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电能收集充电器参赛组：133目录目录 (I)摘要 (III)ABSTRACT (III)1 系统方案设计、比较与论证 (1)1.1 总方案设计、比较与论证 (1)1.2 直流变换电路脉宽调制电路的比较与论证 (1)2 理论分析与计算 (2)2.1 电路结构： (2)2.2 电路设计 (3)2.3 元器件选用 (3)3 各单元电路的设计与实现 (3)3.1 升压型变换器 (3)3.2 降压型变换器 (4)3.3 监控电路 (4)4 系统软件设计及流程 (5)4.1 功能分析 (5)4.2 软件设计 (5)5 整机测试及测试结果分析 (5)5.1 测试仪器 (5)5.2 测试结果 (5)5.3 测试结果分析 (6)6 结论 (6)摘要设计并制作了一种宽范围的电能收集充电器。
本充电器可根据输入电压的范围，选择升压、降压及直通输出三种工作模式，有效地提高了充电器直流变换电路的工作效率；监测和控制电路则工作于间歇模式，降低了功耗，有助于提高变换器效率。
经实际测试，充电器在0.9V至20V范围内均能正常工作,并能向模拟可充电池充电，电路工作稳定可靠，成本低，很好地满足了任务要求。
关键词：充电器直流变换器ABSTRACTA wide range power charger is designed. To improve the efficiency of DC conversion circuit, the charger selects one operating mode among the boost output, the buck output and the straight-through output to work, according to the input voltage range. In order to reduce the power consumption of circuit, the monitoring and control circuit works in the batch mode. The actual test presents that the charger can work under the input voltage from 0.9V to 20V, and the circuit is stable and reliable with low cost.Key Words：power charger DC conversion1 系统方案设计、比较与论证1.1 总方案设计、比较与论证根据题目要求，设计的电能收集充电器主要由DC/DC变换器、变换器选择电路、辅助电源及监控电路等部分构成，其原理框图如图1所示。
电能收集充电器摘要本系统以Buck和Boost斩波电路为核心，以ATmega8L单片机为主控制器，根据输入电压对PWM信号做出调整，进行最大功率点跟踪，从而实现高效率的充电。
系统在输入电压为0.3V的情况下通过TPS62100芯片，实现自启动。
系统在输入电压范围0.5V-20V实现充电功能，可以通过按键设定充电器的监控时间，以减少功耗。
测试表明，作品达到了题目的基本要求和扩展要求的全部功能。
关键词：充电器拓扑结构；最大功率点跟踪；TPS62100；ATmega81系统方案1.1电源变换器方案1.1.1 充电器的主回路方案一：线性充电器线性充电方式是充电方式中，复杂度最小、成本最低的方案。
线性充电方式最大的缺点是功率损耗较大，不能实现升压。
方案二：buck/boost变换器能够在宽输入电压范围实现充电。
它的缺点是输出电压的极性反相，效率不高。
方案三：电荷泵充电器效率高，但输出电流小，不能降压。
方案四： buck与Boost分开控制该方案的控制简单，成本低，且效率高。
方案论证：结合题目的要求，效率重要，所以选择方案四。
1.1.2 启动电路方案一：低压启动的振荡电路，用三极管设计一个振荡器，在低电压的情况下自启动振荡，为Boost电路提供驱动脉冲。
方案二：采用TI的电池充电管理芯片TPS61200，启动工作电压为0.5V，输入电压最低至0.3V，可满足充电器的启动要求。
最终方案的确定：结合题目对输入电压范围、效率等指标的要求对以上各方案进行比较，也出于对时间、电路的复杂程度以及之前读各种电路的熟悉程度的考虑，选择了并 buck变换器和boost变换器，对输入电压进行降压和升压的控制。
启动电路采用TI的电池充电管理芯片TPS61200，启动工作电压为0.5V，输入电压最低至0.3V，可满足充电器的启动要求。
1.2 控制方法系统在低电压的状况下要自启动，还必须自动切换升压和降压。
输入电源的电压范围和阻抗变化大，为了保证最大的充电电流需要对最大功率点进行跟踪（MPPT）。
电能收集充电器摘要：本电能收集充电器以超低功耗单片机MSP430为控制核心，利用MOS管和电感构成DC/DC 变换单元，在电路简单，自身功耗很小的情况下可以实现系统功能：系统采用了自适应算法实现MPPT最大功率追踪控制，在前级电源内阻变化时，使充电器能够始终从前级得到最大的功率。
系统还设计了低压启动电路，可实现低电压下的自动启动功能。
通过AD采样实现系统的闭环控制，以最大的效率收集电能。
