基于PIC单片机的太阳能控制器设计

２ 控 制器 设 计
Ｐ Ｉ Ｃ Ｉ ６ Ｆ系 列单 片 机是 Ｍ ｉ ｃ ｒ ｏ ｃ ｈ ｉ ｐ公司 生 产 的高 性 能微 处 理 器， 具有独特的 Ｒ Ｉ Ｓ Ｃ和 哈 佛 总线 （ Ｈ ａ ｒ ｖ ａ ｒ ｄ ）结 构 。精 简 指 令
容 易 在 充 电后 期 对 蓄 电池 造 成很 大 伤 害 。通过 分 析 比较 ， 采用 阶 段 充 电 法较 为 合 理 有效 。阶段 充 电法 是 在 蓄 电池 充 电前 期 保 持 充 电电流 稳 定 ，当 电压 达到 一 定 的预 设值 后 再 改 用恒 定 电压 充 电 ，第三 阶 段 则在 蓄 电池容 量 达 到基 本 额定 值 后 采用 涓 流 充
优 劣 直 接 影 响 蓄 电池 的使 用 寿命 电和 系统 效 率 的最 佳 转换 。 基
①１ ２ Ｖ或 ２ ４ Ｖ蓄 电池 自动识 别 ， 并配 置相 应 的控制 参数 。 ② 过充 与 过 放保 护 。控 制 器 通过 对 蓄 电池 电压 的检 测 自动 实现 最 佳 充 电状 态 和 负载 的闭合 ， 从而 防 止 蓄 电池 充满 时 的 过 充 以及低 压 时的过 放 。 ③ 防反 充 。通过 串联 二极 管 的单 向导 电性 防 止 蓄 电池 向太
２ ）充放 电控制 。
充 放 电控 制 电路 的设 计 是控 制 器 设计 过 程 中 的关键 。 其
中充 电电路 采用 串联 Ｐ Ｗ Ｍ设 计 ， 可 以实现 蓄 电池 的三 阶段充 电 ， 达 到对 蓄 电池充 电的最佳 状态 。控 制 电路 如 图 ４ 所示。 当蓄 电池 处 于低 压 状 态 时 ，Ｐ Ｉ Ｃ Ｉ ６ Ｆ ８ ８ ３单 片机 通 过 检 测 电 路接 收 电压 信 息 然 后控 制驱 动 Ｔ ｌ 输 出高 电平 ， Ｍ ０ Ｓ管 Ｔ ｌ 导通 ， 太 阳 能 电池 板 开 始给 蓄 电池正 常 充 电。 当蓄 电池 电压 逐步 恢 复 至 正 常 时 ，由充 电驱 动 Ｔ １ 实现 Ｍ Ｏ Ｓ管 Ｔ １ 的通 断 控 制 ， 从 而 改
所示 。
图 ｌ 蓄 电 池三 阶 段 充 电法
２ ）控 制系 统组 成 。
控 制 系 统主 要 通 过太 阳能 控 制器 控制 太 阳 能 电池 板 对 蓄 电 池 的 阶段 充 电 以及 蓄 电池 的合 理 放 电 ，系 统 由光 伏 太 阳能 电池
图３ 电源 电路
板 、太 阳能 控 制 器 、蓄 电池 、负 载 以及 其他 外 围 电路组 成 。 系 统构 成及 原 理框 图如 图 ２ 所示。

Ｐ Ｉ Ｃ Ｉ ６ Ｆ ８ ８ ３单 片机 的上 电复 位 和 正 常 工作 需要 一 个 稳 定 可
靠 的 电源为 其供 电。设 计 中选 择 从蓄 电池取 电 ， 经过 ７ ８ ０ ５芯片
Ｉ ｂ Ｕ６
稳压后 ， 调 整 为 单 片 机所 需 的 ＋ ５ Ｖ工 作 电压 ，电源 电路 如 图 ３
阳能 电池 板反 充 。
