**单片机设计介绍，基于单片机的太阳能智能充电器、储能器设计系统
文章目录
一 概要
基于单片机的太阳能智能充电器、储能器设计系统概要如下：
一、系统概述
本系统以单片机为核心，结合太阳能板和储能器，设计了一款具有智能充电和储能功能的系统。该系统能够实现对太阳能板充电方向的精准控制，以及电池的智能充电和能量管理。同时，系统还具备过冲保护、电量显示、远程控制等功能，为清洁能源的利用和能源储存领域带来了重大的进展。
二、系统组成与功能
单片机控制模块：
核心：采用32位的51嵌入式微控制器，作为系统的“大脑”，负责整体的控制和数据处理。
功能：接收光敏采集器检测到的光线强度数据，通过PID算法对电机开合度进行调节，保证太阳能板能够面向阳光进行充电。同时，监测电池的电量情况，并根据充电状态和充电需求自动调整充电电流和电压，实现智能充电。
太阳能板模块：
特点：选用可靠性好、稳定性强的太阳能光伏发电板，其输出电压大于5V。
功能：将光能转换为电能，为系统提供稳定的电源。
储能器模块：
核心：选用锂电池作为储能介质。
功能：通过TP4056充电模块为锂电池充电，并通过升压模块输出稳定的5V电压给手机等设备充电。
充电电路模块：
功能：负责将太阳能板产生的电能传输给储能器，并控制充电电流和电压，以保证电池的安全充电。
充电检测电路模块：
功能：实时监测电池的电量情况，并将电量数据传送给单片机进行处理。
过冲保护电路模块：
功能：当电池电量充满时，自动切断充电电路，防止电池过充而损坏。
充电指示电路模块：
功能：通过LED指示灯或其他显示方式，显示电池的充电状态和电量情况。
液晶显示模块：
采用：LCD1602或其他液晶显示屏。
功能：实时显示电池的电压、充电状态等重要参数内容。
按键模块：
功能：通过按键控制输出的通断，方便用户进行操作和控制。
三、系统优势
智能化：系统能够自动调整充电参数，实现智能充电和能量管理。
安全性：具备过冲保护功能，有效保护电池免受损坏。
便捷性：提供电量显示和按键控制，用户可以实时了解充电情况并进行操作。
环保性：利用太阳能作为能源，符合清洁能源的发展趋势。
四、应用前景
该系统可广泛应用于户外设备、移动电源、智能家居等领域，为这些设备提供稳定、可靠的电源支持。随着清洁能源和环保理念的普及，该系统的市场前景十分广阔。
二、功能设计
随着人们的生活水平不断的提高，爱护环境的意识也逐渐增强，对能源的消耗也越来越多，随着地球有限能源资源的慢慢消耗，然们需要来挖掘更多的其他能源资源。而且有限资源不是取之不尽的，从长远来看是不行的。随着现在科技技术的发展，人们发现了更多的清洁能源，例如风能、水能、太阳能等新能源。这些能源都是清洁能源，无污染，在当前是取之不尽的，主要是无污染，对环境无害。这些清洁能源越来越受到人们的关注。通过本文，设计一种基于单片机控制的太阳能充电器。设计该产品的优点有两个：第一它是清洁能源、无害；第二它可以我们没有电源充电的地方、以及充电宝没电的情况下使用，只要有太阳就能有电，方便手机的应急使用。
本次毕业设计设计了一款可通过太阳能光伏电板进行能量转换为电能的设备，主要通过微控制器单片机系统来协调各个模块的运行。首先，再光照足够的情况下，光伏太阳能电板采集光能量转换输出，通过一定的电路变换成直流电。直流电接入通过充电模块对锂电池进行充电，锂电池作为储能设备，将转换的电能储存在电池中。当电池电量充满后，充电模块自动断开太阳能输入的电源，电池电量进入饱和。主控器由锂电池供电，可实时显示当前电池电量及充电情况，可通过按键控制是否给手机充电。该系统利用清洁能源方便了消费者的生活，与传统的充电器更有优势。
选取可靠性好、稳定性强的太阳能光伏发电板；
太阳能板电板输出电压大于5V；
选用可充电电池作为储能介质；
能够通过电池输出稳定的5V电压给手机充电；
能通过按键控制输出充电的开关，避免电池不必要的放电；
操作界面人性化、可显示一些重要参数内容；
通过对以上设计的的需求，总体出该设计分为以下几大模块：微控制器（MCU）、充电电路、充电检测电路、过冲保护电路、充电指示电路、升压模块、控制输出模块、液晶显示模块、按键模块组成。
设计思路
设计思路
文献研究法：搜集整理相关单片机系统相关研究资料，认真阅读文献，为研究做准备；
调查研究法：通过调查、分析、具体试用等方法，发现单片机系统的现状、存在问题和解决办法；
比较分析法：比较不同系统的具体原理，以及同一类传感器性能的区别，分析系统的研究现状与发展前景；
软硬件设计法：通过软硬件设计实现具体硬件实物，最后测试各项功能是否满足要求。
三、 软件设计
本系统原理图设计采用Altium Designer19，具体如图。在本科单片机设计中，设计电路使用的软件一般是Altium Designer或proteus，由于Altium Designer功能强大，可以设计硬件电路的原理图、PCB图，且界面简单，易操作，上手快。Altium Designer19是一款专业的整的端到端电子印刷电路板设计环境，用于电子印刷电路板设计。它结合了原理图设计、PCB设计、多种管理及仿真技术，能够很好的满足本次设计需求。
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仿真实现
本设计利用protues8.7软件实现仿真设计，具体如图。
Protues也是在单片机仿真设计中常用的设计软件之一，通过设计出硬件电路图，及写入驱动程序，就能在不实现硬件的情况进行电路调试。另外，protues还能实现PCB的设计，在仿真中也可以与KEIL实现联调，便于程序的调试，且支持多种平台，使用简单便捷。
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原理图
五、 程序
本设计利用KEIL5软件实现程序设计，具体如图。作为本科期间学习的第一门编程语言，C语言是我们最熟悉的编程语言之一。当然，由于其功能强大，C语言是当前世界上使用最广泛、最受欢迎的编程语言。在单片机设计中，C语言已经逐步完全取代汇编语言，因为相比于汇编语言，C语言编译与运行、调试十分方便，且可移植性高，可读性好，便于烧录与写入硬件系统，因此C语言被广泛应用在单片机设计中。keil软件由于其兼容单片机的设计，能够实现快速调试，并生成烧录文件，被广泛应用于C语言的编写和单片机的设计。
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六、 文章目录
目 录
摘 要 I
Abstract II
引 言 1
1 控制系统设计 2
1.1 主控系统方案设计 2
1.2 传感器方案设计 3
1.3 系统工作原理 5
2 硬件设计 6
2.1 主电路 6
2.1.1 单片机的选择 6
2.2 驱动电路 8
2.2.1 比较器的介绍 8
2.3放大电路 8
2.4最小系统 11
3 软件设计 13
3.1编程语言的选择 13
4 系统调试 16
4.1 系统硬件调试 16
4.2 系统软件调试 16
结 论 17
参考文献 18
附录1 总体原理图设计 20
附录2 源程序清单 21
致 谢 25