太阳能智能充电系统

课 程 设 计报 告课程名称： 企业软件实习班 级：学 号：姓 名：完成日期： 2011.12.07沈阳航空航天大学北方软件学院课设任务书专业名称： 计算机应用技术课程名称： 企业软件实习设计题目： 智能的太阳能充电系统起止时间： 2011 年 10 月 25 日至 2011 年 12 月 08 日问题描述智能的太阳能充电系统的简单应用：a. 完成对铅酸电池的充电b. 开关控制铅酸电池充电c. 电压显示器显示充电电压d. 二极管表示有无电流基本要求一、分析：要求具体分析到程序的模块及使用的电子器件，并简述选择器件的原由。二、设计：具体实现课题Proteus 仿真课题Keil c 编写程序（汇编、 C 语言不限）三、电路布局：要求使用 Protel 99 绘制 PCB板及课题电路布局。总结：提交原程序代码、 Proteus 电路、 PCB板设计图、开发文档及课程设计报告总体要求：所有课题均需使用 LED发光二极管、七段数码管（四位以上） 、定时器或中断二选一。学生姓名： 学号：指导教师（签字） ： 2011 年 12 月 08 日太阳能充电系统的简单应用一． 概要设计本课题是太阳能充电系统，主要是用太阳能所接受的能量给铅酸电池充电，主要采用硬件控制整个充电过程。各种元器件的指标 ：单晶硅太阳能电池板 10W 15-18V 可以给 12V 锂电池及铅酸电池充电。锂电池指标： 3.7vli-ion,2.96wh 电阻指标： 10k 的和 470 的电容指标： 100u,10v 三极管的型号： 2sc2509 13w 14db 30mhz 二极管的型号： 1n5810 特点：耐高压1. 硬件设计本课题主要采用的器件有： 太阳能电池板一个， 铅酸电池一个， 锂电池电压显示器一个， 1N4007 二极管六个， 1K 电阻一个，开关一个，发光二极管两个，导线若干锂离子电压显示器：本 实 验所 用的 锂电 池电 压显 示器 ， 本电 压显 示器 的参 数外 形尺 寸 ：23.4x15.3x11mm ， 量程 <18v 两线接入， 显示： 三位 LED数码管， 显示颜色为红色，刷新速度约为 500MS/次， 最高输入： <1.2 倍量程简易的锂电池电量显示器电路锂电池充电完成后的端电压约为 4.2V ，经 VDl、 VD2和 VD3分压后逐点送入两只三极管 Vl 和 V2。因为分压值不同，两只 LED的驱动电压也不同，随着电源电压的降低而降低。 当电源电压为 4.2V 时， 两只 IED 均发光， 指示电量充足。 当电源电压降至 3.6V 时， VD5因达不到 8V 压降而熄灭，指示电量变弱。当电源电压再降至 3.1V 时， VD4也会逐渐熄灭，指示电量已经耗尽，需要及时充电了。实际应用中，锂电池电压下降到 3.3V 就应及时简易的锂电池电量显示器电路锂电池充电完成后的端电压约为 4.2V，经 VDl、 VD2和 VD3分压后逐点送入两只 三极管 Vl 和 V2。因为分压值不同，两只 LED的驱动电压也不同，随着电源电压的降低而降低。当电源电压为 4.2V 时，两只 IED 均发光，指示电量充足。当电源电压降至 3.6V时， VD5因达不到 8V 压降而熄灭， 指示电量变弱。 当电源电压再降至 3.1V 时， VD4也会逐渐熄灭，指示电量已经耗尽，需要及时充电了。实际应用中，锂电池电压下降到 3.3V就应及时充电，所以在 VD4完全熄灭后就停用，并及时充电。使用了这款电路后，发现TDA2822功放并不那么耗电，因 VD4完全熄灭需要很长的时间，也不用担心损坏锂电池。锂离子电压显示器的实物图：正面实物图：反面实物图 ：此锂离子电压显示器的优点主要是，体积小，使用方便，原理简单，又可以清晰的显示电压的电压值。1N4007 降压电阻：本实验所使用的 1N4007 电阻：一般用在小功率普通变压器的工频电源中。 