電能收集充電器畢業(yè)論文

1、<p>　　本 科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）</p><p>　　論文（設(shè)計(jì)）題目：電能收集充電器 </p><p>　　學(xué) 院：理工學(xué)院 </p><p>　　專 業(yè)（方 向）：通信工程 </p><p>　　年 級(jí)、班 級(jí)：0000

2、 </p><p>　　學(xué) 生 學(xué) 號(hào)：0000000000 </p><p>　　學(xué) 生 姓 名：XXX </p><p>　　指 導(dǎo) 老 師：XXX </p><p>　　2012 年5 月18日</p&g

3、t;<p><b>　　摘 要</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)可實(shí)現(xiàn)在輸入電壓、輸入電流較小的情況下高效收集電能對(duì)蓄電池/干電池完成充電。該充電器分升壓電路，降壓電路和控制電路，顯示電路四部分，控制電路中由繼電器及集成運(yùn)算放大器LM358完成電路變換。升壓電路主要采用采用MC34063芯片，降壓壓電路主要采用采用MC34063芯片，控制電路路中使用LM358芯片決定繼

4、電器兩端電壓，從而決定繼電器中開(kāi)關(guān)的轉(zhuǎn)換，決定降壓電路、升壓電路的工作狀態(tài)。顯示電路利用單片機(jī)AT89S52與模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片TLC549，能夠測(cè)量0－5V之間的直流電壓值，四位數(shù)碼顯示?？刂齐娐窡o(wú)需外加輔助電源而能自供電。從而實(shí)現(xiàn)在某一連續(xù)電壓變換中可實(shí)現(xiàn)持續(xù)充電。此充電器充電效率高，而且因?yàn)橄到y(tǒng)由分立元件搭建，成本很低。 </p><p>　　【關(guān)鍵詞】：LM358 MC34063 AT89S52 TLC5

5、49 電路變換</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　This design can realize the input voltage, input current is smaller collection of electrical energy efficient battery/dry finish charge. The

6、 charger points booster circuit, step-down circuit and control circuit, four parts show circuit, control circuit by relay and the integrated operational amplifier LM358 complete circuit transformation. Mainly by using Mc

7、34063 booster circuit chip, step-down voltage circuit mainly adopts the Mc34063 chip, control circuit used in road LM358 chip decided to rel</p><p>　　【Key Words】 LM358; MC34063; AT89S52；TLC549； circuit trans

8、formation</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　1 緒論</b></p><p><b>　　1.1 引言1</b></p><p>　　1.2選題簡(jiǎn)介、意義與背景1</p><p>　　1.3 系統(tǒng)功

9、能指標(biāo)2</p><p><b>　　2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</b></p><p>　　2.1 系統(tǒng)測(cè)試方案3</p><p>　　2.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)4</p><p>　　3 系統(tǒng)升壓電路、降壓電路設(shè)計(jì)</p><p>　　3.1 芯片簡(jiǎn)介5</p><p>

10、;　　3.2升壓充電模塊6</p><p>　　3.3降壓充電模塊6</p><p>　　3.4 升壓電路7</p><p>　　3.4.1 升壓電路工作原理7</p><p>　　3.4.2 以MC34063為核心的升壓電路8</p><p>　　3.5 降壓電路8</p><p

11、>　　3.5.1 降壓電路工作原理8</p><p>　　3.5.2 降壓電路圖9</p><p>　　4 系統(tǒng)單元電路設(shè)計(jì)</p><p><b>　　4.1監(jiān)測(cè)電路9</b></p><p>　　4.1.1 模塊功能介紹9</p><p>　　4.1.2監(jiān)測(cè)電路工作原理10

12、</p><p>　　4.1.3監(jiān)測(cè)取樣電路11</p><p>　　4.2控制電路11</p><p>　　4.2.1模塊功能介紹11</p><p>　　4.2.2電路設(shè)計(jì)13</p><p><b>　　5 系統(tǒng)顯示電路</b></p><p>　　5.1

13、 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)14</p><p>　　5.2系統(tǒng)板上硬件連線18</p><p>　　5.3程序設(shè)計(jì)內(nèi)容18</p><p><b>　　6 測(cè)試結(jié)果分析</b></p><p>　　6.1測(cè)試環(huán)境18</p><p>　　6.2測(cè)試條件與結(jié)果19</p><p&

14、gt;　　6.3設(shè)計(jì)總結(jié)19</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)20</b></p><p><b>　　致 謝21</b></p><p><b>　　附錄22</b></p><p><b>　　電能收集充電器</b></p>

15、<p><b>　　1 緒論</b></p><p><b>　　1.1 引言</b></p><p>　　本畢業(yè)設(shè)計(jì)課題屬硬件設(shè)計(jì)類(lèi)，該充電器的核心為直流電源變換器，它從一直流電源中吸收電能，以盡可能大的電流充入一個(gè)可充電池。直流電源的輸出功率有限，其電動(dòng)勢(shì)Es在一定范圍內(nèi)緩慢變化，當(dāng)Es為不同值時(shí)，直流電源變換器的電路結(jié)構(gòu)，參

16、數(shù)可以不同。監(jiān)測(cè)和控制電路由直流電源變換器供電。由于Es的變化極慢，監(jiān)測(cè)和控制電路應(yīng)該采用間歇工作方式，以降低其能耗?？沙潆姵氐碾妱?dòng)勢(shì)Ec=3.6V，內(nèi)阻Rc=0.1Ω。</p><p>　　直流電壓變換器的設(shè)計(jì)主要選用了集成芯片MC34063。硬件啟動(dòng)后采用間歇工作方式，并且可動(dòng)態(tài)顯示實(shí)時(shí)采樣電壓。作品各部分設(shè)計(jì)無(wú)不以低功耗，節(jié)能為考量，緊扣題目要求?？捎米髦绷麟妷褐底兓^大工作場(chǎng)合的電能采集，有著廣闊的應(yīng)用前

