单片机控制的太阳能充电器
单片机控制的太阳能充电器(硬件).单片机控制硬件电路设计中国矿业大学毕业设计任务书学院信电学院专业年级电气工程与自动化2005-1学生姓名ⅩXⅩ任务下达日期:2009年2月16日毕业设计日期:2009年2月16囗至2009年6月20口毕业设计题目:单片机控制的太阳能充电器(硬件)毕业设计专题题目:毕业设计主要内容和要求:(1)主观上能以认真的态度对待毕业设计;(2)能积极主动与教师联系;们n豆丁(3)具有较强的动手能力4)掌握太阳能电池板的工作原理和蓄电池充电方法5)掌握51系列单片机的使用;(6)完成 Protel制作的单片机控制的太阳能充电器的原理图;om7)完成与毕业设计内容有关的英文翻译(近三年的文献),不少于3000汉字;8)完成毕业设计论文。院长签字指导教师签字:摘要在污染和能源口趋紧张的背景下,太阳能作为一种新型的绿色可再生能源,具有储量大、利用经济、清洁环保等优点。因此,太阳能的利用越来越受到人们的重视。本文试图设计一种切实可行的太阳能充电控制器,通过对蓄电池充电,满足小功率的用户需求。本文重点研究了用AT89S52实现太阳能充电控制技术。详细介绍了100瓦太阳能电池板向12伏蓄电池充电的太阳能控制器硬件系统,包括系统的硬件电路设计、各部分电路的功能、工作原理和电子元器件型号的选取。硬件系统由直流稳压电源电路,AD实现对蓄电池端电压的动态监测及转换、AT89S52控制以及输出继电器开关电路四个部分组成,完成了整个太阳能充电控制器电路原理图的设计和制作。用 PROTEUS仿真软件进行了电路仿真,并且制作了相应的电路板但是由于时间关系,没能完成实物的实验测试。本文还对太阳能电池的结构原理、太阳能电池板的伏安特性、常用的铅酸蓄电池原理及工作情况作了详细介绍,并在此基础上介绍常用的蓄电池充电方法关键词:太阳能;蓄电池;充电控制:AT89S52;ADC0809godIn. comABSTRACTAgainst the background of energy shortage and its pollution, solar energy as a newkind of energy has a lot of advantages such as large reserves, economic, cleanliness andso on. So, people begin to pay more attention to the use of solar energy. The paperdesigns a feasible solar energy charging controller and storage batteries are charged tomeet the needs of low-power usersThis article focuses on the use of single-chip realization of solar charge controltechnology. 100-watt solar panels to 12-volt solar battery charge controller hardwaresystem is detailed, including system hardware circuit design, the various parts of thecircuit functions, working principles and models of selected electronic componentsHardware system is composed of four parts, which are DC regulated power supplycircuit, A/D to achieve on the battery terminal voltage of the dynamic monitoring andconversion, at89S52 relay control and output switching circuit. And finish the entiresolar charge controller circuit schematic design and production. PROTEUS Simulationwith circuit simulation software was