基于微控制器的太阳能充电器的电路和工作原理

“基于微控制器的太阳能充电器”项目非常受欢迎，每个人都知道它。在这里，我们将讨论该项目的施工细节和适用领域。

由于过度的不可再生能源消耗，我们人类面临着许多困难。可再生能源被认为是我们摆脱这种局面的唯一希望。太阳能就是其中之一，因其易于获得、有效成本和可靠性而遍布各地。“基于微控制器的太阳能充电器”项目是展示我们周围资源的轻松利用并从中获取尽可能多的好处的最好例子。

最近的照明系统，包括太阳能灯、家庭照明系统、路灯、庭院灯、热水器和太阳能电池组，都由太阳能驱动电力。如果你正在考虑如何将这种自然形式的能量转化为这些设备的动力，那么让我告诉你。该变换系统仅包括四个主要组件：太阳能光伏
（PV） 组件、可充电电池、太阳能充电控制器和负载。

在这里，光伏组件捕获光线，可充电电池充当能量仓库，负载包括要供电的设备。太阳能充电控制器考虑到根据可充电电池的容量在电池中存储足够的电荷这一事实。因此，它在整个系统中起着至关重要的作用，成为太阳能电池板、电池和负载之间的关键环节。

通用组件 LCD 描绘了系统的当前状态。

基于微控制器的太阳能充电器的电路和工作原理

“基于微控制器的太阳能充电器”项目是围绕PIC16F877A（IC1）微控制器作为主要组件制造的。除此之外，该项目还采用了调节器7805（IC2）和一些分立元件。基于微控制器的太阳能充电器的整个电路布局如图1所示。

谈论中心组件;PIC16F877A，它为业余爱好和产业发展提供了理想的解决方案，同时证明了自己值得普及和强大。该IC采用哈佛架构。充电控制操作由该组件通过太阳能电池板执行。

关于核心组件的迷人事实;8 位微控制器功耗低，但性能最佳。8kB 闪存、256 字节 EEPROM、368 字节 RAM、33 个输入/输出
（I/O） 引脚、10 位 8 通道模数转换器 （ADC） 和 3
个定时器等多种特性使该器件更具吸引力。为确保可靠性，它还具有片上R-C振荡器，在同步I2C接口中至关重要。简单指令的数量，这个设备可以处理是35。这些指令大多是单周期的，分支有双周期指令。

对于带微控制器的 LCD 接口，LCD 模块的数据引脚 D0-D7 与微控制器的端口引脚 RB0-RB7 连接。同样，LCD 的
RS（寄存器选择）、R/W（读/写）和 E（使能）连接到端口引脚 RD1、RD2 和 RD3。对于对比度控制，使用预设的
VR3。为了执行手动复位操作，开关SW1包含在电路中。微控制器所需的基本时钟频率由一个 4MHz 晶振和两个 33pF 电容组合提供。

微控制器的三个特定引脚监控参数状态。这些端口引脚 RA0、RA1 和 RA2
收集所需的输入，以分别连续检查电池电压、充电电流和太阳能电池板电压。因此，根据收集到的信息，对整个过程进行控制，并在LCD模块上显示有意义的信息。一旦端口引脚
RA3 变为高电平，太阳能电池板和电池之间的连接就会建立，然后晶体管 T1 变得饱和并且继电器 RL1 通电。

微控制器和 LCD 模块的 +5 V 稳压电源由稳压器 7805 提供。根据电压，充电过程可以通过两种不同的方式进行——升压和涓流。12V
是确定电池是在升压模式还是涓流模式下充电的定义参数。对于低于 12V
的电压，充电在升压模式下完成，对于更高的电压，则激活涓流模式。在涓流模式下，电池以放电速率充电。

“基于微控制器的太阳能充电器”项目还提供了有关太阳能电池板收集的能量限制的必要信息。这些信息被用来估算可以从太阳本身提取的确切能量。

基于微控制器的太阳能充电器的构建和测试

图2和图3分别给出了基于PIC16F877A微控制器的太阳能充电器的精确单面PCB布局及其完整的组件布局。强烈建议在PCB上执行组装过程，以在一定程度上避免时间和组装错误。但是，在组装组件时必须格外小心，并且必须仔细检查忽略的错误。为了消除组装过程中对
IC 的可能损坏，使用了 IC 基座。为确保安全，在放置IC之前，在测试点TP1处检查电源电压（5V），如图所示。