经测试，系统在Rs为100Ω时最低可充电电压为0.5V，0.1Ω时最低可充电电压为0.4V，最大充电电流为440mA。
圆满完成了大电压时以尽可能大的电流充电，小电压时实现升压充电等功能。
关键词：充电器超低功耗MSP430 MPPT最大功率追踪低压启动Abstract：This power collection charger uses ultra-low power MSP430 as core controller and uses MOS tube and inductance to compose the DC/DC converter. The system functions can be achieved with simple circuit and low power consumption : Adaptive algorithm is adopted to realize MPPT maximum power tracking control so that the charger can always get the maximum power from its previous power supply when its resistance changes,. Low-voltage startup circuit is designed which can realize auto-start function under low-voltage. Closed-loop control is realized by use of AD sampling to collect energy most efficiently. The test result show: when the Rs is 100Ω,the lowest charging voltage is 0.5V,and when Rs is 0.1Ω , the maximum charge current is 440mA.The successful completion of large current charging as much as possible when a large voltage,, to achieve boost charging functions when a small voltage.Key Words:Charger Ultra-low power MSP430 MPPT low-voltage start1. 系统方案1.1系统总体方案及结构框图根据题目要求，本系统主要由直流电源模块，变换器模块，监控模块，启动电路模块，键盘与显示模块模拟可充电池模块组成。
电能收集充电器（E题）第一篇：电能收集充电器(E题)电能收集充电器（E题）【本科组】一、任务设计并制作一个电能收集充电器，充电器及测试原理示意图如图1。
该充电器的核心为直流电源变换器，它从一直流电源中吸收电能，以尽可能大的电流充入一个可充电池。
直流电源的输出功率有限，其电动势Es在一定范围内缓慢变化，当Es为不同值时，直流电源变换器的电路结构，参数可以不同。
监测和控制电路由直流电源变换器供电。
由于Es的变化极慢，监测和控制电路应该采用间歇工作方式，以降低其能耗。
可充电池的电动势Ec=3.6V，内阻Rc=0.1Ω。
图1 LED点阵书写显示屏系统结构示意图二、要求1．基本要求（1）在“点亮”功能下，当光笔接触屏上某点LED时，能即时点亮该点LED，并在控制器上同步显示该点LED的行列坐标值（左上角定为行列坐标原点）。
（2）在“划亮”功能下，当光笔在屏上快速划过时，能同步点亮划过的各点LED，其速度要求2s内能划过并点亮40点LED。
（3）在“反显”功能下，能对屏上显示的信息实现反相显示（即：字体笔画处不亮，无笔画处高亮）。
（4）在“整屏擦除”功能下，能实现对屏上所显示信息的整屏擦除。
2．发挥部分（1）在“笔画擦除”功能下，能用光笔擦除屏上所显汉字的笔画。
（2）在“连写多字”功能下，能结合自选的擦除方式，在30s内在屏上以“划亮”方式逐个写出四个汉字（总笔画数不大于30）且存入机内，写完后再将所存四字在屏上逐个轮流显示。
（3）在“对象拖移”功能下，能用光笔将选定显示内容在屏上进行拖移。
先用光笔以“划亮”方式在屏上圈定欲拖移显示对象，再用光笔将该对象拖移到屏上另一位置。
（4）当环境光强改变时，能自动连续调节屏上显示亮度。
（5）当光笔连续未接触屏面的时间超过1～5min时(此时间可由控制器设定)，能自动关闭屏上显示，并使整个系统进入休眠状态，此时系统工作电流应不大于5mA。
（6）其他。
三、说明1．设计制作时所用LED点阵模块的发光颜色不限。
2009电能收集充电器报告电能收集充电器（E题）参赛队队号：20090079电能收集充电器（E题）摘要本系统以DC——DC变换为主电路，具有升压斩波（BOOST）电路和降压（BUCK）电路。
利用低功耗CMOS定时器7555自制PWM发生控制器。
同时采用自带D/A、A/D的低功耗单片机C8051－F020作为控制核心，采用电源最大功率定律实现了最大功率控制，使系统尽量多地吸收电源能量，在1.4V至20V以上的电压范围内系统都可以正常稳定地工作，特别适合作为太阳能发电系统的配套模块。