于 此 ，本文 设计 了功 能较 为 完 备、充 放 电相对 合 理 、性 能 稳 定 可 靠 的太 阳 能控制 器 。
④ 温度 补 偿 。根 据 检 测到 的 温度 变 化 调整 蓄 电池充 放 电终
止 电压 实现 温度补 偿 。 － ⑤ 独立 按键 设置 工作模 式 的切 换 ， 功能 模式 由数 码管 显示 ， 并通 过 发光 二极 管显 示蓄 电池工 作状 态 。
１ 控 制系统 概 述
１ ）蓄 电池 的常规 充 电方法 。 日常 生 活 中 常规 的蓄 电池 充 电方 法 主 要有 恒 流 充 电法 、恒
压 充 电法 、 阶 段 充 电法 。 。恒 流 和 恒 压 充 电 法 虽 易实 现 ， 却
⑥其 他 保护 。主 要有 蓄 电池 反 接保 护和 负载 保护 。
２ ０ １ ５ ￣ ｊ ｌ 期总第１ ６ ９ 期
Ｓ＿ ＬＩ Ｃ ０ Ｎ ＶＡＬＬＥ Ｙ
国
基于Ｐ Ｉ Ｃ 单 片机 的太 阳能控制 器设 计
刘舂 鹏 ’ ， 贾 金玲 ， 杨红 英 ’ ， 宿 广福 ’ （ １ ． 四 川理工 学 院 自动 化 与电子 信息 学 院 ， 四川 自贡 ６ ４ ３ ０ ０ ０； ２ ．四川理 工 学院计 算机 学 院 ， 四川 自贡 ４３ ６ ０ ０ ０ ） 摘 要 介 绍 了一种 基 于 Ｐ Ｉ Ｃ Ｉ ６ Ｆ ８ ８ ３ 单 片机 的 串联 式 Ｐ Ｗ Ｍ光伏 太 阳 能控 制 器设 计 。该控 制 器 实现 了对 蓄 电池 充放 电的 合理控制。设计同时考虑了温度补偿和必要的保护电路。较普通控制器有成本低 、扩展性强、性能稳定可靠、功能完 备 等诸 多优 点 。 关键词 太阳能 ； 控制器 ； 充放 电 ； Ｐ Ｉ Ｃ 单片机 中 图分 类号 ： Ｔ Ｐ ２ ７ ４ 文献 标识 码 ： Ａ 文章 编号 ：１ ６ ７ 卜７ ５ ９ ７（ ２ ０ １ ５ ）０ １ — ０ ０ ２ ５ － ０ ２
能源 危 机 与 环境 保 护 问题 的 日益 严 重 促使 世 界 各 国越 来越 控制 器可 以实现 的主要 功能 如 下 ：
多 的关 注 新 能源 的开 发 ， 其 中 太 阳能 取之 不 尽 用 、之 不竭 、 无 污 染 、无 公 害 ， 是较 为理 想 的可 再生 清洁 能源 。我 国幅员 辽阔 ， 太 阳 能 资源丰 富 ， 具 备光 伏产 业 的发展优 势 。在 实 际生 活 中 ， 因技 术 和 成本 原 因 ，中小 型 的独 立光 伏 发 电系 统 得 到 了广 泛应 用 。光 伏太 阳能 控 制 器作 为 独立 光 伏发 电系 统 的核 心 ， 其 性 能
电 。阶 段充 电法 如 图 ｉ 所示。
Ｈ・ ｌ
使其 执 行效 率大 为提 高 ， 具有 优越 的开 发环 境 ， 体 积 小、 功 耗低 。 综 合 考 虑 各 种 因 素 ，本 设 计 采 用 Ｐ Ｉ Ｃ Ｉ ６ Ｆ ８ ８ ３ 单 片 机 作 为 主 控
芯片 。
１ ）供 电 电源 。