毕业设计论文--基于51单片机的多用太阳能手机充电器.doc

摘 要 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。 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，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：太阳能，电池，单片机，智能，BUCK 变换器 1 绪论 1.1 本课题的研究背景 当电力、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时，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 hk 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。 1.2 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 Im4.934A，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。 1.3 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。 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，从而获得通信的自有。 2 太阳能手机充电器硬件设计 2.1 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。这就需要一个复杂