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毕业设计基于51单片机的风光互补锂电池充电器设计.doc
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毕业设计
基于 51 单片机的风光互补锂电池充电器设
计
姓 名
系 别、 专 业
导 师 姓 名、职 称
完 成 时 间
基于 51 单片机的风光互补锂电池充电器设计
摘 要
近年来,世界能源出现枯竭,发展新能源迫在眉睫。经过近 30 年的发展,
我国光伏发电产业已初具规模,但在总体上和国外相比仍然有一些差距:我国的
光伏发电的生产规模较小;光伏发电的技术水平较低;光伏电池的使用效率及封
装水平都与国外存在差距;我国的光伏发电的产出成本高;光伏发电的材料性能
与国外有一定的差距,而且部分只能采用进口材料;此外,我国西部以及东部沿
海地区,除了光照能源还有较高的风能开发能源,该两者都是绿色无污染能源。
两者的市场培育和发展迟缓,缺乏培育和开拓的支持政策、措施。基于此,本文
设计了基于 STC12C5A60S2 单片机的太阳能风能互补路灯控制系统。
关键词:单片机;电源电路;太阳能和风能电路;稳压电路。
Design of solar complementary lithium battery charger based on 51 MCU
Abstract:In recent years, the world's energy depletion, the development of new
energy is imminent. After nearly 30 years of development, photovoltaic power
generation industry in China has begun to take shape, but on the whole, compared
with foreign countries there are still some gaps: China's photovoltaic power
generation of the small scale of production; the technical level of photovoltaic power
generation is low; gap between the use efficiency of the photovoltaic battery and
package level and abroad; PV the output of the high cost of materials; performance of
photovoltaic power generation has a certain gap with foreign countries, and some can
only use imported materials; in addition, China's western and eastern coastal areas, in
addition to the light energy and high wind energy development, the two are
pollution-free green energy. Both the market and the development of the market is
slow, lack of nurturing and development of support policies, measures. Based on this,
this paper designs a solar energy wind energy complementary street lamp control
system based on STC12C5A60S2 MCU.
Key words: single chip microcomputer; power circuit; solar energy and wind energy
circuit; voltage stabilizing circuit.
目 录
摘 要 ................................................................................................................................................2
第一章 绪 论 ..................................................................................................................................5
1.1 课题背景及意义..............................................................................................................5
1.2 国内外研究现状..............................................................................................................6
1.3 课题的主要研究内容及要解决的关键问题 ..................................................................7
1.4 本文主要研究内容............................................................................................................8
第二章 方案论证 ............................................................................................................................8
2.1 控制芯片的选择方案 .......................................................................................................8
2.1.1 STC 系列单片机......................................................................................................9
2.1.2 AVR 单片机 ..........................................................................................................9
2.1.3 FPGA .....................................................................................................................10
2.1.4 主控制芯片的确定 ..............................................................................................10
2.2 储能元件的的选择..........................................................................................................11
2.3 本章小结 .........................................................................................................................11
第三章 硬件电路设计...................................................................................................................11
3.1 系统总体结构 .................................................................................................................11
3.2 系统的功能分析及体系结构设计.................................................................................12
3.3 STC 系列单片机核心系统电路的设计..........................................................................13
3.3 光照检测电路的设计.....................................................................................................15
3.4 风光发电机充电电路、锂电池充电电路、升压电路的设计 .....................................16
3.5 整体电路原理图 ..............................................................................................................20
第四章 软件设计 ..........................................................................................................................21
4.1 Keil C51 ..........................................................................................................................21
4.2 Protel99SE......................................................................................................................21
4.3 系统源程序设计 .............................................................................................................22
第五章 焊接与系统调试...............................................................................................................23
5.1 电路焊接 .........................................................................................................................23
5.2 系统调试 .........................................................................................................................23
结 论 ..............................................................................................................................................24
致 谢 ........................................................................................................................................25
参考文献 ........................................................................................................................................26
附 录 ..............................................................................................................................................27
........................................................................................................................................................27
2、系统 PCB 图 ..............................................................................................................................27
3、系统实物图 ..............................................................................................................................27
第一章 绪 论
1.1 课题背景及意义
20 世纪末二十一世纪初,各国意识到基于煤炭、石油等不可再生能源的能
源危机,开始着手寻求新型能源,各类能源相继被应用于各个领域,尤其是太阳
能与风力,虽然这些能源转换的效率并不高,但是其储备量大,清洁,可再生,
继而被应用于各个场所,应用于各类发电,并且太阳能在在为人造卫星提供能源
方面利用的比较广。太阳能是太阳内部或是太阳表面的黑子连续不断的核聚变产
生的能量,并且地球上的能量无不是间接或者是直接来自太阳能,植物通过光合
作用,将太阳能转换为化学能从而存储起来,而人类常用的煤碳,石油与天然气
等化石能源也是由远古时代的植物经过化学演变而成。此外,水势能与风能也是
由太阳能产生的。太阳能的存储量非常丰富,但是又因为其密度过小且分散,不
同纬度的太阳能密度不同。地球轨道上平均太阳能辐射强度为 1.369W/m2,赤道
的周长则为 40000KM,从而可以计算出地球所接收的太阳能达 173000TW。在
海平面的标准太阳能辐射强度峰值为 1KW/m2,地球表面的每一点 24H 内的平
均太阳能辐射强度为 0.2 KW/m2,相当于 102000TW。太阳能总量是地球人类所
利用能源的很多倍,但是因其缺点,现阶段因技术,无法得到很好的利用。尽管
太阳辐射到大气层的能量仅为其总能量的 22 亿分之 1,但是也有 173000TW,一
秒钟辐射到地球表面的能量相当于 500 万吨煤炭。这样大的能源储备,对于太阳
能的应用有着非常好的前景。对于太阳能路灯来说,还是有这相当广阔的前景。
经过近 30 年的发展,我国光伏发电产业已初具规模,但在总体上和国外相比仍
然有一些差距:我国的光伏发电的生产规模较小;光伏发电的技术水平较低;光
伏电池的使用效率及封装水平都与国外存在差距;我国的光伏发电的产出成本高;
光伏发电的材料性能与国外有一定的差距,而且部分只能采用进口材料;此外,
我国西部以及东部沿海地区,除了光照能源还有较高的风能开发能源,该两者都
是绿色无污染能源。两者的市场培育和发展迟缓,缺乏培育和开拓的支持政策、
措施。
面对人类的可持续发展,从现有常规能源向清洁、可再生的新能源过渡已提
到议事上来了。因为新能源是依托高新技术的发展,开辟持久可再生能源的道路,
以满足人类不断增长的能源需求,并保护地球的洁净。利用太阳能发电,既不需
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