accomplished, and a corresponding circuit boardwas produced. However, due to time constraints, failed to complete the kind ofexperimental test.In this paper, also the structure of the principle of solar cells, solar panels of theVolta metric characteristics of lead-acid batteries commonly used in the work ofprinciple was detailed, and the basis of methods commonly used on rechargeablebatteries was introducedKey words: solar; battery; charge control; AT89S52; ADC0809目录摘要…ABSTRACTi1绪论南·.非非。和着非和,着g非串,非串;自自非市非非非审库非非自非非着南。非非着,非自非非,非串;非非着非非串非非南非自非即自,自自自自非1.1课题研究背景1.1.1当前面临的能源和环境问题.…….1.1.2太阳能的开发和利用113光伏发电的特点12蓄电池充电系统121充电器的发展及其简单的类型1.22太阳能充电器123334513本课题研究的主要内容·::·:··中::;:丰中:·:·丰····和·丰2太阳能电池的研究和分析……21太阳能电池的原理22太阳能电池的分类623太阳能电池的等效电路中中++·+++··++++++++++··+·+·"+++++++;·+++++++++·++**+++++++++2.4太阳能电池板的输出特性及影响因素241光伏电池的主要参数…788242太阳的光照强度对光伏电池转换效率的影响24.3温度对光伏电池输出特性的影响10244本系统所采用的光伏电池.1125本章小结…123蓄电池133.1蓄电池的概念及其一般特性3.1.1电池的定义3.1.2主要参数指标133.1.3充放电特性11353.2铅酸蓄电池……....1632.1铅酸蓄电池的电极反应.…3.2.2铅酸蓄电池的充放电特性重重申自日非1833太阳能—蓄电池充电技术研究203.3.1恒流充电203.3.2恒压充电……:丰·;·中·421333恒压限流充电223.34两阶段、三阶段充电……123.35快速充电223.3.6智能充电2334本章小结·*+“··+**·*·中····*·“····234太阳能充电控制器的研究及设计…244.1太阳能充电器原理非自非·非申申着非非和自非非自非非非自非非自自自自着,申申非非非·自非非非非非非自着非非自非24411主控芯片的设计··········*···:·-·······+··244_1.2模数转换模块ADC0809简介*·“········*·中···**··+···2841.3电源模块的设计丰申丰丰中非丰:丰…30414分频器的设计3041.5外围电路的设计30416ADC0809与AT89S52接口,324.1.774LS00···:····申42单片机的防干扰技术··+++·+·+++··+·中+·“·+“+··+····+····+·+“·+++“·++·+“++++“··++·*····++354,2.1干扰分析··**·*·······*·····*··························**···**·*···**··········*····354,22硬件抗干扰方法3643系统的软件设计概述3744本章小结·甲····中·39结论…4.051全文工作总结aa,a,,aa,;,a,a,;a,aa。 nnnnnnn0nnnnnnnDnD,a,a;,a,,申;*。aaaa;a·4052进一步工作设想致谢重非南42参考文献43翻译部分.·“···中·“·45中文译文…··中+中··中···+···"·······45英文原文.1153www.docin.com中国矿业大学2009届本科生毕业设计第1页1绪论1课题研究背景11前面临的能源和环境问题1234能源犹如人体的血液。能量以电的形式出现,是现代社会文明的重要标志和基础,“电力技术是通向可持续发展的桥梁”这个论断已经成为共识。人们总是尽可能把一次能源转换为电能使用,电力在终端能源中的比例正在不断提高。