太阳能手机充电器的设计与制作毕业设计论文

哈尔滨工业大学毕业设计（论文）开题报告题目名称：基于单片机的太阳能充电器设计与调试学院：机电学院专业：电气工程及其自动化学生姓名：XX学号：XX指导教师：XX职称：教授2019年12月25日毕业设计（论文）开题报告实施方案：太阳能充电系统的充电电路是太阳能充电板在阳光的照耀下产生电荷，用1000uF 电容存储太阳能电池板的电荷，经过LM1117-5稳压芯片给TP4056芯片提供电源和充电电池充电。

充电时，充电指示灯点亮，当充电完成后，充电指示灯熄灭。

利用ADC0832转换器采集充电电池的电压并在液晶LCD1602上显示充电电压值。

充电电池电压低于3V 时，报警指示灯闪烁。

系统总体框图如图1所示。

图1 整体设计框图可行性分析：在此之前国内外研究太阳能智能追光系统已经有一段的时间并且取得了相应的成果，因此基于单片机的太阳能智能追光系统具有很大的现实可行性。

我在学校单片机原理及控制技术、C 语言、电力电子技术等专业课的课程设计中，积累了一定的实践经验，为本次毕业设计的完成奠定了较好的基础。

机械结构方面：外壳选用高强度金属外壳，易加工、外形比较小、重量比较轻，能容纳电池。

技术方面：（1）市面现有采集精度、速度的太阳能板种类多、精准度高、体积小，便于安装、调试。

（2）有相关论文资料，可以独立完成此项设计。

充电电池单片机STC89C52升压5V 输出ADC0832液晶显示电源模块太阳能充电电路充电保护查阅相关文献确定研究方向完成硬件电路设计及元器件的选型熟悉软件使用，完成软件设计实物设计与制作实物调试与完善（）。

太阳能手机充电系统设计第一部分：引言太阳能是一种绿色、可再生的能源，具有无污染、免费获取等优势。

随着人们对环境保护和节能减排意识的提高，太阳能手机充电系统越来越受到关注和应用。

本文将针对太阳能手机充电系统进行设计，以实现可靠、高效、安全的充电过程。

第二部分：系统设计1.太阳能充电板太阳能充电板是太阳能手机充电系统的核心部件，其主要功能是将太阳能转化为电能进行充电。

在设计太阳能充电板时，需要考虑以下几点：-太阳能充电板的材料选择应该具有高效转化太阳能的能力，并且能够抵抗恶劣天气条件下的腐蚀和损坏。

-太阳能充电板的面积和电流输出应根据手机的功率需求进行合理设计，以确保能够提供足够的充电电流。

-太阳能充电板应具备自动跟踪太阳光的功能，以提高光能的利用效率。

2.电池储能系统由于太阳能的不稳定性，需要将多余的电能储存起来，以供夜间或天气不好时继续为手机充电。

电池储能系统是太阳能手机充电系统中的重要组成部分，其设计应考虑以下几点：-选用高容量、高效率的电池，以确保能够储存足够的电能。

-设计合理的电池管理系统，使得充电过程稳定可靠，并能够进行电池的保护和监控。

-考虑使用可再生的电池，如锂离子电池，以减少对环境的污染。

3.充电控制电路充电控制电路是太阳能手机充电系统中的关键部分，其设计应具备以下功能：-能够对太阳能充电板的输出电流进行监测和控制，以确保充电过程的稳定性和安全性。

-具备多种充电模式的选择，如恒流充电、恒压充电等，以满足不同手机的充电需求。

-具备过压保护、过流保护和短路保护等功能，以确保充电过程的安全性。

第三部分：系统性能评估在设计太阳能手机充电系统后，需要对其性能进行评估，以确保其能够满足预期的要求。

-充电效率：充电效率应该尽可能高，以确保从太阳能中获取到的能量最大化转化为电能进行充电。

-安全性：充电过程中需要具备各种保护功能，以防止因电压过高、电流过大或短路等问题而对手机造成损害。

-稳定性：充电过程应该稳定可靠，不受太阳能输入的波动影响。

毕业设计开题报告电气工程及其自动化太阳能手机充电研究与开发----充电器部分设计一、前言1.概述自1973年马丁库伯发明了手机，经过短短三十多年的发展它已经成为了人们日常生活中必不可少的通信工具。