17、景和市場(chǎng)前景。</p><p>　　隨著節(jié)能降耗，綠色環(huán)保的理念日益深入，成為全社會(huì)的共識(shí)，設(shè)計(jì)新一代節(jié)能產(chǎn)品，提高能源利用率，已成為時(shí)代對(duì)產(chǎn)業(yè)界的要求。可以預(yù)見(jiàn)的是，在不久的將來(lái)越來(lái)越多的節(jié)能發(fā)明會(huì)走進(jìn)我們的生活。在工業(yè)生產(chǎn)及日常生活中經(jīng)常遇到電壓值連續(xù)可變的直流電源，由于這些電壓可以從極低的范圍（低于1V）變化至相對(duì)較高范圍（高于10V）,往往很難采集，正因如此這些電源往往被人們遺忘而造成電力的浪費(fèi)。而常用的

18、采集方法往往對(duì)所要采集的電壓有一定要求，這就限制了這些方法的應(yīng)用范圍。</p><p>　　因此，設(shè)計(jì)一種能夠在超低電壓（低于1V）的條件下工作的電路，使之能夠?qū)Φ蛪哼M(jìn)行收集，無(wú)疑具有廣闊前景。</p><p>　　通過(guò)獨(dú)立完成硬件設(shè)計(jì)方案的設(shè)計(jì)任務(wù)，掌握單片機(jī)的使用，熟悉作品設(shè)計(jì)的方法。為今后從事這方面的工作打下良好的基礎(chǔ)。</p><p>　　1.2選題簡(jiǎn)介、意

19、義與背景</p><p>　　隨著節(jié)能降耗，綠色環(huán)保的理念日益深入，成為全社會(huì)的共識(shí)，設(shè)計(jì)新一代節(jié)能產(chǎn)品，提高能源利用率，已成為時(shí)代對(duì)產(chǎn)業(yè)界的要求?？梢灶A(yù)見(jiàn)的是，在不久的將來(lái)越來(lái)越多的節(jié)能發(fā)明會(huì)走進(jìn)我們的生活。在工業(yè)生產(chǎn)及日常生活中經(jīng)常遇到電壓值連續(xù)可變的直流電源，由于這些電壓可以從極低的范圍（低于1V）變化至相對(duì)較高范圍（高于10V）,往往很難采集，正因如此這些電源往往被人們遺忘而造成電力的浪費(fèi)。而常用的采集方

20、法往往對(duì)所要采集的電壓有一定要求，這就限制了這些方法的應(yīng)用范圍。</p><p>　　因此，設(shè)計(jì)一種能夠在超低電壓（低于1V）的條件下工作的電路，使之能夠?qū)Φ蛪哼M(jìn)行收集，無(wú)疑具有廣闊前景。</p><p>　　通過(guò)獨(dú)立完成硬件設(shè)計(jì)方案的設(shè)計(jì)任務(wù)，掌握單片機(jī)的使用，熟悉作品設(shè)計(jì)的方法。為今后從事這方面的工作打下良好的基礎(chǔ)。</p><p>　　1.3 系統(tǒng)功能指標(biāo)&

21、lt;/p><p>　　本設(shè)計(jì)的目的是實(shí)現(xiàn)在輸入電流，輸入電壓較低的情況下實(shí)現(xiàn)對(duì)充電電池的充電。指標(biāo)如下：</p><p>　?。?）在Rs=100，Es=10V～20V,充電電流Ic大于（Es-Ec）/(Rs+Rc)。</p><p>　　（2）在Rs=100,能向電池充電的Es盡可能低。</p><p>　　（3）Es降低到不能向電池充電，最

22、低至零時(shí)，盡量降低電池的放電電流。</p><p>　?。?）在Rs=1，Es=1.2V～3.6V時(shí)，已盡可能大的電流向電池充電。</p><p><b>　?。?）降低成本。</b></p><p>　　該電能收集充電器系統(tǒng)包括升壓電路，降壓電路，監(jiān)測(cè)電路，控制電路和顯示電路共五個(gè)模塊，由于五個(gè)模塊相對(duì)獨(dú)立，以下分別對(duì)其進(jìn)行原理分析與電路設(shè)計(jì)

23、。硬件總體框圖如圖1-1所示:</p><p>　　圖1-1 硬件總框圖</p><p><b>　　2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</b></p><p>　　2.1 系統(tǒng)測(cè)試方案</p><p>　　圖2-1 測(cè)試原理示意圖</p><p>　?。‥s和Ec用于穩(wěn)壓電源提供，Rd用于防止電流倒流）<

24、;/p><p>　　充電器及測(cè)試原理示意圖如圖2-1所示。該充電器的核心為直流電源變換器，它從一直流電源中吸收電能，以盡可能大的電流充入一個(gè)可充電池。直流電源的輸出功率有限，其電動(dòng)勢(shì)Es在一定范圍內(nèi)緩慢變化，當(dāng)Es為不同值時(shí)，直流電源變換器的電路結(jié)構(gòu)，參數(shù)也可以不同。監(jiān)控和控制電路有直流電源變換器供電?？沙潆婋姵氐碾妱?dòng)勢(shì)Ec=3.6v.內(nèi)阻Rc=0.1。</p><p>　　2.2 系統(tǒng)結(jié)

25、構(gòu)</p><p>　　圖2-2 系統(tǒng)總體框圖</p><p>　　當(dāng)電壓輸入在0.8v—4.0v時(shí)，繼電器沒(méi)有工作，升壓電路處于連通狀態(tài)，升壓電路工作，開(kāi)始對(duì)充電電池工作。當(dāng)電壓大于4.0v時(shí)則通過(guò)lm324n進(jìn)行電壓比較后，繼電器兩端電壓達(dá)到吸合電壓，繼電器開(kāi)始工作，升壓電路停止工作，電路切換，降壓電路開(kāi)始工作。基本可以實(shí)現(xiàn)，當(dāng)系統(tǒng)輸入電壓為0.8v—4.8v時(shí)實(shí)現(xiàn)持續(xù)充電，且當(dāng)系

