摘要
化石能源的日益枯竭、人们对环境保护问题的重视程度也在不断提高，寻找洁净的替代能源问题变得越来越迫切。太阳能作为一种可再生能源它具有绿色清洁、无环境污染、取之不尽、用之不竭又无地域限制的优势，因此有广阔的应用前景，光伏发电技术也越来越受到人们的关注，随着光伏组件价格的不断降低和光伏技术的发展，太阳能光伏发电系统将逐渐由现在的补充能源向替代能源过渡。
使用手机的人都有过这样的经历，外出或旅游时电池突然没电了，特别是在火车、汽车、轮船等没有电源的交通工具上，没电、电量不足，使手机变成了信息交流的盲区，造成不必要的麻烦和经济损失。为了解决这一问题，本文介绍一种多用太阳能手机充电器，利用单片机控制，将太阳能经过BUCK电路变换为稳定直流电给手机充电，并能在电池充电完成后自动停止充电，还可作为一般直流电源使用，从而摆脱对市电的依赖而获得通信的自由。与常规的充电器相比，太阳能充电器有着明显的优势。
目前对太阳能的利用主要体现在两个方面：光热转换与光电转换，本文利用太阳能光电转换的特性，设计了一种在没有电源的情况下也能随时随地地给各种移动设备充电的便携式智能型太阳能充电器。
关键词：太阳能，电池，单片机，智能，BUCK变换器
Abstract
Increasing depletion of fossil energy, it's emphasis on environmental protection are also rising, look for clean alternative energy issues become more urgent. Solar energy as a renewable energy it has an inexhaustible and clean and safe and so on, so have a broad application prospects, photovoltaic power generation technology is more and more attention, with the PV module continue to lower prices and photovoltaic technology, solar PV systems will gradually supplement the energy from the current transition to alternative energy.
People who use mobile phones have had the experience, go out or travel no electricity when the battery suddenly, and because they can not be found or does not timely 220V electricity and not to charge their cell phones affect the normal use of mobile phones. To solve this problem, the course design introduces a multi-purpose solar charger, use MCU control, will transform solar energy through the circuit to stabilize the direct current to charge their cell phones and can charge the battery automatically stops charging after, but also as a general DC power use, so get rid of dependence on electricity obtained the freedom of communication. Compared with the conventional charger, solar charger has a clear advantage.
At present the use of solar energy is mainly embodied in two aspects: the sunlight transformation and photoelectric, this paper, by using solar photoelectric characteristics, design a way that there is no power it can also charger for various mobile anywhere at any time.
Key words: solar energy, battery, single chip, intelligent, BUCK converter
目录
摘要 ....................................................................... I ABSTRACT .................................................................. II 目录 ..................................................................... III 1 绪论 (1)
1.1本课题的研究背景 (1)
1.2充电器的发展及其简单的类型 (1)
1.3太阳能充电器 (2)
1.4光伏发电的特点 (3)
1.5本系统设计的总体思路 (3)
1.6本课题研究的主要任务 (4)
2 太阳能电池的研究和分析 (5)
2.1太阳能电池的原理 (5)
2.2太阳能电池的分类 (5)
2.3太阳能电池的等效电路 (6)
2.4太阳能电池板的输出特性及影响因素 (7)
2.5光伏电池的主要参数 (8)
2.6太阳的光照强度对光伏电池转换效率的影响 (9)
2.7温度对光伏电池输出特性的影响 (10)
2.8本系统所采用的光伏电池 (11)
3 太阳能手机充电器硬件设计 (12)
3.1系统总体设计方案 (12)
3.2电源模块设计 (12)
3.3LM7805应用 (13)
3.3.1 LM7805芯片介绍 (13)
3.3.2 LM7805应用电路 (14)
3.4单片机选型 (15)
3.4.1单片机简介 (15)
3.4.2单片机电路 (19)
3.5按键选择电路 (20)
3.6数码管显示电路 (21)
3.7BUCK斩波电路 (22)
3.8电压电流的A/D采集 (24)
3.9MAX471介绍及工作原理 (28)
3.9.1 MAX471介绍 (28)
3.9.2 工作原理 (28)
4 汇编源程序的设计实现 (31)
4.1系统整体程序框架 (31)
4.2电路启动初始化 (31)
4.3数码管显示子程序 (32)
4.4数据采集及模数转换程序 (33)
4.5充电子程序的设计 (34)
4.6电源子程序的设计 (34)
5 结束语 (36)
致谢 (37)
参考文献 (38)
附录A：主电路原理图 (40)
附录B：汇编源程序 (41)
1 绪论
1.1 本课题的研究背景
近年来，随着电力、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，越来越多的国家开始实行“阳光计划”，开发太阳能资源，减少不可再生资源的消耗和环境污染，缓解能源压力，而且太阳能居家旅行使用方便，经济实用，光能开发势必会成为经济发展的新动力。
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。
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。而且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，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[1]。
1.2充电器的发展及其简单的类型
充电方式的选择直接影响着电池的使用效率和使用寿命，充电技术近年来发展非常迅速。充电器的发展经历了三个阶段：
①限流限压式充电器
最原始的就是限压式充电，然后过渡到限流限压式充电，它使用的方式就是浅充浅放，其寿命表述就是时间，没有次数，比如10年。这种充电模式的效果较差。
②恒流/限压式充电器
这是充电器发展的第二阶段，这种模式的充电器占据了充电器市场近半个世纪。首先，以恒电流充电至预定的电压值，然后，改为恒电压完成剩余的充电。
一般两阶段之间的转换电压就是第二阶段的恒电压。这种充电器充电电流总是低于电池的可接受能力，造成充电效率低，大大降低了电池的寿命。
③自适应智能充电器
随着大规模集成IC的出现，充电设备进入了一个全新的自适应、智能阶段，即称为第
