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）</p><p>　　論文（設(shè)計）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、班 級：0000

2、 </p><p>　　學(xué) 生 學(xué) 號：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)計可實現(xiàn)在輸入電壓、輸入電流較小的情況下高效收集電能對蓄電池/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AT89S52與模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片TLC549，能夠測量0－5V之間的直流電壓值，四位數(shù)碼顯示?？刂齐娐窡o需外加輔助電源而能自供電。從而實現(xiàn)在某一連續(xù)電壓變換中可實現(xiàn)持續(xù)充電。此充電器充電效率高，而且因為系統(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</b></p><p>　　2.1 系統(tǒng)測試方案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</p><p>　　3.1 芯片簡介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</p><p><b>　　4.1監(jiān)測電路9</b></p><p>　　4.1.1 模塊功能介紹9</p><p>　　4.1.2監(jiān)測電路工作原理10

12、</p><p>　　4.1.3監(jiān)測取樣電路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14</p><p>　　5.2系統(tǒng)板上硬件連線18</p><p>　　5.3程序設(shè)計內(nèi)容18</p><p><b>　　6 測試結(jié)果分析</b></p><p>　　6.1測試環(huán)境18</p><p>　　6.2測試條件與結(jié)果19</p><p&

14、gt;　　6.3設(shè)計總結(jié)19</p><p><b>　　參考文獻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)計課題屬硬件設(shè)計類，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可充電池。直流電源的輸出功率有限，其電動勢Es在一定范圍內(nèi)緩慢變化，當(dāng)Es為不同值時，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?？沙潆姵氐碾妱觿軪c=3.6V，內(nèi)阻Rc=0.1Ω。</p><p>　　直流電壓變換器的設(shè)計主要選用了集成芯片MC34063。硬件啟動后采用間歇工作方式，并且可動態(tài)顯示實時采樣電壓。作品各部分設(shè)計無不以低功耗，節(jié)能為考量，緊扣題目要求?？捎米髦绷麟妷褐底兓^大工作場合的電能采集，有著廣闊的應(yīng)用前

17、景和市場前景。</p><p>　　隨著節(jié)能降耗，綠色環(huán)保的理念日益深入，成為全社會的共識，設(shè)計新一代節(jié)能產(chǎn)品，提高能源利用率，已成為時代對產(chǎn)業(yè)界的要求。可以預(yù)見的是，在不久的將來越來越多的節(jié)能發(fā)明會走進我們的生活。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。而常用的

18、采集方法往往對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行收集，無疑具有廣闊前景。</p><p>　　通過獨立完成硬件設(shè)計方案的設(shè)計任務(wù)，掌握單片機的使用，熟悉作品設(shè)計的方法。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，成為全社會的共識，設(shè)計新一代節(jié)能產(chǎn)品，提高能源利用率，已成為時代對產(chǎn)業(yè)界的要求?？梢灶A(yù)見的是，在不久的將來越來越多的節(jié)能發(fā)明會走進我們的生活。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。而常用的采集方

20、法往往對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行收集，無疑具有廣闊前景。</p><p>　　通過獨立完成硬件設(shè)計方案的設(shè)計任務(wù)，掌握單片機的使用，熟悉作品設(shè)計的方法。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)計的目的是實現(xiàn)在輸入電流，輸入電壓較低的情況下實現(xiàn)對充電電池的充電。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，盡量降低電池的放電電流。</p><p>　?。?）在Rs=1，Es=1.2V～3.6V時，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)測電路，控制電路和顯示電路共五個模塊，由于五個模塊相對獨立，以下分別對其進行原理分析與電路設(shè)計

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</b></p><p>　　2.1 系統(tǒng)測試方案</p><p>　　圖2-1 測試原理示意圖</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可充電池。直流電源的輸出功率有限，其電動勢Es在一定范圍內(nèi)緩慢變化，當(dāng)Es為不同值時，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?？沙潆婋姵氐碾妱觿軪c=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，繼電器沒有工作，升壓電路處于連通狀態(tài)，升壓電路工作，開始對充電電池工作。當(dāng)電壓大于4.0v時則通過lm324n進行電壓比較后，繼電器兩端電壓達到吸合電壓，繼電器開始工作，升壓電路停止工作，電路切換，降壓電路開始工作?；究梢詫崿F(xiàn)，當(dāng)系統(tǒng)輸入電壓為0.8v—4.8v時實現(xiàn)持續(xù)充電，且當(dāng)系