外加的显示部分清晰地反映出系统的运行状态。
控制和显示电路的间歇式工作方式大大降低了系统自身损耗。
关键词：C8051-F020、开关电源、充电器、7555定时器一、引言按电路理论可知，用电源Es直接给电池充电（即充电控制器短路）时，其充电电流最大值只能等于（Es-Ec）/(Rs+Rc)；而题目要求本系统的充电电流Ic>(Es-Ec)/(Rs+Rc)，并且还要求直流电源的电压低于3.6V时也能给电池充电，这也是直接充电不能达到的。
因此，本设计中的充电控制电路必须要用到开关电源技术。
而且直流电源的电压变化范围为0~20V，因此，系统需要用到升压斩波电路（BOOST变换器）和降压斩波电路（BUCK变换器）。
二、系统总体原理框图本系统由以下几大部分组成：PWM产生电路、DC-DC变换器主电路、最大能量获取控制电路（单片机）、键盘输入电路和运行状态显示电路。
系统总体结构框图如图1所示：DC-DC主电路电池PWM 发生器升压芯片05S05S 单片机D/A键盘显示图1 系统结构框图三、方案论证与比较1.DC-DC变换方案论证由题知直流电源的电压调整范围为0—20V。
要对3.6V的可充电池充电，则要求充电器的输出约等于3.6V。
因此，以3.6V为界，电源Es输出电压低于3.6V 时要用升压电路将电压升高到3.6V；而电压高于3.6V时用降压电路将电压降到约等于3.6V。
一种电能收集充电器的设计摘要随着越来越多的PDA产品的在日常生活中的普及使用,电池充电器的使用也越来越广泛,一个好的充电器设计，不但能够实时地对充电电路的电压、电流这些关系到充电过程好坏的参数进行检测，针对这些参数的变化调整充电的电流、电压，同时还能在充电电压很小时还能够对电池进行充电。
因此，本文设计了一种以MC34063直流升压电路及LM2576直流可调稳压电路为核心，AVR单片机最小系统板为控制电路，能在7.3v-20v范围内的不同输入电压中，通过手动调节可为一定范围内不同电压的电池充电，充电电流Ic达到大于（Es-Ec）/（Rs+Rc）的要求。
该系统主要有AVR MEGA16最小系统，44700uf电容组成的电能收集储存电路，MC34063直流升压电路，LM2576直流可调稳压电路组成。
系统通过44700uf电容组成的电能收集储存电路从内阻非常大（100欧）的电源中收集并储存电能，再通过AVR MEGA16最小系统于给定时间内发出脉冲使电容放电供给MC34063直流升压电路电压升压，然后由LM2576直流可调稳压电路稳压为内阻较小的（0.1欧）模拟电池充电。
本系统具有低功耗，输出稳定可调，输入内阻大，转换效率高无需外部电源供电，低电压启动（7.3v）等特点。
关键词：充电器；电能收集；升压；A VR ATmega16；MC34063；脉冲充电Power to collect chargerAbstractAs more and more PDA products, the increasing use in everyday life, the battery charger is also more widely used, a good battery charger design, not only in real time charging circuit voltage and current of these relations to the charging process for testing the parameters of good and bad for changes in these parameters to adjust charge current, voltage, while the charge voltage of a small be able to recharge the battery, such as outdoor activities, to take advantage of low-voltage or solar power, etc. for charging, the only way to ensure that extend battery life.For the reason that，we designed a system is centering on MC34063 direct-current boosting circuit and adjustable LM2576 direct-current stabilivolt circuit. A VR monolithic machine minimum system board is a control circuit , can in different within certain range (7.3 v-20v) entering voltage, may move thecurrent supply adjusting the battery being that the certain range inner is unlike voltage personally , export the call for reaching battery charging electric current Ic