26、統(tǒng)輸入電壓大于4.8v時(shí)這該系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)恒定電壓對(duì)蓄電池進(jìn)行充電。系統(tǒng)總體圖如上圖2-2所示。</p><p>　　3 系統(tǒng)升壓電路、降壓電路設(shè)計(jì)</p><p><b>　　3.1 芯片簡(jiǎn)介</b></p><p>　　使用MC34063設(shè)計(jì)DC-DC降壓電路。引腳圖如下圖3-1所示。以MC34063為中心搭建電路，通過(guò)調(diào)整R1,R2阻值大小

27、，實(shí)現(xiàn)對(duì)輸入電壓的比例降低和升高[1]。</p><p>　　由于線性電壓轉(zhuǎn)換器LM2596的器材限制，而且MC34063作為開(kāi)關(guān)電源芯片使用已經(jīng)多年，其升降壓電路技術(shù)歷經(jīng)多年發(fā)展已相當(dāng)成熟，故本設(shè)計(jì)選用第三種方案搭建直流電源變換器的降壓充電模塊。</p><p>　　Mc34063是一單片雙極型線性集成電路專用于直流變換器控制部分，片內(nèi)包含有溫度補(bǔ)償帶隙基準(zhǔn)源 ，一個(gè)占空比周期控制振蕩器

28、驅(qū)動(dòng)器和大電流輸出開(kāi)關(guān) ，能輸出1.5A的開(kāi)關(guān)電流它能使用最少的外接元件構(gòu)成開(kāi)關(guān)式升壓變換器降壓式變換器和電源反向器。</p><p>　　圖3-1 MC34063芯片引腳</p><p><b>　　特點(diǎn)：</b></p><p>　?。?）能在3.0v—40v的輸入電壓下工作</p><p><b>　?。?/p>

29、2）短路電流限制</b></p><p><b>　?。?）低靜態(tài)電流</b></p><p>　?。?）輸出開(kāi)關(guān)電流可達(dá)1.5A（無(wú)外接三極管）</p><p><b>　　（5）輸出電壓可調(diào)</b></p><p>　?。?）工作振蕩頻率從100HZ至100KHZ</p>

30、<p>　　（7）可構(gòu)成升壓、降壓或反向電源變換</p><p><b>　　3.2升壓充電模塊</b></p><p>　　由于直流源有時(shí)處于較低電壓下，而這種電壓往往不能滿足負(fù)載電壓（本題要求負(fù)載為3.6V）要求,為此必須對(duì)低電壓進(jìn)行升壓，達(dá)到負(fù)載的要求[2]。</p><p>　　電路設(shè)計(jì)主要采用集成芯片MC34063AP1

31、，來(lái)自外部的電壓通過(guò)上圖所示升壓電路實(shí)現(xiàn)比例放大，放大比例為。其中,[3]。</p><p>　　其電路圖如圖3-2所示：</p><p>　　圖3-2 升壓模塊仿真電路圖</p><p><b>　　3.3降壓充電模塊</b></p><p>　　由于直流源有時(shí)處于較高電壓下，而這種電壓往往超過(guò)負(fù)載電壓（本題要求負(fù)載電

32、壓為3.6V）要求,為此必須對(duì)高電壓進(jìn)行適當(dāng)降壓，達(dá)到負(fù)載的要求[8]。</p><p>　　電路設(shè)計(jì)主要采用集成芯片MC34063AP1，來(lái)自外部的電壓通過(guò)上圖所示升壓電路實(shí)現(xiàn)比例降壓，降壓比例為，其中 [4]。</p><p>　　電路設(shè)計(jì)如圖3-3所示：</p><p>　　圖3-3 降壓模塊仿真電路圖</p><p><b>

33、;　　3.4 升壓電路</b></p><p>　　3.4.1 升壓電路工作原理</p><p>　　二極管采用1N5819 或MBR0540L 肖特基二極管,電感采用典型值47μH ,應(yīng)注意增大電感將減小流過(guò)的峰值電流,從而降低輸出電流;而減小電感,又將增大流過(guò)的峰值電流導(dǎo)致內(nèi)部電流比較器延時(shí)。輸出電壓Vout由R1,R2確定:R1 = R2(Vout/Vref- 1) (

34、1)式(1) 中Vref = 1.25V ,可見(jiàn)輸出電壓V OU T只與R1 、R2有關(guān),只需選定R1 、R2的阻值,即可確定輸出值 [5]。</p><p>　　3.4.2 以MC34063為核心的升壓電路</p><p>　　升壓電路圖如圖3-4所示：</p><p>　　圖3-4 以MC34063為核心的升壓電路</p><p>&

35、lt;b>　　3.5 降壓電路</b></p><p>　　3.5.1 降壓電路工作原理</p><p><b>　　工作過(guò)程： </b></p><p>　?。?）比較器的反相輸入端(腳5)通過(guò)外接分壓電阻R1、R2監(jiān)視輸出電壓 。其中，輸出電壓Uo=1.25(1+ R2/R1)由公式可知輸出電壓 。僅與R1、R2數(shù)值有

36、關(guān)，因1．25V為基準(zhǔn)電壓，恒定不變。若R1、R2阻值穩(wěn)定，U亦穩(wěn)定 [5]。 </p><p>　　（2）腳5電壓與內(nèi)部基準(zhǔn)電壓1．25V同時(shí)送人內(nèi)部比較器進(jìn)行電壓比較。當(dāng)腳5的電壓值低于內(nèi)部基準(zhǔn)電壓(1．25V)時(shí)，比較器輸出為跳變電壓，開(kāi)啟R—S觸發(fā)器的S腳控制門(mén)，R—S觸發(fā)器在內(nèi)部振蕩器的驅(qū)動(dòng)下，Q端為“1”狀態(tài)(高電平)，驅(qū)動(dòng)管T2導(dǎo)通，開(kāi)關(guān)管T1亦導(dǎo)通，使輸入電壓Ui向輸出濾波器電容Co充電以提高U。