三代充电器。自适应充电器遵循各类电池的充、放电规律进行充、放电。并且具有温度补偿功能。充电系统由具有特殊功能的单片机控制，不断检测系统参数，按模糊推理算法不断调整充电参数，同一充电器可适应不同种类电池的充电，充电器自适应调整自己的输出电流，无需人工选择，避免操作失误。
充电器的发展经历了三个阶段，相应的就出现了各种类型的充电器，以下就是一些简单的充电器类型：
普通型充电器：这是最基本和最常用的一种简单型充电器，实际上就是一个变压器降压、二级管整流电路；
可调型充电器：简单地说就是电池充电可调节，它是根据充电电池的电压来调节充电的方式；
自动型充电器：顾名思义就是可以实现充电自动化的装置，它分为全自动型和半自动型，大多都可以进行软件编程，通过为处理起来实现特定的功能；
多功能型充电器：就是可是实现多种功能的充电器，它的作用不仅仅局限于充电了，比如稳压充电器、恒流—恒压充电器，具有自检功能的充电器、具有停电记忆充电器、带放电功能的充电器等等；
还有其他许多的充电器，比如快速型充电器、恒流型充电器、太阳能充电器，都是在充电器发展的过程中逐渐产生的[2]。
1.3太阳能充电器
太阳能充电器与市面上的一般市电充电器相比有好多不相同的地方。一般的市电充电器都是在引出来电网电压之后先进行降压处理，再通过整流装置给各种蓄电池充电，这种充电器的优点就是当市电稳定时它可以提供稳定的充电平台。太阳能充电器由太阳能电池组件或者一些其他的光伏装置供电，输入电压一般都比较低，所以给蓄电池充电时可以直接连接蓄电池或者增加一级升压装置。另外，太阳能充电器可以很方便的携带，这样它在一些比较恶劣的环境下也能够提供充电作用。因此，太阳能充电器有着很大的发展前景。
在简单的了解了太阳能充电器与一般市电充电器的差别，但是无论在细节上有多大的差别，其总体设计思路是一样的：都是电源供电、充电控制、蓄电池和负载这几部分构成，图1-1就表示了太阳能充电控制器的整体结构。
充电控制部分负载用电部分
图1-1单片机控制太阳能充电器的结构
1.4光伏发电的特点
太阳能利用可分为热利用和光伏发电两种方式，热利用主要在采暖领域多，形式比较单一；而光伏发电可以把太阳能转换为当今最普遍的能源利用形式——电能，从而具有热利用不可比拟的优势。太阳能发电又分为光电发电、光化学发电、光感应发电和光生物发电。光伏发电是利用光伏电池这种半导体器件吸收太阳光辐射，使之转化成电能的直接发电形式，是当今太阳能发电的主流。与常规发电和其他绿色发电技术相比，光伏发电系统具有如下的优势：
①是真正的无污染排放、不破坏环境的可持续发展的绿色能源。太阳能不用燃料，运行成本很小，并且发电部件不易损坏，维护简单；
②利用的场合广泛和灵活，既可以独立于电网运行，也可以与电网并行运行；
③可作为电力用户供电可靠或提高电能质量的不停电电源；
④接近负载中心，减少电网的线损；
⑤发电的效率不随发电规模的大小而变；
⑥就地可取，无需运输。光伏发电系统建设周期短，由于是模块化安装，不仅可用于小到太阳能计算器的几个毫伏，大到数十兆瓦的光伏电站，而且可以根据负荷的增减，任意添加或减少太阳电池容量，既方便灵活，又避免了浪费。
由于太阳能存在上述的优势，光伏发电在世界范围内受到高度的重视，发展很快。但是，目前光伏发电与电网供电的比较，光伏发电价格还比较高，不过其维修费用很少，随着发电量的增加，其价格会下降，优势才逐渐体现出来[3]。
1.5 本系统设计的总体思路
本充电器通过太阳能电池板将太阳能转化为电能，经过DC/DC变换电路处理后，由
充电电路为负载供电。锂电池一般不宜采用全过程恒流充电方式，而是采取开始恒流快速充电，待电池电压上升到设定值时，自动转入恒压充电的方式，并且这样有利于保存电池容量。充电过程中采用LED灯、数码管指示，系统中设计有完备的过流过压保护，避免因电池过度充电而损坏，并且充电器采用模块式结构和USB接口，可对手机、MP3、摄像机等多种数码产品充电。
文中介绍设计的太阳能手机充电器，与普通的手机充电器相比，它的特殊之处除了能源的供应来自太阳能电池板外，充分利用单片机的智能性，设有完备的电压电流检测保护电路，并通过LED显示电路的状态，当光线不够强时，指示灯不亮，蓄电池为手机充电，光线足够强时，指示灯亮，由太阳能电池板供电，同时可为充电电池充电。把太阳能电池板放在一个有阳光的地方，即可以为手机提供一个方便的太阳能充电点。这种便捷的太阳能充电器几乎可以在任何地方补充电力，从而获得通信的自由。
1.6 本课题研究的主要任务
结合系统设计的总体思路和任务要求，我设计了一种基于单片机控制的多功用太阳能手机充电器，设计的主要任务有：
硬件设计：电源模块设计，电源控制模块设计，单片机控制模块设计，显示电路模块设计，太阳能手机充电器电路原理图设计。
软件设计：数码显示程序设计，数据采集及模数转换程序设计，充电子程序设计，电源子程序设计。
2 太阳能电池的研究和分析
2.1 太阳能电池的原理
太阳能光伏电池表面有一层金属薄膜似的半导体薄片。当太阳光照射时，其中一部分被表面反射掉，其余部分被半导体吸收或透过。被吸收的光，当然有一些变成热，另一些光子则同组成半导体的原子价电子碰撞，于是产生电子——空穴对。这样，光能就以产生电子——空穴对的形式转变为电能。薄片的另一侧和金属薄膜之间将产生一定的电压，这一现象称为光伏效应。太阳能光伏电池正是一种利用光伏效应直接将光能转化为电能的装置。对于半导体P-N结，光伏效应更明显。因此，太阳能光伏电池都是由半导体构成的。
太阳能电池的基本结构相当于一个大面积二极管，其基本特性也与二极管类似。当用适当波长的太阳光照射到半导体上时，光能被半导体吸收后，在导带和价带中产生非平衡载流子--电子和空穴。半导体内在P型和N型交界面两边形成势垒电场，能将电子驱向N 区，空穴驱向P区，从而使得N区有过剩的电子，P区有过剩的空穴，在P-N结附近形成与势垒电场方向相反的光生电场。光生电场的一部分除抵消势垒电场外，还使P型层带正电，N型层带负电，在N区与P区之间的薄层产生所谓光生伏特电动势。若分别在P型层和N型层焊上金属引线，接通负载，外电路则有电流通过。如此形成的一个个电池元件，把它们串联、并联起来，就能输出一定的电压、电流和功率。这样，太阳的光能就直接变成了可付诸实用的电能。
另外，在受光面上，覆盖着一层很薄的天蓝色氧化硅薄膜以减少入射太阳光的反射，提高太阳能电池对于入射光的吸收率[6]。
2.2 太阳能电池的分类
目前，有许多材料可以用来做太阳能光伏电池的半导体层，但是能产生高能量转换效率的光伏材料并不多。全世界应用和研究的光伏材料主要包括单晶硅、多晶硅、砷化镓晶体材料以及非晶硅等薄膜材料。从对太阳能光吸收效率、能量转换效率、制造技术的成熟与否以及制造成本等多个因素来看，每种光伏材料各有其有缺点。
目前市场上的太阳能电池板繁多，根据太阳能电池板所用材料的不同可分为：
①硅太阳能电池；
②以无机盐如砷化镓III-V化合物，硫化镉、铜铟硒等多元化合物为材料的多元化合物薄膜太阳能电池；
③功能高分子材料(有机半导体)制备的大阳能电池；
④纳米晶太阳能电池等。这里采用的是硅太阳能电池。硅系列太阳能电池中，单晶硅太阳能电池转换效率最高，技术也最为成熟。在电池制作中，一般都采用表面织构化、发射区钝化、分区掺杂等技术.开发的电池主要有平面单晶硅电池和刻槽埋栅电极单晶硅电池，电池转化效率20%左右。多晶硅薄膜电池所使用的硅远较单晶硅少，又无较大效率衰退问题，并且有可能在廉价衬底材料上制备，其成本远低于单晶硅电池，而效率高于非晶硅薄膜电池，电池效率达12%左右。非晶硅薄膜太阳能电池与结晶硅电池相比转换效率偏底，但其成本低，便于大规模生产，受到人们普遍的重视并得到迅速发展，电池最高转换效率为10%左右。
2.3 太阳能电池的等效电路
光伏电池受光的照射便产生电流。这个电流随着光强的增加而增大，当接受的光强度一定时，可以将光伏电池看作恒流电源。目前使用的光伏电池可看作P-N结型二极管，因为在光的照射下产生正向偏压，所以在P-N结为理想状态的情况下，可根据图2-1表示的等效电路来考虑。
图2-1理想状态的太阳能电池等效电路图
在这种等效电路中，加给负荷的电压V和流过负荷的电流I之间的关系式，可由下式给出。太阳能
}q exp
1n L O I I I ???=--??????V KT (2-1)
当I=0时，可以得到太阳能电池的开路电压
ln 1q L O I KT V I ??=+ ??? (2-2)
其中I 为电池单元输出电流；I t 为PN 结电流(A)；I O 为二极管的反向饱和电流(A)；V 为外加电压(V)；q 是单位电荷(1.6×10-19K 库仑)；K 是玻耳兹曼常数(1.38×10-23J/K)；T 是绝对温度(T=t+273K)；n 为二极管指数。
但是在实际的光伏电池中，由于电池表面和背面的电极和接触，以及材料本身具有一定的电阻率，流经负载的电流经过它们时，必然引起损耗，在等效电路中可将它们的总效果用一个串联电阻R S 来表示。同时，由于电池边沿的漏电，在电池的微裂痕、划痕等处形成的金属桥漏电等，使一部分本该通过负载的电流短路，这种作用可用一个并联电阻R SH 来等效表示。此时的等效电路可根据图2-2来描述，其伏安特性可由2-2式给出。
