太阳能无线充电论文2 (恢复)

大 学 毕业设计 论文 太阳能无线充电系统设计 年 级 学 号 姓 名 专 业 指导老师 年 月 大学毕业设计 论文 摘 要 太阳能是取之不尽用之不竭的清洁能源 在化石燃料日益枯竭的当下 各国都 在开发太阳能相关发电产品 而无线充电技术的发展已有一段时间 从第一代电感 技术到目前第二代磁共振技术的发展 极大的推动无线充电将成为主流充电技术之 一愿景 美国家庭任何时刻平均有 10 台设备正连接电源 而随着互联设备的发展 这一数字还将继续增长 通过无线充电技术 用户可以同时充电多台设备 而不必 使用任何线缆 未来 用户更可以使用同一无线充电板给多个设备无线充电 例如 智能手机 智能手表和平板电脑充电 从而摆脱多种多样的有线充电器 本文设计一套太阳能无线充电系统 将太阳能转换成电能 然后通过无线供电 方式 为手机等设备供电 首先 项目进行了相关文献查阅 帮助我们了解到目前太阳能无线充电系统的 结构特点 然后寻找适合本系统的配件和元件 并采用 PROTEL 软件绘制原理图和 PCB 图 最后将 PCB 加工 焊接 得到太阳能无线充电系统硬件电路 最后针对实 物进行数据测试和计算 获得电路相关电气参数 关键词 太阳能 无线充电 PROTEL 测试 大学毕业设计 论文 第 II 页 共 23 页 Abstract Solar energy is inexhaustible be inexhaustible clean energy fossil fuels in the increasing depletion of the moment all the countries in the development of solar energy related power products And the development of the existing wireless charging technology for a period of time from the development of the first generation to the second generation of inductance technology of magnetic resonance technology greatly promoting wireless charging will become the mainstream of the charging technology vision The average 10 devices are connected with the power supply has America family at any time and with the development of Internet device this figure will continue to grow Through the wireless charging technology the user can simultaneously charging multiple devices without the use of any cable The future users can use the same wireless charging plate for a plurality of devices such as wireless charging intelligent mobile phone tablet computer intelligent watch and charging so as to get rid of various cable charger This paper designs a solar powered wireless charging system converting solar energy into electrical energy and then through the wireless power supply mode the power supply equipment such as mobile phone First of all the project of the