37、，達(dá)到自動(dòng)控制U。穩(wěn)定的作用 [6]。 </p><p>　　（3）當(dāng)腳5的電壓值高于內(nèi)部基準(zhǔn)電壓(1．25V)時(shí)，R—S觸發(fā)器的S腳控制門(mén)被封鎖，Q端為“0”狀態(tài)(低電平)，T2截止，T1亦截止 [7]。 </p><p>　?。?）振蕩器的Ipk 輸入(腳7)用于監(jiān)視開(kāi)關(guān)管T1的峰值電流，以控制振蕩器的脈沖輸出到R—S觸發(fā)器的Q端 [7]。 </p><p>　

38、?。?）腳3外接振蕩器所需要的定時(shí)電容Co電容值的大小決定振蕩器頻率的高低，亦決定開(kāi)關(guān)管T1的通斷時(shí)間 [7]。</p><p>　　3.5.2 降壓電路圖</p><p>　　降壓電路圖如圖3-5所示：</p><p>　　圖3-5 以MC34063為核心的降壓電路</p><p>　　4 系統(tǒng)單元電路設(shè)計(jì)</p><

39、p><b>　　4.1監(jiān)測(cè)電路</b></p><p>　　4.1.1 模塊功能介紹</p><p>　　監(jiān)測(cè)電路采集來(lái)自外部電壓信號(hào)，送入單片機(jī)P6.0口（AD口），供單片機(jī)判決 [8]。</p><p>　　LM358系列運(yùn)算放大器是價(jià)格便宜的帶差動(dòng)輸入功能的四運(yùn)算放大器。適合于電源電壓范圍很寬的單電源使用，也適用于雙電源工作模式，在

40、推薦的工作條件下，電源電流與電源電壓無(wú)關(guān)。它的使用范圍包括傳感放大器、直流增益模塊和其他所有可用單電源供電的使用運(yùn)算放大器的場(chǎng)合 [8]。</p><p><b>　　LM358的特點(diǎn)：</b></p><p>　　（1）內(nèi)部頻率補(bǔ)償。</p><p>　?。?）直流電壓增益高(約100dB)。</p><p>　　（3

41、）單位增益頻帶寬(約1MHz)。</p><p>　?。?）電源電壓范圍寬：?jiǎn)坞娫?3—30V)。</p><p>　?。?）雙電源(±1.5 一±15V)。</p><p>　?。?）低功耗電流，適合于電池供電，低輸入偏流。</p><p>　　（7）低輸入失調(diào)電壓和失調(diào)電流。</p><p>　

42、?。?）共模輸入電壓范圍寬，包括接地。</p><p>　?。?）差模輸入電壓范圍寬，等于電源電壓范圍。</p><p>　　（10）輸出電壓擺幅大(0 至Vcc-1.5V)。</p><p>　　圖4-1 LM358管腳連接圖</p><p>　　4.1.2監(jiān)測(cè)電路工作原理</p><p>　　如上圖4-1所示，集成

43、運(yùn)放芯片LM358中由虛短原理得點(diǎn)2，點(diǎn)3的電壓相等。故2點(diǎn)電壓和輸入電壓相等。由虛短原理及歐姆定理得繼電器兩端電壓/輸入電壓=（R1+R2）/R2，故輸入電壓值決定繼電器兩端電壓值 [9]。</p><p>　　控制電路中，升壓電路的兩端接到繼電器的常閉觸點(diǎn)，降壓電路的兩端接到繼電器的常開(kāi)觸點(diǎn) [9]。</p><p>　　當(dāng)輸入電壓小于0.8v時(shí)，降壓電路、升壓電路均不工作。當(dāng)電壓大于

44、0.8v時(shí)，升壓電路開(kāi)始工作。輸入電壓經(jīng)過(guò)集成運(yùn)放后使繼電器兩端的電壓小于繼電器的吸合電壓，故降壓電路不工作。直到輸入電壓升到4.0v后，輸入電壓經(jīng)過(guò)集成運(yùn)放后使繼電器兩端電壓大于繼電器的吸合電壓，則降壓電路導(dǎo)通，升壓電路斷開(kāi)，并且這一段時(shí)間該系統(tǒng)對(duì)蓄電池進(jìn)行持續(xù)充電。之后升壓電路能夠?qū)崿F(xiàn)恒定的一輸出電壓對(duì)蓄電池充電 [9]。</p><p>　　4.1.3監(jiān)測(cè)取樣電路</p><p>　

45、　電路設(shè)計(jì)主要采用了一個(gè)運(yùn)算放大器，來(lái)自外部的采集信號(hào)首先進(jìn)行1/10衰減，然后送入運(yùn)放，通過(guò)運(yùn)放消弱環(huán)境噪聲，保護(hù)下級(jí)電路。運(yùn)放選用LM358，因?yàn)樵撨\(yùn)放可以單電源供電，而普通運(yùn)放一般需正負(fù)兩種電源供電，在本文中是無(wú)法實(shí)現(xiàn)的，監(jiān)測(cè)電路圖如圖4-2所示 [9]。</p><p>　　圖4-2監(jiān)測(cè)取樣電路圖</p><p><b>　　4.2控制電路</b></p

