基于单片机的太阳能电池控制器的设计论文.doc

基于单片机的太阳能控制器 1概述 1 1.1题目要求 1 1.2题目国内外发展现状 1 1.3题目设计目标级功能要求 2 1.4 题目设计所需要的环境 2 2总体设计 3 2.1硬件总体设计 4 2.2程序总体设计 4 3硬件设计 9 3.1电压采集电路 9 3.1.1电压采样电路 9 3.1.2ADC0809模数转换芯片 9 3.1.3 74LS373锁存器 11 3.2单片机及其外围电路 12 3.2.1单片机功能引脚介绍 12 3.2.2单片机外围电路 13 3.3充放电电路 14 3.3.1MOSFET 14 3.3.2光耦合器件 15 3.3.3PWM控制技术介绍 16 3.4硬件设计软件 18 4软件设计 19 4.1中断系统 19 4.1.1中断系统结构 19 4.1.2中断响应 22 4.1.3中断响应过程 22 4.1.4中断请求的撤销 23 4.2各设计模块 24 4.2.1程序初始化模块 24 4.2.2定时器中断模块 24 4.2.3A/D转换模块 25 4.2.4PWM脉冲宽度控制模块 25 4.2.5方案的选择控制模块 26 4.2.6单片机停止工作的按键输入模块 26 4.3 软件总体设计 26 5系统调试 31 5.1硬件电路调试 31 5.2程序调试 32 6其它器件介绍 33 6.1太阳能电池 33 6.2蓄电池 33 6.2.1蓄电池分类 33 6.2.2蓄电池容量 33 6.2.3蓄电池能量效率 35 6.2.4蓄电池循环寿命 35 参考文献36 致谢38 1概述 1.1题目要求 在全球能源形势紧张，全球气候变暖严重威胁经济发展的今天，世界各国都在寻取新的能源替代战略，以求得可持续发展及在日后的发展中获得优势地位。太阳能以其清洁、可再生、安全等显著等显著优势成为当今关注的重点。尤其是太阳能光伏发电技术，在近些年来更是得到飞速的发展，时至今日光伏发电技术已经极其成熟，在光伏发电技术中主要分为两种:独立式发电系统和分布式发电系统。分布式发电系统则主要应用于大规模的并网发电系统。独立式发电系统主要面向小型用户或者小型负载，独立式发电系统以其应用灵活，适应性强贝越来越多的应用于各个领域。 独立式光伏发电系统主要有4部分组:太阳能电池板、制器、电池和直流负载。太阳能电池板和蓄电池的技术发展相对来说比较成熟，而对于控制器由于所适用的场合有所不同，其对性能的要求也就各不相同，就一般太阳能电池板蓄电池对于控制器的要求主要侧重于对蓄电池充放电的管理，以及对夜间和白昼的充放电选择，这样才能更加合理的利用太阳能，使光伏发电系统的效率最大化，另一方面通过单片机对蓄电池的过充电和过放电的管理，可以延长蓄电池的寿命，从而进一步提升系统的性价比，因此对于设计出这样一种智能控制器就显得很必要了。 1.2题目国内外发展现状 太阳光没有地域的限制无论陆地或海洋，无论高山或岛屿，都处处皆有，可直接开发和利用，且勿须开采和运输。它同以往其他电源发电原理完全不同，具有以下特点：1.无枯竭危险；2.干净无公害；3.不受资源分布地域的限制；4.可在用电处就近发电；5.能源质量高；6.获取能源花费的时间短 图1.1 太阳能电池板给直流系统供电的系统结构框图 图1.2 本次设计中所采用的系统结构框图 1.3题目设计目标及功能要求 在本次设计中抓药要设计出一种智能型的太阳能电池控制器，对功能具体要求如下： 1电池长时间发电，电压较低时要停止放电。 2蓄电池电压高于其所能承受的电压时，要停止对其充电。 3通过电压采样检测，对不同的蓄电池不同充电状态，采用不同的充电方案。 4对于整套充放电系统要设置可手动关停的按钮，以达到对系统更为智能的设计。 5通过设置时间，从而根据光照情况对蓄电池进行自动的关停。 6可对线路进行过流，短路保护 本以ATMEL系列中的AT89S51单片机为控制中心，软硬件的结合，利用分压电路对蓄电池，太阳能电池的电压、电流进行采样。再经过A/D转换采样数据输入到单片机中进行处理。单片机输出经光耦驱动MOSFET管来控制外接电路开启关闭。该系统可以实现控制蓄电池的最优充放电，当蓄电池电压在14.4V+0.5时，太阳能电池停止对蓄电池充电，当蓄电池电压在10.9V+0.5时，蓄电池停止对负载放电；负载电流检测电路可进行过流保护及负载功率检测 Y N Y N Y N N Y 图2.1 系统设计的流程图 由