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1、1摘摘 要要太阳能相对于其他的能源，是可再生的，永远也用不完，其他能源资源稀缺有限，随着化石能源的日益枯竭、人们对环境保护问题的重视程度也在不断提高，寻找洁净的替代能源问题变得越来越迫切。太阳能作为一种可再生能源它具有取之不尽、用之不竭和清洁安全等特点，因此有着广阔的应用前景，光伏发电技术也越来越受到人们的关注，随着光伏组件价格的不断降低和光伏技术的发展，太阳能光伏发电系统将逐渐由现在的补充能源向替代能源过渡。 现如今手机是人们的重要的通讯工具，所以由于电池没电造成的干扰就日渐明显，使用手机的人都有过这样的经历，外出或旅游时电池突然没电了，因不能及时找到或没有 220V 市电而无法给手机充电，
2、影响了手机的正常使用。为了解决这一问题，本课程设计介绍一种多用太阳能手机充电器，利用单片机控制，将太阳能经过电路变换为稳定直流电给手机充电，并能在电池充电完成后自动停止充电，还可作为一般直流电源使用，从而摆脱对市电的依赖而获得通信的自由。与常规的充电器相比，太阳能充电器有着明显的优势。关键词：关键词：太阳能，电池，单片机，智能，BUCK 变换器2Multi-purpose solar mobile chargerAbstractSolar relative to other energy, is a renewable, never exhaustless, other energy reso
3、urces are scarce limited ，Increasing depletion of fossil energy, its emphasis on environmental protection are also rising, look for clean alternative energy issues become more urgent. Solar energy as a renewable energy it has an inexhaustible and clean and safe and so on, so have a broad application
4、 prospects, photovoltaic power generation technology is more and more attention, with the PV module continue to lower prices and photovoltaic technology, solar PV systems will gradually supplement the energy from the current transition to alternative energy. Nowadays the mobile phone is people impor
5、tant means of communication, so due to the interference caused by battery is increasingly apparent, People who use mobile phones have had the experience, go out or travel no electricity when the battery suddenly, and because they can not be found or does not timely 220V electricity and not to c harg
6、e their cell phones affect the normal use of mobile phones. To solve this problem, the course design introduces a multi-purpose solar charger, use MCU control, will transform solar energy through the circuit to stabilize the direct current to charge their cell phones and can charge the battery autom
7、atically stops charging after, but also as a general DC power use, so get rid of dependence on electricity obtained the freedom of communication. Compared with the conventional charger, solar charger has a clear advantage.Key words: solar energy, battery, single chip, intelligent, BUCK converter31 1
8、 绪论绪论1.11.1 太阳能充电器的研究背景太阳能充电器的研究背景由于大量燃烧矿物能源，造成了全球性的环境污染和能源短缺，由于电力、煤炭、石油等不 可再生能源频频告急， 能源问题日益成为制约国际社会经济发展的瓶颈， 全球能源日益紧张和环境的污染越来越严重，人类对新能源的需求迫在眉睫。人类要生存社会要发展，必须加大绿色可再生能源的利用。越来越多的国家开始实行 “阳光计划”，开发太阳能资源，寻求经济发展的新动力。太阳能电池是利用太阳光和材料相互作用直接产生电能，不需要消耗燃料和水等物质 ，使用中不释放包括二氧化碳在内的任何气体 ，是对环境无污染的可再生能源。这对改善生态环境、缓解温室气体的有害h
