论文总字数：15575字

目 录

1、 绪论 1

1.1 本题目的研究背景 1

1.2 本题目所主要研究的目的以及其意义 1

1.3 本题目研究的主题思路 1

1.4 该题目研究的主要任务 2

2、太阳能电池的研究以及其分析 3

2.1 太阳能电池的工作原理 3

2.2 太阳电池的等效电路 3

2.3 太阳能电池板的输出特征以及其影响因素 4

2.3.1光照强度给光电池的转换效率所带来的影响 6

2.3.2温度对光电池输的出特性所带来的影响 6

2.4该系统所使用的光伏电池 7

3、光能充电器的硬件部分的设计 8

3.1 系统总体的设计方案 8

3.2 电源电路部分的设计 8

3.2.1 CN3722芯片简介 8

3.3.1单片机介绍 9

3.3.2单片机电路 10

3.4 按键部分的电路设计 10

3.5 降压斩波电路的设计 11

3.6 A/D转换电路的设计 11

4、光能充电器的软件部分设计 12

4.1 本系统整体的程序框架 12

4.2 电路的启动初始化 12

4.3 按键的采集程序 13

4.4 数据的采集以及模数的转换程序 14

4.5充电子程序的设计 15

4.6 电源子程序的设计 16

5、电路的测试 18

5.1软件测试 18

5.2硬件的测试 19

6、结论 21

参考文献： 22

致谢 23

附录1：主电路原理图 24

附录2：成品硬件图 25

太阳能充电器

顾岩

，China

Abstract: With the deterioration of the environment pollution and energy shortage,the development and utilization of solar energy have more and more get people's attention. In this paper, we design a clear charging system of environmental protection,through to the battery recharged to meet the demand of small power equipment of power supply. This article focuses on using the CN3722 chip to realize the solar charging control technology, CN3722 chip has a series of advantages such as encapsulation,small and less peripheral components. Some other functions of the chip include for temperature monitoring of the battery, low input voltage latches and charging status indicator and the overvoltage protection on the battery.

Key words: CN3722; encapsulation; temperature monitoring; overvoltage protection

绪论

1.1 本题目的研究背景

随着电力跟煤炭以及石油等不可再生的能源的频频告急，能源急缺的问题已经日益的变成了限制着经济发展重要问题。好多的国家都已经开始了实施了“阳光计划”，太阳能源的开发，跟减少不可再生的能源的消耗还有降低对环境所造成的污染已经成为全人类的主要目标，太阳能源的开发可以使太阳能使用起来更加的方便，而且又经济又实惠。光能的开发必定会成经济发展的最新的并且是最大的动力。

太阳电池是使用阳光和材料的互相作用来直接的产生出电能来，并不用使用可燃物和水等一些其他的物质，在使用的过程当中并不会不放出包括CO2等在内的任何的有害的气体，太阳能是对环境来说无污染的并且是可以再生的能源。开发和利用太阳能对改善生态环境和减少温室气体的排放有着至关重要的意义。

到目前为止，太阳能电池的使用早就已经从军事领域跟航天等领域进入到了工业跟商业以及农业领域了。并且随着太阳能电池的制造技术的增长还有就是新的光能跟电能的转换的装置的开发出来，好多好多的国家对环境以及生态的保护导致了对可再生的清洁的能源的巨大要求，太阳能电池将会为我们整个人类将来能够大规模的使用太阳能开辟出宽阔的前景。

1.2 本题目所主要研究的目的以及其意义

所有使用过手机的人都会有这样或者是那样的经历，上街或者是出去玩的时候手机电池没电了，而且又没有地方可以给手机进行，充电尤其是在火车和汽车以及轮船等一些不带电的交通工具上，没有电源并且手机电量不足，这就让手机就成为了人与人之间交流的盲区，同时还造成了许多没有必要的麻烦还有经济上的损失。为了能够有效的处理这样的生活难题，我这个毕设专门的设计出了一个太阳能光能充电器，它可以有效的解决那些我们日常生活中经常会碰见的麻烦，还能给人们生活带来很大的方便。在节约能源的同时，太阳能电池也给人们的生活带来了极大的方便，这可是居和家旅行必备之物。在通过了对本课题的研究之后，我除去对一些在书本上所学到的知识的得到了进一步的巩固以外，还把理论跟实践结合到了一起，还把知识变成了生产力。