related documents help us to understand characteristics of the structure of the current solar wireless charging system and then look for the system of parts and components and uses the PROTEL software to draw the schematic and PCB map finally the PCB machining welding get the sun can wireless charging system hardware circuit finally based on real data the test and calculation obtain the relevant electrical parameters of circuit Keywords Solar energy wireless charging PROTEL test 大学毕业设计 论文 第 III 页 共 23 页 大学毕业设计 论文 第 IV 页 共 23 页 目 录 第 1 章 绪 论 1 1 1 太阳能的意义 1 1 1 1 化石能源 1 1 1 2 太阳能介绍 1 1 1 3 太阳能资源及其开发利用特点 2 1 2 无线充电器的意义 3 第 2 章 太阳能无线充电器总体电路设计 4 2 1 总体电路设计需求 4 2 2 总体电路结构设计 4 2 3 配件选型 5 2 3 1 太阳能电池板选型 5 2 3 2 无线电力发射芯片选型 5 2 3 3 无线电力接收芯片选型 6 2 3 4 单片机选型 6 2 3 5 A D 转换芯片选型 7 2 3 5 5V 降压芯片选型 7 第 3 章 太阳能无线充电系统硬件电路设计 8 3 1 电气原理图设计 8 3 1 1 无线电力发射电路设计 8 3 1 2 无线电力接收电路设计 8 3 1 3 5V 降压电路设计 9 3 1 4 单片机系统电路设计 10 3 2 PCB 电路设计 11 3 3 硬件焊接 12 3 4 硬件调试 13 3 5 性能测试 13 第 4 章 太阳能无线充电系统软件设计 13 4 1 软件系统总体流程设计 13 4 2 PCF8591 程序设计 14 4 3 1602 液晶屏设计 15 第 5 章 总结与展望 15 5 1 总结 15 大学毕业设计 论文 第 V 页 共 23 页 5 2 展望 15 致 谢 16 参考文献 17 大学毕业设计 论文 第 1 页 共 23 页 第 1 章 绪 论 1 1 太阳能的意义 1 1 1 化石能源 目前 全球使用的能源中 化石能源占很大比重 但是 由于化石能源是不可 再生能源 所以带来的问题也非常多 主要有以下几个方面 1 能源短缺 由于常规能源的有限性和分布的不均匀性 造成了世界上大部分 国家能源供应不足 不能满足其经济发展的需要 从长远来看 全球已探明的石油 储量只能用到 2020 年 天然气也只能 延续到 2040 年左右 即使储量丰富的煤炭资 源也只能维持二三百年 因此 如不尽早设法解决化石能源的替代能源 人类迟早 将面临化石燃料枯竭的危机局面 2 环境污染 当前 由于燃烧煤 石油等化石 燃料 每年有数十万吨硫等有害物质抛向天空 使大气环境遭到严重污染 直接影 响居民的身体健康和生活质量 局部地区形成酸雨 严重污染水土 这些问题最终 将迫使人们改变能源结构 依靠利用太阳能等可再生洁净能源来解决 3 温室效应 化石能源的利用不仅造成环境污染 同时由于排放大量的温室气体而产生温室效应 引起全 球气候变化 这一问题已提到全球的议事日程 其影响甚至已超过了对环境 的污染 有关国际组织已召开多次会议 限制各国二氧化碳等温室气体的排放量 1 1 1 2 太阳能介绍 太阳能是各种可再生能源中最重要的基本能源 生物质能 风能 海洋能 水 能等都来自太阳能 广义地说 太阳能包含以上各种可再生能源 太阳能作为可再 生能源的一种 则是指太阳能的直接转化和利用 通过转换装置把太阳辐射能转换 成热能利用的属于太阳能热利用技术 再利用热能进行发电的称为太阳能热发电 也属于这一技术领域 通过转换装置把太阳辐射能转换成电能利用的属于太阳能光 