26、統(tǒng)輸入電壓大于4.8v時這該系統(tǒng)可實現(xiàn)恒定電壓對蓄電池進行充電。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</p><p><b>　　3.1 芯片簡介</b></p><p>　　使用MC34063設(shè)計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，通過調(diào)整R1,R2阻值大小

27、，實現(xiàn)對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)包含有溫度補償帶隙基準(zhǔn)源 ，一個占空比周期控制振蕩器

28、驅(qū)動器和大電流輸出開關(guān) ，能輸出1.5A的開關(guān)電流它能使用最少的外接元件構(gòu)成開關(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：</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>　?。?）輸出開關(guān)電流可達1.5A（無外接三極管）</p><p><b>　?。?）輸出電壓可調(diào)</b></p><p>　　（6）工作振蕩頻率從100HZ至100KHZ</p>

30、<p>　?。?）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>　　由于直流源有時處于較低電壓下，而這種電壓往往不能滿足負載電壓（本題要求負載為3.6V）要求,為此必須對低電壓進行升壓，達到負載的要求[2]。</p><p>　　電路設(shè)計主要采用集成芯片MC34063AP1

31、，來自外部的電壓通過上圖所示升壓電路實現(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>　　由于直流源有時處于較高電壓下，而這種電壓往往超過負載電壓（本題要求負載電

32、壓為3.6V）要求,為此必須對高電壓進行適當(dāng)降壓，達到負載的要求[8]。</p><p>　　電路設(shè)計主要采用集成芯片MC34063AP1，來自外部的電壓通過上圖所示升壓電路實現(xiàn)比例降壓，降壓比例為，其中 [4]。</p><p>　　電路設(shè)計如圖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的峰值電流,從而降低輸出電流;而減小電感,又將增大流過的峰值電流導(dǎo)致內(nèi)部電流比較器延時。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>　　工作過程： </b></p><p>　　（1）比較器的反相輸入端(腳5)通過外接分壓電阻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同時送人內(nèi)部比較器進行電壓比較。當(dāng)腳5的電壓值低于內(nèi)部基準(zhǔn)電壓(1．25V)時，比較器輸出為跳變電壓，開啟R—S觸發(fā)器的S腳控制門，R—S觸發(fā)器在內(nèi)部振蕩器的驅(qū)動下，Q端為“1”狀態(tài)(高電平)，驅(qū)動管T2導(dǎo)通，開關(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、，達到自動控制U。穩(wěn)定的作用 [6]。 </p><p>　?。?）當(dāng)腳5的電壓值高于內(nèi)部基準(zhǔn)電壓(1．25V)時，R—S觸發(fā)器的S腳控制門被封鎖，Q端為“0”狀態(tài)(低電平)，T2截止，T1亦截止 [7]。 </p><p>　　（4）振蕩器的Ipk 輸入(腳7)用于監(jiān)視開關(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電容Co電容值的大小決定振蕩器頻率的高低，亦決定開關(guān)管T1的通斷時間 [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</p><

39、p><b>　　4.1監(jiān)測電路</b></p><p>　　4.1.1 模塊功能介紹</p><p>　　監(jiān)測電路采集來自外部電壓信號，送入單片機P6.0口（AD口），供單片機判決 [8]。</p><p>　　LM358系列運算放大器是價格便宜的帶差動輸入功能的四運算放大器。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算放大器的場合 [8]。</p><p><b>　　LM358的特點：</b></p><p>　?。?）內(nèi)部頻率補償。</p><p>　?。?）直流電壓增益高(約100dB)。</p><p>　?。?

