基于超级电容的无线充电设计参赛作品说明书

参赛作品说明书

课题名称：单片机控制的无线充电的

微型电动汽车设计

所属院校：海口经济学院

院系专业：信息工程学院通信工程制作团队：赵洋涛、范倩、唐轲

指导老师：孙玉轩、何斌

完成时间：2013.6.11

摘要

本作品主要采用无线充电技术与超级电容，用单片机控制无线充放电的切换，无线充电线圈的定位，实现了无线充电的微型电动汽车设计。本系统使用无线充电与超级电容，可安全，快速，有效的为小车提供电能。亲手设计基于单片机的无线控制模块电路，并制成了PCB板，通过软件编程实现无线充放电模式的自动切换并用LED灯提示，可随时用LCD显示充电的电压，充电的时间。小车用L298N电机驱动模块进行驱动，并通过无线遥控控制小车行进方向。

关键字：无线充电超级电容无线充电控制

目录

摘要 (2)

目录 (3)

1概述 (5)

1.1背景 (5)

1.2作品的优势 (5)

2总体设计 (5)

3硬件设计 (6)

3.1无线充放电控制模块 (6)

3.1.1A/D转换模块 (6)

3.1.2显示模块 (7)

3.1.3最小单片机系统 (8)

3.2无线充电模块超级电容 (8)

3.3四键无线遥控控制模块 (9)

3.4电机驱动模块 (10)

4 软件设计 (10)

4.1软件开发环境 (10)

4.1.1 C语言开发环境 (10)

4.1.2keil开发环境 (11)

4.1.3STC-ISP开发环境 (11)

4.2软件程序设计 (11)

4.2.1时间显示设计 (11)

4.2.2电压监控设计 (12)

4.2.3充放电切换 (12)

4.2.4无线遥控程序设计 (13)

5 发展方向 (14)

6 附录 (14)

6.1无线充放电控制原理图 (14)

6.2无线充放电控制PCB图 (15)

6.3源程序 (15)

6.3.1无线充放电控制源程序 (15)

6.3.2无线遥控源程序 (20)

1概述

1.1背景

当今社会，随着世界工业和社会经济的高速发展，人类在能源方面面临着前所未有的严峻挑战。因此，研究开发替代性绿色能源有着至关重要的现实意义。

手机、MP3和笔记本电脑等便携式电子设备进行充电主要采用的是一端连接交流电源，另一端连接便携式电子设备充电电池的传统充电方式。这种方式有很多不利的地方，首先频繁的插拔很容易损坏接头．另外也可能带来触电的危险。因此．非接触式感应充电器在上个世纪末期诞生．凭借其携带方便、成本低、无需布线等优势迅速受到各界关注。因此，实现无线充电，能量传输效率高，便于携带成为充电系统的研究方向之一。

1.2作品的优势

本作品通过硬件搭建，实现对超级电容的无线充电，再通过超级电容放电，对小车进行供电，用无线遥控模块遥控小车。全过程使用单片机软件编程进行控制与监控，实现全部功能。本作品的优点集中在以下几个方面：

1.无线充电解决电气接口不同或充电器不兼容的问题，增强便携性、美观性以及使用

的安全性。在小功率充电方面，产生的磁场与地球磁场相近不会对人体产生伤害，并且电能转化的效率高。

2.超级电容在各种电能储存方式中具有功率密度高，充电速度快，循环使用寿命长，

效率高，充放电过程基本可逆，低温性能优越，控制简单，绿色环保，安全性好的优势。使用超级电容能大大提高储存电量。

3.使用单片机软件编程控制充放电的过程安全性好，电路设计简单，软件编程也很容

易。技术非常成熟。

4.使用无线遥控技术控制小车，通过51单片机最小系统软件编程控制，用L298N驱动

模块和无线接收模块，实现小车的无线控制。

2总体设计

本作品的原理框图如下所示：以无线充电为核心，利用超级电容的充电迅速，储能多的特性，存储电能。使用单片机设计一个无线充放电控制模块，对无线充电进行实时监控。通过无线遥控技术软件编程，使用L298N电机驱动控制小车的行驶。

本产品以超级电容组来取代市面上对环境有污染的镍镉电池、锂电池，可以改善环境问题。而且超级电容具有存储电量多、充电时间短、使用寿命长等特点。

无线充电，利用电磁耦合原理进行无接触充电，解决了电气接口不同和电源适配等问题，从而增强便携性、美观性，由于线圈发射出的磁场与地球磁场类似，对人们无辐射，因此使用很安全

智能控制，制作单片机最小系统，包括A/D转换模块，LCD液晶显示模块，以及充放电切换和指示模块。利用单片机对继电器的控制实现电容组的充放电的自动切换，同

时实现对电容组工作状态的实时监控。

3硬件设计

3.1无线充放电控制模块

本作品使用AT89C52单片机，设计硬件电路图，并制成PCB板，通过软件编程实现无线充电控制，实现的功能有：充放电模式的自动切换，并随时显示监控的电压，显示充电时间以及指示充放电状态。

3.1.1A/D转换模块

图3.1 A/D转换电路

A/D转换模块使用PCF8591芯片，完成充放电电路电压的数模转换。PCF8591是一个单片集成、单独供电、低功耗、8-bit CMOS数据获取器件，具有4个模拟输入、1个模拟输出和1个串行I²C总线接口，其工作电压为2.5V-6V。PCF8591的3个地址引脚A0, A1和A2可用于硬件地址编程，允许在同个I²C总线上接入8个PCF8591器件，而无需额外的硬件。在PCF8591器件上输入输出的地址、控制和数据信号都是通过双线双向I²C总线以串行的方式进行传输。本设计使用AIN0模拟输入口，输入充放电的电压的模电值。

3.1.2显示模块

图3.2显示电路

显示模块使用LCD液晶显示器。1602字符型LCD能够同时显示16*2即32个字符(16列2行)。芯片工作电压：4.5-5.5V。工作电流：2.0mA(5.0V)。1602共16个管脚，但是编程用到的主要管脚不过三个，分别为：RS(数据命令选择端),R/W（读写选择端）,E （使能信号）; RS为寄存器选择，高电平选择数据寄存器，低电平选择指令寄存器。R/W为读写选择，高电平进行读操作，低电平进行写操作。E端为使能端，后面和时序联系在一起。D0~D7分别为8位双向数据线，连接单片机的P0口。