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基于单片机的太阳能电动车设计.doc
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基于单片机的太阳能电动车设计.doc
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基于单片机的太阳能电动车设计
摘 要:太阳能车作为现代社会的新生产物,是未来发展的一个重要方向,它可
以替代不可再生能源如石油、天然气、甲烷气等,可以说极大地节省了社会能源,
同时又保护了环境。设计中的理论方案、分析方法等是源于太阳能化控制、智能
电动车的设计,具有一定的参考意义。整个太阳能电动车的设计主要以 AVR 单片
机为控制核心,由太阳能板、直流电机、电机驱动器为主要组成部分,以四轮玩
具小车为控制对象。在有太阳能辐射的天气下,利用太阳能板将太阳能转换成电
能源源不断地输送给电机,驱动小车运行。
关键词:电动车; AVR 单片机; 太阳能板; 电机驱动
The Design Of Solar Electric Vehicle Based On MCU
Abstract : As the new producer of modern society , solar car can substitute for
non-renewable energy sources such as rock oil,natural and methane is a future. Not
only it can save social energy largely but also protect environment. The theoretical
scheme and analysis method is from the solar control and intelligent vehicle has
practical reference value. design of the solar car Mainly AVR DSP as control core,
and the solar panels,DC motor, motor driver is the main component,the four
wheeled toy car as the control object. In the solar radiation weather,converting solar
energy into electric energy source constantly by solar panels and deliver to the motor
to drive car.
Keywords:Electric cars;Solar panels;AVR single chip;Motor drive
目 录
第一章 绪论 ..................................................................................................................1
1.1 课题研究背景及意义 ......................................................................................1
1.2 本文所做的工作 ..............................................................................................1
第二章 系统方案设计 ..................................................................................................3
2.1 总体设计框图 ...................................................................................................3
2.2 核心控制单元的选择 .......................................................................................3
2.3 电机驱动方案选择 ...........................................................................................4
第三章 系统硬件电路设计 ..........................................................................................5
3.1 最小系统电路 ...................................................................................................6
3.2 舵机控制模块 ...................................................................................................7
3.3 寻迹模块电路 ...................................................................................................7
3.4 能量采集模块 ...................................................................................................7
3.5 电机驱动模块 ...................................................................................................7
3.5.1 L298N 电机驱动芯片.............................................................................8
3.5.2 PWM 调速原理 ......................................................................................9
3.5.3 驱动电路 .................................................................................................9
第四章 系统软件设计 ................................................................................................12
4.1 ICCAVR 简介.................................................................................................12
4.2 主控制模块主程序设计 .................................................................................13
4.3 能量模块子程序设计 .....................................................................................13
4.4 电机控制子程序设计 .....................................................................................13
结 论 ..........................................................................................................................15
致 谢 ..........................................................................................................................16
参考文献 ......................................................................................................................17
附 录 A 总电路图 ......................................................................................................18
附 录 B 源程序 ..........................................................................................................19
第一章 绪论
1.1 课题研究背景及意义
太阳能是可再生、可持续利用发展战略能源。通过转换设备将太阳能转化为
电能,太阳能电动汽车不仅可以大大降低能源消耗,降低成本,尤其环保。可以
说,以太阳能为动力的电动车是永恒的绿色交通出行工具。
目前,虽然太阳能汽车有更多的优点,但太阳能为辅助动力系统实现的可行
性,还有很长的路要走。光电转换效率是制约太阳能电动车发展的瓶颈。目前太
阳能电动汽车仍处于概念车,太阳能光伏电池的能量密度低主要由于太阳能不稳
定,分散和太阳能收集装置的转换效率低,成本高,尚未广泛应用。
由于谋些问题,太阳能电池板的特殊光学射线技术暂是没有得到应用。使用
热创造能量收集太阳能,已被科学家们作为研究成果,目前正在开发用于大规模
的商业应用。日本一家公司通过太阳能菲涅耳透镜聚焦技术,在小面积的太阳能
电池上实现了捕捉上百万的太阳能,使转换效率大幅度提高。光伏技术的功率转
换效率高达五倍,远远超于传统的光电电池。太阳能电动汽车使用轻量级昂贵航
空材料,成本自然是非常昂贵的。
目前的科技应用和技术能力,难以满足汽车高速行驶的足够动力;太阳能电
力较大,速度快,承载力低;假使太阳能汽车正式进入人们的生活,可能还要几
十年的时间。但是,如果在未来我们可能运用大型太阳能发电装置,用太阳能电
池为电动汽车充电,太阳能大规模使用必经成为未来发展的趋势。
单片机的特点如下:
1、成本低,高性能显著特征;
2、控制能力超强,单片机是电子计算机中的一个特殊品种,体积虽小,但部件
齐全,它非常适用于工业控制;
3、低电压、低功耗,工作电压低,功耗降至 VA 级,只需一粒纽扣电池就可以长
期使用;
4、微控制器的所有功能集成在一块芯片上,这样就大大低减少了芯片之间的连
接,使得集成度提高了防干扰能力和功能性。
1.2 本文所做的工作
本课题目标是利用太阳能实现绿色汽车驾驶,这一研究项目的主要目的是不
仅满足消费者出行需求,同时保护环境、节约能源。
(1)自动采集光能,把光能转换成电能,并能够对蓄电池进行充放电;
(2)通过AVR单片机和太阳能电机驱动模块将电能传输给动力系统,实现太
阳能驱动小车。
从以下几个方面对本课题进行研究任务。
(1)根据系统功能的要求,进行系统的硬件与软件的整体设计。
(2)选择性价比高的器件来进行硬件设计,采用模块化软件设计方法,程
序结构明了,可读性好。
(3)系统硬件设计包括:外围电路设计。主要内容有:核心控制模块、 电
机驱动模块、方案选择和光电转换模块的设计。
(4)系统软件有主程序,控制程序,中断程序。
系统的分析和可行性的研究包括:整体功能,功能模块,每个模块的电路设
计,以及软件设计和整个系统的各个功能模块电路的调试。以在达到各方性能和
指标的前提下,我们要仔细揣摩系统的实用性,以实现降低成本,使它大幅度经
济实用,以满足本身设计要求,实现太阳能小车的驱动。
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oligaga
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