greater than (Es-Ec)/ (Rs + Rc). Be system's turn to have A VR MEGA16 is minimal system mainly, the electric energy that 44700 uf capacitance is composed of collects storing up circuit , MC34063 direct-current boosting circuit, the adjustable LM2576 direct-current stabilivolt circuit is composed of. Electric energy collecting and storing up the put aside circuit the electric energy that system is composed of by 44700 uf capacitance is collected from internal resistance in power sources very big (100 Europes), And then boosting supplying with a MC34063 direct-current boosting circuit voltage again by the fact that minimal A VR MEGA16 system issues pulse in given time is that capacitance discharges, battery charges from adjustable LM2576 direct-current stabilivolt circuit stabilivolt for less simulation of internal resistance. System has low-power consumption , output stability is adjustable , entering internal resistance is big, the unnecessarily external high conversion efficiency power source supplies electricity , low voltage starting (7.3 vs) wait for a characteristic.Keywords: charger；power collection；Boost；A VR ATmega16；MC34063；pulse charge目录第1章概述1.1课题研究的背景1.2 国内外发展现状1.3 本课题研究的内容第2章充电器设计的基本理论2.1 常用充电器的充电方式2.2 电能收集充电器的工作原理第3章电能收集充电器的硬件设计3.1总体方案的比较与选择3．1.2系统设计3.2 升压电路和降压电路设计3.2.1升压电路3.2.2 降压电路3.2.3 MC340633.2.4升压电路测试结果分析3.3 单片机供电电路和稳压电路3.3.1 单片机供电电路3.3.2 稳压电路3.3.3 LM25763.4检测部分3.4.1单片机检测电路3.4.2 单片机A VR ATmega163.5电能收集储存电路及设计：第4章软件设计4.1PWM产生的原理4.2产生PWM的相关寄存器4.2.1T/C1控制寄存器A－TCCR1A4.2.2T/C1控制寄存器B－TCCR1B4.2.3输出比较寄存器1A-OCR1A4.2.4输出比较寄存器1B-OCR1B4.2.5参数计算4.2.6程序设计4.3 硬件电路调试4.3.1单片机调试4.3.2电能收集储存电路的调试第5章总结及展望5.1 总结5.2 展望谢辞参考文献附录第1章概述1.1课题研究的背景从20世纪60年代的商用镍镉和密封铅酸电池到近几年的镍氢和锂离子技术，可充电电池容量和性能得到了飞速的发展。
E题：电能收集充电器摘要：本设计以TI的MSP430F4794单片机为核心，结合MOS驱动芯片TPS2818和开关管IRF7807，设计并制作了基于反激变换器的电能收集充电器。
R s=100 Ω，E s在3.6 V～20 V变化，当E s=20 V时，给电池充电的电流I c =234 mA，最低充电电压E s=5 V；R s=1 Ω， E s在1.1 V～3.6 V变化，当E s=3.6 V时，给电池充电的电流I c =640 mA；R s=0.1Ω， E s在0 V～1.1 V变化，当E s=1.1 V时，给电池充电的电流I c =310 mA，最低充电电压E s=0.5 V。
当电源提供的最大功率小于45 mW时，充电器以1 s为周期为电池间歇充电。
作品通过电流反馈实现最大电流跟踪。
反激变换器使用肖特基二极管整流以提高效率。
本设计完成了基本部分和发挥部分的大部分要求。
关键词：充电器；反激；间歇充电；最大电流跟踪；肖特基二极管。
一、系统方案选择与论证:题目任务是做一个能从输出0V~20V变化的直流电源（内阻随电压变化）吸收电能的充电器，输出电压约3.6V（电池完全放电时小于3.6V）。
依据题目要从直流电源获得最大功率。
充电的输入电压范围很宽。