1.3 本题目研究的主题思路

我这个太阳能智能充电器主要就是通过使用太阳能电池板来把太阳能给转换成电能，然后再经过CD/DC的转换电路的处理后，让负责充电的电路来给负载提供能量。我们所使用的锂电池在一般的情况下好像并不适合使用全过程的恒流的充电方式来进行充电，而是使用刚一开始的恒流来给您的手机来进行快速的充电，然后再等到手机锂电池的电压变大到了开始设定的4.2伏特的时候，再让太阳能充电器自动的变成恒压的充电的方式来给手机继续进行充电，这样的充电方式对保存手机电池的容量有着莫大的好处。与此同时，在充电的过程当中再使用LED灯跟数码管来进行电量指示，而且我在我这个系统里边还设计了一个过流以及过压的保护电路，还有就是为了避免因为电池的过度充电而导致你手机里的电池损坏，这个充电器还使用了模块式的结构以及数据线的接口，它不仅可以给还可以对照相机还有录像机以及MP3等一系列的数码电器来进行充电。我在这篇文章中所介绍太阳能智能手机充电器跟普通的手机充电器相比较起来，它的特别之处就是除了所使用能量的提供源是来自太阳能充电器的电池板之外，同时还充分的使用了单片机的智能性，而且还设置有较为完整的电压跟电流的检测以及保护电路。当太阳光的光照强度不是足够强的时候，指示灯是不会亮的，只有当太阳光足够强的时候并且是太阳能充电器为您的手机进行充电的时候，LED指示灯才会亮起来。

1.4 该题目研究的主要任务

结合了系统设计的主体思路以及任务的一系列要求，我研制出了一个基于单片机控制的多功能的太阳能只能手机充电器，我这个设计的主要任务包括：一就是硬件部分的设计：电源的设计，还有单片机的控版块部分的设计，以及显示电路的版块部分的设计还有就是降压的斩波电路的模块部分的设计，以及电路检测的模块部分的设计还有就是A/D转换部分的模块化设计跟太阳手机的充电器的电路的原理图部分的设计。第二部分就是软件部分的设计：包括电路的启动以及初始化程序部分的设计还有就是按钮采取程序部分的设计，还有就是数码管的显示部分的程序的设计跟数据的采集部分以及模数转换部分的程序部分的设定，最后就是充电的子程序部分的设计以及电源的子程序部分的设计。

2、太阳能电池的研究以及其分析

2.1 太阳能电池的工作原理

太阳能充电器的电池板的表面上覆盖着一层薄薄的金属薄膜似的半导体小薄片。当太阳光照射在的他上边的时候，就产生出了电子———空穴对。然后光能就会以产生的电子一—空穴对的形式来变换成为电能。而在薄片的另一端和金属膜当中就会生成一些电压，在物理学上我们把这一现象称之为光伏效应。太阳电池就是一个使用光伏效应来将光能给变成为电能的一个装备。 对于半导体P-N结，光伏效应则更加明显，因此，太阳能光伏电池全是由半导体组成的。

太阳能电池的基础结构就相当于一个巨大面积的二极管，他的基本的特点也跟二极管相类似。当你用差不多波长的光照到半导体之上的时候，半导体把太阳光照射过来的光能给吸收掉了过后，在导带跟价带中就会产生不平衡的载流子一—电子以及空穴。而在半导体的内部，在P型跟N型的交界面的两端会形成一个势垒电场，势垒电场会把电子给驱赶到N区，而空穴则会被被驱赶到P区，从而让得N区的内部会有剩下的电子，在P区的内部就会有剩下的空穴。像这样产生的一个个电池元器件，如果再把它们给串联或者是并联起来的话，就会输出来相当的的电压以及电流还有功率。然后，太阳光的光能就会被太阳能电池板给转成可以直接使的电能。

此外，在太阳能电池板的受光面之上，还盖着一层薄薄的蓝色的氧化硅薄膜儿来降低对照射过来的太阳光的反射，它的作用就是可以增加电池对照射到太阳能电池板上边的太阳光的吸收效率。

2.2 太阳电池的等效电路

太阳能电池板在受到了太阳光的照射之后就能产生电流。这电流能跟着太阳光强度的增加而增加，当太阳能电池板受的太阳光的强度一定的时候，就能把太阳能充电器当成一个恒流的电源来看待。到目前为止，人类所使用的光电池在受到太阳光的照射之后就会产生一个偏离电压，所以在理想状态下的时候，可以根据图2.1所画的等效电路来看待。

V

图2.1 理想情况下的太阳能电池的等效电路图

(2-1)

当I=0的时候，就能得到太阳电池两端的开路电压

(2-2)

其中I表示的是电池单元所流出来的电流；I_L代表PN结两端的电流[A]；I_O表示的是二极管两端的反向饱和电流[A]；V则代表两边儿的外加电压【V】；q就是单位电荷(1.6×10^-19K库仑)；K表示的是玻耳兹曼常数(1.38×10^-23J/K)；T就是绝对温度(T=t 273K)；n代表二极管指数。然而在现实生活当中的电池里，因为电池上表面跟下表面是互相接触的，而且材料的本身就拥有相当的电阻率，所以当流过负载的电流流过它们之后，必定会引起损耗。与此同时呢，因为电池漏电的原因，使一些本来就得应该流过负载的电流造成了短路，这种作用可以使用一个并联的电阻R_SH来等效表示。如下图2.2所示。

图2.2 现实当中光电池的等效电路图

(2-3)

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