图2-2 实际光伏电池等效电路
}S S s h q(V+R I)V+R I exp 1nKT R L O I I I ???=---?????? (2-3)
此式叫做光伏电池的超越方程式。
2.4 太阳能电池板的输出特性及影响因素
光伏电池的输出特性包括伏安特性、温度特性和光谱特性，其中伏安特性和温度特性
主要通过I-V 和P-V 特性曲线来加以体现。而光谱特性主要研究光伏电池与入射光谱的关系，所以本文不对其进行讨论。本节将着重探讨前两种特性及其相关参数。
2.5光伏电池的主要参数
光伏电池的几个重要技术：
① 短路电流I SC ：在给定日照强度和温度下的最大输出电流。
② 开路电压V CC ：在给定日照强度和温度下的最大输出电压。
③ 最大功率点电流(I M )：在给定日照强度和温度下相应于最大功率点的电流。
④ 最大功率点电压(V SC )：在给定日照和温度下相应于最大功率点的电压。
⑤ 最大输出功率(P M )：在给定日照和温度下光伏电池可能输出的最大功率
⑥ 填充因子 M OC SC
P FF V I =? (2-4) ⑦ 光伏电池的转换效率：输出功率P M 与阳光投射到电池表面上的功率P S 之比，其值取决于工作点。通常采用光伏电池的最大效率值作为其效率η， /MPPT M S P P ηη==
以上各个参数可以在图2-3中表示如下。
V I M I O C
图2-3太阳能电池的I-V 特性关系曲线
图2-3中，在I-V 曲线上总可以找到一个工作点，此点处的输出功率最大，此点就是最大功率点(MPPT)，即图中M 点。M 点所对应的电流I M 为最佳工作电流，V M 为最佳工作电压，P M 为最大输出功率，由图和公式还可以看出，光伏电池不工作于最大功率点时，其效率都低于按此定义的效率值，甚至会低到零。原则上讲，可对输出功率求导使其为0，
即可得到该电池的最佳工作点I M ，V M ，从而求出最大输出功率：P M =I M ×V M 。但是要求出其解析解，几乎不可能。因为它受太阳能电池内部等效的串、并联电阻的影响，其特性方程由公式2-3可知一个超越指数方程，无法用线性方程表示，具有非线性。图2-4可表示太阳能电池的P-V 曲线。
从图2-3可见，I M 和V M 的乘积就是最佳工作点的纵横坐标所确定的矩形面积，在曲线范围内这个面积越大，表明电池的输出特性越优越。如果在一定光照下的I-V 特性曲线是理想的矩形，那么I M 和V M 乘积就等于I SC 和V CC 的乘积。对实际光电池，引人填充因子FF(Fill factor)概念来表征光电池的这一特性，FF 定义为式2-4。它表示最大输出功率的值所占的以V CC 和I SC 为边长的矩形面积的百分比，填充因子是表征光电池的输出特性好坏的重要参数之一。它的值越大，表明输出特性曲线越“方”，电池的转换效率也越高。
2.6太阳的光照强度对光伏电池转换效率的影响
图2-4、图2-5分别是太阳能电池阵列在温度为25℃时，不同日照(S)下表现出的电流-电压(I-V)和功率-电压(P-V)特性。从图2-6可知，太阳能电池阵列的输出短路电流(I SC )和最大功率点电流(I M )随日照强度的上升而显著增大，也就是说式(2-3)中I SC 强烈地控制着I 的大小。虽然日照的变化对阵列的输出开路电压影响不是那么大，但对为电流与电压相乘的结果最大输出功率来说，变化显著，如图2-5中虚线与各实线的交点所示。
P I ()
V U ()V U 0.1.1.2.200
400
600800
图2-4不同日照下的I-V 关系曲线图 图2-5不同日照下的P-V 曲线图
(w)
P (v)
V P max V
图2-6太阳能电池的P-V 特性曲线
2.7温度对光伏电池输出特性的影响
图2-7，图2-8分别给出了太阳能电池阵列在日照射为1000W/m 2，和在变化温度(T)的情况下，表现出典型的I-V 和P-V 特性。可以看出，温度对太阳能电池阵列的输出电流影响不大，但对它的输出开路电压影响较大。因而对最大输出功率影响明显，见图2-8中各实线的波峰的幅值变化。
1002003004005006000.
1.1.2
I P (V)
U U(V)
图2-7不同温度下的I-V 特性曲线 图2-8不同温度下的P-V 特性曲线
综上，太阳能电池板的输出特性具有以下特点：
① 太阳能电池的输出特性近似为矩形，即低压段近似为恒流源，接近开路电压时近似为恒压源；
② 开路电压近似同温度成反比，短路电流近似同日照强度强成正比；太阳能电池板的
输出功率随着光强和温度成非线性变化；
③输出功率在某一点达到最大值，该点即为太阳能电池板的最大功率点(MPP，Maximum Power Point)，且随着外界环境的变化而变化[8]。
2.8本系统所采用的光伏电池
太阳能电池板是太阳能供电系统工作的基础，是该充电器的核心部分，其功能是将太阳光的辐射能量转化为电能，如今的便携式数码设备种类较多，所需电压电流不等，对于输入功率较大的设备，必须采用面积较大的电池板，而这又给携带带来不便。因此该设计采用模块式组合，根据不同充电负载的需要，将太阳能板进行组合以达到具有一定要求的输出功率和输出电压的一组光伏电池。本文以手机等常用小功率用电设备为例，说明其太阳能充电器的设计过程。所选用的太阳能电池板技术参数指标如下：尺寸120mm×45mm，峰值电压6V，峰值电流100mA，标称功率0.6W。考虑被充电池的电流不同所需充电时间不等，采用八块相同参数电池板进行串、并联，实测电池板的输出电压最大值为10.8V,电流最大可达450mA，总标称功率为5W左右,实际输出可根据不同的被充电对象进行平滑调整。
3 太阳能手机充电器硬件设计
3.1 系统总体设计方案
图3-1 系统总体设计方案
太阳能电池在使用时由于太阳光的变化较大，其内阻又比较高，因此输出电压不稳定，输出电流较小，这就需要用充电控制电路将电池板输出的直流电压变换后供给电池充电。当光线条件适宜时，通过太阳能电池板吸收太阳光，将光能转换为电能。由于充电器多采用大电流的快速充电法，在电池充满后如果不及时停止会使电池发烫，过度的充电会严重损害电池的寿命。这就需要一个复杂的控制系统，51系列单片机是当前使用最为广泛的8位单片机系列，其丰富的开发资源和较低的开发成本，是51系列单片机现在以至将来都会有强大的生命力。本系统将采用89C51作为充电电路的控制器，从而以较低的成本轻松实现复杂的充电智能控制，同时也可以为其他小型电子产品提供洁净的直流电源。本系统总体设计方案如图3-1所示，通过太阳能电池板将太阳能转换为电能，由单片机编程实现PWM波控制开关管从而实现输出电压电流的改变，通过显示电路显示输出状态及大小，由ADC0809实现数据的采集及转换并传给单片机做判断处理，从而实现电路的智能输出与控制。
3.2电源模块设计
本系统所采用的元器件需要外部供电，如果加上外加电源，则使得电路复杂化，并破坏了系统的独立性，本系统设计的就是蓄电池的供电系统，所以直接从蓄电池取出电压来
为单片机以及外围电路供电。
这里采用三端集成稳压模块LM7805设计电路的电源模块，如图3-2所示。
图3-2 电源模块电路
此电源模块还有一个特点，就是当光线不够强时，蓄电池为单片机及外围电路供电，光线足够强时，由太阳能电池板供电，同时可为充电电池充电。
3.3 LM7805应用
单片机电源电路的设计以三端集成稳压器LM7805为核心，它属于串联稳压电路，能输出稳定的+5V电压为单片机提供电源，其工作原理与分立元件的串联稳压电源相同。3.3.1 LM7805芯片介绍
LM7805为3端系列稳压电路，能提供多种固定的输出电压，输出电压5V，应用范围广，内涵过流、过热和过载保护电路，带散热片时，输出电流可达1A，虽然是固定的稳压电路，但使用外接元件，可获得不同的电压和电路。
主要特点：
●输出电流可达1A
●输出电压有：5V
●过热保护
●短路保护
●输出晶体管SOA 保护
极限值（Ta=25℃）
VI——输入电压(VO=5~18V)???????????35V
RθJC——热阻（结到壳）????????????5℃/W
RθJA——热阻（结到空气）??????????65℃/W
TOPR——工作结温范围???????????0~125℃
TSTG——贮存温度范围??????????-65~150℃
3.3.2 LM7805应用电路
LM7805有三个引脚，1脚接输入电压，2脚接地，3脚接输出。
功能：输出稳定电压5V，输出电流接近1A。
用途：可以为需要提供5V直流电源的电路提供稳定工作电压。应用电路如图3-3所示。
图3-3 LM7805应用电路
注：
1）输入电压，即使是纹波电压中的低值点，都必须高于所需输出电压2V 以上。
2）当稳压器远离电源滤波器时，要求用C i。
3）C o 可改善稳定性和瞬态响应。
图3-3是三端稳压集成电路LM7805的应用电路，三端集成稳压器设置的启动电路，在稳压电源启动后处于正常状态时，启动电路与稳压电源内部其他电路脱离联系，这样输入电压变化不直接影响基准电路和恒流源电路，保持输出电压的稳定。电路中C i的作用是