46、><p>　　4.2.1模塊功能介紹</p><p>　　利用單片機(jī)對(duì)繼電器進(jìn)行控制，根據(jù)單片機(jī)給出的高低電平實(shí)現(xiàn)繼電器的通斷，從而選擇是升壓電路還是降壓電路。這種方法比較方便而且高效 [10]。</p><p>　　本課題采用單片機(jī)AT89C52單片機(jī)，AT89C52是一個(gè)低電壓，高性能CMOS 8位單片機(jī)，片內(nèi)含8k bytes的可反復(fù)擦寫(xiě)的Flash只讀

47、程序存儲(chǔ)器和256 bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用8位中央處理器和Flash存儲(chǔ)單元，AT89C52單片機(jī)在電子行業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用 [10]。</p><p><b>　　主要功能特性：</b></p><p>　?。?）兼容MCS51指令系統(tǒng)</p>

48、;<p>　?。?）8k可反復(fù)擦寫(xiě)(大于1000次）Flash ROM；</p><p>　?。?）32個(gè)雙向I/O口；</p><p>　　（4）256x8bit內(nèi)部RAM；</p><p>　?。?）3個(gè)16位可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器中斷；</p><p>　?。?）時(shí)鐘頻率0-24MHz；</p><p>

49、;　　（7）2個(gè)串行中斷，可編程UART串行通道；</p><p>　?。?）2個(gè)外部中斷源，共8個(gè)中斷源；</p><p>　?。?）2個(gè)讀寫(xiě)中斷口線，3級(jí)加密位；</p><p>　　（10）低功耗空閑和掉電模式，軟件設(shè)置睡眠和喚醒功能；</p><p>　?。?1）有PDIP、PQFP、TQFP及PLCC等幾種封裝形式，以適應(yīng)不同產(chǎn)品的

50、需求。</p><p>　　引腳功能及管腳電壓：</p><p>　　如下圖4-3所示，AT89C52為8 位通用微處理器，采用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的C51內(nèi)核，在內(nèi)部功能及管腳排布上與通用的8xc52 相同，其主要用于會(huì)聚調(diào)整時(shí)的功能控制。功能包括對(duì)會(huì)聚主IC 內(nèi)部寄存器、數(shù)據(jù)RAM及外部接口等功能部件的初始化，會(huì)聚調(diào)整控制，會(huì)聚測(cè)試圖控制，紅外遙控信號(hào)IR的接收解碼及與主板CPU通信等。主要管腳有

51、：XTAL1（19 腳）和XTAL2（18 腳）為振蕩器輸入輸出端口，外接12MHz 晶振。RST/Vpd（9 腳）為復(fù)位輸入端口，外接電阻電容組成的復(fù)位電路。VCC（40 腳）和VSS（20 腳）為供電端口，分別接+5V電源的正負(fù)端。P0~P3 為可編程通用I/O 腳，其功能用途由軟件定義，在本設(shè)計(jì)中，P0 端口（32~39 腳）被定義為N1 功能控制端口，分別與N1的相應(yīng)功能管腳相連接，13 腳定義為IR輸入端，10 腳和11腳定義

52、為I2C總線控制端口，分別連接N1的SDAS（18腳）和SCLS（19腳）端口，12 腳、27 腳及28 腳定義為握手信號(hào)功能端口，連接主板CPU 的相應(yīng)功能端，用于當(dāng)前制式的檢測(cè)及會(huì)聚調(diào)整狀態(tài)進(jìn)入的控制功能 [10]。</p><p>　　圖4-3 PDIP封裝的AT89C52引腳圖</p><p>　　TX2-5V繼電器內(nèi)部管腳圖如下圖4-4所示：</p><p&

53、gt;　　圖4-4 繼電器控制模塊</p><p><b>　　4.2.2電路設(shè)計(jì)</b></p><p>　　如下圖4-5所示單片機(jī)對(duì)采集的電壓進(jìn)行判決后，由P3.0口發(fā)出控制指令，控制指令實(shí)現(xiàn)三極管的導(dǎo)通或截止，使繼電器選擇降壓電路或升壓電路，對(duì)電池進(jìn)行穩(wěn)定供電。三極管2N3904選用普通NPN型。繼電器選用直流TX2-5型，工作電壓為3.6V。該電壓可由直流電源

54、變換器獲得，滿足了題目要求，系統(tǒng)控制電路圖如圖4-6所示 [11]。</p><p>　　圖4-5 控制電路圖</p><p>　　圖4-6 系統(tǒng)控制電路</p><p><b>　　5 系統(tǒng)顯示電路</b></p><p>　　5.1 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)</p><p>　　控制電路以AT80C5

55、2為核心，首先讓輸入電壓經(jīng)過(guò)tlc549將模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，將取得模擬量經(jīng)過(guò)QC1602顯示出來(lái)，并將在單片機(jī)內(nèi)部程序中設(shè)置與3.6V比較，通過(guò)控制一個(gè)I/O口輸出高低電平，再用這個(gè)高低電平經(jīng)三極管NPN9013控制繼電器換擋，在這部分中由于tlc549的轉(zhuǎn)換電壓在5V以下，故需要將輸入電壓衰減為原來(lái)的十分之一再接tlc549，所以液晶顯示的是衰減之后的電壓 [11]。</p><p>　　TLC549轉(zhuǎn)換器簡(jiǎn)

56、介：</p><p>　　如圖5-1所示TLC549是 TI公司生產(chǎn)的一種低價(jià)位、高性能的8位 A/D轉(zhuǎn)換器，它以8位開(kāi)關(guān)電容逐次逼近的方法實(shí)現(xiàn) A/D轉(zhuǎn)換，其轉(zhuǎn)換速度小于 17us，最大轉(zhuǎn)換速率為 40000HZ，4MHZ典型內(nèi)部系統(tǒng)時(shí)鐘，電源為 3V至 6V。它能方便地采用三線串行接口方式與各種微處理器連接，構(gòu)成各種廉價(jià)的測(cè)控應(yīng)用系統(tǒng)[12]。</p><p>　　當(dāng)/CS變

