太阳能充放电控制器设计毕业论文.doc

太阳能充放电控制器设计毕业论文 目 录 1 绪论 1 1.1 课题研究背景和意义 1 1.2 太阳能充放电控制器现状 2 1.3 设计主要任务 3 2 太阳能充电控制器的总体设计方案 4 2.1 太阳能路灯系统基本结构 4 2.2 充电控制器的控制策略 6 2.3 控制器的整体设计方案 8 3 太阳能充电控制器的硬件电路设计 10 3.1 系统层次原理图 10 3.2 单片机最小系统 11 3.2.1 STC89C52的简介 11 3.2.2 单片机的最小系统及扩展电路 13 3.3 充放电电路 15 3.4光耦驱动电路 16 3.5 A/D转换电路 16 3.5.1 ADC0804的简介 17 3.5.2 ADC0804外围接线电路 18 3.6 LCD显示电路 20 3.7 E2PROM数据存储电路 21 3.8 串口通信电路 22 4 太阳能充电控制器的软件设计 26 4.1 系统主程序设计 26 4.2 电压采集转换模块 27 4.3 显示模块 28 4.4 数据存储模块 31 4.5 软件调试和仿真 33 5 总结与展望 36 5.1 设计总结 36 5.1 展望 37 参考文献 38 致 谢 39 附录Ⅰ 源程序 40 附录Ⅱ 硬件电路图 54 1 绪论 1.1 课题研究背景和意义 能源资源是国民经济发展的重要基础之一，随着人民生活水平的不断提高和科学技术的迅速发展，能源的缺口增大，能源问题作为困扰人类长期稳定发展的一大因素摆在了人们面前。伴随着世界能源危机的日益严重，石油价格不断上涨，利用常规能源已经不能适应世界经济快速增长的需要，如何解决能源问题，是每个国家都必须面临的问题。同时，以煤、石油作为燃料在燃烧过程中产生的有害物质已经开始造成全球变暖，即“温室效应，人类的生活将会由此受到很大的威胁。这些难题迫使政府和社会在发展常规能源的同时必须加大对新能源的开发和利用。 新能源包括水能、风能、太阳能等。虽然风能或水能等更加便宜，但是大多数的自家用户却都不可能找到适当场合进行架设，架设成本较高。而太阳能则不同，任何自家用户只要找到一个有阳光照射到的窗户都可以装置太阳能极板作辅助能源，几百元投资便可以架设。所以综合考虑，太阳能无疑是符合我国可持续发展战略的理想绿色能源，全球能源专家也认为，太阳能将成为21世纪最重要也最有前景的能源之一。 而且太阳辐射能与煤炭、石油等常规能源相比较，更有如下的优点： （1）普遍性。 地球上处处都有太阳能，不需要到处去寻找，去运输，容易获取。 （2）无害性。 利用太阳能作为能源，没有废渣，废料，废气，废水的排放，没有噪声，不会污染环境，没有公害，清洁干净。 （3）长久性。 只要有太阳，就有太阳能，因此太阳能可以说是取之不尽，用之不竭。 （4）巨大性。 一年内到达地面的太阳辐射能总量要比现在地球上消耗的各种能量的总和大几万倍。 我国幅员辽阔，有着十分丰富的太阳能资源。全国各地的年太阳辐射总量3340．8400MJ／m2，中值为5852MJ／m2。年日照时数在2200小时以上的地区约占国土面积的2／3以上。我国的西部地区，包括西藏、新疆、青海、内蒙古等省年日照时间长，这些地区面积宽广、人口密集低，在一些偏僻的地区传统的供电设施建设成本高，电能的供需矛盾显得十分突出，因此当地政府充分利用太阳能发电解决无电地区的用电具有重大的战略意义。为了更高效的利用太阳能，白天将太阳能转化为电能，利用蓄电池将电能储存起来，需要用电时即可由蓄电池供电。2 太阳能充电控制器的总体设计方案 在确定设计方案之前，需要结合应用实例，进行一定的综合分析，更加明确控制器的作用，最后来确定整体方案。这里以太阳能充电控制器应用于太阳能光伏发电路灯系统为例，对系统各个组成部分的主要功能做详细的分析说明。 2.1 太阳能路灯系统基本结构 本系统主要针对直流照明路灯进行系统设计，所以构成太阳能路灯系统主要有四大部分组成，即太阳能极板、蓄电池、充电控制器、照明电路。太阳能路灯系统基本结构如图2-1所示。 图 2-1 太阳能路灯系统基本结构 从图2-1中可以看出，太阳能极板阵列将太阳能转换为电能并将电能存储到蓄电池中，蓄电池再将存储的电能输出给照明电路供电，完成能量的传递。系统各个部分的控制功能全由充电控制器来完成。 （1）太阳能电池板 如图2-2所示，太阳能电池板是利用半导体光伏效应制成的，能够直接将太阳辐射转换成电能的器件。具有很强的光伏效应半导体材料，当吸收一定能量的光子后其内部导电的载流子分布和浓度发生变化。光照在半导体P/N结上，当外部接通电路时，在该电压的作用下，将会有电流流过外部电路产生一定的输出功率。 图2-3 输出电压波形 针对目前市场上的太阳能充电控制器当蓄电池给负载供电时，没有时刻检测蓄电池的电压，很容易导