发电技术 光电转换装置通常是利用半导体器件的光伏效应原理进行光电转换的 因此又称太阳能光伏技术 1 大学毕业设计 论文 第 2 页 共 23 页 二十世纪 50 年代 太阳能利用领域出现了两项重大技术突破 一是 1954 年美 国贝尔实验室研制出 6 的实用型单晶硅电池 二是 1955 年以色列 Tabor 提出选择 性吸收表面概念和理论并研制成功选择性太阳吸收涂层 这两项技术突破为太阳能 利用进入现代发展时期奠定了技术基础 2 70 年代以来 鉴于常规能源供给的有限性和环保压力的增加 世界上许多国家 掀起了开发利用太阳能和可再生能源的热潮 1973 年 美国制定了政府级的阳光发 电计划 1980 年又正式将光伏发电列入公共电力规划 累计投入达 8 亿多美元 1992 年 美国政府颁布了新的光伏发电计划 制定了宏伟的发展目标 日本在 70 年代制定了 阳光计划 1993 年将 月光计划 节能计划 环境计划 阳光计划 合并成 新阳光计划 德国等欧共体国家及一些发展中国家也纷纷制定了相应的发 展计划 90 年代以来联合国召开了一系列有各国领导人参加的高峰会议 讨论和制 定世界太阳能战略规划 国际太阳能公约 设立国际太阳能基金等 推动全球太阳 能和可再生能源的开发利用 开发利用太阳能和可再生能源成为国际社会的一大主 题和共同行动 成为各国制定可持续发展战略的重要内容 2 1 1 3 太阳能资源及其开发利用特点 1 储量的 无限性 太阳能是取之不尽的可再生能源 可利用量巨大 太阳每秒钟放射的能量大约 是 1 6 1023kW 其中到达地球的能量高达 8 1013kW 相当于 6 109t 标准煤 按此 计算 一年内到达地球表面的太阳能总量折合标准煤共约 1 892 1013 千亿 t 是目 前世界主要能源探明储量的一万倍 太阳的寿命至少尚有 40 亿年 相对于人类历史 来说 太阳可源源不断供给地球的时间可以说是无限的 相对于常规能源的有限性 太阳能具有储量的 无限性 取之不尽 用之不竭 这就决定了开发利用太阳能将 是人类解决常规能源匮乏 枯竭的最有效途径 1 2 存在的普遍性 虽然由于纬度的不同 气候条件的差异造成了太阳能辐射的不均匀 但相对于 其他能源来说 太阳能对于地球上绝大多数地区具有存在的普遍性 可就地取用 这就为常规能源缺乏的国家和地区解决能源问题提供了美好前景 1 大学毕业设计 论文 第 3 页 共 23 页 3 利用的清洁性 太阳能像风能 潮汐能等洁净能源一样 其开发利用时几乎不产生任何污染 加之其储量的无限性 是人类理想的替代能源 1 4 利用的经济性 可以从两个方面看太阳能利用的经济性 一是太阳能取之不尽 用之不竭 而 且在接收太阳能时不征收任何 税 可以随地取用 二是在目前的技术发展水平下 有些太阳能利用已具经济性 如太阳能热水器一次投入较高 但其使用过程不耗能 而电热水器和燃气热水器在使用时仍需耗费 有关研究结果表明 太阳能热水器已 具很强的竞争力 随着科技的发展以及人类开发利用太阳能的技术突破 太阳能利 用的经济性将会更明显 1 1 2 无线充电器的意义 物理学家早就知道 在两个共振频率相同的物体之间能有效地传输能量 而不 同频率物体之间的相互作用较弱 歌唱家演唱能将装有不同水量瓶子中的一个震碎 而不影响其他瓶子就是这个道理 这也好比我们荡秋千时 只需坐在上面让下垂的 双腿同步摆动就能给秋千带来动力一样 无线充电技术正是利用了这个原理 同样 无线充电技术也应用了电磁波感应原理 及相关的交流感应技术 在发送和接收端 用相应的线圈来发送和接收产生感应的交流信号来进行充电的的一项技术 用户只 需要将充电设备放在一个 平板 上即可进行充电 无线充电器是指不用传统的充电电源线连接到需要充电的终端设备上的充电器 采用了最新的无线充电技术 无线充电技术在 2007 年获得了 20 项专利 多种设 备可以使用一台充电基站 手机 MP3 播放器 电动工具和其他的电源适配器的有 线充电情况将不会存在了 通过使用线圈之间产生的磁场 神奇的传输电能 电感 耦合技术将会成为连接充电基站和设备的桥梁 当前的大部分充电器 例如 iPod 和 iPhone 都通过金属电线直接接触的方式 给设备内置电池充电 无线充电技术 的优势在于便捷性和通用性 缺点就是效率低和只能提供电能 而 Apple 的 Dock 