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【摘 要】智能手机在使用过程中经常遇到没有市电而无法完成充电的情况，我们的基于单片机控制的太阳能充电器就能解决这个难题，本文对基于单片机控制的太阳能充电器的设计做了简要探讨。
【关键词】太阳能；单片机；充电器
一、太阳能充电器系统总体设计
本文研究的重点在于利用单片机及太阳能技术使二者完美统一设计出一款简约高效的太阳能充电器。总体设计主要分为三大部分：硬件电路设计，软件编程和系统调试及实验。第一部分的硬件电路设计主要采用功能模块化以AT89C52单片机作为核心控制元件，辅助电源模块、采样模块、A/D转换模块、LCD显示模块等，在Multim开发环境上进行硬件电路设计，包括芯片选型，外围电路的设计，电路原理图和PCB板的焊接制作，最终完成整个电路的设计和制作。第二部分的软件编程以Keil为开发环境，根据要实现的功能设计源程序建立工程编写目标代码然后编译。最后利用Proteus仿真软件对硬件电路和软件编程进行联合仿真。
二、硬件部分
基于单片机控制太阳能充电器系统结構的电路以单片机作为核心控制元件可以使整个充电过程达到智能化，大大简化了外围硬件电路的设计，按照需求修改程序即可实现改变电路的工作状态和控制模式。
本系统采用的STC89C52单片机最小系统是由单片机芯片，时钟电路和复位电路组成其强大的功能可以满足各种需要。在制作硬件电路之前，先根据实际需要的功能划分硬件模块，并利用PROTEL软件画出其硬件原理图，然后采用万用板手工焊接完成全部元器件连接并进行调试，再通过实验版调试成功后修改完善硬件原理图并绘制相应的PCB图，确认无误后，最终进行PCB板的制作。
产品调试过程，先对硬件电路板调试，在电路板上所有芯片（单片机芯片、LCD芯片、A/D转换芯片、电流采样芯片、电源管理芯片）取下，在电源输入端连接太阳能板，为电路板提供电能。然后测量太阳能板端电压，是否达到驱动稳压模块电压值，在测量稳压模块7805芯片输出端，如电压为+5v，表明电源电压正常。然后安装LCD芯片，观察显示电压值和电流值是否正常。安装A/D转换芯片、电流采样芯片、电源管理芯片，测量输出电压是否与LCD显示一致，在按下快/慢充控制按键，查看是否与LCD显示一致，同时观察蜂鸣器和发光二极管是否同时报警。上述事项都确认无误后，带上手机观察充电现象，同时检测LCD实时显示电流值和电压值是否正常。
工作原理描述：太阳能电池采集到光源后将光能转换为电能，通过LM7805稳压模块经过DC-DC变化后将电压转换为+5V直流电，同时为电路板上采样电路模块、电源管理模块、单片机最小系统、A/D转换模块以及LCD显示模块和报警装置提供稳定的+5V工作电压。以LM358芯片为核心的电流采样模块通过0.1欧姆的采样电阻实时采集电流信号，通过以MAX1811芯片为核心的电压管理模块实时采集电压信号，电流信号和电压信号实时传送至以MAX157芯片为核心的A/D转换模块将电流电压信号进行模数转换传送至单片机中，单片机通过程序对电流电压值进行实时管理和优化控制，最大限度的保护手机电池同时进行智能化充电管理。系统通过LCD实时显示充电电压和充电电流值。如出现电压异常报警系统启动声光报警装置。
三、软件设计与调试：
本设计中单片机STC89C52作为主要控制芯片，可采用Keil uVison4开发系统进行数据处理，编写C语言代码，还能通过该环境进行仿真调试。
Keil uVison4开发系统开发一般步骤：
1.根据器件型号及调试方法建立新任务；
2.创建新工程，将编写好的程序和头文件导入工程；
3.对工程进行连接编译，进行在线调试。
基于单片机控制的太阳能手机充电器编程语言采用C语言。C语言编程就有调试方便灵活、代码编译效率高、移植性好、完全模块化、便于项目维护和管理等特点，比较适合用于系统编程。