但是随着电能利用比例的提高,也带来了很多的问题。方面,用于发电的传统一次能源如煤、石油等的储藏量有限。随着经济的发展、人口的增加,目前人类所利用的石油、天然气和煤炭等化石能源正在逐步消耗,能源危机已经展现在人类面前。根据目前所探明的储量和消费量计算,石油可用40多年,天然气可用60多年,煤可用200年左右。中国的能源资源储量情况更是危机逼人,中国各种一次能源资源均低于世界平均水平,中国的能源需求面临着更严重的挑战。国家1999年政府白皮书估计,目前我国石油可供开采20年;天然气可供开采60年;煤炭剩余量稍显富裕,但可供开采不足百年。而且随着科技的进一步发展、人口的持续增长等,整个世界面临着能源需求量成倍增长的挑战。另一方面,成倍的能源供应的背后蕴藏着巨大的危害,并且其影响越来越大,这就是由此带来的环境问题。当前,化石燃料的燃烧已经给人们的生活环境带来严重的挑战:大气中的颗粒物和二氧化硫浓度增高,由此带来的直接灾难就是酸雨,在严重被污染的大气中人类和其他生物的健康遭受着痛苦的折磨:大量碳化物的燃烧使得大气中的二氧化碳浓度持续增加,温室效应越趋明显,并且这种势头正在延续,由此带来的直接灾难就是大气变暖、水平面上升等。这种由环境污染衍生的环境效应具有滞后性,往往在污染发生的当时不容易被察觉或预料到,然而一旦发生就表示环境污染已经发展到相当严重的地步。环境污染所带来的最直接、最容易被人们所感受的后果就是使人类环境的质量下降,影响人类的生活质量、身体健康和生产活动。如不采取积极措施,保护生态环境,将会严重威胁到人类社会的生存空间。随着经济和贸易的全球化,环境污染也日益呈现国际化趋势。因此,无论是从确保长期的能源供应,还是从保护环境的角度岀发,开发利用取之不竭而又没有公害的新能源己是势在必行。由此在开发和使用能源的同时,保护好人类赖以生存的地球环境与生态已经成为一个全球性的重要问题。因此节约能源、发展清洁干净的新能源和再生能源是势在必行的。12太阳能的开发和利用42学209届本科生毕业设计中国矿业大第2页正如上面所说的一样,能源是人类社会赖以生存和发展的物质基础,21世纪是世界能源结构发生巨大变革的世纪。当前,包括我国在内的绝大多数国家都以石油、天然气和煤炭等矿物燃料为主要能源。随着矿物燃料的日益枯竭和全球环境的不断恶化,传统能源(如煤、石油、天然气等)的供给已出现严重短缺局面,人类开始将目光转向可再生能源的发展。大规模地开发利用可再生洁净能源,以资源无限、清洁干净的可再生能源为主的多样性的能源结构代替以资源有限、污染严重的石化能源为主的能源结构己成为人们关注的焦点。虽然在可预见的将来,煤炭、石油、天然气等矿物燃料,仍将在世界能源结构中占有柑当的比重,但人们对核能以及太阳能、风能、地热能、水力能、生物能等可再生能源资源的利用日益重视,在整个能源消耗中所占的比例正在显著地提高。在未来的一段时间内,可再生能源将能够与矿物燃料相抗衡,从而结束矿物燃料一统天下的局面。其中,可再生能源主要有以下几个方面:①太阳能:据天文物理学家的计算表明,太阳系还能存在45亿年,太阳每年辐射到地球的总能量相当于人类能源消耗的1.2万倍。②氢能源:利用自然界大量存在的水,由电解水产生氢,或者由太阳能光催化水分解氢。③风力发电、小水电与潮汐发电:可提供可观的电力。④生物能:包括城市垃圾的转化、人类粪便的转化等。这些能源原本是人类的废弃物所转化过来的,只要有人类的存在,就会有生物能,所以这种能源也可以说是用之不竭的。⑤核能:与传统能源的发电厂相比,核能的利用率较高,对环境的污染小,并且使用核燃料的成本远远低于传统燃料的成本,而核燃料所释放岀来的能量却远远高于传统能源所释放出来的能量。其中,太阳能作为一种新型的绿色可再生能源,与其他新能源相比利用最大,是最理想的可再生能源。特别是近几十年来,随着科学技术的不断进步,太阳能及其相关产业成为世界发展最快的行业之一。因为它具有以下的特点:①存储量巨大:太阳能是取之不尽的可再生能源,可利用量巨大。太阳放射的总辐射能量大约是375×1030W,是极其巨大的。其中到达地球的能量高达173×104KW,穿过大气层到达地球表面的太阳辐射能大约为81×103KW。在到达地球表面的太阳辐射能中,到达地球陆地表面的辐射能大约为17×103w,相当于目前全世界一年内消耗的各种能源所产生的总能量的三万五千多倍。太阳的寿命至少尚有40亿年,相对于人类历史来说,太阳可源源不断供给地球能源的时间可以说是无限的。中国矿业大学2009届本科生毕业设计第3页②取之不尽,不需要开采和运输。