连接器不仅仅提供电能 同时还能把音频和视频文件通过 USB 接口同步到设备上 不过 无线充电技术还是会给 WiFi 和电池技术带来进步的 对于不需要数据传输 的设备来说 这一新技术将会大大减少用户所需各种充电器的数量 另外 通过采 大学毕业设计 论文 第 4 页 共 23 页 用无线充电技术 公共移动设备充电站将会有可能成为现实 第 2 章 太阳能无线充电器总体电路设计 2 1 总体电路设计需求 本设计是制作一套太阳能无线充电器 所以需要先进行太阳能稳压和无线充电 电路的研究和设计 之后 需要根据设计的电路进行电路板设计和组装 最后得到 一套具有完整功能的电路板 为此 项目首先进行了总体电路结构设计 2 2 总体电路结构设计 太阳能无线充电电路 主要由太阳能电池板 无线发射电路 无线接收电路 充电接口电路 5V 降压电路 单片机电路等组成 其中 单片机电路通过多路电压 采集芯片 获取到太阳能电池板电压和降压稳压电路的电压 如果两者电压都正常 则通过液晶显示屏提示用户可放心充电 如果电压输出不对 则提示用户暂时不要 进行手机充电 需进行电路故障排查 本电路总体设计如下图所示 太阳能电池板 无线发射端 5 V 降压电路 电压采集 无线接收端 充电接口 5 1 单片机 手机 液晶屏显示 电压采集 大学毕业设计 论文 第 5 页 共 23 页 2 3 配件选型 2 3 1 太阳能电池板选型 目前太阳能电池板有折叠式和直板式 2 种外形结构方式 考虑到实际使用需求 和成本控制 我们采用直板式太阳能电池板 目前太阳能电池板中 电池板芯有单 晶硅 多晶硅 和非晶硅三种 单晶硅 多晶硅在市面上最容易买到 非晶硅因为 产量少 购买不方便 其中 单晶电池板效率高质量好 但是价格也高 多晶硅效 果一般 但是造价最便宜 为了达到预期效果 我们使用的是单晶电池板 电池板 输出电压和短路电流 功率等参数介绍如下 1 开路电压 Voc 正负极间为开路状态时的电压 是指把光伏电池置于 100mW c 的光源照射下 且光伏电池输出两端开路时所测得的输出电压值 光伏 电池的开路电压与入射光辐照度的对数成正比 与环境温度成反比 与电池面积的 大小无关 2 短路电流 Isc 正负极间为短路状态时流过的电流 是指将光伏电池在标 准光源的照射下 在输出短路时流过光伏电池两端的电流 测量短路电流的一般方 法是 用内阻小于 1 欧的电流表接到光伏电池的两端进行测量 3 输出功率 Pm 最大输出工作电压 Voc 最大输出工作电流 Isc 本设计中 采用开路电压标称值为 6V 短路电流标称值为 550mA 的太阳能电 池板 额定功率为 3 3W 在实际测试中 开路电压实际为 5 98V 短路电流为 535mA 此时的输出功率为 3 20W 2 3 2 无线电力发射芯片选型 无线电力传输电路 可以采用专用无线电力传输芯片设计 也可以使用分立元 件设计 采用分立元件自己制作的话 很可能因为设计疏忽或者操作不当 引起事 故 考虑到安全性和稳定性要求 本设计采用专用无线电力发射芯片来做无线电力 传输系统 电力发射芯片采用 XKT 408 芯片和 T5336 芯片组合的方式 设计电力 发射电路 XKT 408 系列集成电路 采用 CMOS 制程工艺 具有精度高 稳定性能好等特 大学毕业设计 论文 第 6 页 共 23 页 点 其专门用于无线感应智能充电 供电管理系统中 可靠性能高 XKT 408 负责 处理该系统中的无线电能传输功能 采用电磁能量转换原理并配合接收部分做能量 转换及电路的实时监控 负责各种电池的快速充电智能控制 XKT 408 只需配合极 少的外部元件就可以做成高可靠的无线快速充电器 无线电源供电器 T5336 系列集成电路 采用的也是 CMOS 制作工艺 专门用于无线智能充电中 与 XTK 408A 配合可形成良好的发射控制电路 自动控制发射线圈的电磁波发射电 压和频率 LC 振荡电路在振荡过程中由于线圈的内阻不能忽略且在能量传输过程的 能量损耗导致电路中振荡电流肯定会大幅衰减 这时通过控制 T5336 的 7 8 号输出 口电压 调整 LC 振荡电路两端的电压 用以补偿电路中阻抗和能量传输损耗的电 压 使发射线圈的发射的电磁波维持稳定正弦交流变化 T5336 芯片特性 工作温度 55 to 125 存储温度 65 to 150 