(一)电源变换拓扑方案论证方案一：升降压（Buck-Boost）变换器如图一，该拓扑的优点是既能够实现升压也能实现降压，这样方案简单，而且成本较低，但是由于反压输出，采样和控制比较复杂。
图一 Buck-BoostDC/DC变换器原理图方案二：Buck与Boost变换器的分段组合如图二、三，当Es>5V时电池由Buck电路充电，当3.6V<Es<5V时电池由直流稳压电源直接充电，当Es<3.6V时电池由Boost电路充电。
然而，由于多个电路组合，采样和控制比较复杂。
图二 Buck变换器图三 Boost变换器方案三：反激（flyback ）变换器如图四，该拓扑通过改变PWM 的占空比，既可以实现升压，也可以实现降压，拓扑本身防止电池电流倒灌，而且结构比较简单，成本也稍低。
1994题目一简易数控直流电源一、设计任务设计出有一定输出电压范围和功能的数控电源。
其原理示意图如下：二、设计要求1．基本要求（1）输出电压：范围0～＋9.9V，步进0.1V，纹波不大于10mV；（2）输出电流：500mA；（3）输出电压值由数码管显示；（4）由“＋”、“－”两键分别控制输出电压步进增减；（5）为实现上述几部件工作，自制一稳压直流电源，输出±15V，＋5V。
2．发挥部分（1）输出电压可预置在0～9.9V之间的任意一个值；（2）用自动扫描代替人工按键，实现输出电压变化（步进0.1V不变）；（3）扩展输出电压种类（比如三角波等）。
三、评分意见项目得分基本要求方案设计与论证、理论计算与分析、电路图30 实际完成情况501997A题直流稳定电源一、任务设计并制作交流变换为直流的稳定电源。
二、要求1．基本要求（1）稳压电源在输入电压220V、50Hz、电压变化范围＋15%～－20%条件下：a．输出电压可调范围为+9V～+12Vb．最大输出电流为1.5Ac．电压调整率≤0.2%（输入电压220V变化范围＋15%～－20%下，空载到满载）d．负载调整率≤1%（最低输入电压下，满载）e．纹波电压（峰-峰值）≤5mV（最低输入电压下，满载）f．效率≥40%（输出电压9V、输入电压220V下，满载）g．具有过流及短路保护功能（2）稳流电源在输入电压固定为＋12V的条件下：a．输出电流：4～20mA可调b．负载调整率≤1%（输入电压＋12V、负载电阻由200Ω～300Ω变化时，输出电流为20mA时的相对变化率）（3）DC-DC变换器在输入电压为+9V～+12V条件下：a．输出电压为+100V，输出电流为10mAb．电压调整率≤1%（输入电压变化范围+9V～+12V）c．负载调整率≤1%（输入电压+12V下，空载到满载）d．纹波电压（峰-峰值）≤100mV （输入电压+9V下，满载）2．发挥部分（1）扩充功能a．排除短路故障后，自动恢复为正常状态b．过热保护c．防止开、关机时产生的“过冲”（2）提高稳压电源的技术指标a．提高电压调整率和负载调整率b．扩大输出电压调节范围和提高最大输出电流值（3）改善DC-DC变换器a．提高效率（在100V、100mA下）b．提高输出电压（4）用数字显示输出电压和输出电流三、评分意见2005数控直流电流源（F题）一、任务设计并制作数控直流电流源。
电能收集充电器(E 题)摘 要：本设计以SEPIC 电路结构为核心，采用专门的低电压启动、低电压工作维持、低电压工作时增大充电电流、ADC 数据采集和MCU 智能控制等外围电路，完成了基本与发挥功能的系统电路的设计。
经测试，本设计可以在DC3.0V ～25V 电压范围工作，最低启动工作电压约 3.0V ，启动后最低工作维持电压可低到约0.6V ，正常工作输出最大电流可达到0.5A 。
该设计选择的核心芯片LTC1871单价仅需1美元，但能很好的满足设计要求，具备转换效率高等优点。
关键词：DC-DC 充电器，芯片LTC1871，SEPIC 结构，MCU 智能控制1系统总方案设计根据题目要求，电能收集充电器的总体方案如图1所示。
系统中的DC-DC 充电器是整个系统的核心部分，该部分用于实现题目所给出的基本要求和发挥部分的功能要求。
在该设计中，考虑到成本和现有资源等实际情况，采用SEPIC 电路结构；同时，在该部分增加了多项满足发挥部分要求的低电压工作电路、低电压维持电路、E s=1.2V ～3.6V 低电压工作时增大充电电流等外围控制和调整电路。
该部分由Linear 公司的LTC1871控制器作为核心器件[1],外加辅助电路构成。
Es 为直流充电器的输入电压，用直流电源代替。
MCU 通过ADC 采集Es 的电压值，按照题目的基本要求和发挥部分的要求选择合适的Rs 串联到Es 和DC-DC 充电器之间；同时根据ADC 所采集到的电压大小，MCU 控制DC-DC 充电器实现题目的发挥部分(1)所要求的E s=1.2V ～3.6V 时，以尽可能大的电流向电池充电功能；输入电路用于设置MCU ，实现ADC 和显示电路间歇式工作，以达到节能的目的；Ec 模拟可充电电池采用可调稳压电源和可变功率电阻构成测试电路。
由于现有资源和时间的的限制，在本设计中MCU 部分采用的是赛前准备好的宏晶单片STC12C5A16S2控制与数据采集模块[2],该MCU 包含内部8路10位ADC 模块。
一种基于单片机的电能收集充电器的设计与实现
随着现代科技的快速发展，人们对电能的需求日益增加。