消除输入连线较长时其电感效应引起的自激振荡，减小纹波电压，取值范围在0.1μF～1μF之间，本文C i选用0.33μF；在输出端接电容C o是用于消除电路高频噪声，改善负载的瞬态响应，一般取0.1μF左右，本文C o即选用0.1μF。一般电容的耐压应高于电源的输入电压和输出电压。另外，为避免输入端断开时C o从稳压器输出端向稳压器放电，造成稳压器的损坏，在稳压器的输入端和输出端之间跨接一个二极管，对LM7805起保护作用。
LM7805输入电压为8V到36V，最大工作电流1.5A，具有输入电压范围宽，工作电流大，输出精度高且工作极其稳定，外围电路简单等特点，太阳能电池电压即使有较大的波动，也能稳定的输出5V电压，从而使单片机等控制电路正常工作，且成本低。
3.4单片机选型
51系列单片机不仅是国内用得最多的单片机之一，同时也是最适合上手学习单片机系统开发的一款单片机。本设计中单片机的主要任务是控制数据的采集过程，并将采集到的数据经过分析处理后生成PWM脉宽调制信号控制开关管的导通与关断，从而控制输出大小。
3.4.1单片机简介
单片机是整个控制电路的核心，本设计采用的是美国A TMEL公司生产的AT89C51。AT89C51是AT89系列单片机中的一种，它与MCS－51系列的许多机种都具有兼容性，并具有广泛的代表性。为了便于读者对“单片机速通教程”以后的系列实例文章的理解，下面，我们先来了解一下AT89C51的硬件结构。
1.内部结构
AT89C51单片机的内部结构与MCS－51系列中的MCS－8051的内部结构基本相同。由CPU、片内RAM、片内ROM及4个标准输入输出I/O口等组成。片内4KB ROM为程序存储器，这里面主要存放指挥CPU进行操作的指令代码。4KB ROM共有4096个存储单元，每个单元可存放一个字节共8位二进制数字。程序存储器中的每个单元都有一个确定的地址，4K空间地址范围为0000H至0FFFH。128B RAM为128个字节的可读写数据存储器，主要放置需频繁处理的数据。其地址空间为00H至7FH，其中00H至07H这8个单元是一组工作寄存器，由于对它们的操作另有专用指令，所以将这几个单元又分别记作
R0、R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7。4个标准输入输出I/O口P0、P1、P2、P3与CPU 内部的一些特殊功能寄存器，如定时器控制寄存器(TCON)、串行口控制寄存器(SCON)等是统一编址的。这些存储器离散地分布在80H至FFH地址空间内。其中P0、P1、P2、P3的地址分别是80H、90H、A0H和B0H。有了确定的地址，才能准确无误地对它们进行操作。比如我们要向P0口送一个数，只要用一个送数指令，将数“写”到80H这个存储单元就完成了。也就是说把要送的数存到P0口锁存器之中，再通过驱动器，就可将数据各位代表的高低电位输出到P0.0至P0.7的这8条口线引脚上了。
2.引脚功能
单片机具备了CPU、程序存储器、数据存储器和输入输出口等硬件资源之后，还需要供电电源、时钟触发和复位等控制的支持才能正常工作。而这些输入都是通过引脚与单片机连接的。如图3-4所示。
图3-4单片机引脚图
图3-4是单片机AT89C51的引脚排布图。由图3-4可知，A T89C51是标准的40线双列直插式封装(也有其它封装形式)的集成电路，其引脚与MCS－51系列单片机完全兼容。
非晶硅太阳能电池 赵准 （吉首大学物理与机电工程学院，湖南吉首 416000） 摘要：随着煤炭、石油等现有能源的频频告急和生态环境的恶化．使得人类不得不尽快寻找新的清洁能源和可再生资源。其中包括水能、风能和太阳能，而太阳能以其储量巨大、安全、清洁等优势使其必将成为21世纪的最主要能源之一。太阳是一个巨大的能源，其辐射出来的功率约为其中有被地球截取，这部分能量约有的能量闯过大气层到达地面，在正对太阳的每一平方米地球表面上能接受到1kw左右的能量。 目前分为光热发电和光伏发电两种形式。太阳能热发电是利用聚光集热器把太阳能聚集起来，将一定的工质加热到较高的温度（通常为几百摄氏度到上千摄氏度），然后通过常规的热机动发电机发电或通过其他发电技术将其转换成电能。光伏发电是利用界面的而将光能直接转变为电能的一种技术。目前光—电转换器有两种：一种是光—伽伐尼电池，另一种是光伏效应。由一个或多个太阳能电池片组成的太阳能电池板称为光伏组件，将光伏组件串联起来再配合上功率控制器等部件就形成了光伏发电装置。因为光伏发电规模大小随意、能独立发电、建设时间短、维护起来也简单．所以从70年代开始光伏发电技术得到迅速发展，日本、德国、美国都大力发展光伏产业，他们走在了世界的前列，我国在光伏研究和产业方面也奋起直追，现在以每年20％的速度迅速发展。 关键词：光伏发电；太阳能电池；硅基太阳能电池；非晶硅太阳能电池
1.引言 1976年卡尔松和路昂斯基报告了无定形硅（简称a一Si）薄膜太阳电他的诞生。当时、面积样品的光电转换效率为2．4％。时隔20多年，a一Si太阳电池现在已发展成为最实用廉价的太阳电池品种之一。非晶硅科技已转化为一个大规模的产业，世界上总组件生产能力每年在50MW以上，组件及相关产品销售额在10亿美元以上。应用范围小到手表、计算器电源大到10Mw级的独立电站。涉及诸多品种的电子消费品、照明和家用电源、农牧业抽水、广播通讯台站电源及中小型联网电站等。a一Si太阳电池成了光伏能源中的一支生力军，对整个洁净可再生能源发展起了巨大的推动作用。非晶硅太阳电他的诞生、发展过程是生动、复杂和曲折的，全面总结其中的经验教训对于进一步推动薄膜非晶硅太阳电池领域的科技进步和相关高新技术产业的发展有着重要意义。况且，由于从非晶硅材料及其太阳电池研究到有关新兴产业的发展是科学技术转化为生产力的典型事例，其中的规律性对其它新兴科技领域和相关产业的发展也会有有益的启示。本文将追述非晶硅太阳电他的诞生、发展过程，简要评述其中的关键之点，指出进一步发展的方向。 2.太阳能电池概述 .太阳能电池原理 太阳能电池是通过光电效应或者光化学效应把光能转化成电能的装置。太阳能电池以光电效应工作的结晶体太阳能电池和薄膜式太阳能电池为主流，而以光化学效应工作的湿式太阳能电池则还处于萌芽阶段。太阳能电池工作原理的基础是半导体PN结的光生伏特效应。所谓光生伏特效应就是当物体受到光照时，物体内的电荷分布状态发生变化而产生电动势和电流的一种效应。 为了理解太阳能电池的运做，我们需要考虑材料的属性并且同时考虑太阳光的属性。太阳能电池包括两种类型材料，通常意义上的P型硅和N型硅。在纯净的硅晶体中，自由电子和空穴的数目是相等的。如果在硅晶体掺杂了能俘获电子的硼、铝、镓、铟等杂质元素，那么就构成P型半导体。如果在硅晶体面中掺入能够释放电子的磷、砷、锑等杂质元素，那么就构成了N型半导体。若把这两种半导体结合在一起，由于电子和空穴的扩散，在交接面处便会形成PN结，并在结的两边形成内建电场。太阳光照在半导体 p-n结上，形成新的空穴-电子对，在p-n结电场的作用下，空穴由n 区流向p区，电子由p区流向n区，接通电路后就形成电流。这就是光电效应，也是太阳能电池的工作原理。 太阳能电池种类 太阳能电池的种类有很多，按材料来分，有硅基太阳能电池（单晶，多晶，非晶），化合物半导体太阳能电池（砷化镓（GaAs），磷化铟（InP），碲化镉（CdTe）, 铜铟镓硒（CIGS）），有机聚合物太阳能电池(酞青，聚乙炔)，染料敏化太阳能电池，纳米晶太阳能电池；按结构来分，有体结晶型太阳能电池和薄膜太阳能电池。
太阳能市场发展前景及调研分析报告 （2009年10月26日） 一、太阳能行业特点及经济特征 （一）太阳能行业特点（属新能源，有三大特点） 1、是人类可以利用的最丰富的能源，取之不尽，用之不竭，足以供地球人类使用几十亿年。 2、可就地开发利用，太阳普照全球，随处可用，不存在运输问题，尤其对交通不发达的农村、海岛和边远地区更有利用价值。 3、是一种洁净的能源。在开发和利用时，不会产生废气、废水、废渣，也没有噪音，不会造成任何污染和公害。 （二）太阳能热水器经济特征 我国的太阳能热水器工业近几年由发展逐步走向成 熟，除了技术不断改进、产品质量不断提高外，为适应国际大市场的要求，提出国家标准要与国际接轨，由国家标准管理委员会领导，经过专家的调研和分析论证，陆续制定颁布了四项国家标准和三项行业标准，从实验、管理、产品对我们现在太阳热水器的品种、售后服务、安装验收等方面进行全方位的规范，构成了一个基本完善的热水器