最大工作电压 15V 输出驱动电流 800mA 2 3 3 无线电力接收芯片选型 无线接收芯片采用 T3168 芯片 该芯片外围电路非常简单 但是却同时具有电 磁能量接收和 DC DC 降压稳压的功能 因此得到广泛使用 此芯片待机时电路完全 处于关闭状态 空载电流约 8mA 左右 当有磁体靠近 452L1 时电路开始工作 工作指示 灯亮 这样可防止普通金属物体靠近而引起误触发 2 3 4 单片机选型 本设计中 由于需要对太阳能电池板和无线接收电路进行电压监控 并智能分 析是否满足充电要求 所以必须采用一款智能微处理器 本设计采用 89C51 单片机 作为系统的微处理器 其具有如下特点 大学毕业设计 论文 第 7 页 共 23 页 89C51 是一种带 4K 字节闪烁可编程可擦除只读存储器 FPEROM Flash Programmable and Erasable Read Only Memory 的低电压 高性能 CMOS8 位微处理 器 俗称单片机 单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除 100 次 该器件采用 ATMEL 高密度非易失存储器制造技术制造 与工业标准的 MCS 51 指令集和输出 管脚相兼容 由于将多功能 8 位 CPU 和闪烁存储器组合在单个芯片中 ATMEL 的 89C51 是一种高效微控制器 89C2051 是它的一种精简版本 89C 单片机为很多嵌 入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案 3 2 3 5 A D 转换芯片选型 PCF8591 是一个单片集成 单独供电 低功耗 8 bit CMOS 数据获取器件 PCF8591 具有 4 个模拟输入 1 个模拟输出和 1 个串行 I C 总线接口 PCF8591 的 3 个地址引脚 A0 A1 和 A2 可用于硬件地址编程 允许在同个 I C 总线上接入 8 个 PCF8591 器件 而无需额外的硬件 在 PCF8591 器件上输入输出的地址 控制和数 据信号都是通过双线双向 I C 总线以串行的方式进行传输 4 PCF8591 的功能包括多路模拟输入 内置跟踪保持 8 bit 模数转换和 8 bit 数模 转换 PCF8591 的最大转化速率由 I C 总线的最大速率决定 PCF8591 特性 单独 供电 PCF8591 的操作电压范围 2 5V 6V 低待机电流 通过 I C 总线串行输入 输 出 PCF8591 通过 3 个硬件地址引脚寻址 PCF8591 的采样率由 I C 总线速率决定 4 个模拟输入可编程为单端型或差分输入 自动增量频道选择 PCF8591 的模拟电 压范围从 VSS 到 VDD PCF8591 内置跟踪保持电路 8 bit 逐次逼近 A D 转换器 通过 1 路模拟输出实现 DAC 增益 4 2 3 5 5V 降压芯片选型 本设计采用 51 单片机进行电压采集和显示 为此 需要为单片机提供 5v 的电 压源 我们采用 A0Z 1016 芯片来设计 5V 电压电路 A0Z1016 是 AOS 公司推出的 DC DC 降压稳压芯片 内置肖特基二极管 仅需要几个外围器件 就可以实现降压 的功能 本设计采用该芯片作为单片机供电的 5V 降压芯片使用 大学毕业设计 论文 第 8 页 共 23 页 第 3 章 太阳能无线充电系统硬件电路设计 3 1 电气原理图设计 3 1 1 无线电力发射电路设计 无线电力发射电路核心元件为 XKT 408A 和 T5336 电路图如下所示 我们的无线电力发射电路 直流输入电压是在 5 5V 5 98V 的范围内 在 XKT 408A 的控制下 通过 T5336 输出一个可控的低电压 直流电压与 T5336 的输出电 压的电压差控制铜线圈和 C11 的 LC 振荡电路 发射出稳定的高频电磁波 该电路 外围器件简单 稳定可靠 3 1 2 无线电力接收电路设计 无线接收端电路核心芯片是 T3168 电路图如下所示 大学毕业设计 论文 第 9 页 共 23 页 由于发射端传输过来的能量为高频震荡波 如果直接给手机充电 会对手机产 生很恶劣的影像 为此 需要先将高频振荡波转换成直流电压输出 然后将电压进 行降压稳压 为此 本电路在接收到无线端电量后 