周欐顏

（常州劉國(guó)鈞高等職業(yè)技術(shù)學(xué)校 江蘇 常州 213000）

1 引言

在市面上常見的便攜電子設(shè)備充電方式中，太陽(yáng)能智能充電是比較少見的，傳統(tǒng)的充電方式隨機(jī)性較差，且對(duì)新能源和清潔能源的應(yīng)用率也不高。因此，研究太陽(yáng)能智能充電系統(tǒng)單片機(jī)控制技術(shù)幾乎已經(jīng)成為必然趨勢(shì)，需要行業(yè)內(nèi)工作人員深入探討。

2 太陽(yáng)能智能充電器工作原理

太陽(yáng)能智能充電器主要是使用太陽(yáng)能電池板對(duì)能源進(jìn)行收集，從而將在自然環(huán)境中獲得的太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換成電能，屬于一種半導(dǎo)體器件。在使用單片機(jī)控制電壓采集器時(shí)，行業(yè)內(nèi)工作人員可以實(shí)時(shí)采集用電設(shè)備充電的電壓，同時(shí)將電壓隨時(shí)體現(xiàn)在液晶屏當(dāng)中。顯然此種工作方式十分便捷，工作人員能夠通過顯示屏上面體現(xiàn)的數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)觀察便攜式用電設(shè)備的充電詳情。且在單片機(jī)測(cè)試獲得基準(zhǔn)電壓之后，工作人員就能夠修正用電設(shè)備的實(shí)際充電情況，也就是可以保障用電設(shè)備始終處于最合理的用電狀態(tài)下。在太陽(yáng)能智能充電器工作的過程中，一旦用電設(shè)備的電池充滿，工作人員還可以利用單片機(jī)控制技術(shù)將電源切斷，保障設(shè)備電池的使用壽命得以延長(zhǎng)。

顯而易見的是，“互聯(lián)網(wǎng)+”背景下太陽(yáng)能智能充電系統(tǒng)，設(shè)計(jì)過程中已經(jīng)有了與大數(shù)據(jù)之間的接口，工作人員可以使用無線通信系統(tǒng)將與用電設(shè)備相關(guān)的信息傳輸?shù)皆贫?，最終實(shí)現(xiàn)和用電設(shè)備終端的智能互聯(lián)與信息交換效果。

3 太陽(yáng)能智能充電器設(shè)計(jì)

3.1 單片機(jī)最小系統(tǒng)

太陽(yáng)能智能充電器中使用的主要是51系列單片機(jī)，這些可以作為主控制器使用，其中最小的控制系統(tǒng)就是由時(shí)鐘電路和復(fù)位電路等零件組成。

3.2 太陽(yáng)能充電電源系統(tǒng)

實(shí)際上太陽(yáng)能電池板中獲得的電能并不能直接為單片機(jī)帶來動(dòng)力，同樣也不能直接給便攜式電子產(chǎn)品充電，而是需要經(jīng)過降壓和穩(wěn)壓處理之后，才能夠?yàn)閱纹瑱C(jī)提供其運(yùn)轉(zhuǎn)所需要的電壓。在單片機(jī)控制過程狀態(tài)下的太陽(yáng)能智能充電器，普遍需要使用LM2675的電源管理模塊進(jìn)行相關(guān)的電壓降壓操作，即穩(wěn)定控制工作。上述模塊系列當(dāng)中，開關(guān)穩(wěn)壓和集成，都能夠在充電器的內(nèi)部構(gòu)成固定振蕩器，而工作人員需要做的則是使用較少的外圍器件，構(gòu)成相對(duì)高效和穩(wěn)定的電路結(jié)構(gòu)。這樣做能夠在較大程度上縮小散熱片體積，對(duì)于太陽(yáng)能智能充電器電源系統(tǒng)來講，大部分情況下對(duì)于散熱片的需求程度也不高。當(dāng)前我國(guó)太陽(yáng)能智能充電器當(dāng)中，普遍都有比較完善的保護(hù)電路，其中包含但不限于電流限制和熱關(guān)斷路，芯片也能為充電器提供穩(wěn)定的外部控制引腳。簡(jiǎn)單講就是在太陽(yáng)能智能充電器當(dāng)中安裝LM2575處理模塊之后，電壓竟能夠經(jīng)過模塊處理直接進(jìn)行便攜式設(shè)備充電工作。

3.3 斬波電路設(shè)計(jì)

