基于單片機的直流電能收集充電器的設計

　　近年來(lái)，能源短缺問(wèn)題日益突出，人們在擔憂(yōu)能源枯竭的同時(shí)，對能源的浪費卻大得驚人。例如各種廢棄的電池，尤其是遙控玩具車(chē)使用的電池，甚至沒(méi)用到其能量的一半就被廢棄掉了，這不僅造成能源的浪費，更造成了環(huán)境的污染。因而研制一種收集各種廢舊電池能量的裝置已迫在眉睫。

　　本文設計一種以直流電源變換器為核心的電能收集裝置，該裝置可用于人們在旅途為手機隨時(shí)充電，也可用于礦工照明等。該充電器可將直流電源的能量傳遞到3.6 V以上的可充電電池中。系統根據輸入電壓不同采用MC34063和HT7750來(lái)構建供電電路給電池充電，經(jīng)過(guò)89C51單片機控制AD0832來(lái)檢測電源輸出電壓的大小，從而判斷是否對電池進(jìn)行充電，并且檢測時(shí)間的長(cháng)短可以根據用戶(hù)的需要進(jìn)行設定，并通過(guò)數碼管顯示出來(lái)。為了提高單片機的工作效率，對單片機處于休眠和工作兩種狀態(tài)進(jìn)行斷續的檢測。

　　1系統設計框圖

　　電能收集充電器的核心為直流電源變換器，從直流電源中吸收的電能轉移到可充電電池中。電能收集充電器是將輸入的功率盡可能大的輸送到所需充電的設備中，使得充電器的充電效率盡可能提高。該充電器對輸入電壓要求低，并且可以最大可能的吸收直流電源中的能量，比一般的充電器節能。系統框圖如圖1所示。

　　圖1系統框圖

　　根據電壓Ui 取值的大小采用兩種直流電源變換器，當電壓為1.1 V< Ui <3.6 V 時(shí)，采用HT7750 組成的Boost升壓電路來(lái)實(shí)現;當供電電源大于3.6 V時(shí)，電路是用單片機控制集成芯片MC34063來(lái)實(shí)現的。MC34063的工作電壓是3~40 V，所以電源輸入電壓只需要在3 V以上就可以讓它工作。單片機能通過(guò)自身休眠來(lái)提高效率，還可以檢測電壓值控制電池的充電，并且由數碼管顯示出檢測的時(shí)間長(cháng)短，這個(gè)時(shí)間可以根據用戶(hù)的要求任意調節。這樣的電路直觀(guān)、穩定、可靠，并且在實(shí)際運用中，在接負載的情況下，它能穩定的達到所需要的電流值和電壓值。同時(shí)電路簡(jiǎn)單易懂，容易調試數據，成功率高。

　　2 硬件電路設計

　　2.1 升壓電路設計

　　升壓電路主要由HT7750組成，HT7750轉換器具有高效率和低紋波。該系列具有超低啟動(dòng)電壓、高輸出電壓精度。只需要3個(gè)外部元件即電感、穩壓管、電解電容，以提供固定輸出5 V電壓。電路如圖2所示。

　　圖2 升壓電路

　　2.2 供電電路設計

　　供電電路是由MC34063芯片構成的穩壓電路，此芯片是一款可降壓也可升壓型的采用PWM 調節方式的開(kāi)關(guān)穩壓電源芯片，MC34063的工作電壓范圍為3~40 V。此電路是把輸入進(jìn)來(lái)的電壓進(jìn)行穩壓處理達到所需電壓值，同時(shí)此電壓還可以作為單片機和ADC0832 的工作電壓。電路構成如圖3所示

　　圖3 供電電路

　　2.3控制電路設計

　　采用8051單片機，它擁有編程靈活、功能強大、而且廉價(jià)的好處，與INTEL公司的8096系列16位單片機相比，8051更具有明顯的價(jià)格優(yōu)勢。同時(shí)能夠滿(mǎn)足需要，成為首選。它可以自身休眠來(lái)減小功耗，提高效率，它由基準電源電路輸出穩定的5 V電壓供電，主要起到檢控電壓的作用。89C51單片機控制AD0832來(lái)檢測電源輸出電壓的大小，從而判斷是否對電池進(jìn)行充電，并且檢測時(shí)間的長(cháng)短可以根據用戶(hù)的需要進(jìn)行設定，通過(guò)數碼管顯示出來(lái)。這里用的ADC是ADC0832芯片，它是一個(gè)串行的ADC，它具有速度和精度都足以滿(mǎn)足此電路，在A(yíng)DC0832的VCC腳與基準電路供電的輸出腳間接一個(gè)大電容從而使輸入給ADC0832的電壓更穩定。電路構成如圖4所示。

　　圖4控制電路

　　2.4充電電路設計

　　該電路是通過(guò)單片機對充電電路的控制從而實(shí)現對電池的充電，起到開(kāi)關(guān)作用。并且電路中加入了LED燈，從而顯示充電器是否工作。電路如圖5所示。

　　圖5充電電路

　　3軟件部分的設計

　　本系統的軟件采用C語(yǔ)言來(lái)編寫(xiě)，所有代碼在UV2下編譯調試。軟件程序設計主要檢測電源輸出電壓的大小，從而對判斷是否對電池進(jìn)行充電，同時(shí)單片機通過(guò)自身休眠來(lái)減小功耗，提高效率。程序主流程圖如圖6所示，休眠時(shí)間控制流程圖如圖7所示。

　　圖6主流程圖

　　圖7休眠時(shí)間控制流程圖