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技术标准体系。 二、太阳能行业发展的社会背景分析 （一）、从世界范围上看，能源短缺和环境污染是人类 面临的两大突出难题，随着人民生活水平的不断提高以及市场经济和社会化大生产的进一步发展，能源紧缺和生态环境恶化将日益成为人民不得不予以高度重视和解决的两大矛盾。鉴于人们对燃气、电热水器缺点的认识，太阳能热水器这种环保、节能产品受到消费者的青睐，迎来了难得的市场发展机遇。 （二）从国内情况看。我国是一个世界上人口最多的发 展中国家，无论哪种能源、资源，用１３亿人口一除，得到的人均拥有量就非常低。另一方面，我国正处在工业化和城镇化加快发展阶段，处于全面建设小康社会的关键时期，对能源资源的需求也将持续增加。我国政府一直高度重视新能源和可再生资源的开发利用，提出了“因地制宜，多能互补，综合利用，讲求效益”的总体方针。1992 年国务院提出了对环境和发展采取的十条对策和措施。1994年，制定了1995-2010年新能源和可再资源利用规划。针对生热利用行业现状，提出了“企业上规模、技术 上水平、质量上档次、市场要规范”的行业发展方针。经 过多年来的努力，太阳能热水器行业已成为一个有巨大发展前景的新兴行业。2006年，全国两会召开，在国务院总
毕业设计论文 基于51单片机的太阳能热水器智能控制器的设计
目录 摘要……………………………………………………………………..I Abstract…………………………………………………………………..II 第一章：绪论 1.1 太阳能热水器的发展概况及市场竞争分析 1.2 太阳能热水器的应用及意义 第二章：太阳能热水器的组成及工作原理 2.1 系统总体结构设计 2.2 太阳能热水器组成及原理 2.3 主要芯片的结构与特点 2.3.1 DS12887实时时钟芯片简介 2.3.2 80C51单片机结构特点 2.3.3 数字温度传感器DS18B20主要特性及测温原理 第三章：太阳能热水器硬件设计 3.1 太阳能控制器硬件结构 3.2 控制器实时时钟接口电路设计 3.3 水位检测和温度检测接口电路设计 3.4 看门狗和复位接口电路设计 3.5 键盘和显示接口电路设计 3.5.1 键盘电路 3.5.2 显示接口电路 3.6 光电隔离与辅助加热电路设计 第四章：控制器的软件设计 结束语 参考文献 致谢 附录 太阳能热水器智能控制器的设计
摘要 太阳能热水器以其诸多的优点受到人们的欢迎。本文结合实际太阳能热水器的具体应用，在介绍太阳能、传感器、单片机的特点基础上，详细描述了太阳能热水器的工作原理和设计方案。这里根据太阳能热水器对控制器的要求与特点，提出了一种基于DS12887的太阳能热水器智能控制器的设计方法，给出了系统硬件设计及软件实现方法。 全文分三大部分。第一部分包括第一章，描述太阳能的利用和前景发展状况。第二部分包括第二章，描述太阳能系统组成及工作原理。第三部分包括第三、四章硬件设计及电路原理和软件设计，分别介绍了传感器的特点及应用、一般的太阳能热水器及循环系统、单片机发展和原理，这也是此款太阳能热水器的理论基础和必要前提。 关键词：太阳能热水器;传感器; 模糊控制; 实时时钟;单片机 Design of intelligent controller for Solar Water Heater Abstract Solar Water Heater is popular with its pretty benefits, Based on author’s real experience on Solar Water Heater design, this article describes the working theory of this solar water hearer after introducing the characters of solar、sensor、Single Chip
薄膜型太阳能电池的优缺点 3.4 薄膜型太阳能电池 薄膜型太阳能电池由于使用材料较少，就每一模块的成本而言比起堆积型太阳能电池有着明显的减少，制造程序上所需的能量也较堆积型太阳能电池来的小，它同时也拥有整合型式的连接模块，如此一来便可省下了独立模块所需在固定和内部连接的成本。未来薄膜型太阳能电池将可能会取代现今一般常用硅太阳能电池，而成为市场主流。 非晶硅太阳能电池与单晶硅太阳能电池或多晶硅太阳能电池的最主要差异是材料的不同，单晶硅太阳能电池或多晶硅太阳能电池的材料都疏，而非晶硅太阳能电池的材料则是SiH4，因为材料的不同而使非晶硅太阳能电池的构造与晶硅太阳能电池稍有不同。 SiH4 最大的优点为吸光效果及光导效果都很好，但其电气特性类似绝缘体，与硅的半导体特性相差甚远，因此最初认为SiH4 是不适合的材料。但在1970年代科学家克服了这个问题，不久后美国的RCA制造出第一个非晶硅太阳能电池。虽然SiH4 吸光效果及光导效果都很好，但由于其结晶构造比多晶硅太阳能电池差，所以悬浮键的问题比多晶硅太阳能电池还严重，自由电子与电洞复合的速率非常快；此外SiH4 的结晶构造不规则会阻碍电子与电洞的移动使得扩散范围变短。基于以上两个因素，因此当光照射在SiH4上产生电子电洞对后，必须尽快将电子与电洞分离，才能有效产生光电效应。所以非晶硅太阳能电池大多做得很薄，以减少自由电子与电洞复合。由于SiH4的吸光效果很好，虽然非晶硅太阳能电池做得很薄，仍然可以吸收大部分的光。 非晶硅薄膜型太阳能电池的结构不同于一般硅太阳能电池，如图9 所示，其主要可分为三层，上层为非常薄（约为0.008微米）且具有高掺杂浓度的P＋；中间一层则是较厚（0.5～1 微米）的纯质层（Intrinsic layer），但纯质层一般而言通常都不会是完全的纯质（Intrinsic），而是掺杂浓度较低的n 型材料；最下面一层则是较薄（0.02 微米）的n。而这种p+-i-n的结构较传统p-n结构有较大的电场，使得纯质层中生成电子电洞对后能迅速被电场分离。而在P＋上一层薄的氧化物膜为透明导电膜（Transparent Conducting Oxide :TCO），它可防止太阳光反射，以有效吸收太阳光，通常是使用二氧化硅（SnO2）。非晶硅太阳能电池最大的优点为成本低，而缺点则是效率低及光电转换效率随使用时间衰退的问题。因此非晶硅太阳能电池在小电力市场上被广泛使用，但在发电市场上则较不具竞争力。 图9 非晶硅薄膜型太阳能电池的结构图
毕业论文声明 本人郑重声明： 1．此毕业论文是本人在指导教师指导下独立进行研究取得的成果。除了特别加以标注地方外，本文不包含他人或其它机构已经发表或撰写过的研究成果。对本文研究做出重要贡献的个人与集体均已在文中作了明确标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 2．本人完全了解学校、学院有关保留、使用学位论文的规定，同意学校与学院保留并向国家有关部门或机构送交此论文的复印件和电子版，允许此文被查阅和借阅。本人授权大学学院可以将此文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本文。 3．若在大学学院毕业论文审查小组复审中，发现本文有抄袭，一切后果均由本人承担，与毕业论文指导老师无关。 4.本人所呈交的毕业论文，是在指导老师的指导下独立进行研究所取得的成果。论文中凡引用他人已经发布或未发表的成果、数据、观点等，均已明确注明出处。论文中已经注明引用的内容外，不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究成果做出重要贡献的个人和集体，均已在论文中已明确的方式标明。 学位论文作者（签名）： 年月
关于毕业论文使用授权的声明 本人在指导老师的指导下所完成的论文及相关的资料（包括图纸、实验记录、原始数据、实物照片、图片、录音带、设计手稿等），知识产权归属华北电力大学。本人完全了解大学有关保存，使用毕业论文的规定。同意学校保存或向国家有关部门或机构送交论文的纸质版或电子版，允许论文被查阅或借阅。本人授权大学可以将本毕业论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用任何复制手段保存或编汇本毕业论文。如果发表相关成果，一定征得指导教师同意，且第一署名单位为大学。本人毕业后使用毕业论文或与该论文直接相关的学术论文或成果时，第一署名单位仍然为大学。本人完全了解大学关于收集、保存、使用学位论文的规定，同意如下各项内容：按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版本；学校有权保存学位论文的印刷本和电子版，并采用影印、缩印、扫描、数字化或其它手段保存或汇编本学位论文；学校有权提供目录检索以及提供本学位论文全文或者部分的阅览服务；学校有权按有关规定向国家有关部门或者机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入学校有关数据库和收录到《中国学位论文全文数据库》进行信息服务。在不以赢利为目的的前提下，学校可以适当复制论文的部分或全部内容用于学术活动。 论文作者签名：日期： 指导教师签名：日期：
四川理工学院成人教育学院 毕业设计(论文) 题目―手机充电器外壳注塑模设计― 教学点重庆科创职业学院 专业机械模具BK311101 年级2011级 姓名彭军 指导教师王新
四川理工学院成人教育学院毕业设计（论文）任务书