电能收集充电器作为一种新型的充电设备，逐渐受到广大用户的关注。
本文基于单片机设计和实现了一种电能收集充电器，具有效率高、稳定性好的特点。
首先，我们需要了解电能收集充电器的工作原理。
其原理是利用电容器和感应器将空气中的电能转化为电磁能，并通过变压器将电能传输到电池中进行储存。
因此，设计中需要用到电容器、感应器和变压器等元件。
接下来，我们将介绍如何使用单片机实现电能收集充电器。
我们使用的单片机是STM32F103C8T6，该单片机具有多个接口，可方便地进行通信和控制。
我们将利用其PWM输出功能控制
电容器的充电和放电，使电容器能够更好地储存电能。
具体实现方法如下。
首先，将感应器与单片机的输入引脚相连接，通过处理器控制感应器的工作状态，从而接收电能。
同时，通过单片机控制PWM输出，将电容器进行充放电控制，从而
保证电能的储存。
最后，通过变压器将电能传输到电池中，实现充电功能。
在设计电能收集充电器时，我们不仅考虑了其实现方式，还考虑了它的实用性。
为此，我们添加了LED显示功能，展示电
池的充电状态。
同时，我们还添加了电压保护电路，当电压过高或过低时，充电器能够自动关闭，避免对电池造成损害。
总之，本文基于单片机设计和实现了一种电能收集充电器，具有效率高、稳定性好、操作方便等特点，并且添加了多种实用功能。
在实际应用中，具有良好的推广价值和广泛的应用前景。
电能收集充电器学院：专业（方向）：年级、班级：学生学号：学生姓名：指导老师：2016 年月日摘要本设计可实现在输入电压、输入电流较小或较大的情况下高效收集电能对蓄电池或干电池完成充电。
该充电器分为升压电路、降压电路和控制电路、显示电路四部分，控制电路中由继电器及集成运算放大器LM358完成电路变换。
升压电路主要采用MC34063芯片，降压电路主要采用MC34063芯片，控制电路中使用LM358芯片决定继电器两端电压，从而决定继电器中开关的转换，决定降压电路、升压电路的工作状态。
显示电路利用单片机AT89C52与模数转换芯片TLC549，能够测量0－5V之间的直流电压值，四位数码显示。
控制电路无需外加辅助电源而能自供电，从而实现在某一连续电压变换中进行持续充电。
此充电器充电效率高，而且因为系统由分立元件搭建，成本很低。
【关键字】：LM358;MC34063;AT89C52;TLC549;电路变换AbstractThis design can realize the input voltage, input current is smaller or big collection of electrical energy efficient battery/dry finish charge. The 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 Mc34063 booster circuit chip, step-down voltage circuit mainly adopts the Mc34063 chip, control circuit used in road LM358 chip decided to relay voltage at both ends, and decided to relay the conversion switch, decided to buck circuit, boost work condition of the circuit. Show circuit AT89C52 SCM and modulus of conversion chip TLC549, able to measure the 0-5 V dc voltage value between, four digital display. Control circuit without plus auxiliary power from the power supply and can. So as to achieve in a continuous voltage transform can achieve sustained in charge. The charger charging high efficiency, and because the system set up by division element, cost is very low.【Key Words】LM358; MC34063; AT89C52；TLC549；circuit transformation目录1绪论 (1)1.1 引言 (1)1.2 选题简介、意义与背景 (2)1.3系统功能指标 (2)2 系统结构设计 (5)2.1主要设计内容 (5)2.2设计思想 (5)2.3 系统结构 (8)3 系统升压电路、降压电路设计 (9)3.1 芯片简介 (9)3.2升压充电模块 (11)3.3降压充电模块 (12)3.4升压电路 (13)3.4.1升压电路工作原理 (13)3.4.2 以MC34063为核心的升压电路 (13)3.5降压电路 (14)3.5.1降压电路工作原理 (14)3.5.2 以MC34063为核心的升压电路 (15)4 系统单元电路设计 (16)4.1监测电路 (16)4.1.1模块功能介绍 (16)4.1.2监测电路工作原理 (19)4.1.3监测取样电路 (19)4.2控制电路 (20)4.2.1模块功能介绍 (20)4.2.2电路设计 (26)5 系统显示电路 (28)5.1系统软件设计 (28)5.2系统板上硬件连线 (31)5.3程序设计内容 (32)6 总结分析 (33)6.1环境分析 (33)6.2设计总结 (33)参考文献 (34)总结 (35)致谢............................................................................... 错误!未定义书签。
