5 仿真与调试 ...................................................................................................................................... 20 5.1 充电电路仿真 ......................................................................................................................... 20 5.2 电流采样处理电路仿真 ...................................................................................................... 20 5.3 系统做直流电源使用时电路仿真图 .............................................................................. 21 5.4 系统做充电器使用时仿真结果 ........................................................................................ 21 6 总结与展望 ...................................................................................................................................... 29 参考文献 ................................................................................................................................................ 25 致谢 ......................................................................................................................................................... 26 附录A 整体电路图 ........................................................................................................................... 27 附录B 整体程序 ................................................................................................................................ 28

1 绪论

1.1 本课题的研究背景及现状

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作用具有重大意义。当今世界各国特别是发达国家对光伏发电特别重视。光伏发电系统在超过100个国家得到应用。2009年，世界光伏新增装机容量达到790万千瓦，同比增长43.6%，其中欧洲市场占80.1%，北美占7.0% ，亚澳占9.8%，其他占3.1%。德国以380万千瓦的新增装机容量位居榜首，占世界光伏市场的48.1%，其次为意大利、西班牙、日本、美国。截至2009年底，世界光伏装机容量累计达到2680万千瓦。并网光伏发电市场发展最快，占总光伏应用市场的80%以上，并逐步发挥着替代能源的作用，受到全世界的关注。

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。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，光伏系统并网发电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。

太阳能手机充电器简单，模块小，携带方便，市场价格便宜，能帮助用户在外出旅游远离市电情况下给手机及时充电。太阳能手机充电器使用起来又节省能源，环保无污染，有广阔的发展前景，因此提出本课题。

1.2 课题设计思想

本设计课题是基于单片机的太阳能充电器的设计。首先，由于太阳能电池板电压会随太阳光强度变化而波动，太阳光强时太阳能电池板电压会偏高一些，太阳光强度弱时，太阳能电池板输出电压会偏低，为了从太阳能电池板输出得到稳

定电压，本设计采用稳压管LM7805，LM7805输出口可以输出稳定的5V电压，以来可以供单片机和其他用电芯片使用，二来可以作为下一步电压变换电路的电源。其次考虑到电池充电过程电压要求会有变化，不能简单输出稳定的直流电，因此提出采用DC/DC变换电路，通过控制开关管通断时间占空比来调节输出电压。单片机是控制中心，控制信号的产生由外部电路状态产生，对于充电过程来说，根据外部充电电压和充电电流与理想充电过程的比较发出信号，调节占空比。为此设计单片机单路，电压检测电路和电流检测电路,同时为了方便使用者知道系统处于的状态，本设计设置显示模块和指示灯显示。

1.3 论文结构

本论文第一部分绪论部分介绍了太阳能电池及太阳能光伏发电系统的发展现状及前景，本课题研究的背景，并提出了设计思想；第二部分讨论了系统总体设计方案；第三部分对系统的硬件电路进行了设计；第四部分对系统软件部分进行了设计；第五部分进行仿真分析；第六部分，分析了本次设计的结果及展望。

2 基于单片机的太阳能充电器系统总体方案设计 2.1 设计方案一

提出方案一方框图如图2.1

图2.1方案一方框图

该方案采用DC/DC变换电路，将太阳能电池板输出的电压变换为需要的电压值给手机电池充电，同时单片机可以控制电路变换，还可采用按键设定某些值，有显示部分，可以设定为显示电路状态。由上图方框图可以看出，该方案能够控制DC/DC变换电路，有显示模块，但是该方案没有对外部电路的实时检测，不能根据外部电路情况实时控制DC/DC变换电路。

2.2 设计方案二

由第一种方案的缺点，为此提出第二种方案，方案二方框图如下图2.2所示。

图2.2 方案二方框图

从上图方框图可以看出方案二弥补了方案一的缺点，设计了对电路状态的检测，并通过模数转换模块将转化的信号送给单片机。单片机可控制PWM芯片生成PWM波实行对变换电路的控制，同时有按键模块和显示模块，但是该设计方案将生成PWM部分用芯片代替，这样使得硬件电路部分复杂，不如用软件实现可以使硬件电路变得简单，也充分利用单片机的功能。

2.3基于单片机的太阳能充电器的设计的总体设计方案

在方案一和方案二的基础上提出本次设计的整体设计方案如下图2.3所示。

图2.3 整体设计方案框图

该方案综合方案一和方案二的优点，既具备对充电电路的检测，单片机可根据对检测来的信号处理后的情况的分析进行对充电电路的控制，按键电路可以选择系统可以实现的功能，显示电路可以显示电路的工作状态，控制信号PWM用程