充电器外壳注塑模设计 摘要 本文主要介绍的是充电器外壳注塑模具的设计方法。首先分析了充电器外 壳制件的工艺特点，包括材料性能、成型特性与条件、结构工艺性等，并选择 了成型设备。接着介绍了充电器外壳注塑模的分型面的选择、型腔数目的确定 及布置，重点介绍了浇注系统、成型零件、合模导向机构、脱模机构、定距分 型机构以及冷却系统的设计。然后选择标准模架和模具材料，并对注射机的工 艺参数进行相关校核。最后对模具的工作原理进行阐述，以及在安装调试过程 中可能出现的问题进行总结、分析，并给出了相应的解决方法。 本文论述的充电器外壳注塑模具采用三板式结构，即浇注系统凝料和制件在不同的分型面脱出，采用一模四腔的型腔布置，最后利用推板将制件推出。 关键词：充电器外壳；注塑模；三板模；浇注系统；脱模机构；定距分型机构。
目录 摘要................................................................................................................................ I Abstract .......................................................................................... 错误!未定义书签。第一章绪论 (1) 1.1 选题的依据及意义 (1) 1.2 国内外研究现状及发展趋势 (1) 第二章充电器外壳工艺性分析 (4) 2.1 材料性能 (4) 第三章充电器外壳注塑模具的结构设计 (7) 3.4.2 分流道截面设计及布局 (9) 3.4.3 浇口设计及位置选择 (10) 3.4.4 冷料穴设计 (11) 3.4.5 浇口套的设计 (11) 3.5.1 型腔、型芯结构设计 (12) 3.5.2 成型零件工作尺寸计算 (14) 3.7.1 脱模力计算 (17) 3.7.2 浇注系统凝料脱出机构 (17) 第四章注射机相关参数校核 (21) 第五章模具的工作原理及安装、调试 (24) 5.3 试模 (25) 总结 (27) 参考文献 (26)
（复制转载请注明出处，否则后果自负！） 自20世纪90年代以来，我国太阳能热水器行业保持了20年左右的快速增长。1992年，我国太阳能热水器产业年生产量只有50万平方米，而到2011年，我国太阳能热水器总产量达到5700万平方米。 目前我国已成为世界上最大的太阳能热水器生产国和太阳能热水器市场，该产业也成为我国唯一在生产能力和利用规模上处于世界领先水平的可再生能源产业。随着太阳能热利用行业竞争态势的日趋激烈，有长远发展眼光的太阳能企业开始将创新放在各项工作的重中之重，无论是在核心技术还是外观形象，无论是集热技术、保温技术还是高能效技术、太阳能与建筑一体化技术，都取得了飞速的发展与进步。 前瞻产业研究院数据显示：2012年6月，国家财政部、发改委、工业和信息化部联合发起的《高效节能太阳能热水器惠民工程推广实施细则》正式出台。推广期限暂定为2012年6月1日至2013年5月31日，旨在通过采取财政补贴的方式，支持太阳能热水器的推广使用，拉动新能源产品的消费。 目前，我国城乡居民对洗浴热水的需求增长迅猛。在农村地区和中小城市，太阳能热水器已经成为提高人民生活质量、全面建设小康社会的重要手段。随着中高温太阳能热水器的开发以及太阳能与建筑一体化技术的日益完善，太阳能热水器的应用领域不再局限于提供热水，正逐步向取暖、制冷、烘干和工业应用方向拓展，中国太阳能热水器市场潜力巨大。 另外，受益太阳能热水工程开始受到社会广泛认可、太阳能热水工程技术和产品结构实现突破，以及国家政策大力推动和地方政府的强力支持，我国太阳能热水工程市场增长迅猛，面临巨大的发展商机。 前瞻网《2013-2017年中国太阳能热水器行业产销需求与投资预测分析报告》共十章。首先介绍了太阳能的定义、特性、利用及太阳能热水器的基本概况，接着分析了国际国内太阳能热水器产业的现状，并对国内太阳能热水器市场的运行情况进行了细致地分析。然后具体介绍了国内主要省份太阳能热水器行业的发展、太阳能热水器与建筑结合情况。随后，报告对太阳能热水器市场做了竞争及营销分析、替代品行业发展分析、重点企业经营状况分析，最后解析了太阳能热水器市场的投资前景与发展趋势。 资料来源：前瞻网《2013-2017年中国太阳能热水器行业产销需求与投资预测分析报告》，百度报告名称可看报告详细内容。
基于单片机的太阳能热水器控制的设计毕业论文 目录 摘要 .................................................................... I ABSTRACT ................................................................ II 1 绪论 . (1) 1.1太阳能热水器的概述 (1) 1.2太阳能热水器的背景 (2) 1.3太阳能热水器的研究现状 (2) 1.4本设计的主要任务及容 (3) 1.5系统的主要功能 (3) 2 系统总体方案的设计 (4) 2.1系统总体结构框图的设计 (4) 2.2温度检测电路设计 (4) 2.3模拟/数字转换电路 (7) 2.3.1 ADC0809的部结构 (8) 2.3.2 信号引脚 (9) 2.3.3 ADC0809与单片机的接口设计 (9) 2.4单片机的控制系统 (10) 2.4.1 AT89C52的主要特性 (11) 2.4.2 AT89C52的引脚说明 (12) 2.4.3 振荡特性 (15) 2.4.4 最小系统应用电路 (15) 2.5键盘控制电路 (17) 2.5.1 键盘设计的分类及其特点 (17) 2.5.2 按键的确认 (17) 2.5.3 重键与连击的处理 (17) 2.5.4 按键防抖技术 (18) 2.5.5 少量功能键的接口技术 (19) 2.5.6 矩阵键盘的接口技术 (20) 2.5.7 本设计键盘的硬件连接 (21)
2.6LED显示电路 (21) 2.6.1 8255的介绍 (21) 2.6.2 LED显示原理 (23) 2.6.3 并行接口动态显示 (26) 2.7继电器控制电路设计 (27) 3 软件部分设计 (30) 3.1程序流程图设计 (30) 3.1.1 主程序流程图 (30) 3.1.2 显示程序流程图设计 (32) 3.1.3 键盘中断流程图 (32) 3.1.3 键盘中断流程图 (33) 3.1.4 A/D转换程序流程图 (33) 3.2软件程序设计 (34) 4 分析和总结 (42) 致谢 (43) 参考文献 (44) 附I 图总电路图 (45) 附II 仿真电路图 (46)
目录摘要1 ABSTRACT 2 1 绪论3 2 太阳能光伏电源系统的原理及组成4 2.1 太阳能电池方阵4 2.1.1 太阳能电池的工作原理5 2.1.2 太阳能电池的种类及区别5 2.1.3 太阳能电池组件5 2.2 充放电控制器6 2.2.1 充放电控制器的功能7 2.2.2 充放电控制器的分类7 2.2.3 充放电控制器的工作原理8 2.3 蓄电池组9 2.3.1 太阳能光伏电源系统对蓄电池组的要求9 2.3.2 铅酸蓄电池组的结构10 2.3.3 铅酸蓄电池组的工作原理10 2.4 直流-交流逆变器11 2.4.1 逆变器的分类11 2.4.2 太阳能光伏电源系统对逆变器的要求12 2.4.3 逆变器的主要性能指标12 2.4.4 逆变器的功率转换电路的比较14 3 太阳能光伏电源系统的设计原理及其影响因素16 3.1 太阳能光伏电源系统的设计原理17 3.1.1 太阳能光伏电源系统的软件设计17 3.1.2 太阳能光伏电源系统的硬件设计19 3.2 太阳能光伏电源系统的影响因素20 4 总结21 致谢参考文献 摘要 光伏发电是利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转变为电能的一种技术。这种技术的关键元件是太阳能电池。太阳能电池经过串联后进行封装保护可形成大面积的太阳电池组件，再配合上蓄电池组，充放电控制器，逆变器等部件就形成了光伏发电装置。本文首先介绍了太阳能光伏电源系统的原理及其组成，初步了解了光生伏打效应原理及其模块组成，然后进一步研究各功能模块的工作原理及其在系统中的作用，最后根据理论研究成果，利用硬件和软件相结合的方法设计出太阳能光伏电源系统，以及研究系统的影响因素。 关键词：光生伏特效应；太阳能电池组件；蓄电池组；充放电控制器；逆变器
目录 摘要 (1) 一、设计题目与要求 (2) 1、设计题目 (2) 2、设计要求 (2) 二、设计思路及框架图 (2) 三、设计原理图 (3) 四、各部分电路介绍 (3) 1、光电转换电路 (3) 2、稳压电路 (4) 3、充电和指示部分 (5) 4、过充保护电路 (9) 五、元器件的选择 (9) 1、太阳能电池的介绍与选择 (9) 2、三端集成稳压器的原理与选用 (13) 六、谢辞 (17) 七、参考文献 (22) 八、附录 (18)