41、）單位增益頻帶寬(約1MHz)。</p><p>　　（4）電源電壓范圍寬：單電源(3—30V)。</p><p>　　（5）雙電源(±1.5 一±15V)。</p><p>　　（6）低功耗電流，適合于電池供電，低輸入偏流。</p><p>　?。?）低輸入失調(diào)電壓和失調(diào)電流。</p><p>　

42、　（8）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>　?。?0）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)測電路工作原理</p><p>　　如上圖4-1所示，集成

43、運放芯片LM358中由虛短原理得點2，點3的電壓相等。故2點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，降壓電路的兩端接到繼電器的常開觸點 [9]。</p><p>　　當(dāng)輸入電壓小于0.8v時，降壓電路、升壓電路均不工作。當(dāng)電壓大于

44、0.8v時，升壓電路開始工作。輸入電壓經(jīng)過集成運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)過集成運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，并且這一段時間該系統(tǒng)對蓄電池進行持續(xù)充電。之后升壓電路能夠?qū)崿F(xiàn)恒定的一輸出電壓對蓄電池充電 [9]。</p><p>　　4.1.3監(jiān)測取樣電路</p><p>　

45、　電路設(shè)計主要采用了一個運算放大器，來自外部的采集信號首先進行1/10衰減，然后送入運放，通過運放消弱環(huán)境噪聲，保護下級電路。運放選用LM358，因為該運放可以單電源供電，而普通運放一般需正負兩種電源供電，在本文中是無法實現(xiàn)的，監(jiān)測電路圖如圖4-2所示 [9]。</p><p>　　圖4-2監(jiān)測取樣電路圖</p><p><b>　　4.2控制電路</b></p

46、><p>　　4.2.1模塊功能介紹</p><p>　　利用單片機對繼電器進行控制，根據(jù)單片機給出的高低電平實現(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AT89C52單片機，AT89C52是一個低電壓，高性能CMOS 8位單片機，片內(nèi)含8k bytes的可反復(fù)擦寫的Flash只讀

47、程序存儲器和256 bytes的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術(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存儲單元，AT89C52單片機在電子行業(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(大于1000次）Flash ROM；</p><p>　?。?）32個雙向I/O口；</p><p>　?。?）256x8bit內(nèi)部RAM；</p><p>　?。?）3個16位可編程定時/計數(shù)器中斷；</p><p>　　（6）時鐘頻率0-24MHz；</p><p>

49、;　?。?）2個串行中斷，可編程UART串行通道；</p><p>　?。?）2個外部中斷源，共8個中斷源；</p><p>　?。?）2個讀寫中斷口線，3級加密位；</p><p>　?。?0）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，其主要用于會聚調(diào)整時的功能控制。功能包括對會聚主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，會聚調(diào)整控制，會聚測試圖控制，紅外遙控信號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)前制式的檢測及會聚調(diào)整狀態(tài)進入的控制功能 [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</b></p><p>　　如下圖4-5所示單片機對采集的電壓進行判決后，由P3.0口發(fā)出控制指令，控制指令實現(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，對電池進行穩(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</p><p>　　控制電路以AT80C5

55、2為核心，首先讓輸入電壓經(jīng)過tlc549將模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，將取得模擬量經(jīng)過QC1602顯示出來，并將在單片機內(nèi)部程序中設(shè)置與3.6V比較，通過控制一個I/O口輸出高低電平，再用這個高低電平經(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

56、介：</p><p>　　如圖5-1所示TLC549是 TI公司生產(chǎn)的一種低價位、高性能的8位 A/D轉(zhuǎn)換器，它以8位開關(guān)電容逐次逼近的方法實現(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)成各種廉價的測控應(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個外部時鐘信號，前7個 I/O CLOCK信號的作用，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 I/O CLOCK 信號由高至低的跳變之后，片內(nèi)采樣/保持電路對輸入模擬量采樣開始，第8個 I/O CLOCK 信號的下降沿使片內(nèi)采樣/保持電路進

58、入保持狀態(tài)并啟動 A/D開始轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換時間為 36 個系統(tǒng)時鐘周期，最大為 17us。直到 A/D轉(zhuǎn)換完成前的這段時間內(nèi)，TLC549 的控制邏輯要求：或者/CS保持高電平，或者 I/O CLOCK 時鐘端保持36個系統(tǒng)時鐘周期的低電平。由此可見，在自 TLC549的 I/O CLOCK 端輸入8個外部時鐘信號期間需要完成以下工作：讀入前次A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果；對本次轉(zhuǎn)換的輸入模擬信號采樣并保持；啟動本次 A/D轉(zhuǎn)換開始 [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，輸出時高位在前，低位在后。</p><p&g