太陽(yáng)能智能充電器一般情況下使用的工作原理是降壓斬波。

在斬波電路原理圖中，V代表的是全控器件，使用的續(xù)流二極管是IGBTD[1]。觀察全控器件中的柵極波形，即UGE，可以發(fā)現(xiàn)在全控器件通態(tài)時(shí)，Ui就能夠向負(fù)載進(jìn)行供電工作，此時(shí)UD=Ui。在V處于斷態(tài)時(shí)，負(fù)載電流就能經(jīng)過二極管，即D進(jìn)行續(xù)流，這時(shí)的電眼UD幾乎等于0，運(yùn)行一個(gè)周期T結(jié)束之后，再驅(qū)動(dòng)導(dǎo)通V之后，就要重復(fù)上一周期的工作過程。整個(gè)過程中負(fù)載電壓平均值的計(jì)算公式如下[2]。

公式（1）中，ton表示V處于連通狀態(tài)的時(shí)長(zhǎng)，而toff則是V處于切斷狀態(tài)時(shí)的區(qū)間，T=開關(guān)周期，α=導(dǎo)通比，簡(jiǎn)而言之就是α=ton/T。同時(shí)，公式當(dāng)中的輸出到負(fù)載的電壓平均值，即Uo最大等于Ui，工作人員減小占空比α之后，Uo就會(huì)同步減小，且輸出電壓＜輸入電壓，這也是此種電路名稱的由來。

3.4 電壓采集系統(tǒng)

太陽(yáng)能智能充電器當(dāng)中的電壓監(jiān)控系統(tǒng)使用的一般是PCF8591芯片，此種芯片屬于單片集成結(jié)構(gòu)，供電方式是單獨(dú)供電，同時(shí)具有功耗很低的優(yōu)勢(shì)。該芯片的模擬輸入有4個(gè)，模擬輸出和串行I2C總線接口均有一個(gè)[3]。芯片當(dāng)中的3個(gè)地質(zhì)引腳都能夠應(yīng)用在硬件地址編程當(dāng)中，且可以兼容同樣的I2C總線，也能介入8個(gè)該芯片的器件，且不需要添加額外的硬件。此種特點(diǎn)促使這種芯片能夠更加方便地納入物聯(lián)網(wǎng)當(dāng)中，最終促使物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備當(dāng)中的信息交換工作有效落實(shí)。

3.5 液晶顯示電路設(shè)計(jì)

太陽(yáng)能智能充電器的液晶顯示電路設(shè)計(jì)工作可以以某充電器為例，該充電器當(dāng)中使用的顯示器是LCD1602，這種顯示器能夠有效實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)話的要求[4]。它使用了11根數(shù)據(jù)線保障人機(jī)交互功能得以實(shí)現(xiàn)，其中有3根控制線是并口形式，另外8根則是能夠直接連接到單片機(jī)的并行口當(dāng)中。

4 太陽(yáng)能智能充電器單片機(jī)控制技術(shù)

4.1 功能特點(diǎn)

在功能的層面分析，工作人員若具備合理應(yīng)用單片控制技術(shù)的能力，就能夠?qū)?shù)據(jù)展開自動(dòng)化的運(yùn)算和結(jié)果存儲(chǔ)。顯然，太陽(yáng)能智能充電器當(dāng)中的單片機(jī)里，計(jì)算器元件屬于至關(guān)重要的組成部分，具備強(qiáng)大的數(shù)據(jù)運(yùn)算功能，工作人員利用該功能能夠高效率地完成充電器系統(tǒng)當(dāng)中多個(gè)數(shù)據(jù)之間的運(yùn)算，再在記憶器組成部件的輔助下對(duì)運(yùn)算過程中產(chǎn)生的多個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)果實(shí)現(xiàn)良好存儲(chǔ)。

除重視數(shù)據(jù)計(jì)算和存儲(chǔ)功能之外，工作人員還需要關(guān)注充電器中單片機(jī)控制系統(tǒng)的中央處理器功能，這能夠保障暫停命令在程序當(dāng)中的效果，可以實(shí)現(xiàn)充電器運(yùn)行過程中指令中斷的操作。數(shù)據(jù)通信技術(shù)顯然會(huì)對(duì)單片機(jī)控制技術(shù)的運(yùn)行產(chǎn)生直接影響，在這一技術(shù)的輔助下，工作人員就能夠完成數(shù)據(jù)的傳輸和交換工作，也能保障相關(guān)數(shù)據(jù)交換處理的科學(xué)性。

一般太陽(yáng)能智能充電器當(dāng)中的單片機(jī)外圍設(shè)備都有相似的功能，即在設(shè)備中計(jì)算機(jī)和中央處理器發(fā)揮自身價(jià)值的同時(shí)，不需要外圍設(shè)備的輔助也能保障工作質(zhì)量，但一旦設(shè)備當(dāng)中的某一單片機(jī)產(chǎn)生功能問題，就需要簡(jiǎn)單對(duì)外圍設(shè)備進(jìn)行處理，如更換零件、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移等，都是為了保障單片機(jī)可以在太陽(yáng)能智能充電器墊片控制技術(shù)的落實(shí)當(dāng)中發(fā)揮自己應(yīng)有的價(jià)值。