③清洁无污染,无任何物质的排放,既不会留下污染物,也不会向大气中排放废气。113光伏发电的特点1443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,光伏发电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就地可去,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內受到高度的重视,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12蓄电池充电系统2-3121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,其寿命表述就是时问间,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
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ISO 11898-3 中文
ISO 11898-3-2006道路车辆—控制器区域网络（CAN）—第三部分：低速，容错，媒体专用接口前ISO(国际标准化组织)是一个世界性的国际化标准组织(ISO成员团体)。制定国际标准的工作通常是由ISO技术委员会来完成的。何一个对已绎成立的技术委员会感兴趣的成员机构都有权派代表参加该委员会。与ISO有关的国际组织,政府和非政府国际标准化组织,也可参加有关的工作。ISO在电工技术标准化的所有事项中都与国际电T委员会(IEC)有密切的合作国际标准是根据 ISO/IEC法规、第2部分屮给出的法规进行起草的。技术委员会的主要工作为制定国际标准。经过技术委员公通过的国际标准草案都会分发给各成员团体进行投票。国际标准需要经过至少75%的各成员机构的投票审批之后才能够出版发行。文件中的一些元素可能会是属于某项专利,这一点需要引起注意。ISO没有鉴别这些专利的义务。ISO11898-3是山 ISO/TC22,道路车辆,SC3小组委员会,电器及电子设备技术委员会起草的取消第一版的ISO11898-3,并使用在技术上口经经过修订的ISO11519-2:1994将其替代ISO118%8包含以下的部分,在道路车辆的总标题之下一控制器区域网络CAN部分1:数据伡层和物理信号。部分2:高速媒体访问单元一部分3:低速,容错,媒体专川接口。一部分4:通信的时间触发部分5:低功耗模式下的高速媒体访问单元介绍ISO11898第一次发表是在1993年11月,包括控制器局域网(CAN)数据链层以及高速物理层。在对IsO11898审查和调整中:IsO11898-1描述了数据链层的协议以及媒体访问的控制ISO11898-2对高速的媒体访问单元(MAU)以及媒体专用接口(MDI)进行了规定取消ISO11898-1:2003以及ISO11898-2:2003,取代ISO11898:1993。除了高速CAN之外,最初由ISO115192所包含的低速CAN的发展,获得了诸如容错技术的新的方式。ISO11898部分的主题为对获得此窄错技术的必要条件以及容错本身的规范进行定义和描述。特別是对媒体专用接口和媒体访问控制的部分进行描述。道路车辆-控制器区域网络(CAN)部分3:低速,容错,媒体专用接口1范围此IsSO11898部分制定了在之间安装有控制器区域网终(CAN)的道路车辆的电子控制单元在40 kBit/s到125 kBit/s的传输率之间建立一个交换数字信息的特性。CAN是一个支持分布式控制和多路控制的串行逦信协议。此ISO11898部分介绍了低速CAN应用中的容错方式,以及符合 ISO/OSⅠ分层模型的物理层部分。此ISO11898部分包含以下的物理层部分:一媒体相关接口(MDⅠ)—物理媒体链接(PMA)。另外,此ISO11898部分也对物坦层部分的信号(PLS)以及媒体部分的接入控制(MAC)的定义有一定的影响。在OSI模型中的所有的其他层,既不在CAN协议之内与之匹配以及也不作为用户电平的一部分,也不会影响低速CAN物理层的容错行为,因此不能够构成此ISO11898的一部分。2术语和定义出于使用此文档的目的,使用下列术语和定义。2.1总线所有的儿点都达到了被动链接的允许在两个方向传输的通信网终的布局结构2.2总线故障由诸如屮断,短路等所引起的一个物理总线机能失常的故障。2.3总线值两个互补的逻辑值的其中的显性和隐性。注释:显性值代表一个逻辑“0”隐性值代表一个逻辑“1”。