基于PIC单片机的太阳能充电器设计研究

2014-05-13伍瑶李东旭肖丽莎郑斌

科技创新与应用 2014年15期

伍瑶李东旭肖丽莎郑斌

摘要：照相机和摄影机等数码电器耗电量大，此类设备的户外便携充电器具有广阔的市场需求。文章致力于基于PIC单片机的多功能智能充电器设计研究，把太阳能充电模块嵌入到传统智能充电器中，解决户内户外充电不便的问题。

关键词：PIC单片机；电池充电；太阳能

引言

目前市场上太阳能充电器已经存在支持电源可调档的太阳能充电器，由单片机控制充电模式，一般支持5V-9V可调。文章的太阳能充电器由PIC单片机控制太阳能充电模式和非太阳能充电模式的切换，它可以实时采集电池的电压和电流，借此对充电过程进行智能控制和利用太阳能充电，从而实现天然资源的合理利用。

1 系统结构

本研究结构可分为太阳能充电器硬件电路部分和PIC程序设计部分两大块。太阳能充电器模块：太阳能充电器嵌入到智能充电器上，由微处理器控制可以调节不同输出电压和电流，本智能充电模块和太阳能充电模块共用一个微处理器，根据温度传感器发来的信息，判别充电的模式。该控制器能有效地防止蓄电池过充、过放、过流，而且在备用电池耗尽而太阳能源较充足的情况下，可以实现太阳能充电。PIC程序设计部分：充电时，启动充电计时，采样多组输出电压值和电流检测电阻两端的平均电压值做为测量值，由欧姆定律I=U/R计算出电流值，根据输出电压和电流判断是否接入电池，未接电池，则停止充电，进入空载，已接电池，则判别电池种类，根据不通电池选择不同充电曲线。

2 系统硬件结构

系统硬件结构由开关电源、电压电流控制电路、主输出电压电流采集模块、电池类别检测电路、充电状态指示电路、含有控制算法程序的智能控制器以及时钟振荡模块等硬件部分，系统的硬件模块图如图1所示。

图1 系统的硬件模块图

（1）开关电源：由两路电压输出端的开关电源电路组成，其一路作为本实用新型智能充电器的主电压输出端，用于连接电池；另一路作为辅助电压输出端，用于给智能充电器内部控制芯片提供工作电压。

（2）电压电流控制电路：输出电压经过PMOS管调制成占空比不同的方波电压，该电压经电感L1与电容C1平滑滤波后成为平稳的无脉动的且幅值大小与占空比成正比的电压，此电压用来给电池充电。

（3）主输出电压电流采集模块：输出电压经电阻构成的分压器传到单片机具有模数转换功能引脚中转变为数字量，作为反馈量，传送给电流的PID控制程序，达到稳定输出电流目的。

（4）电池类别检测电路：电阻R9和电阻R10连接端接电池类别信号。

（5）充电状态指示电路：双色LED灯受智能控制器6中单片机控制，对空载正在充电、已充满电和出现异常等状态做出不同显示。

（6）智能控制器：是一个内部集成了模数转换等功能的单片机。

（7）时钟振荡模块：用于给单片机工作提供所需的高频时钟信号。

3 系统软件的设计与实现

本系统软件主要由PIC单片机程序组成，程序设计流程图如图2所示，主要包括：配置单片机I/O口，初始化并启动模数转换器、定时器和PWM，检测充电标志，充电时，启动充电计时，采样多组输出电压值和电流检测电阻两端的电压值，按大小排序去掉最大值和最小值后，取平均值，作为测量值。