4.2 控制原理

在太陽(yáng)能智能充電器的工作當(dāng)中，弱電控制強(qiáng)電是很常見的情況[5]。單片機(jī)技術(shù)作為核心控制技術(shù)，在整個(gè)電力系統(tǒng)運(yùn)行的過程中都能夠起到十分重要的作用。這種工作的控制原理在于，能夠?qū)﹄娐分械亩O、三極管和繼電器進(jìn)行相對(duì)科學(xué)的使用，合理處理之后，就能夠控制強(qiáng)電設(shè)備。

例如，在太陽(yáng)能智能充電器當(dāng)中的容器恒溫控制系統(tǒng)里，單片機(jī)控制技術(shù)能夠在掌握控制傳感器溫度的過程中，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)測(cè)溫的目的，也能夠高效處理后期獲得的溫度測(cè)量數(shù)據(jù)。除此之外，單片機(jī)控制技術(shù)還可以按照太陽(yáng)能智能充電器的工作規(guī)律，對(duì)容器的恒溫控制系統(tǒng)展開全面判斷，自動(dòng)對(duì)比溫度技術(shù)就是該技術(shù)中的輔助內(nèi)容，一旦實(shí)際容器的溫度在設(shè)定數(shù)值以上或以下，單片機(jī)控制技術(shù)人員就可以調(diào)整電路系統(tǒng)溫度。

5 太陽(yáng)能智能充電器單片機(jī)控制技術(shù)的應(yīng)用

5.1 推進(jìn)現(xiàn)代化發(fā)展

太陽(yáng)能智能充電器單片控制技術(shù)使用過程中，該技術(shù)一出現(xiàn)就獲得了比較廣泛的應(yīng)用，尤其是在強(qiáng)電控制方面，對(duì)相關(guān)問題的緩解程度很高。若工作人員根據(jù)設(shè)備進(jìn)行合理使用，具體的控制技術(shù)現(xiàn)代化程度必然有所提升，整個(gè)充電器也能更加智能化。在太陽(yáng)能智能充電器中全面使用單片機(jī)控制技術(shù)的價(jià)值十分明顯，一方面工作人員可以確保單片機(jī)在自身智能化全面收集控制信息的同時(shí)，提升數(shù)據(jù)處理工作的有效性，也能保障充電器副功能時(shí)效性提升。另一方面，充電器未來發(fā)展過程中單片控制技術(shù)的應(yīng)用，也能為后續(xù)太陽(yáng)能智能充電器的應(yīng)用奠定穩(wěn)定基礎(chǔ)。

5.2 保障控制工作時(shí)效性

在太陽(yáng)能智能充電器的研究過程中，加入單片機(jī)控制技術(shù)能夠全面提升充電器整體控制時(shí)效性，在目前我國(guó)相關(guān)行業(yè)的發(fā)展?fàn)顟B(tài)背景下分析，單片機(jī)控制技術(shù)的應(yīng)用能夠促使智能充電器的安全性更強(qiáng)。單片機(jī)自身作為一項(xiàng)單獨(dú)的智能計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，在充電器智能系統(tǒng)的應(yīng)用過程中，有很高的數(shù)據(jù)傳輸價(jià)值，既能夠保障對(duì)周邊環(huán)境信息采集的全面程度，又能夠在此基礎(chǔ)上落實(shí)控制反饋工作，實(shí)現(xiàn)對(duì)充電器和便攜式電子產(chǎn)品最終控制的目的。

5.3 提升控制工作準(zhǔn)確性

未來人們對(duì)便攜式電子產(chǎn)品的依賴程度必然越來越大，太陽(yáng)能智能充電器研發(fā)行業(yè)當(dāng)中的工作人員需要先明確市場(chǎng)先進(jìn)技術(shù)和需求，才能夠保障單片機(jī)控制技術(shù)的應(yīng)用時(shí)效性和靈活性更高，達(dá)到避免資源浪費(fèi)的效果。如一旦充電器產(chǎn)生異常情況，單片機(jī)控制技術(shù)就能夠在智能計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的幫助下，對(duì)相關(guān)故障進(jìn)行識(shí)別，最終作出自動(dòng)化和智能化程度更強(qiáng)的決策，盡可能提升控制技術(shù)落實(shí)效果。

6 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在單片機(jī)控制技術(shù)輔助下的太陽(yáng)能智能充電器，基本上能夠滿足當(dāng)下我國(guó)市面上所有便攜式電子設(shè)備對(duì)于充電功能的需求。此種技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)結(jié)合使用之后，更能夠?qū)Ρ銛y式電器進(jìn)行升級(jí)。且該技術(shù)的軟硬件開發(fā)成本都不高，對(duì)成本投入的要求也不嚴(yán)格，因此未來的發(fā)展前景十分可觀。