57、為低電平后， TLC549芯片被選中， 同時(shí)前次轉(zhuǎn)換結(jié)果的最高有效位MSB （A7）自 DATA OUT 端輸出，接著要求自 I/O CLOCK端輸入8個(gè)外部時(shí)鐘信號(hào)，前7個(gè) I/O CLOCK信號(hào)的作用，是配合 TLC549 輸出前次轉(zhuǎn)換結(jié)果的 A6-A0 位，并為本次轉(zhuǎn)換做準(zhǔn)備：在第4個(gè) I/O CLOCK 信號(hào)由高至低的跳變之后，片內(nèi)采樣/保持電路對(duì)輸入模擬量采樣開(kāi)始，第8個(gè) I/O CLOCK 信號(hào)的下降沿使片內(nèi)采樣/保持電路進(jìn)

58、入保持狀態(tài)并啟動(dòng) A/D開(kāi)始轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換時(shí)間為 36 個(gè)系統(tǒng)時(shí)鐘周期，最大為 17us。直到 A/D轉(zhuǎn)換完成前的這段時(shí)間內(nèi)，TLC549 的控制邏輯要求：或者/CS保持高電平，或者 I/O CLOCK 時(shí)鐘端保持36個(gè)系統(tǒng)時(shí)鐘周期的低電平。由此可見(jiàn)，在自 TLC549的 I/O CLOCK 端輸入8個(gè)外部時(shí)鐘信號(hào)期間需要完成以下工作：讀入前次A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果；對(duì)本次轉(zhuǎn)換的輸入模擬信號(hào)采樣并保持；啟動(dòng)本次 A/D轉(zhuǎn)換開(kāi)始 [12]。</

59、p><p>　　圖5-1 TLC549內(nèi)部管腳圖</p><p>　　TLC549各引腳功能：</p><p>　　REF+：正基準(zhǔn)電壓輸入 2.5V≤REF+≤Vcc+0.1。</p><p>　　REF－：負(fù)基準(zhǔn)電壓輸入端，-0.1V≤REF-≤2.5V。且要求：（REF+）－（REF-）≥1V。</p><p>　　

60、VCC：系統(tǒng)電源3V≤Vcc≤6V。</p><p><b>　　GND：接地端。</b></p><p>　　/CS：芯片選擇輸入端，要求輸入高電平 VIN≥2V，輸入低電平 VIN≤0.8V。</p><p>　　DATA OUT：轉(zhuǎn)換結(jié)果數(shù)據(jù)串行輸出端，與 TTL 電平兼容，輸出時(shí)高位在前，低位在后。</p><p&g

61、t;　　ANALOGIN：模擬信號(hào)輸入端，0≤ANALOGIN≤Vcc，當(dāng) ANALOGIN≥REF+電壓時(shí)，轉(zhuǎn)換結(jié)果為全“1”(0FFH)，ANALOGIN≤REF-電壓時(shí)，轉(zhuǎn)換結(jié)果為全“0”(00H)。</p><p>　　I/O CLOCK：外接輸入/輸出時(shí)鐘輸入端，同于同步芯片的輸入輸出操作，無(wú)需與芯片內(nèi)部系統(tǒng)時(shí)鐘同步。</p><p>　　系統(tǒng)仿真圖如下圖5-2和5-3所示：&l

62、t;/p><p>　　圖5-2 系統(tǒng)總仿真圖</p><p><b>　　圖5-3系統(tǒng)仿真圖</b></p><p>　　5.2系統(tǒng)板上硬件連線</p><p>　?。?） 把“單片機(jī)系統(tǒng)”區(qū)域中的P1.0－P1.7與“動(dòng)態(tài)數(shù)碼顯示”區(qū)域中的ABCDEFGH端口用8芯排線連接。 </p><p>　　

63、（2）把“單片機(jī)系統(tǒng)”區(qū)域中的P2.0－P2.7與“動(dòng)態(tài)數(shù)碼顯示”區(qū)域中的S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7 S8端口用8芯排線連接。</p><p>　　（3）把“單片機(jī)系統(tǒng)”區(qū)域中的P3.0與“模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊”區(qū)域中的ST端子用導(dǎo)線相連接。 </p><p>　　（4）把“單片機(jī)系統(tǒng)”區(qū)域中的P3.1與“模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊”區(qū)域中的OE端子用導(dǎo)線相連接。</p><p

64、>　?。?）把“單片機(jī)系統(tǒng)”區(qū)域中的P3.2與“模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊”區(qū)域中的EOC端子用導(dǎo)線相連接。 </p><p>　　（6）把“單片機(jī)系統(tǒng)”區(qū)域中的P3.3與“模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊”區(qū)域中的CLK端子用導(dǎo)線相連接。 </p><p>　?。?）把“模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊”區(qū)域中的A2 A1 A0端子用導(dǎo)線連接到“電源模塊”區(qū)域中的GND端子上。 </p><p>　?。?）把“

65、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊”區(qū)域中的IN0端子用導(dǎo)線連接到“三路可調(diào)電壓模塊”區(qū)域中的VR1端子上。</p><p>　?。?）把“單片機(jī)系統(tǒng)”區(qū)域中的P0.0－P0.7用8芯排線連接到“模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊”區(qū)域中的D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7端子上 [13]。</p><p><b>　　5.3程序設(shè)計(jì)內(nèi)容</b></p><p>　　由于AD

66、C0809在進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換時(shí)需要有CLK信號(hào)，而此時(shí)的ADC0809的CLK是接在AT89S52單片機(jī)的P3.3端口上，也就是要求從P3.3輸出CLK信號(hào)供ADC0809使用。因此產(chǎn)生CLK信號(hào)的方法就得用軟件來(lái)產(chǎn)生了[14]。</p><p>　　由于ADC0809的參考電壓VREF＝VCC，所以轉(zhuǎn)換之后的數(shù)據(jù)要經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)處理，在數(shù)碼管上顯示出電壓值。實(shí)際顯示的電壓值　(D/256*VREF)[15]。</