在显性和隐性位同时传输时,所导致的总线值应该为显性。2.4总线电压相对于地面的每个CAN节点的总线电路CANL和CANH的电压。注释: VCAN L和VcANⅡ表示总线电压。差分电压diffCANH和CANL线之间所能看到的电压。注释:Vd=VCAN IIVCAN L2.无故障通信不丢失信息的操作模式。2.7谷错在指定的至少有一个性能下降的总线故障条件下运行的能力。例如:减少信号的信噪比2.8收发器的循环时间延迟从施加一个逻辑信号到收发器逻辑一侧的输入口到收发器逻辑一侧的输出口检测到此信号的延时时间。2低功耗模式降低功耗的工作模式。注释:低功耗模式下不干扰其他节点之间的通信2.10节点链接到通信线路,能够根据给定的通信协议规范通过网终进行父换的组装点。2.11普通模式在网终通信中积极参与(发送和/或接收)的收发器的工作模式2.12T作电容有一个或多个节点能够检测到链接器的总线线路的总电容,受媒体的布局结构和物理介质的影响13物理层实现ECU与总线之间进行连接的电路。2.14物理介质(总线的)成对的电线,平行或双绞线,屏蔽或非屏蔽注释:单个电线,可表示为CANH和CANL。2.15接收器用其将信息转换成逻辑信息或数据信号的物理信号的转换设备2.16发射器将逻辑信息或数据信号转换为电信号,使这些信号能够通过被物理介质进行传输的设备2.17收发器适用于物理层的逻辑信号设各,反之亦然。3缩略语ACK应答CAN控制器区域网终RC循环冗余校验CSMA载波侦听多路访问DC数据长度码ECU电子控制单元EOF结束帧FCE故障本质的界定IC集成电路LAN局域网LLC逻辑链路控制LME层管理实体LPDU LLO协议数据单元SB最低有效位LSDU LLO服务数据单元LS-MAU低速媒体访问单元MAC媒体访问控制MAU媒体访问单元MDI媒体独立接口MPDU MAC协议数据单元MSB最高有效位MSDU MAC服务数据单元NRZ不会返回到零OSI开放式链接系统PL物理层PLS物理层信号PMA物埋介质附属物RTR远程传输请求SOF帧头4OSI参考模型根据在图1中所显示的OSI参考模型,CAN架构代表两层:一数据链路层;物理层。此部分对一个具有容错的低速的CAN收发器的物理层的进行了介绍。只给出了些对数据链层的影响。0SI参考模CAN架构层绍蚊据链层LLCMAC数据链物理物理层MAMDI图1OSl参考模型CAN分层架构5MD规范5.1物理媒休51.1一般说明用来对CAN散播进行传输的物理介质应为一对并行(或双绞线)的线,屏蔽或非屏蔽取决于EMC的要求。分别对线进行标记为CANH和CANL。在显性状态,CANL的电平低于隐性状态时的电平,CANH电平高于隐性状态时的电平。5.1.2总线连接节点CANH和CANL两线的终止端为一个能够被各自的节点识别的终端网络。每条线的总终端电阻应高于或等于1009。但是,由于电阻制造商的限制,指定节点的终端的电阻值不应该低于5009。代表隐性状态的CANL连接到Vc,CANI连接到CANI。图2显示了一个指定总线节点的通用连接法。RTLCAN LCAN HRIH题解a可选图2-个单一总线节点的连接在图2中,终端电阻可选。这意味着,如果适当的满足整体终端的要求,在特定的条件下并不是所有的节点都需要一个独立的终端。51.3工作电容下列规程适用于一个一般用于汽车应用的简单的连线方式。他由一对如在5.1.4中描述的布局式连接的双绞铜线构成。下列在图3和4中所示的基木模型可用于计算ROP题角a驱动器。b连线图3-总线替代电路2C.12CAN H○cANL题解:a对称轴b地线图4参考网络长度1的工作电容使用公式1来对操作电容进行计算CoP=I(C+2C12)+ n Cnode +k Cplug这里CoP工作电容;C线与地线之间的电容参照电线长度单位为米(m)C12两线(假设为对称的)之间的电容参照电线长度单位为米(m)Cmod来自总线侧的一个附加总线节点的电谷;pug一个连接插头的电容;1整个网络电缆长度;n节点的数量k插头数量例子:参考关于下述示范网络的总网络电缆长度的一个典型的操作电容的值,可有下式得出(C+2C12)=120[pF/m514介质时序所允许的最大工作电谷受到诸如下列网络固有参数的限制:一总终端电阻 rterm;布线类型和布局一通信速率一采样点的电压阀值;接地漂移,等等下面的公式提供了个计算最大允许工作电容的计算方法:
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