基于单片机光伏发电太阳能充电器

基于单片机光伏发电太阳能充电器

吴修丽 黄厚慈 张倩 佘胜安

宿州学院 机械与电子工程学院 安徽宿州

【摘要】

太阳能充电器的原理是将太阳能转换成电能，面对的问题是如何将太阳能转换成合适的电能给手机充电。太阳能充电器是由电压转换模块、电压电流检测模块、显示模块、电源电路模块、电池储电模块组成。

该太阳能充电器主要应用于手机充电，由STC89C52单片机作为控制器，将太阳能电板采集的光能转化为电能，向TP4056芯片供电，将电能储存在锂电池中，再通过升压模块，给手机充电。充电时该充电器的红灯亮，由ADC0832作为A/D转换器，获取电压信号，并将采集的信号显示在在LCD1602液晶屏上，充电结束绿灯亮。本文阐述了该设计的电压转换原理，采集电压电流并显示的原理。

【关键词】太阳能充电器；DC-DC升压模块；TP4056充电模块；ACD0832数模转换模块

1 设计背景及意义

21世纪，人们离不开用电器，离不开电能，我们在户外游玩或工作时，都会有手机没电的经历，提供充电的地方有限，因此我们会无法正常使用手机。充电宝、手机等多种电器都采用该太阳能充电器充电。彻底解决了户外运动手机电量用完，停电，偏远地区缺电等问题。太阳能是地球上随处可取的能量，只要把太阳能充电系统放在太阳光下，就可以获得电能，给手机充电，所以该设计对于使用区域没有限制，其功能强大，方便使用。

2 系统硬件设计

2.1 充放电模块

太阳能电池充放电模块由太阳能电板、充电模块、5V升压模块和锂电池组成，太阳能电板把光能转化为电能，存储在锂电池中，给USB提供5V电压。其原理图如图1所示。

图1 太阳能电池充放电模块

太阳能光伏发电板选用的是5V2W的单晶钢化玻璃，它主要用来将光能转化为电能。

充电模块选择TP4056升压模块，该模块充电电流为1A，输入电压范围为4.5V-5.5V，当电压充满时为4.2V。

升压模块采用DC-CD电源模块，该模块是可调的升压稳压模块,可以向其输入2V-24V范围内的电压，该模块的最大输出电流为2A，可调节其输出电压。

该设计的电池选择2000mA的锂电池。

2.2 主控制模块

主控制CPU模块选择STC89C52单片机，由单片机接收由ADC0832采集的电压电流信号，并把电压电流显示在LCD1602显示屏上，由单片机内部定时器计时并显示在LCD1602上。控制模块CPU原理图如图2所示。

2.3 电压电流检测模块及显示模块

选用ADC0832 A/D转换模块作为该设计的电压电流检测装置，将检测的信号传送给CPU主控模块，由STC89C52单片机控制电流电压，使之处于合适范围内。

采用LCD1602作为显示模块，LCD1602液晶显示器是一种使用广泛的字符型液晶显示模块。在本设计中可以显示充电时间，电压电流。

3 系统框图和程序框图

3．1 系统框图

太阳能充电器采集光照转换为可用电能的转换过程为，太阳能电板吸收光能，发生光电反应产生电荷，把太阳能电板产生的电荷存储在2000mA的锂电池中，可以通过TP4056充电模块上的MICRO口直接充电,也可以通过锂电池经升压模块DC-DC升得5V的电压经USB口快速充电，充电过程中红色指示灯亮，蓝色指示灯亮时表示充电完成，通过ADC0832模块可获得充电过程中电路的电压，经STC89S52单片机处理，显示在LCD1602的液晶屏上，液晶屏上可显示充电时间，充电电压。太阳能充电器结构图如图4所示。

图4 系统结构图

3.2 程序框图

本设计的功能是把太阳能经过转换模块，以数据的形式，传送给单片机，单片机再对电压电流进行调整，同时单片机把获得的数据通过LCD1602液晶屏显示，显示充电时间，充电电压。其转换流程图如图5所示。

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图5程序流程图

4. 录入程序

先用万用表检查各个引脚的电压电流，查看是否在预期误差之内，可以在相应位置插入STC89S51单片机、DAC0832数模转换模块、LCD1602液晶显示屏、升压模块、降压模块等，避免造成元器件的损坏，在程序调试中，可能出现延时过长或过短的情况，都可以通过调整程序，使之正常。

【参考文献】

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（项目名称基于单片机光伏发电太阳能充电器 项目编号201910379011）