確定編寫上沒有錯誤后，利用ISIS7PROFESSIONAL配合所設計的硬件電路進行系統的調試。C語言編寫的程序有許多優越性（1）不懂得單片機的指令集，也能夠編寫完美的單片機程序；（2）無須懂得單片機的具體硬件，也能夠編出符合硬件實際的專業水平的程序；（3）C語言對數據進行了許多專業處理，避免了運行中間異步的破壞等。41主程序流程圖主程序流程圖見圖41圖41主程序流程圖開始是否是白天AD模塊采集蓄電池電壓打開LED燈LCD顯示蓄電池電壓太陽能電池給蓄電池充電N中北大學2015屆畢業設計說明書2242其它子程序設計421AD轉換模塊AD轉換采用了ADC0808的控制，將電信號轉換成八位的數字信號，通過P1口輸入單片機。對ADC0808的軟件控制可以分為四步1、初始化定時計數器，讓他產生一個CLK；2、設置采樣通道；3、寫A/D的時序；4、讀出ADC轉換數字量。422LCD液晶屏的控制將AD模塊轉換來的電壓通過一系列處理，在液晶屏幕上顯示出來。LCD1602控制的方式有一下控制1寫操作（寫指令（RS0），寫數據（RS1）11寫指令函數WRITECOMMAND（UCHARCOM）；12寫數據函數WRITEDATAUCHARDATA）；2初始化液晶21歸為WRITECOMMAND（0X02）；21設置輸入方式WRITECOMMAND（0X06）；22控制顯示開關WRITECOMMAND（0X00）；23功能設置WRITECOMMAND（0X38）；24清屏WRITECOMMAND（0X01）；3寫顯示的數據WRITECOMMAND（0X08）；WRITEDATAUCHARDATA）。中北大學2015屆畢業設計說明書235