67、p><p><b>　　6 測(cè)試結(jié)果分析</b></p><p><b>　　6.1測(cè)試環(huán)境</b></p><p>　　由于該電能收集充電器主體部分是DC—DC升壓和降壓部分，直流電壓緩</p><p>　　慢變化，再加上電路設(shè)計(jì)時(shí)已充分考慮到噪聲和電磁干擾，故對(duì)測(cè)試環(huán)境無(wú)特殊要求，在常溫常壓下即可

68、進(jìn)行工作。</p><p>　　6.2測(cè)試條件與結(jié)果</p><p>　　表6.1 當(dāng)Rs=100歐姆,Es=10V---20V時(shí)，充電電流Ic的值 </p><p>　　表6.2 能向電池充電的最低Es（Ic略大于0）</p><p>　　表6.3 Es從零逐漸升高，能自動(dòng)啟動(dòng)充電功能的Es值</p><

69、p>　　表6.4 Es最低至0時(shí)電池放電電流</p><p><b>　　6.3設(shè)計(jì)總結(jié)</b></p><p>　　由MC34063構(gòu)成的開(kāi)關(guān)電源雖然價(jià)格便宜，應(yīng)用廣泛，但它的局限性也是明顯的。比如效率偏低，對(duì)于降壓的應(yīng)用一般只有70%左右輸出電壓低時(shí)效率更低這就使它不能用在某些對(duì)功耗要求嚴(yán)格的場(chǎng)合；其次，由于占空比范圍偏小這就限制了它的動(dòng)態(tài)范圍，在某些

70、輸入電壓變化較大的場(chǎng)合不適用；再次由于開(kāi)環(huán)誤差放大，所以占空比不能鎖定，這就給電路參數(shù)的選擇帶來(lái)麻煩，電感量和電容量不得不數(shù)倍于理論計(jì)算值才能達(dá)到預(yù)期效果。由于芯片功能限制，升壓模塊完成效果不是很好，啟動(dòng)電壓比較高，大于1.1V。</p><p>　　鑒于這些缺陷我們可以做一些改進(jìn)，比如當(dāng)開(kāi)關(guān)頻率很高時(shí)，電感可選用多線并繞，以降低趨膚效應(yīng)的影響，提高整體效率；管腳3處連接的電容選擇工業(yè)陶瓷電容改善電路的高頻特性；

71、同時(shí)根據(jù)題目要求，采用間歇工作方式。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 張毅剛.mcs-51單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì).哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社, 1997：56～101</p><p>　　[2] 江曉安.模擬電子技術(shù)［Ⅰ］.西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2002：69～99[3] 蘇麗萍.電子技術(shù)基礎(chǔ)［Ⅱ］.西安：

72、西安電子科技大學(xué)出版社，2002：123～145[4] 談文心.模擬集成電路原理及應(yīng)用［Ⅲ］.西安交通大學(xué)出版社, 1995：56～90</p><p>　　[5] 康華光.電子技術(shù)基礎(chǔ)[Ⅳ].高等教育出版社, 2002：88～123</p><p>　　[6] 戴伏生.基礎(chǔ)電子線路設(shè)計(jì)與實(shí)踐[Ⅰ].國(guó)防工業(yè)出版社, 2002：123～145</p><p>　　

73、[7] 李雄杰.模擬電子技術(shù)教程[Ⅲ].電子工業(yè)出版社,2004：56～89</p><p>　　[8] 錢(qián)聰.電子線路分析與設(shè)計(jì)［Ⅳ］.陜西：陜西人民出版社，2002：105～107</p><p>　　[9] 李雅軒.模擬電子技術(shù)［Ⅳ］.西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2000:66～78</p><p>　　[10] 趙修科.開(kāi)關(guān)電源中的磁性元件.遼寧：科學(xué)技術(shù)

74、出版社，2002.1:45～56</p><p>　　[11] Donald A, Neamen, 2002, “Electronic circuit analysis and design[M].”Tsinghua University Press and Springer Verlag.</p><p>　　[12] Richard c,Dorf, 2002,“modern conct

75、rol systerm[M].”BEIJING:Science Publishing House.</p><p>　　[13] Ben-Yaakov , Sam, Gregory lvensky, 1997, “Passive Lossless Snu’bbers for High Frequency PWM Converters.”P(pán)ESC’97.</p><p>　　[14] S.M

76、aniktala，王志強(qiáng)譯，2006，《開(kāi)關(guān)電源的設(shè)計(jì)與優(yōu)化》，北京電子工業(yè)出版社.</p><p>　　[15] S.Maniktala，2006，“Switching Power Supplies A to Z”，Newens.</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　經(jīng)過(guò)數(shù)月的努力，在老師和同學(xué)幫助下，我完

77、成了大學(xué)生涯的最后一段歷程---“畢業(yè)設(shè)計(jì)”。在此，特向所有曾經(jīng)幫助、鼓勵(lì)過(guò)我的老師和同學(xué)們致以最衷心的感謝！</p><p>　　首先,感謝我的指導(dǎo)教師XXX院長(zhǎng)，他在題目的選擇、方向都給予我莫大的幫助。xx長(zhǎng)淵博的學(xué)識(shí)和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目蒲凶黠L(fēng)都給我留下了深刻的印象，這不僅使受益非淺，而且也培養(yǎng)了我嚴(yán)肅認(rèn)真的科研態(tài)度和真抓實(shí)干的動(dòng)手能力。這將對(duì)我以后的學(xué)習(xí)和工作乃至一生產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。</p><p