仿真调试：基于单片机控制的太阳能手机充电器在整个任务分配中，软件控制占主要地位，所以在编写程序过程中相对复杂，在编写过程中最先采用Proteus软件进行软件与硬件原理图联合仿真调试，在对每个模块进行仿真过程中不断发现问题，通过修改优化程序，经过多次模块子程序和主程序调试，确定仿真结果与预期设定一致后，最终在把程序烧录到单片机中。
程序烧录：基于单片机控制的太阳能手机充电器采用STC89C52型号的单片机，其烧录程序过程如下：
1.启动本烧录程序STC-ISP V391.exe后第一步点击选择烧录器件。
2.选择被烧录HEX机器码文件，HEX文件是由单片机开发环境输入、编辑代码，最后编译产生的文件。
3.设置串口和串口通信速度。串口是一个九针的插座。为了确保通信的可靠性，可以选用较低通信速度，尤其是串口线较长时尤为重要。在烧录的过程中，如果显示烧录失败，可以考虑将串口通信速度降低重试，由于机器本身配置问题以及运行环境因素的原因，如果当时供电电源偏低和运行环境干扰过大时，必须使用低波特率。烧录是否成功，从信息区的提示可以得出结论。
4.设置时钟倍频。该操作主要是为了提高设备的工作速度；设置时钟增益是为了降低电磁辐射。
5.点击“Download/下载”图标，进入烧录状态。
通过对硬件软件的调试，参照GB/T 19064-2003家用太阳能光伏电源系统技术条件和试验方法分别对系统进行充电性能、放电性能及保护性能等进行测试。
四、结语
基于单片机控制太阳能手机充电器结合了单片机控制技术，本文根据手机充电器的实际功能需求，提出并设计了一款智能环保型手机充电器，在整个设计过程中包括软件编程和硬件电路设计初期预期的功能。
参考文献：
[1]金结兵.MPPT太阳能充放电控制器的研究与实现[D].武汉理工大学硕士学位论文，2013.
[2]吴理博，赵争鸣，刘建政.用于太阳能照明系统的智能控制器[J].清华大学学报（自然科学版），2003（09）.
作者简介：
王莉群（1996-），汉族，贵州仁怀人，铜仁学院在读本科生。
通讯作者：张东虞（1980-），侗族，贵州铜仁人，硕士，副教授，铜仁学院，从事智能检测与自动控制技术研究。
【关键词】太阳能；单片机；充电器
一、太阳能充电器系统总体设计
本文研究的重点在于利用单片机及太阳能技术使二者完美统一设计出一款简约高效的太阳能充电器。总体设计主要分为三大部分：硬件电路设计，软件编程和系统调试及实验。第一部分的硬件电路设计主要采用功能模块化以AT89C52单片机作为核心控制元件，辅助电源模块、采样模块、A/D转换模块、LCD显示模块等，在Multim开发环境上进行硬件电路设计，包括芯片选型，外围电路的设计，电路原理图和PCB板的焊接制作，最终完成整个电路的设计和制作。第二部分的软件编程以Keil为开发环境，根据要实现的功能设计源程序建立工程编写目标代码然后编译。最后利用Proteus仿真软件对硬件电路和软件编程进行联合仿真。
二、硬件部分
基于单片机控制太阳能充电器系统结構的电路以单片机作为核心控制元件可以使整个充电过程达到智能化，大大简化了外围硬件电路的设计，按照需求修改程序即可实现改变电路的工作状态和控制模式。
本系统采用的STC89C52单片机最小系统是由单片机芯片，时钟电路和复位电路组成其强大的功能可以满足各种需要。在制作硬件电路之前，先根据实际需要的功能划分硬件模块，并利用PROTEL软件画出其硬件原理图，然后采用万用板手工焊接完成全部元器件连接并进行调试，再通过实验版调试成功后修改完善硬件原理图并绘制相应的PCB图，确认无误后，最终进行PCB板的制作。
产品调试过程，先对硬件电路板调试，在电路板上所有芯片（单片机芯片、LCD芯片、A/D转换芯片、电流采样芯片、电源管理芯片）取下，在电源输入端连接太阳能板，为电路板提供电能。然后测量太阳能板端电压，是否达到驱动稳压模块电压值，在测量稳压模块7805芯片输出端，如电压为+5v，表明电源电压正常。然后安装LCD芯片，观察显示电压值和电流值是否正常。安装A/D转换芯片、电流采样芯片、电源管理芯片，测量输出电压是否与LCD显示一致，在按下快/慢充控制按键，查看是否与LCD显示一致，同时观察蜂鸣器和发光二极管是否同时报警。上述事项都确认无误后，带上手机观察充电现象，同时检测LCD实时显示电流值和电压值是否正常。