61、t;　　ANALOGIN：模擬信號輸入端，0≤ANALOGIN≤Vcc，當(dāng) ANALOGIN≥REF+電壓時，轉(zhuǎn)換結(jié)果為全“1”(0FFH)，ANALOGIN≤REF-電壓時，轉(zhuǎn)換結(jié)果為全“0”(00H)。</p><p>　　I/O CLOCK：外接輸入/輸出時鐘輸入端，同于同步芯片的輸入輸出操作，無需與芯片內(nèi)部系統(tǒng)時鐘同步。</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>　　（1） 把“單片機系統(tǒng)”區(qū)域中的P1.0－P1.7與“動態(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“單片機系統(tǒng)”區(qū)域中的P2.0－P2.7與“動態(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>　?。?）把“單片機系統(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>　?。?）把“單片機系統(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>　?。?）把“單片機系統(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)計內(nèi)容</b></p><p>　　由于AD

66、C0809在進行A/D轉(zhuǎn)換時需要有CLK信號，而此時的ADC0809的CLK是接在AT89S52單片機的P3.3端口上，也就是要求從P3.3輸出CLK信號供ADC0809使用。因此產(chǎn)生CLK信號的方法就得用軟件來產(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)過數(shù)據(jù)處理，在數(shù)碼管上顯示出電壓值。實際顯示的電壓值　(D/256*VREF)[15]。</

67、p><p><b>　　6 測試結(jié)果分析</b></p><p><b>　　6.1測試環(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)計時已充分考慮到噪聲和電磁干擾，故對測試環(huán)境無特殊要求，在常溫常壓下即可

68、進行工作。</p><p>　　6.2測試條件與結(jié)果</p><p>　　表6.1 當(dāng)Rs=100歐姆,Es=10V---20V時，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，能自動啟動充電功能的Es值</p><

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

70、輸入電壓變化較大的場合不適用；再次由于開環(huán)誤差放大，所以占空比不能鎖定，這就給電路參數(shù)的選擇帶來麻煩，電感量和電容量不得不數(shù)倍于理論計算值才能達到預(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，比如當(dāng)開關(guān)頻率很高時，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、同時根據(jù)題目要求，采用間歇工作方式。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1] 張毅剛.mcs-51單片機應(yīng)用設(shè)計.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)計與實踐[Ⅰ].國防工業(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] 錢聰.電子線路分析與設(shè)計［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.”PESC’97.</p><p>　　[14] S.M

76、aniktala，王志強譯，2006，《開關(guān)電源的設(shè)計與優(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”。在此，特向所有曾經(jīng)幫助、鼓勵過我的老師和同學(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，他在題目的選擇、方向都給予我莫大的幫助。xx長淵博的學(xué)識和嚴謹?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)了我嚴肅認真的科研態(tài)度和真抓實干的動手能力。這將對我以后的學(xué)習(xí)和工作乃至一生產(chǎn)生深遠的影響。</p><p

78、>　　同時還要感謝xx老師及在設(shè)計中指導(dǎo)過我的老師,謝謝你們對我的幫助。</p><p>　　的確，這次畢業(yè)設(shè)計是對我動手能力的一次鍛煉，使我受益非淺，我感覺通過這一段時間的學(xué)習(xí)，不但實踐能力增強了許多，而且在理論上也有了更深的認識。這都離不開老師們平時的諄諄教誨和盡心輔導(dǎo)。</p><p>　　一股暖意細水長流，源自內(nèi)心而又淌遍全身，豈是三言兩語能夠說得清，道得明的。我恨我無法用準(zhǔn)

79、確生動的語言來淋漓盡致地描述自己的真實感受，只好將它深深地埋在心底，化作一道虔誠的祝福：愿導(dǎo)師合家歡樂，一生平安。同時，也將祝福送給每一位幫助過我的師長。</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&