9、k 作用具有重大意义。目前，太阳能电池的应用已从军事领域、航天领域进入工业、商业、农业、通信、家用电器以及公用设施等部门，尤其可以分散地在边远地区、高山、沙漠、海岛和农村使用，以节省造价很贵的输电线路。但是，从长远来看，随着太阳能电池制造技术的改进以及新的光 电转换装置的发明，各国对环境的保护和对再生清洁能源的巨大需求，太阳能电池仍将是利用太阳辐射能比较切实可行的方法，可为人类未来大规模地利用太阳能开辟广阔的前景。1.21.2 太阳能充电器的优点太阳能充电器的优点多功能太阳能充电器相对于其他的能源，是可再生的，永远也用不完，其他能源的话，一个是资源稀缺有限，第二个要花很多钱，多功能太阳能充电器
10、的话，是真正不花钱的，一年的维护费用相当于普通能源的 10%左右，所以在节能、经济、安全方面，多功能太阳能充电器都有它的好处。太阳能充电器与常规充电器相比有以下三大优点：第一：特别适用于应急场合当您在野外作业或旅游 ,或者遇到停电时 ,太阳能环保充电器将使您的手机 (笔记本)随时随地处于工作状态 ,让您不间4断的与您的朋友和家人保持联系 . 第二：太阳能充电器使用 绿色能源太阳能 ，不仅可以环保、节能而且更安全第三：使用方便无论何时何地 ,您都可以极为方便的给您的手机 (笔记本 )充电。1.31.3 硅太阳能电池及参数硅太阳能电池及参数硅太阳能电池分为单晶硅太阳能电池、多晶硅薄膜太阳能电池和非
11、晶硅薄膜太阳能电池三种。单晶硅太阳能电池转换效率最高，技术也最为成熟。在实验室里最高的转换效率为 24.7%，规模生产时的效率为 15%。多晶硅薄膜太阳能电池与单晶硅比较，成本低廉，而效率高于非晶硅薄膜电池，其实验室最高转换效率为 18%,工业规模生产的转换效率为 10%。非晶硅薄膜太阳能电池成本低重量轻，转换效率较高，便于大规模生产，有极大的潜力。但受制于其材料引发的光电效率衰退效应，稳定性不高，直接影响了它的实际应用。硅太阳能电池片常用的为单晶 125 大倒角，其尺寸为 125mm*125mm，对角线 150mm，功率 Pmax2.60W，工作电压 Vm0.523V，工作电流 Im4.93
12、4A，开路电压 Voc0.629V，短路电流 Isc5.285A。太阳能电池可根据电压大小需要，由不同数量的太阳能电池片组成，其转换效率受光照、温度、太阳电池晶体类型及制造工艺等影响，2010 年中国平均效率为 17.2%。常见的太阳能电池电压有3V、6V、9V、12V、18V、32V、48V 等，更大的用于太阳能电厂发电项目。1.41.4 本课题研究的主要内容本课题研究的主要内容本充电器通过太阳能电池板将太阳能转化为电能，经过 DC/DC 变换电路处理后，由充电电路为负载供电。锂电池一般不宜采用全过程恒流充电方式，而是采取开始恒流快速充电，待电池电压上升到设定值时，自动转入恒压充电的方式，并
13、且这样有利于保存电池容量。充电过程中采用 LED 灯、数码管指示，系统中设计有完备的过流过压保护，避免因电池过度充电而损坏，并且充电器采用模块式结构和 USB 接口，可对手机、MP3、摄像机等多种数码产品充电。5文中介绍设计的太阳能手机充电器，与普通的手机充电器相比，它的的特殊之处除了能源的供应来自太阳能电池板外，充分利用单片机的智能性，设有完备的电压电流检测保护电路，并通过显示电路显示电路状态，通过功能键可以灵活的选择电路输出，为不同的电子产品提供电源。把太阳能电池板放在一个有阳光的地方，即可以为手机提供一个方便的太阳能充电点。这种便捷的太阳能充电器几乎可以在任何地方补充电力，从而获得通信的
14、自有。2 2 太阳能手机充电器硬件设计太阳能手机充电器硬件设计2.12.1 系统总体设计方案系统总体设计方案PIC16F1937太阳 能电 池DC-DC 变换DC-DC 变换超级电容手机 电池按键状态液晶显示电压采样电压采样PWM图 1 系统总体设计方案太阳能电池在使用时由于太阳光的变化较大，其内阻又比较高，因此输出电压不稳定，输出电流较小，这就需要用充电控制电路将电池板输出的直流电压变换后供给电池充电。当光线条件适宜时，通过太阳能电池板吸收太阳光，将光能转换为电能。由于充电器多采用大电流的快速充电法，在电池充满后如果不及时停止会使电池发烫，过度的充电会严重损害电池的寿命。这就需要一6个复杂的
15、控制系统，PIC 系列单片机时当前应用广泛的单片机系列，PIC 最大的特点是不搞单纯的功能堆积，而是从实际出发，重视产品的性能与价格比，靠发展多种型号来满足不 同层次的应用要求。本系统将采用 PIC16F1937 作为充电电路的控制器，从而以较低的成本轻松实现复杂的充电智能控制，同时也可以为其他小型电子产品提供洁净的直流电源。本系统总体设计方案如图 1 所示，通过太阳能电池板将太阳能转换为电能，由单片机编程实现 PWM 波控制开关管从而实现输出电压电流的改变，通过显示电路显示输出状态及大小，由 ADC0809 实现数据的采集及转换并传给单片机做判断处理，从而实现电路的智能输出与控制。2.22.
16、2 太阳能电池板的选用太阳能电池板的选用太阳能电池板是太阳能供电系统工作的基础，是该充电器的核心部分，其功能是将太阳光的辐射能量转化为电能，如今的便携式数码设备种类较多，所需电压电流不等，对于输入功率较大的设备，必须采用面积较大的电池板，而这又给携带带来不便。因此该设计采用模块式组合，根据不同充电负载的需要，将太阳能板进行组合以达到具有一定要求的输出功率和输出电压的一组光伏电池。本文以手机、MP3 等常用小功率用电设备为例，说明其太阳能充电器的设7计过程。所选用的太阳能电池板技术参数指标如下： 尺寸 120mm45mm，峰值电压 6V，峰值电流 100mA，标称功率 0.6W。考虑被充电池的电流不同所需充电时间不等，采用八块相同参数电池板进行串、并联，实测电池板的输出电压最大值为 10.8V,电流最大可达 450mA，总标称功率为 5W 左右,实际输出可根据不同的被充电对象进行平滑调整7。2.32.3 LM2576LM2576 的介绍的介绍图 2 LM2576 典型应用电路2.3.1 LM2576 的简介嵌入式控制系统的 MCU 一般都需要一个稳定的工作电压