E题：电能收集充电器作者：张泽雄吴培文车春强辅导老师：任斌摘要本设计主要包括升压电路，降压电路，控制电路和显示电路四部分，控制电路中由继电器及集成运算放大器LM358完成电路变换；升压电路主要采用MC34063芯片，降压电路主要采用MC34063芯片，控制电路中使用LM358芯片决定继电器两端电压，从而决定继电器中开关的转换，决定降压电路、升压电路的工作状态。
显示电路利用单片机AT89S52与模数转换芯片TLC549，能够测量0－5V之间的直流电压值，使用LCD显示。
当直流供电电源Es低于3.6V时，用升压电路升压以便对电池充电；当Es高于3.6V时，则用降压电路降压充电。
充电电流大小，升压电路降压电路的切换均由单片机进行控制。
关键字： LM358 MC34063 AT89S52 DC-DC第一章方案论证1.1 总体方案论证当直流供电电源Es>3.6V时，通过电压比较，采用降压模块；Es<3.6V时，采用升压模块。
将经过升/降压变换器后的充电电流采样放大后送入比较器与基准源比较。
通过利用单片机对继电器进行控制，根据单片机给出的高低电平实现继电器的通断，从而达到升压电路还是降压电路切换功能。
整体结构框图如图一示图一整体结构框图当电压输入在0.8v—4.0v时，继电器没有工作，升压电路处于连通状态，升压电路工作，开始对充电电池工作。
当电压大于4.0v时则通过lm358进行电压比较后，继电器两端电压达到吸合电压，继电器开始工作，升压电路停止工作，电路切换，降压电路开始工作。
基本可以实现，当系统输入电压为0.8v—4.8v时实现持续充电，且当系统输入电压大于4.8v时这该系统可实现恒定电压对蓄电池进行充电。
1.2单元模块方案论证1.2.1降压模块【方案一】使用LM25576芯片和MAX1708芯片分别实现系统的升降压设计当电压为1.2～3.6V时，使用MAX1708芯片进行升压，并对充电电池充电，能满足技术指标要求。
当电压为10～20V时，使用LM25576芯片进行降压，并对其充电电池进行充电。
【方案二】采用MC34063集成型DC-DC变换器构建电路。
MC34063是一单片双极型线性集成电路专用于直流变换器控制部分，片内包含有温度补偿带隙基准源，一个占空比周期控制振荡器驱动器和大电流输出开关，能输出1.5A的开关电流它能使用最少的外接元件构成开关式升压变换器降压式变换器和电源反向器。
【方案比较】经过测试发现，方案一其带负载能力不强，并且成本也相对较高。
而MC34063通过调整R1,R2阻值大小，实现对输入电压的比例降低和升高当电压为1.2～3.6V时，使用MC34063芯片进行降压，并对充电电池进行充电，能满足技术指标要求，且功耗更小，精度更高。
1.2.2 升压电路单元【方案一】由TL494构建的推挽式升压变换器。
TL494可以方便的构建推挽式变换器，但因为引入了变压器，必然导致效率不及非隔离式的升压型变换器，且因为在升压工作时无论是Es还是Ec均不会高于3.6V，因此无法维持TL494的正常工作。
故放弃此方案。
【方案二】采用MC34063开关电源芯片制作升压电路。
MC34063是单片双极型开关电源集成电路，可用于构建多种结构的DC-DC变换器，由于其内部集成有功率开关管，使用很简单的外围电路就能构成升压电路。
且其控制器部分在3.0V 就可正常工作，能满足在3.6V供电条件下正常工作，因此最后选择这种方案。
1.2.3 控制单元【方案一】采用MSP430F系列作为控制核心。
MSP430系列单片机功耗很低，且集成的设备也很丰富，但其价格较贵，尤其是配套的开发设备价格更是高昂，限制了MSP430单片机的性价比，不利于降低成本。
【方案二】采用89C51系列单片机作为控制核心。
51系列单片机面世时间较早，价格便宜易使用，集成设备很丰富，且易于开发，功耗低，且配套软件十分丰富，且能满足技术指标要求【方案选择】430系列虽然功耗很低，但其编程器和开发板价格较高；51系列单片机上手容易，且价格低廉，性能较强，性价比也颇高。
考虑到在满足需求的情况下尽量节约成本，故本设计采用89C51单片机作为控制单元核心。
第二章硬件系统设计及参数设计2.1 降压电路当Es>3.6V时，需通过降压电路将Es降低到稍大于3.6V，以实现能向电池充电的Es尽可能小。
本设计采用MC34063实现降压过程。
其输出电压为(公式二) 图二图三2.2 升压电路当Es<3.6V时，需通过升压电路将Es升高到稍大于3.6V,否则无法实现充电过程。
本设计采用MC34063控制芯片，可实现从0.8V升到3.6V。
由电压检测电路再由单片机控制，能实现升压电路功能。