摘要 手机作为信息社会的一种通用商品，如今在世界范围内得到广泛的普及，而作为手机能源的提供者—电池的储能总是十分有限，几乎所有的用户都曾遇到过外出或通话过程中电池耗尽的尴尬，尤其是对于经常在野外作业的用户来说，在远离市电的环境下，电池的耗尽为我们的通信带来极大的不便，而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。太阳能是人类取之不尽用之不竭的可再生能源，也是清洁能源，不产生任何的环境污染。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。 本设计主要完成了具有不同于目前市场销售的同类产品的太阳能手机充电器的设计工作。该设计电路包括光电转换电路、稳压电路、充电和显示电路、过充保护电路。该充电器工作稳定、可靠，使用灵活。太阳能作为一种没有任何污染的、易取的绿色能源若能应用到消费类产品中，对于改善地球的整体的能源状况和环境有着非常重要的意义. 关键词：光电传感器、稳压电路、充电显示电路、过充保护电路
一、设计题目与要求 1、设计题目 太阳能手机充电器的设计与制作 2、设计要求 本设计的主要设计内容： 太阳能极板的设计、充电控制电路的设计、电压电流控制与显示电路 二、设计思路及框架图 此太阳能手机充电器设计中是利用光生伏特效应将光能转换成电能，其电能通过稳压器可直接给手几电池充电，也可将电能储存于蓄电池，在无太阳光时对手机充电。其基本框图如下： 图2-1 设计框图
毕业设计（论文）题目太阳能热水温度控制系统 院别电气工程学院 专业电气自动化技术 班级 姓名 学号 指导教师（职称） 日期
摘要 随着社会的发展，节能技术的不断改革创新，太阳能成为新时代可持续发展战略中带有绿色标志的新型能源。近年来，随着人们购买力的提升，太阳能热水器己经变成我们日常生活中必不可少的设备，太阳能控制器的使用率逐年上升。 太阳能热水温度控制器的硬件包括单片机处理器部分、水位和温度信息采集部分、继电器执行部分、显示部分控制部分。根据设计系统的稳定性、精确性、节能性、适应性等原则，进行硬件部分设计。 控制系统的软件是服务于硬件的，系统将实时采集到的数据与相应的设定值进行比较、判断，结果是控制循环水泵或上水电磁阀的工作，实现各种智能控制同时，软件还要兼顾到操作人员方便地选择工作方式、设置和修改各种设定值，因为人们可以根据天气情况及用户的需要选择定时加热状态、自动加热状态软件还要设定以太阳能为优先使用的能源，只有在太阳能没有将水温加热到用户要求的温度下，才启动辅助能源进行加热。 关键词：太阳能热水温度控制单片机传感器水温水位
Abstract With the development of the society, continuous reform and innovation of energy-saving technology, solar energy into a new era of sustainable development strategy in the new energy with green logo. In recent years, with the raise of people's purchasing power, solar energy water heater has become in our daily life indispensable equipment, solar controller utilization rate increased year by year. Solar hot water temperature controller hardware including the single chip processor parts, water level and temperature data collection, the relay parts, display control part. According to the design of system stability, accuracy, energy saving, adaptability principle, hardware design. Software is in the service of the hardware of the control system, the system will be collected in real-time data comparing with the corresponding value, judgement, the result is to control the circulating water pump or water solenoid valve, to achieve a variety of intelligent control at the same time, the software gives priority to the operator to easily choose the way to work, set up and modify various Settings, because people can choose according to the weather conditions and the needs of the users regularly heating, automatic heating state software also set to gives priority to the use of solar energy, not only in the solar energy heat the water temperature to the temperature of the user requirements, to launch the auxiliary energy for heating. Keywords:Solar hot water temperature control; Single chip microcomputer; The sensor; Water level
.. 硅基太阳能电池的发展及应用 摘要：太阳能电池是缓解环境危机和能源危机一条新的出路，本文介绍了硅基太阳能电池的原理，综述了硅基太阳电池的优点与不足，以及硅基太阳能电池和其他太阳能电池的横向比较，硅基太阳能电池在光伏产业中的地位，并展望了发展趋势及应用前景等。 关键词：硅基太阳能电池转换效率 1引言 二十一世纪以来，全球经济增长所引发的能源消耗达到了空前的程度。传统的化石能源是人类赖以生存的保障，可是如今化石能源不仅在满足人类日常生活需要方面捉襟见肘，而且其燃烧所排放的温室气体更是全球变暖的罪魁祸首。随着如今全球人口突破70亿，能源的需求也在过去30年间增加了一倍。特别是电力能源从上世纪开始，在总能源需求中的比重增长迅速。中国政府己宣布了其在哥本哈根协议下得承诺，至2020年全国单位国内生产总值二氧化碳排放量比2005年下降40% --45%，非化石能源占一次能源消费的比重提高至少15%左右【6】。 目前太阳能电池主要有以下几种：硅太阳能电池，聚光太阳能电池，无机化合物薄膜太阳能电池，有机化合物薄膜太阳能电池，纳米晶薄膜太阳能电池，叠层薄膜太阳能电池等，其材料主要包括产生光伏效应的半导体材料，薄膜衬底材料，减反射膜材料等【5】。
（图1：太阳能电池的种类） 太阳电池的基本工作原理是：在被太阳电池吸收的光子中，那些能量大于半导体禁带宽度的光子，可以使得半导体中原子的价电子受到激发，在p区、空间电荷区和n区都会产生光生电子左穴对，也称光生载流子。这样形成的光生载流子由于热运动，向各个方向迁移。光生载流子在空间电荷区中产生后，立即被内建电场分离，光生电子被推进n区，光生空穴被推进p区。因此，在p-n结两侧产生了正、负电荷的积累，形成与内建电场相反的光生电场。这个电场除了一部分要抵消内建电场以外，还使p型层带正电，n型层带负电，因此产生了光生电动势，这就是光生伏特效应(简称光伏)。