图 2：基于微控制器的太阳能充电器的焊边 PCB

图3：基于微控制器的太阳能充电器的组件侧PCB

为了避免进一步的复杂化，在实施电路之前，系统会针对电池和太阳能电压进行校准。而且，这是通过以下方式完成的：-

电池电压 |基于微控制器的太阳能充电器

断开项目中使用的电池。然后在 IC2 （7805） 的输入点接地处施加 20V。在 IC1 （PIC16F877） 的引脚 2
处，使用万用表检查电压值。之后，通过改变预设的 VR1 以获得 5V 来对电路进行必要的调整。同样，在 IC1 （PIC16F877） 的引脚 4
处进行电压测试，以确保该点的电压为 5V。当电池连接回系统时，IC1 （PIC16F877） 引脚 2 处的电压值必须约为 3V。

太阳能电压 |基于微控制器的太阳能充电器

没收电路中的太阳能电池板。将 12V 电池连接到与地面相关的太阳能正极端子上，然后监控 IC1 （PIC16F877） 引脚 4
处的电压电平。现在，预设的 VR2 被调整为获得 3V。在 IC1 （PIC16F877） 的引脚 7 处，我们可以检查继电器 RL1 是否使能。

在完成所有这些校准步骤后，“基于微控制器的太阳能充电器”电路就可以植入了。该电路产生太阳能，该值以每秒瓦特为单位计算并显示在 LCD
上。为了获得以瓦特秒为单位的能量，功率是积分的。

LCD的信息列表，按照下面给出的顺序：

电池电压（毫伏）

2.电池电流（毫安）

3.能量（瓦特秒）

4.功率（瓦）

5.太阳能电池板电压（毫伏）

6.充电器模式：升压或涓流

基于微控制器的太阳能充电器软件代码

程序代码编写简单;基本语言，因此易于理解。Oshonsoft 的 PIC Simulator IDE 用于编译项目代码。IDE
是一个简单的软件，它提供了一种使用基本命令对系统进行编程的简单方法，然后在编译后生成相应的十六进制代码。另一种称为程序刻录机或编程器的设备用于刻录/加载，因此生成的十六进制代码被放入微控制器中。

电路“基于微控制器的太阳能充电器”首先检测太阳能电池板上的电压，如果电压超过 12.6 伏，则遵循流程图上的下一条指令。而且，如果电压读数低于
12.6 伏，则一条信息;LCD 模块上显示“低太阳能伏特”，除非电压大于定义的电压，即 12.6V，否则它会重复。

在第二阶段，监控电池电压，并根据结果监控充电模式;决定提升或涓流模式。如前所述，对于超过 12V 的电池电压，激活涓流模式，对于低于 12V
的电池，触发升压模式。在凌晨，还会读取EEPROM的瓦时读数，该读数提供了从太阳获得的功率的近似值。

“基于微控制器的太阳能充电器”项目包括一个计时器，每 65.56 毫秒生成一次中断。在 ISR（中断服务例程）中，15第计数是指每 65.56×15
=983.4 毫秒计算系统的功率和能量，即大约 1
秒。吸收的功率每秒积分一次，以获得以瓦特秒为单位的能量。这些瓦时读数直接存储在微控制器的EEPROM中，以避免在断电期间丢失数据。同样，这可能导致 EEPROM
中的覆盖。为了解决这个问题，每 30 分钟按编程方式写入 EEPROM。

基于微控制器的太阳能充电器的PAETS列表

电阻器（全部 1/4 瓦，± 5% 碳）

R1= 10 KΩ

R2= 5 Ω，5W

R3= 1.2 KΩ

R4= 47 Ω

虚拟现实1– 虚拟现实3= 10 KΩ 预设

电容器

C1= 0.1 μF（陶瓷盘）

C2、C3= 33 pF （陶瓷盘）

半导体

集成电路1= PIC16F877A（微控制器）

集成电路2= 7805（5V系列线性稳压器）

T1= BC548（通用NPN双极结型晶体管）

D1、D2= 1N4007 （整流二极管）

杂项

西 南部1= 一键式轻触开关

RL系列1= 12V，单转换继电器

XTAL1型= 4 MHz晶振

液晶显示器1= 16 个字符*2 行 LCD 模块

巴特1= 12V铅酸电池

太阳能电池板