1N4007 是硅整流二极管，它的最大正向连续电流是 1A，反向耐压 1000V，初始正向导通压降约 0.6V ，大电流时 1V 左右。太阳能电池板实物图：太阳能电池板的工作原理：简单说就是利用光电池的光电转换特性， 将阳光转变成直流电， 再把单个的电池经串并联接，使电压电流得到提高，之后送给蓄电池存储或送到转换电路进行升压或交直流变换，然后才供给负载使用。 太阳能电池是一对光有响应并能将光能转换成电力的器件。 能产生光伏效应的材料有许多种，如：单晶硅，多晶硅，非晶硅，砷化镓，硒铟铜等。它们的发电原理基本相同， 现以晶体为例描述光发电过程。 P 型晶体硅经过掺杂磷可褥 N型硅， 形成 P— N结。 当光线照射太阳能电池表面时， 一部分光子被硅材料吸收； 光子的能量传递给了硅原子，使电子发生了越迁，成为自由电子在 P— N 结两侧集聚形成了电位差，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， 这个过程的实质是： 光子能量转换成电能的过程。铅酸电池：铅酸电池（ VRLA），是一种电极主要由铅及其氧化物制成，电解液是硫酸溶液的蓄电池。 铅酸电池荷电状态下， 正极主要成分为二氧化铅， 负极主要成分为铅； 放电状态下，正负极的主要成分均为硫酸铅。铅酸电池的指标：额定电压为 13.5 — 14.5v 二． 详细设计原理说明 ：当太阳照射太阳能电池板时，打开开关为锂电池充电，其中的稳压电路可保持一个稳定的电压为锂电池充电，其上的电路中电容可起到滤波的作用，二极管可起到防倒流的作用；关闭开关可停止为锂电池充电；通过降压来实现为铅酸电池充电， 可以设计一个开关来控制充电， 太阳能电池板的正极连在那根蓝线上的， 那根橘黄色的线是连在充电电池的正极的， 之后会把充电电池的负极接在太阳能电池板的负极上， 那个锂电池电压显示器会连在太阳能电池板上来测量太阳能电池板的电压。三． 调试报告开始的时候认为就是个降压电路，电路图如下：经过测试与焊接， 发现此电路并不能实现降压的作用， 后来在老师的指导下， 改变方案，也就是现在成功的电路，实物如下：这只是部分电路，其中的降压部分，经过反复的焊接，终于成功了。四． 测试结果在所有的器件都接上的时候， 可以看到电池板给铅酸电池充电的过程， 而且在上图的蓝色和橘黄色线之间的那个红色发光二极管会被点亮，证明在充电。五． 使用说明把电路中的正极线接在太阳能电池板的正极， 电路中的负极线接在电池的正极， 之后电池的负极接在太阳板的负极， 再把电压显示器的正负极分别接在太阳能电池板的正负极上，准备好之后按下开关就可以实现为铅酸电池充电的功能。六． 总结在这次课程设计的训练中，我遇到了许多的困难，出现了许多的错误。但通过老师和同学的帮助，我逐渐改正了错误，一步一步的完善我的作品。虽然这次程序设计即将结束，但我想这次的课程设计会给我以后的设计程序时带来很大帮助。 在这次难得的课程设计过程中我锻炼了自己的思考能力和动手能力。通过题目选择和设计电路的过程中，加强了我思考问题的完整性和实际生活联系的可行性。在方案设计选择和芯片的选择上，培养了我们综合应用单片机的能力 , 对单片机的各个管脚的功能也有了进一步的认识。 还锻炼我们个人的查阅技术资料的能力， 动手能力， 发现问题，解决问题的能力。并且我们熟练掌握了有关器件的性能及测试方法。单片机课程设计， 让我初次亲身体会到用所学知识做一些简单的小东西， 直观， 实际。知识在理论上是成立的， 但在实际中未必会成功， 通过这次课设， 不仅增强了我对单片机这门课程的进一步认识，而且通过实际活动，更加深自己的实际动手能力。再次感谢老师的辅导以及同学的帮助，是他们让我有了一个更好的认识，无论是学习还是生活，生活是实在的，要踏实走路。课程设计时间虽然很短，但我学习了很多的东西，使我眼界打开，感受颇深。成绩：预习报告 分，系统 分，课设报告 分，总分 分，总评： 。评语：批阅教师签字： 年 月 日