据调查，我国目前的手机用户已经超过了三亿。

尤其在当代大学校园里，几乎每个人都有手机。

然而由于手机电池储电量有限，人们在外出时经常遇到手机没电，充电器又不在身边或找不到可以充电的地方等情况。

使得手机无法正常使用，带来许多不便。

而目前市场上的太阳能充电器基本上是便携式，其质量良莠不齐。

一个好的太阳能充电器要综合考虑它的使用效率、蓄电池和电路设计等方面。

使用效率包括两个方面，太阳能板的转化效率和二次转化效率。

蓄电池的质量和容量，便捷式太阳能手机充电器的蓄电池容量一般为手机电池的1.2倍。

控制电路和保护电路，目前市场上的太阳能手机充电器的保护电路和控制电路大部分都设计的很简单，且兼容性比较差。

容易充坏手机或减短手机及电池的使用寿命。

现在的太阳能手机充电器大多只能作为一个应急的电源使用，不能完全的依靠它给手机等数码产品充电。

要实现完全给手机充电就需要太阳能电池板大于0.7W。

正因为这些原因太阳能手机充电器还没有被很多消费者所使用。

其中很多不足之处都是受便捷式的体积所制约。

因此就产生了太阳能手机充电站。

它能弥补太阳能手机充电器的不足之处，可是在使用的方便上比不上便捷式充电器。

它可以安装在一些没有共用电网或不容易充电的地方且人流多地方，比如商业街、旅游景点等，它的外部设计可以有跟超市寄存物品一样的储存手机箱子，使用者可以在充电时暂时的离开去干自己的事。

它还可以设计一个数码相机的充电器，在一些旅游景点可以为那些没电的数码相机充电。

2.课题的目的及意义目前市场上的手机充电器大致可以分为座式充电器、旅行充电器和维护性充电器。

但是只有很少一部分采用微电脑控制。

本设计目的是用单片机来实现把太阳能电池接收到的能量充到手机锂离子电池的过程。

电子与信息工程学院本科毕业论文(设计)文献综述学生姓名：黄祖勋专业：电气工程及其自动化指导教师：邓方雄2012年12月太阳能电池的历史与发展一、前言人类在2l世纪面对的最大困难是什么?答案是不可再生能源的日渐减少和环境污染的日益严重。

如何解决这一对难题成为困扰世界经济发展的首要任务。

各种可再生能源的优越性日渐突出。

于是，人们将目光纷纷投向了太阳。

太阳时时刻刻都在向地球发送着能量，并且这种能量是取之不尽，用之不竭的。

如果仅仅将太阳发射到地球的总辐射功率换算成电功率，可以高达1.77×10千瓦，前全世界平均消费电力还要大数亿倍。

太阳能不但数量巨大，而且源于太阳的各种绿色能源，如：风能、潮汐能、生物质能、水力能都属于可再生能源，只要有太阳的存在，能源就像阳光一样源源不断。

太阳能的利用有很多种，可以利用光的热效应，将太阳辐射转化成热能；也可以利用光的伏特效应，将太阳辐射直接转换成电能等。

在太阳能的有效利用中，太阳能的光电利用成为近些年发展最快、最具活力的研究领域。

太阳能电池的研究发展也日益迅速起来。

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，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。

因此太阳能电池有望成为2l世纪的重要新能源。

目前一些发达国家采用太阳能电池发出的电并人电网的措施，既能部分平衡高峰用电，又可省去储电的费用。

太阳能发电系统一般没有发电机具有的转动部件，所以也不会产生噪音，不容易损坏。

太阳能发电装置规模可大可小，小的可以是数瓦或数十瓦，如便携式太阳能手电筒和太阳能手机充电器，大的可以是数兆瓦或数十兆瓦，例如大型发电站等。

二、主题1光伏电池简介1.1太阳能电池的发展历史作为太阳能电池工作基本原理的光伏效应(PhotovoltaieEffect缩写PV)是l839年被发现的。

由太阳光的光量子与材料相互作用而产生电势，从而把光的能量转换成电能，此种进行能量转化的光电元件称为太阳电池(SolarCel1)，也可称之为光伏电池。

太阳能手机充电器的设计摘要手机越来越多的普及到世界范围，而使用手机的电池储能总是十分有限的，几乎所有人都有过这样的经历：外出时手机电池突然没有电了，因充电器不在身边或找不到可以充电的地方，影响了手机的正常使用，尤其是对于经常外出的工作人员来说，在电池耗尽的时候为通信带来了极大的麻烦。