首先通过二极管进行整流 获 得直流电压 然后通过由 T3168 芯片构成的降压稳压电路 实现 5v 电压的输出 T3168 芯片 通过 R21 和 R22 可以调节输出电压 为了实现 5V 输出 本例采用 6 2k 与 2k 的组合来实现 3 1 3 5V 降压电路设计 5V 降压芯片采用 AOZ1016 芯片 具体电路如下所示 A0Z1016 是 AOS 公司推出的 DC DC 降压稳压芯片 内置肖特基二极管 仅需 要几个外围器件 就可以实现降压的功能 本设计中采用 R4 和 R9 两个电阻来设定 芯片的输出电压 当两者分别为 10K 1 58K 时 芯片输出标准的 5v 电压 供单片机 工作 大学毕业设计 论文 第 10 页 共 23 页 3 1 4 单片机系统电路设计 51 单片机系统电路如下所示 1 51 单片机核心电路介绍 1 电源电路 向单片机供电 本设计采用 AOZ1016 芯片提供 5V 电源 2 时钟电路 单片机工作的时 间基准 决定单片机工作速度 本设计采用 11 0592M 晶振提供外部时钟 3 复位电路 确定单片机工作的起始状态 完成单片机的启动过程 本设计 采用电容和电阻实现上电复位功能 2 液晶屏电路 大学毕业设计 论文 第 11 页 共 23 页 本设计采用 1602 液晶屏 1602 液晶也叫 1602 字符型液晶 它是一种专门用来 显示字母 数字 符号等的点阵型液晶模块 它由若干个 5X7 或者 5X11 等点阵字 符位组成 每个点阵字符位都可以显示一个字符 每位之间有一个点距的间隔 每 行之间也有间隔 起到了字符间距和行间距的作用 本设计采用 51 单片机直接驱动 1602 液晶屏 显示太阳能电池板电压和单片机电源电压 3 太阳能电池板电压采集电路 由于 PCF8591 芯片 能够测量 0 5V 电压 超过 5v 的电压就无法测量 而电池 板输出电压一般都超过 5v 所以需要把电池板分压进行测量 本设计采用 2 个 10k 电阻进行电压减半 然后在单片机运算时 将实际采集的电压增大一倍即可 实际 使用中 经过大量实验 发现读取电池板电压的误差不超过 5 3 2 PCB 电路设计 在系统的硬件选型与设计完成后 为了检验设计的合理性 必须经过 PCB 制板 检验 制板工具采用的是 Protel99SE PCB 制板是整个系统设计中重要的一项 步 骤如下 电路板整体设计 在绘制 PCB 之前 首先对电路板有一个初步的设计 例如采 用几层电路板 元件采用何种封装及其安放位置 采用多大的尺寸等 这些能确定 电路板设计的框架 是一项重要工作 建立元器件封装 一般来说 有些元器件的封装在 Protel99SE 中已经建好 用 户可直接使用 但是对于特殊的元器件 用户要自己建立原理图和 PCB 元件封装 大学毕业设计 论文 第 12 页 共 23 页 在原理图和 PCB 图中才可以调用 自己建立的元器件封装也可导入 Protel99SE 内部 元件库 以后可直接调用 绘制电路原理图 首先将使用到的元器件载入原理图 并摆放整齐 摆放的时 候尽量使电路图走线方便 然后按照自己设计的电路进行接线 接线的目的是建立 网络标号 凡事接在一起的引脚 都将会共用统一网络标号 绘制好的电路原理图 需进行 ERC 校验 没有电气错误后 将 PCB 封装与原理图封装一一对应输入 创建网络表并导入 PCB 图中 绘制好电路原理图后 首先生成网络表 然后将 网络表和元器件封装一同载入 PCB 图中 按照预先规划的布局 将元器件合理的摆 放在 PCB 板上 布线 在 Protel99SE 中 布线既可以是采用手动方式 也可以委托软件自动进 行 对于自动布线 Protel99 的自动布线往往还有很多令人不满意的地方 为此我 们采用手动布线的方式完成 PCB 制板设计 PCB 电气规则检查 在完成手动布线之后 为了检验是否有短路或者断路的情 况发生 常对 PCB 板进行电气规则检查 若出现错误 Protel99SE 会将该元件或者 连接线标记绿色 让人一目了然 当电气规则检查结果通过时 才可将 PCB 文件交 给加工厂加工 最终 PCB 板图如图 3 1 所示 图 3 1 系统硬件电路板图 3 3 硬件焊接 电路板加工好之后 首先目视检查是否有线路短路或者断路 元器件焊盘丢失 等情况 如果没有 