河南城建学院本科毕业设计（论文） 基于单片机的太阳能充电器系统的硬件设计
本设计采用4位LED数码管段数为7段另加一个小数点即8段数码管，数
码管有共阴和共阳两种，本设计使用共阴数码管，8段发光二极管的阴极接在一起接地，若某段发光二极管的阳极为高电平，则该段二极管被点亮。设计时可根据需要显示的数字让某一组合的数码管的阳极置高。
3.8锂电池充电原理
锂电池额定电压视生产厂家的不同而不同，有3.6V和3.7V两种；额定容量C从几百毫安时到几安时；充电终止电压根据样机材料有4.1V和4.2V两种；充电电流常以C的百分比来衡量，充电电流过小会导致充电时间过长，充电电流过大会使电池过热，导致电池损坏。本设计根据锂电池的充电特点，采用由预充电、恒流充电、恒压充电、涓流充电四阶段组成的充电模式。锂蓄电池的充电特性曲线如图3.10所示：
图3.10锂电池充电特性曲线
为保证安全充电，开始充电时若锂电池电压VBAT<3.0V，则以IPRE（一般取
0.01C A）的小电流对其进行充电；当电池电压VBAT>3.0V后，则以IREF（0.5C A）的恒流进行充电；当VBAT上升至VREF时，转入恒定电压充电阶段；随着电池电量的不断升高，充电电流逐渐降低，当充电电流小于IFULL后，电池电量全部恢复，充电过程结束。为克服电池自放电，系统继续以IFULL的电流进行涓流充电。C为电池容量。
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4 基于单片机的太阳能充电器系统的软件设计
4.1 设计思想
主程序包含两个部分，一部分为初始化段，另一部分为循环主体段。 在主程序循环体中，并不是直接执行程序，而是去调用一个个任务模块。每个任务都是一个子函数，这些任务的调度机制为轮询机制。即：这些子函数功能的执行与否取决于其条件标志是否满足。比如：当某个子函数被主程序调用时，会先判断其执行条件是否成立（标志位是否有效），如果有效则执行实际功能语句，否则不执行任何动作直接返回。PWM的控制调节和A/D采样速度不宜太快，用200ms调用一次，因为它会影响到数码管刷屏，调节和采样太快，数码管上的数值会跳变的厉害。按键处理则为10ms调用一次。
子程序可分为初始化程序，按键采集程序，信号采集与转换程序，显示程序，PWM波程序；也可以按照系统能实现的功能分为充电子程序、电源子程序，其中充电子程序和电源子程序都要用到初始化子程序、按键采集子程序、PWM波子程序、信号采集与转换子程序和显示子程序。
PWM波的生成采用了输出在高电平与低电平的延时及转换，本设计中PWM波用来调节开关管的占空比，当输出为高电平时，将输出信号放大驱动开关管开通，当输出信号为低电平时，开关管关断，用高电平与低电平的时间的比值来表示PWM波的占空比，以此来控制开关管的占空比。
本设计及检测电压又检测电流，单片机采用STC89C52芯片，内部没有AD转换模块，单片机需外接转换模块，本设计采用ADC0809（第三章硬件电路设计中也有介绍）因此模拟信号输入有两路，一路是电压信号，一路是电流信号。ADC0809 在对多路输入的模拟量进行模数转换时采用分时复用的方法，即AD转换器对两路信号轮换采集转换。轮换周期根据模数转换时间和控制的情况设定。
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4.2 基于单片机的太阳能充电器系统的整体程序设计
本设计整体工作主要由单片机程序控制实现，其工作过程为：电路启动初始化，电路功能选择，输出选择并确定输出，单片机采集计算输出PWM信号，定时采集数据并处理调节PWM信号占空比等，程序整体框架如图4.1所示。
开始 初始化 Yes 电池充电 No 充电子程序 电源子程序 结束
图4.1 程序整体框架流程
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4.3 基于单片机的太阳能充电器系统的子程序的设计
4.3.1电路启动初始化
初始化是为单片机的运行设置初始的运行环境，主要完成以下工作：清片内，每次单片机加电时，都将引起单片机的上电复位操作。复位操作完成以后，单片机的寄存器会被置以不同的值，这些值中有相当一部分是未知的值。这些未知的值在单片机复位完成，正式运行以后，会产生无法让程序设计人员掌握的后果，甚至会造成系统的损坏。因此，在单片机运行后，首先清0使之置初始参数设定，便于程序设计人员掌握，以利系统的工作。设置系统运行所需的各个参数，设置定时器和中断设定。图4.2为初始化程序流程。
开始 清片内RAM 初始参数设定 AD设定 定时器设定 中断设定 返回
图4.2 初始化程序流程
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4.3.2按键采集程序
键盘子程序用于探测开关、是否处在有效的开关状态，以决定是否启动系统运转。读线、读取、相连的端口，并将其值判断处理后存于相关缓存中。其中读取端口后要做一定的延时以排除键抖引起的误动作。图4.3为按键子程序结构流程图。
入口 读I/O口 延时 N Y 处理后存入缓存 返回
图4.3按键子程序结构流程图
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