78、>　　同時(shí)還要感謝xx老師及在設(shè)計(jì)中指導(dǎo)過(guò)我的老師,謝謝你們對(duì)我的幫助。</p><p>　　的確，這次畢業(yè)設(shè)計(jì)是對(duì)我動(dòng)手能力的一次鍛煉，使我受益非淺，我感覺(jué)通過(guò)這一段時(shí)間的學(xué)習(xí)，不但實(shí)踐能力增強(qiáng)了許多，而且在理論上也有了更深的認(rèn)識(shí)。這都離不開(kāi)老師們平時(shí)的諄諄教誨和盡心輔導(dǎo)。</p><p>　　一股暖意細(xì)水長(zhǎng)流，源自內(nèi)心而又淌遍全身，豈是三言兩語(yǔ)能夠說(shuō)得清，道得明的。我恨我無(wú)法用準(zhǔn)

79、確生動(dòng)的語(yǔ)言來(lái)淋漓盡致地描述自己的真實(shí)感受，只好將它深深地埋在心底，化作一道虔誠(chéng)的祝福：愿導(dǎo)師合家歡樂(lè)，一生平安。同時(shí)，也將祝福送給每一位幫助過(guò)我的師長(zhǎng)。</p><p><b>　　附錄</b></p><p>　　程序：#include<reg52.h></p><p>　　#define uchar unsigned char

80、</p><p>　　#defineuint unsigned int</p><p>　　#include<intrins.h></p><p>　　uchar code table[]="OUTPUT";</p><p>　　uchar code table1[]="0.000";&l

81、t;/p><p>　　sbit rs=P1^0;</p><p>　　sbit rw=P1^1;</p><p>　　sbit lcden=P1^2;</p><p>　　sbit DataOut=P2^0;</p><p>　　sbit CS=P2^1;</p><p>　　sbit CLK=P2

82、^2;</p><p>　　sbit chu=P3^0; </p><p>　　uchar tt,shu;</p><p><b>　　uchar ad;</b></p><p>　　void delay(uint z)</p><p><b>　　{</b></p&g

83、t;<p><b>　　uint x,y;</b></p><p>　　for(x=z;x>0;x--)</p><p>　　for(y=110;y>0;y--);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　void write_com(uchar com

84、)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　rs=0;</b></p><p><b>　　rw=0;</b></p><p><b>　　lcden=0;</b></p><p><b>　　

85、P0=com;</b></p><p><b>　　delay(5);</b></p><p><b>　　lcden=1;</b></p><p><b>　　delay(5);</b></p><p><b>　　lcden=0;</b>&

86、lt;/p><p><b>　　}</b></p><p>　　void write_data(uchar date)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　rs=1;</b></p><p><b>　　rw=0;&

87、lt;/b></p><p><b>　　lcden=0;</b></p><p><b>　　P0=date;</b></p><p><b>　　delay(5);</b></p><p><b>　　lcden=1;</b></p>

88、<p><b>　　delay(5);</b></p><p><b>　　lcden=0;</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　void init(void)</p><p><b>　　{ </b><

89、/p><p>　　uchar num;</p><p><b>　　lcden=0;</b></p><p>　　write_com(0x38);</p><p>　　write_com(0x0c);</p><p>　　write_com(0x06);</p><p>　　w

90、rite_com(0x01);</p><p>　　write_com(0x80);</p><p>　　for(num=0;num<6;num++)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　write_data(table[num]);</p><p><b>

91、;　　delay(5);</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　write_com(0x80+0x40);</p><p>　　for(num=0;num<5;num++)</p><p><b>　　{</b></p><p>

92、;　　write_data(table1[num]);</p><p><b>　　delay(5);</b></p><p><b>　　} </b></p><p>　　TMOD=0x01;</p><p>　　TH0=(65536-50000)/256;</p><p>

93、;　　TL0=(65535-50000)%256;</p><p><b>　　EA=1;</b></p><p><b>　　TR0=1;</b></p><p><b>　　ET0=1;</b></p><p><b>　　}</b></p>

94、;<p>　　void isr_time0(void) interrupt 1</p><p><b>　　{</b></p><p>　　TH0=(65536-50000)/256;</p><p>　　TL0=(65535-50000)%256;</p><p><b>　　tt++;<

95、/b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　uchar count()</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　uchar i;</b></p><p>　　CS = 1;

96、 </p><p><b>　　_nop_();</b></p><p>　　CS = 0; </p><p>　　_nop_(); </p><p>　　for(i = 0; i < 8; i++) </p&

97、gt;<p><b>　　{ </b></p><p>　　shu <<= 1;</p><p>　　shu |=DataOut;</p><p>　　CLK = 1; </p><p>　　_nop_(); </p><p><b>　

98、　CLK = 0;</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　CS = 1; </p><p>　　for(i=17;i!=0;i--){_nop_();}</p><p>　　return shu;</p><p><b>　

99、　}</b></p><p>　　void main()</p><p><b>　　{</b></p><p>　　uint date;</p><p>　　uchar qian,bai,ge,shi;</p><p><b>　　init();</b><

100、/p><p><b>　　while(1)</b></p><p><b>　　{</b></p><p>　　if(tt==20)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　tt=0;</b></p&g

101、t;<p>　　date=count()*5.0/256*1000;</p><p>　　qian=date/1000;</p><p>　　bai=date/100%10;</p><p>　　shi=date/10%10;</p><p>　　ge=date%10;</p><p>　　write_c

102、om(0x80+0x40);</p><p>　　write_data(0x30+qian);</p><p>　　write_com(0x80+0x40+1);</p><p>　　write_data('.');</p><p>　　write_com(0x80+0x40+2);</p><p>　

103、　write_data(0x30+bai);</p><p>　　write_com(0x80+0x40+3);</p><p>　　write_data(0x30+shi);</p><p>　　write_com(0x80+0x40+4);</p><p>　　write_data(0x30+ge); </p><

104、p>　　if(date>360)</p><p><b>　　shu=1; </b></p><p><b>　　else</b></p><p><b>　　shu=0;</b></p><p><b>　　} </b></p&