为了解决这一问题，本文介绍一种太阳能手机充电器，它使用太阳能电池板，经电路进行直流电压变换后给手机电池充电，并能在电池充电完成后自动停止。

光能是无处不在的，只要有光就有能量，可以随时随地给手机、相机等的电池充电，大大的方便了我们的外出生活，也不用为手机没电而担心了。

太阳能是取之不尽的可再生资源，也是清洁资源不产生任何的环境污染，相比其他的能源来说太阳能也是我们比较方便实用的能源，用太阳能电池组件为基础做的手机充电器能直接完成太阳能辐射能到电能的转换，制作成本低。

本设计主要是利用光电效应现象利用将太阳能转换成电能，电路设计充电电路、振荡电路、稳压保护电路来实现太阳能转化成的电能转换成适当的电压给手机充电。

关键词：振荡电路限压电路稳压保护电路目录第一章选题背景与方案论证 ............................................................................................. - 1 -1.1选题背景 .................................................................................................................. - 1 -1.2方案论证 .................................................................................................................. - 1 -1.2.1太阳能手机充电器的原理 ............................................................................ - 1 -1.2.2设计方案与特点 ............................................................................................ - 2 - 第二章太阳能电池的介绍 ................................................................................................. - 3 -2.1太阳能简介与定义 .................................................................................................. - 3 -2.2太阳能电池的结构与发电原理 .............................................................................. - 3 -2.3太阳能电池板的选择与应用 .................................................................................. - 4 - 第三章太阳能手机充电器电路介绍 ................................................................................. - 5 -3.1 Protel硬件电路原理图与原件清单........................................................................ - 5 -3.2电路工作原理简介 .................................................................................................. - 6 -3.3过压保护电路 .......................................................................................................... - 7 -3.4电路仿真结果 .......................................................................................................... - 7 -3.5电路实际测量结果 ................................................................................................ - 10 - 第四章设计结果分析与结论 ........................................................................................... - 11 - 第五章谢辞 ....................................................................................................................... - 13 - 附录 ..................................................................................................................................... - 14 - 参考文献 ............................................................................................................................. - 17 -第一章选题背景与方案论证1.1选题背景太阳能手机充电器设计的来源是将太阳能转换成电能，主要目的是为了解决外出工作手机没电的情况下可以随时随地的给手机充电，主要解决的技术问题是如何将太阳能转换成能够手机充电的电能。

文献综述电子信息工程手机充电器的设计与制作前言随着人们生活水平质量的提高，手机，作为人们必不可少的日常生活用品之一，也越来越普及。

然而，在使用手机的过程中，相信有很多人曾经遇到手机没电却没有地方进行充电这种情况，从而引起使用上的不便。

因此，如何解决手机“应急”充电，已经成为一个重要问题。

与此同时，随着环境污染、生态破坏、资源枯竭等问题日益严重，太阳能作为一种可持续、无污染的新生能源已经被越来越多的人所重视。

太阳能作为一种可再生能源逐步在各个领域得到广泛应用，若能以太阳能电池组件为基础，设计出成本低廉的太阳能手机充电器，直接完成太阳能辐射到电能转换，必然会为个人移动通信带来极大的方便。

太阳能手机充电器，因此进入了人们的视线。

本次设计，就是利用太阳能，通过设计电路，太阳能由太阳能电池板转换成电能，经过升压电路、稳压电路、充电电路后达到手机电池充电要求，直接为手机电池充电。

做到只要有阳光光照的地方，就可以随时随地的为手机充电。

主题1、手机充电器的发展自从有了手机，就有了手机电池充电器，充电器也是随手机以其搭配购买的。

最初的充电器搭配是两个，既传统的“两电两充”，其中一个是与手机插接的直冲，另一个是装入电池的座充。

直冲与座充充电时对充电电压要求不一样，直冲的输出电压时5V，座充的输出电压是4.2V。

充电电流一般都在100-500mA 之间。

而由于手机品种繁多，充电接口和电池大小不一，导致充电池各不相同，一旦充电器损坏或遗失，就很购买到相配的充电器。

针对这种情况，万能充电器也就应运而生了。

万能充电器是通过调整输出电源接触点，用夹钳夹住电池已达到给不同大小的手机电池充电的目的。

但该充电器也有几个缺点，每次充电都要调整触点，对位比较困难，触点与电池接触容易松动脱落。

国际上针对充电器的质量问题和资源浪费问题，开始对充电器做出各种规范，我国也从2007年6月开始对手机充电器执行统一接口的新标准。

新标准规定每一款充电器都必须带有统一标准的USB接口。