光伏发电优缺点分析说明 太阳能光伏发电过程简单，没有机械转动部件，不消耗燃料，不排放包括温室气体在内的任何物质，无噪声、无污染；太阳能资源分布广泛且取之不尽、用之不竭。因此，与风力发电和生物质能发电等新型发电技术相比，光伏发电是一种最具可持续发展理想特征（最丰富的资源和最洁净的发电过程）的可再生能源发电技术，其主要优点有以下几点。 1.太阳能资源取之不尽，用之不竭，照射到地球上的太阳能要比人类目前消耗的能量大6000倍。而且太阳能在地球上分布广泛，只要有光照的地方就可以使用光伏发电系统，不受地域、海拔等因素的限制。 2.太阳能资源随处可得，可就近供电，不必长距离输送，避免了长距离输电线路所造成的电能损失。 3.光伏发电的能量转换过程简单，是直接从光子到电子的转换，没有中间过程（如热能转换为机械能、机械能辖换为电磁能等）和机械运动，不存在机械磨损。根据热力学分析，光伏发电具有很高的理论发电效率，可达80%以上，技术开发潜力巨大。 4.光伏发电本身不使用燃料，不排放包括温室气体和其他废气在内的任何物质，不污染空气，不产生噪声，对环境友好，不会遭受能源危机或燃料市场不稳定而造成的冲击，是真正绿色环保的新型可再生能源。 5.光伏发电过程不需要冷却水，可以安装在没有水的荒漠戈壁上。光伏发电还可以很方便地与建筑物结合，构成光伏建筑一体化发电系统，不需要单独占地，可节省宝贵的土地资源。 6.光伏发电无机械传动部件，操作、维护简单，运行稳定可靠。一套光伏发电系统只要有太阳能电池组件就能发电，加之自动控制技术的广泛采用，基本上可实现无人值守，维护成本低。 7.光伏发电系统工作性能稳定可靠，使用寿命长（30年以上）。晶体硅太阳能电池寿命可长达20～35年。在光伏发电系统中，只要设计合理、选型适当，蓄电池的寿命也可长达10～15年。 8.太阳能电池组件结构简单，体积小、重量轻，便于运输和安装。光伏发电系统建设周期短，而且根据用电负荷容量可大可小，方便灵活，极易组合、扩容。 二、光伏发电缺点分析
2015届毕业论文（设计） 论文（设计）题目 单晶硅的制备及其在太阳能电池中的运用 子课题题目无 所属院系物理科学与技术系 专业年级物理学2班 2015年5月
毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。 作者签名：日期： 指导教师签名：日期： 使用授权说明 本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。 作者签名：日期：
学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名：日期：年月日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 涉密论文按学校规定处理。 作者签名：日期：年月日 导师签名：日期：年月日
毕业设计（论文）开题报告 题目基于单片机的太阳能热水器控制系统的设计专业名称飞行器制造工程 班级学号 088106311 学生姓名洪兵旺 指导教师肖洁 填表日期 2012 年 3 月 20 日
一、选题的依据及意义： 1、依据 太阳能资源丰富, 既可免费使用, 又无需运输, 对环境无任何污染. 由此可见使用家用太阳能热水器解决中低温用水无论是经济设益, 还是节能减排效应, 都是非常明显的. 对促进可再生能源的开发利用, 增加能源供应, 改善能源结构, 保护环境, 实现经济社会的可持续发展起到积极的作用, 是一项惠及子孙后代、利国利民的绿色工程.随着全球人口和经济规模的不断增长，能源使用带来的环境问题及其诱因逐渐为人们所认识，“低碳经济”这一概念开始进入人们的视野。人们在大力的发展太阳能产业。 能源问题将更为突出：①从长远来看，全球已探明的石油储量只能用到2020 年，天然气也只能延续到2040 年左右，即使储量丰富的煤炭资源也只能维持二三百年。②环境污染③温室效应引起全球气候变化。因此，人类在解决上述能源问题，实现可持续发展，只能依靠科技进步，大规模地开发利用可再生洁净能源。 太阳能具有：①储量的“无限性”太阳每秒钟放射的能量大约是1.6×10 的23 次方kW，一年内到达地球表面的太阳能总量折合标准煤共约1.892×10 的13 次方千亿t。②太阳能对于地球上绝大多数地区具有存在的普遍性，可就地取用。③发利用时几乎不产生任何污染。鉴于此，太阳能必将在世界能源结构转换中担纲重任，成为理想的
替代能源。
然而，目前市场上太阳能热水器的控制系统大多存在功能单一、操作复杂、控制不方便等问题，很多控制器具有温度和水位显示功能，却不具有温度控制功能，致使热水器阴天的时候不能方便使用。即使热水器具有辅助加热功能，也可能由于加热时间不能控制而产生过烧，从而浪费电能。 2、意义 能源问题与安全问题是现代社会各界普遍关注的焦点之一。目前市场上存在三种样式的热水器：电热水器、燃气热水器和太阳能热水器。近年来，电热水器的大规模用电，并不能给人们的正常生活带来便利，作为后来者的太阳能热水器，因其安全性好、节能、绿色环保等优点，近几年呈现出爆发式的发展趋势。 选择太阳能热水器这个课题，不仅可以让我运用大学四年所学的专业知识来学习、了解太阳能热水器控制系统的设计，起到巩固理论知识，增强动手能力和创新意识的作用。更是理论结合实际的良好见证。此外，太阳能热水器已经走进千家万户,控制系统是太阳能的核心,可以尽可能做到节能环保,作这样一个设计,同时产品具有很大的市场前景。
龙源期刊网 https://www.doczj.com/doc/d08595871.html, 太阳能电池的发展历史 作者：张金晶 来源：《商情》2016年第26期 【摘要】相对于风能、地热能、生物能和潮汐能等新能源，太阳能以污染小、可利用率高、资源分布广泛和使用安全可靠等优点，成为最具有发展前景的能源之一。目前，随着太阳能电池制备技术的不断完善，其技术的开发应用已经走向商业化、大众化，特别是一些小功率、小器件的太阳能电池在一些地区都已经大量生产而且广泛使用。所以谁先开发光电转换效率高、制备成本低的太阳能电池就能在将来的市场抢占先机。 【关键词】太阳能单晶硅薄膜电池 引言：随着社会的飞速发展，能源是影响当今社会进步的重要因素，但是现阶段人类社会发展大部分还是依靠化石能源提供能量。可是化石能源分布极不均衡，并且不可再生，而且燃烧化石能源带来的环境污染、雾霾气候和温室效应严重影响到了人类社会的可持续发展。然而太阳能是一种可再生清洁能源，可以提供充足的能量供人类使用，因此开发新能源，是人类社会薪火相传，世代相传的重要保证。 此外，不可再生能源的过快消耗对当今的环境形势提出了新的挑战。例如如何解决温室效应，臭氧空洞等问题。有限的化石能源以及在开发利用不可再生能源的过程中出现的负面影响，不仅阻碍了人类经济的飞速发展，而且还严重影响到社会的可持续发展。因此，发展一种新型能源已然成为世界各国提升自己综合国力和倡导能源发展的一个重要手段。 1. 第一代太阳能电池 第一代太阳能电池是发展时间最久，制备工艺最为成熟的一代电池，一般按照研究对象我们将其可分为单晶硅、多晶硅、非晶硅电池。按照应用程度来说前两者单晶硅与多晶硅在市场所占份额最多，商业前景最好。 单晶硅太阳电池和多晶硅太阳电池。从单晶硅太阳能电池发明开始到现在，尽管硅材料有各种问题，但仍然是目前太阳能电池的主要材料，其比例约占整个太阳电池产量的90%以上。我国北京市太阳能研究所从20世纪90年代起开始进行高效电池研究，采用倒金字塔表面织构化、发射区钝化、背场等技术，使单晶硅太阳能电池的效率达到了19.8%。多晶硅太阳能电池的研究开发成本较低，稳定性也比较好，这两大优势引起了科研工作者的注意。其光电转换效率随着制备工艺的成熟不断提高，它达到的最高的光电转换效率为21.9%，但是它的电池效率在目前的太阳能电池中仍处于一般水平。 2.第二代太阳能电池
光伏发电的工作原理以及优缺点介绍 光伏发电定义 光伏发电是利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转变为电能的一种技术。这种技术的关键元件是太阳能电池。太阳能电池经过串联后进行封装保护可形成大面积的太阳电池组件，再配合上功率控制器等部件就形成了光伏发电装置。 光伏发电的工作原理 太阳光照在半导体p-n结上，形成新的空穴-电子对，在p-n结内建电场的作用下，空穴由n区流向p区，电子由p 区流向n区，接通电路后就形成电流。这就是光电效应太阳能电池的光伏发电工作原理。 太阳能发电有两种方式，一种是光—热—电转换方式，另一种是光—电直接转换方式。 （1）光—热—电转换方式通过利用太阳辐射产生的热能发电，一般是由太阳能集热器将所吸收的热能转换成工质的蒸气，再驱动汽轮机发电。前一个过程是光—热转换过程；后一个过程是热—电转换过程，与普通的火力发电一样.太阳能热发电的缺点是效率很低而成本很高，估计它的投资至少要比普通火电站贵5～10倍。 （2）光—电直接转换方式该方式是利用光伏效应，将太阳辐射能直接转换成电能，光—电转换的基本装置就是太
阳能电池。太阳能电池是一种由于光生伏特效应而将太阳光能直接转化为电能的器件，是一个半导体光电二极管，当太阳光照到光电二极管上时，光电二极管就会把太阳的光能变成电能，产生电流。当许多个电池串联或并联起来就可以成为有比较大的输出功率的太阳能电池方阵了。太阳能电池是一种大有前途的新型电源，具有永久性、清洁性和灵活性三大优点.太阳能电池寿命长，只要太阳存在，太阳能电池就可以一次投资而长期使用；与火力发电、核能发电相比，太阳能电池不会引起环境污染。 光伏发电的优缺点 与常用的发电系统相比，太阳能光伏发电的优点主要体现在： 太阳能发电被称为最理想的新能源。 光伏发电优点 ①无枯竭危险； ②安全可靠，无噪声，无污染排放外，绝对干净（无公害）； ③不受资源分布地域的限制，可利用建筑屋面的优势； ④无需消耗燃料和架设输电线路即可就地发电供电； ⑤能源质量高； ⑥使用者从感情上容易接受；