工作原理描述：太阳能电池采集到光源后将光能转换为电能，通过LM7805稳压模块经过DC-DC变化后将电压转换为+5V直流电，同时为电路板上采样电路模块、电源管理模块、单片机最小系统、A/D转换模块以及LCD显示模块和报警装置提供稳定的+5V工作电压。以LM358芯片为核心的电流采样模块通过0.1欧姆的采样电阻实时采集电流信号，通过以MAX1811芯片为核心的电压管理模块实时采集电压信号，电流信号和电压信号实时传送至以MAX157芯片为核心的A/D转换模块将电流电压信号进行模数转换传送至单片机中，单片机通过程序对电流电压值进行实时管理和优化控制，最大限度的保护手机电池同时进行智能化充电管理。系统通过LCD实时显示充电电压和充电电流值。如出现电压异常报警系统启动声光报警装置。
三、软件设计与调试：
本设计中单片机STC89C52作为主要控制芯片，可采用Keil uVison4开发系统进行数据处理，编写C语言代码，还能通过该环境进行仿真调试。
Keil uVison4开发系统开发一般步骤：
1.根据器件型号及调试方法建立新任务；
2.创建新工程，将编写好的程序和头文件导入工程；
3.对工程进行连接编译，进行在线调试。
基于单片机控制的太阳能手机充电器编程语言采用C语言。C语言编程就有调试方便灵活、代码编译效率高、移植性好、完全模块化、便于项目维护和管理等特点，比较适合用于系统编程。
仿真调试：基于单片机控制的太阳能手机充电器在整个任务分配中，软件控制占主要地位，所以在编写程序过程中相对复杂，在编写过程中最先采用Proteus软件进行软件与硬件原理图联合仿真调试，在对每个模块进行仿真过程中不断发现问题，通过修改优化程序，经过多次模块子程序和主程序调试，确定仿真结果与预期设定一致后，最终在把程序烧录到单片机中。
程序烧录：基于单片机控制的太阳能手机充电器采用STC89C52型号的单片机，其烧录程序过程如下：
1.启动本烧录程序STC-ISP V391.exe后第一步点击选择烧录器件。
2.选择被烧录HEX机器码文件，HEX文件是由单片机开发环境输入、编辑代码，最后编译产生的文件。
3.设置串口和串口通信速度。串口是一个九针的插座。为了确保通信的可靠性，可以选用较低通信速度，尤其是串口线较长时尤为重要。在烧录的过程中，如果显示烧录失败，可以考虑将串口通信速度降低重试，由于机器本身配置问题以及运行环境因素的原因，如果当时供电电源偏低和运行环境干扰过大时，必须使用低波特率。烧录是否成功，从信息区的提示可以得出结论。
4.设置时钟倍频。该操作主要是为了提高设备的工作速度；设置时钟增益是为了降低电磁辐射。
5.点击“Download/下载”图标，进入烧录状态。
通过对硬件软件的调试，参照GB/T 19064-2003家用太阳能光伏电源系统技术条件和试验方法分别对系统进行充电性能、放电性能及保护性能等进行测试。
四、结语
基于单片机控制太阳能手机充电器结合了单片机控制技术，本文根据手机充电器的实际功能需求，提出并设计了一款智能环保型手机充电器，在整个设计过程中包括软件编程和硬件电路设计初期预期的功能。
参考文献：
[1]金结兵.MPPT太阳能充放电控制器的研究与实现[D].武汉理工大学硕士学位论文，2013.
[2]吴理博，赵争鸣，刘建政.用于太阳能照明系统的智能控制器[J].清华大学学报（自然科学版），2003（09）.
作者简介：
王莉群（1996-），汉族，贵州仁怀人，铜仁学院在读本科生。
通讯作者：张东虞（1980-），侗族，贵州铜仁人，硕士，副教授，铜仁学院，从事智能检测与自动控制技术研究。