才能进行硬件焊接 本系统采用的均是贴片芯片 所以需要用 到刀口烙铁 助焊剂 0 5mm 焊锡丝 镊子等工具 焊接时 应按照元件在在板子上的高度从低到高依次焊接 首先焊接核心芯片 贴片电阻电容 然后焊接晶振 单排插针 在焊接电源插头 电源模块等 焊接好 的电路板如图所示 图 5 2 硬件实物图 大学毕业设计 论文 第 13 页 共 23 页 3 4 硬件调试 调试时 所使用的仪器仪表有 如开关可调电源 数字万用表等 调试过程如 下 首先电路板先不接太阳能电池板 直接提供 6V 的电源作为系统输入 此时用 万用表测量单片机供电电路电压 也就是 AOZ1016 芯片输出的电压 其次是无线电 力发射电路的电压和无线电力接收电路的电压 如果电压都正常 再连接上太阳能 电池板 并进行户外测试 如果不正常 则需要针对问题进行故障排查 3 5 性能测试 为了得到系统的性能参数 本设计针对硬件电路进行了测试 数据如下 待实物出来后完善 第 4 章 太阳能无线充电系统软件设计 4 1 软件系统总体流程设计 本设计采用 89C51 单片机作为微处理器 该单片机采用 KEIL 软件编写 C 语言 程序 程序编译好之后 通过 ISP 下载器将程序下载到单片机中 本设计的软件流 程如下图所示 大学毕业设计 论文 第 14 页 共 23 页 单片机初始化 开始 启动 A D 转换 液晶屏初始化 P C F 8 5 9 1 初始化 读取 A D 值 液晶屏显示 是否可以充电 首先 单片机上电后先进行上电复位 初始化单片机的全部配置 然后单片机 初始化 PCF8591 芯片和液晶屏 然后系统启动 A D 转换程序 检测太阳能电池板和 无线电力接收电路的电压监测 如果电压不在安全充电范围 则提示用户暂时不要 进行充电 如果电压正常 则提示用户可以充电 4 2 PCF8591 程序设计 PCF8591 芯片 是内部自带参考电压源的芯片 采用 IIC 通信进行数据收发 单片机在使用 PCF8591 芯片时 首先要对该芯片进行激活 激活的方式就是通过 IIC 通信 向 PCF8591 芯片发送有效地址信息 PCF8591 获取到有效信息后 即被 激活 但是此时 PCF8591 还没有正式开始进行 A D 转换 需要再通过 IIC 通信发送 A D 转换控制字 才能正式开始转换 控制字一般包括转换通道 转换方式等设置 上述两步设置好后 PCF8591 开始进行 A D 转换 51 单片机可以实时获取到转换后 的数据 转换后的数据并不是真实电压值 此时需要进行换算 换算方式是首先将 采集到的 A D 值除以满量程时的值 即 1024 出去 1024 后 再乘以 5 就是实际 电压值 大学毕业设计 论文 第 15 页 共 23 页 4 3 1602 液晶屏设计 1602 液晶屏采用并行数据传输方式进行通信的 在使用前 需要单片机进行初 始化配置 初始化配置 一般只需要做清楚屏幕内容和显示模式设置 配置好之后 单片机通过 8 个数据引脚 向 1602 液晶屏发送数据 并且通过单片机控制 1602 液 晶屏的 RS 寄存器 实现数据的读取 然后通过设置 EN 寄存器 实现数据的显示 第 5 章 总结与展望 5 1 总结 本设计首先按照太阳能无线充电的技术要求 选择合适的电子元件和配件 在 此基础上 查阅相关技术手册 设计出了一套太阳能无线充电的电路原理图 为了 检验设计的图纸是否正确 然后经过 PCB 电路板绘制 绘制好的电路发送到厂家进 行加工 最后通过电路板焊接 软件编程 最终实现了电路功能 最后通过数据测 试 获取到了电路参数等信息 5 2 展望 通过几个月的努力 以及导师孜孜不倦的教导 终于完成实物的制作和论文的 书写 最终获得的太阳能无线充电电路 能够实现手机充电等功能 具有实际使用 价值 希望本设计能够得到应用和推广 大学毕业设计 论文 第 16 页 共 23 页 致 谢 正文略 大学毕业设计 论文 第 17 页 共 23 页 参考文献 1 姜亮亮 新型太阳能制冷和供暖综合系统的研究学位论文 华北电力大学 2008 年 2 王宏卯 太阳能聚焦热管热传导研究 天津大学 2008 年 3 邓越 基于网络的管道检测机器人控制和视频信号传输技术研究 上海交通大学 2005 年 4 杨伟宁 无人值守气象站数据采集系统的设计与实现 现代电子技术 2014 年