简易太阳能USB充电器的制作

时间:2014-02-05 11:22 | 来源: | 点击: 次 [去老版] [去论坛] [去网店]

核心提示:越来越多的国家已经认识到一个能够持续发展的社会应该是一个既能满足社会需要,而又不危及后代人前途的社会。因此,尽可能多地用洁净能源代替高含碳量的矿物能源,是能源建设

越来越多的国家已经认识到一个能够持续发展的社会应该是一个既能满足社会需要,而又不危及后代人前途的社会。因此,尽可能多地用洁净能源代替高含碳量的矿物能源,是能源建设应该遵循的原则。

 

  随着电子科技的迅猛发展,越来越多的电子产品正被广泛使用,例如手机、MP3播放器、数码相机等。大多数此类产品都配备USB等接口,使用锂电池供电。太阳能具有取之不尽用之不完而且环保清洁的特点,在缺少交流电源供电的情况下更有不可替代的作用。 

  本设计采用AT89S52单片机,制作一简易太阳能充电器,通过USB接口给锂电池充电。其优点是既环保又节能,是目前低碳生活的一种实际运用。

  结构组成

  该装置主要由太阳能电池板、AT89S52单片机、1602液晶显示屏等元件组成。其实物图如下图所示。

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  太阳能电池板太阳能电池的一个单片为一个PN结。单片电池的开路电压在0.45V~0.6V之间,一般情况下电压为0.5V,电池串联的片数越多电压越高;单片电池的电流取决于单个PN结实际受光面积,其短路电流一般为15~30mA/平方厘米,面积越大或并联的片数越多则电流越大。本设计采用的太阳能电池板的型号是多晶硅85mmx82.5mm×3mm6\//70毫安太阳能电池板。如下图所示。

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  其技术特点如下:1、按最恶劣的气候条件设计:工作温度:-30℃~95℃,相对湿度:0-100%,最大风速>200公里/小时。2、太阳能光伏组件具有非常好的输出特性:短路电流温度系数:2.Om/VOC,开路电压温度系数:-0.078V/oC。3、单晶硅太阳能电池具有很高的光电转换效率,只需要室外有阳光直接照射到的地方即可使用。

  1602液晶显示屏1602液晶模块内部的字符发生存储器(CGROM)已经存储了160个不同的点阵字符图形,这些字符有:阿拉伯数字、英文字母的大小写、常用的符号和日文假名等,每一个字符都有一个固定的代码,比如大写的英文字母“A”的代码是010000018(41H),显示时模块把地址41H中的点阵字符图形显示出来,我们就能看到字母“A”。

  1602字符型LCD通常有14条引脚线或16条引脚线的LCD,多出来的2条线是背光电源线VCC(15脚)和地线GND(16脚),其控制原理与14脚的LCD完全一样,引脚功能表如下表所示。

1602引脚功能表

编号 符号 引脚说明 编号 符号 引脚说明
1 VSS 电源地 9 D2 DataI/O
2 VDD 电源正极 10 D3 DataI/0
3 VL 液晶显示偏压信号 11 D4 DataI/0
4 RS 数据/命令选择端(H/L) 12 D5 DataI/0
5 R/W 读/写选择端(H/L) 13 D6 DataI/O
6 E 使能信号 14 D7 DataI/0
7 DO DataI/0 15 BLA 背光源正极
8 D1 DataI/0 16 BLK 背光源负极

寄存器选择控制表如下表所示。

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     电路工作原理

  本设计采用2块太阳能电池板作为电源部分,运用AT89S52单片机作为主控元件,1602LCD显示充电时间并进行定时(6小时),由继电器控制充电电路的通断,并由指示灯进行指示、蜂鸣器进行报警。其原理方框图如下图所示。

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电路设计原理图如下图所示。

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  电源模块采用2块85mm×82.5mm×3mm6V/70毫安太阳能电池板。按理论计算普通锂电池充电时间为5—6小时左右。该电池板通过继电器的一组常闭触点作为负载充电电源以及单片机和1602LCD等元件的电源。其中,D4、D5是太阳能电池专用的二个低压差隔离二极管。两块太阳能电池板进行串联,如上图所示给单片机供电以及对手机进行充电,充电电流经测量可达60~80mA左右,充电电压4~5V。

  主控模块本电路采用AT89S52单片机作为主控模块,当S1闭合后接通单片机和太阳能电池。由单片机内部定时器进行定时,定时时间为6小时。充电时,单片机P2.7口点亮绿色发光管,表示正在充电。定时满6小时后,由单片机的P3.7口控制继电器得电,从而起断负载的充电回路。同时,由P2.4口点亮红色放光管,表示结束充电。P2.3口控制蜂鸣器进行报警。

  单片机的P0.0—P0.7口外接1602LCD的数据输入端,P2.0~P2.2口外接1602LCD的数据/命令选择端、读/写选择端、使能信号端,从而对1602LCD进行操作。

  显示与定时设定模块本设计采用1602LCD进行显示。将负载连接好后,接通电源,进入定时设定环节,1602液晶显示“SETTIME:h”,在此通过连续触按S3,可以选择定时时间范围为:1—6小时。定时时间设置完成后,按下确认按钮S4,1602液晶显示屏第一行显示“OKwxjsxy(无锡技师学院)”。第二行显示充电时间“TIME:XX:XX:XX”。当定时时间到后,停止计时。1602LCD2号与3号脚外接一个10K电位器,用来进行背景亮度调节。15脚接电源、16脚接地,接入背光电源。显示效果如下图所示。

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  负载接口本设计采用USB口作为负载接口,用来连接电路与负载。USB口如下图所示。

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手机充电效果如下图所示。

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  软件设计

  本设计采用单片机C语言进行编程,其参考程序如下:

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(责任编辑:JQDZW)>
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