其输出电压为（公式一）图四图五2.4 启动电路设计由稳压管和1/4LM358组成一个锁定电路。
当电压低于2.1V 时，将单片机锁定；当高于2.1V 时，解锁单片机（单片机在电压高于2.1V 时才能正常工作）。
单片机解锁后，将按照程序设定启动相应转换模块，待模块稳定后接通被充电电池，向其充电。
3理论分析与计算 3.1电阻分压器R1,R2外部分压电阻R1，R2的阻值由下式决定：211REF VOUT R R U ⎛⎫=- ⎪⎝⎭3.2储能电感L计算储能电感的公式如下：()VIN VO VO L VIN IL FS-⨯=⨯∆⨯IL ∆为峰峰值电感电流纹波第三章 软件系统设计系统选用的主控制器是AT89C51单片机，软件设计包括主程序和A/D(TLC549)采样子程序两部分。
3.1 主程序。
主程序包含有A/D 采样子程序。
在AD 采样读取成功后对数据进行分析，并选择合适的基准源。
该过程结束后进入低功耗模式，等待下一个采样周期的到来。
3.2 A/D 采样子程序。
A/D 使用通道0进行电流检测。
单片机给A/D 发出通道选择信号，然后等待A/D 芯片转换数据，最后读取其数据。
主流程 A/D 子程序图 第五章 总结本系统以89C51系列单片机作为控制核心，结合TLC549及MC34063升压，降压电路实现对可充电装置进行充电，完成了题目所给的要求 第六章 参考文献《开关稳压器应用技巧》 沙占友，马洪涛著；中国电力出版社，09.2 《开关电源技术与典型应用》 路秋生著；电子工业出版社，09.3 《模拟电子技术基础简明教程》 杨素行主编；高等教育出版社，06.5 《全国大学生电子设计竞赛获奖作品汇编》 北京理工大学出版社，04.8 《全国大学生电子设计竞赛系统设计》 黄智伟著；北京航空航天大学出版社，06.12第七章附件附件二:源程序代码#include<reg52.h>#define uchar unsigned char #define uint unsigned int #include<intrins.h>uchar code table[]="OUTPUT"; uchar code table1[]="0.000"; sbit rs=P1^0;sbit rw=P1^1;sbit lcden=P1^2;sbit DataOut=P2^0;sbit CS=P2^1;sbit CLK=P2^2;sbit chu=P3^0;uchar tt,shu;uchar ad;void delay(uint z){uint x,y;for(x=z;x>0;x--)for(y=110;y>0;y--);}void write_com(uchar com) {rs=0;rw=0;lcden=0;P0=com;delay(5);lcden=1;delay(5);lcden=0;}void write_data(uchar date) {rs=1;rw=0;lcden=0;P0=date;delay(5);lcden=1;delay(5);lcden=0;}void init(void){uchar num;lcden=0;write_com(0x38);write_com(0x0c);write_com(0x06);write_com(0x01);write_com(0x80);for(num=0;num<6;num++){write_data(table[num]);delay(5);}write_com(0x80+0x40);for(num=0;num<5;num++){write_data(table1[num]);delay(5);}TMOD=0x01;TH0=(65536-50000)/256;TL0=(65535-50000)%256;EA=1;TR0=1;ET0=1;}void isr_time0(void) interrupt 1 {TH0=(65536-50000)/256;TL0=(65535-50000)%256;tt++;}uchar count(){uchar i;CS = 1;_nop_();CS = 0; _nop_();for(i = 0; i < 8; i++) {shu <<= 1;shu |=DataOut;CLK = 1;_nop_();CLK = 0;}CS = 1;for(i=17;i!=0;i--){_nop_();}return shu;}void main(){uint date;uchar qian,bai,ge,shi;init();while(1){if(tt==20){tt=0;date=count()*5.0/256*1000; qian=date/1000;bai=date/100%10;shi=date/10%10;ge=date%10;write_com(0x80+0x40);write_data(0x30+qian);write_com(0x80+0x40+1);write_data('.');write_com(0x80+0x40+2);write_data(0x30+bai);write_com(0x80+0x40+3);write_data(0x30+shi);write_com(0x80+0x40+4);write_data(0x30+ge);if(date>360)shu=1;elseshu=0;}}}- 11 -。
