手机自动断电充电器的设计

PAGEPAGE1手机自动断电充电器的设计（5篇）第一篇：手机自动断电充电器的设计一种新型手机自动断电充电器的设计随着社会的不断发展，生活水平的不断提高，工作强度不断增大，手机作为一种便携式移动通讯设备越来越成为人们日常生活的必需品。随着手机的大范围推广，与之而来的相关耗材消费品也会随之攀升。充电器（电源适配器）作为供给手机电池电能的必备品，其使用量不亚于手机。如何降低充电器空载状态和充满状态下的电耗必将成为整个社会所必须面临的问题。大部分手机用户在给手机充完电后，为图省事，都不拔插出插销，以便下一次充电。这既耗电浪费，又造成巨大的安全隐患。根据最近诺基亚的调查数据可知，手机在空载模式下（充电器插接在墙壁插座，但并未与手机连接）所消耗的电能占到其电能使用总量的60%以上，也就是说手机耗电的3/4以上都是由于手机充满电以后，用户不拔充电器插销造成的，目前中国有六亿多手机用户，这是一种极大地浪费。据初步统计，手机充电后不拔插销，每年将额外耗电逾20XX度，相当于葛洲坝水电站发电量的4%。为此，笔者设计了一款能够在手机充电器空载和电池充满的情况下自动断电以达到原线圈零电耗目的的充电器，实现节约资源，从身边做起。方案设计及硬件组成1.1方案设计较现有断电充电器而言，本产品的优点在于不仅能够在充满电的情况下自动断电，而且在人为拔掉手机的时候也能自动断电，实现自动断电。图1为内部电路图。工作原理：将充电器与手机、插座连接后，电压通过电阻调整，以一较小值进入电压比较器，输出一个额定值，是手机正常充电。当手机充满电时，有一个大于另一端电压进入电压比较器，输出0V，此时继电器吸和衔铁，使电路断开，实现自动断电。图1内部电路图1.2硬件组成1.2.1继电器使用微型继电器实现电路通断控制。当未充满电时，上方衔铁吸合，手机正常充电；当充电器充满电时,上方衔铁断开，使电路瞬间断开，实现自动断电。1.2.2电压比较器使用比较电压比较器实现所需电压输出。电压比较器可以看作是放大倍数接近“无穷大”的运算放大器。电压比较器的功能：比较两个电压的大小(用输出电压的高或低电平，表示两个输入电压的大小关系)：当“+”输入端电压高于“－”输入端时，电压比较器输出为高电平；当“+”输入端电压低于“－”输入端时，电压比较器输出为低电平。电压比较器一端连接输入电压点，另一端接地。预先设定一个基准电压0.2V，当输入电压不足0.2V时，经过电压比较器一端电压u1＜0.2V,输出一个合适的电压,使电路正常工作充电.当充电完成后，通过比较器的电压＞0.2V，比较器输出电压为0V，继电器衔铁断开，使电路瞬间断开，实现自动断电。1.2.3二极管电路多次运用到了二极管防止电流回流，而其各自的功能也不相同。（1）采用1N4007型号二极管。作用：1.当手机充满电后，利用二极管单向导通的性能，防止电流逆流。（2）当手机电池正负极反接时，可以保护电池，延长使用寿命。采用IN4148，是一种小型高速开关二极管，开关比较迅速，广泛用于信号频率较高的电路进行单向导通隔离，通讯、电脑板、电视机电路及工业控制电路中常用。1.2.4电容使用22u/10V电容控制继电器动作的稳定。电容可以在给定电位差下的电荷储藏量，当手机未充满时，电容贮存电荷；当电池将要充满时，电容放出电荷，是电路电流稳定，继电器不会因电流不稳定而使衔铁上下摆动，利于实现自动断电。1.2.5电阻（R9/10K）此处使用10千欧的电阻与比较器并联，防止继电器因电流不稳定而使衔铁上下摆动，有利于实现自动断电。1.2.6复位开关为了减少用户的麻烦，选用复位开关（SW-PB），以实现自动回复。其原理如下所述：按下开关一瞬间，使电路瞬间导通，当放开开关时，开关与电路断开，达到电路瞬时接通，使之正常工作。2使用说明（1）请总是在电源适配器周围留出空间，不要在空气流通不畅的地方使用电源适配器。（2）连接或中断电源适配器时，请总是抓住电源适配器的两侧，请勿让手指碰到插头的金属部分。（3）在将USB电缆连接至电源适配器之前，确保电源适配器的USB端口中没有异物。（4）电源适配器是高压器件，无论什么原因都不应该拆开它，即使在电源已关闭时也不可以。3应用对象本设计操作方法简单，适用于各类人群。只需要在充电前按动一下开关，无需其他任何琐碎操作，就可以实现自动断电功能。而且，由于它在空载和电量饱和的时候都能实现自动断电，为广大用户在提供方便的同时，更节约了电能，节省了经济开支。第二篇：手机充电器设计报告手机充电器设计报告题目：手机充电器设计指导老师：翟永前专业班级：电子信心工程专业12级组别：第六组组长：曹广振团队成员：王沛、索彬、赵小芳、曹广振院系名称：通信信号学院智能充电器的设计【摘要】随着手机在世界范围内的普及，手机电池充电器的使用越来越广泛。充电器种类繁多，但从严格意义上讲，只有单片机参与处理和控制的充电器才能称为智能充电器。该设计利用51单片机的处理控制能力实现充电器的智能化，在单片机的控制下，具有预充、充电保护、自动断电和充电完成报警提示功能。该设计包括了六个功能模块：·单片机模块：实现充电器的智能控制，如自动断电，充电完成报警提示。·充电过程控制模块：采用专用的电池充电芯片实现对充电过程的控制。·光耦模块：控制通电和断电，在电池充满电后及时关断充电电源。·充电电压提供模块：将一般家用交流电压经过变压器、电压转换芯片等转换为5V直流电压。·电压测试模块：利用AD转换把充电电池两端的电压通过数码管显示出来。·C51程序：单片机控制电池充电芯片实现充电过程的自动化，并根据充电状态给出有关的指示。【关键字】单片机、电压转换、MAX1898、智能、充电器【目录】一、设计综述„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„4二、基本方案„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„4三、软硬件设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„5四、软硬件仿真„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„13五、测试„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„13六、设计体会„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„14一、设计综述手机电池的使用寿命和单次使用时间预充电过程密切相关，锂电池是手机最为常用的一种电池，它具有较高的能量重量比、能量体积比，具有记忆效应，可重复充电多次，使用寿命较长，价格也越来越低。锂电池对于充电器的要求也比较苛刻，需要保护电路，为了有效利用电池容量，须将锂电池充点值最大电压，但是过压充电会导致电池损坏，这就要求较高的充电精度。而大部分充电器多采用大电流的快速充电法,在电池充满后如果不及时停止会使电池发烫，过度的充电会严重损害电池的寿命。一些低成本的充电器采用电压比较法，为了防止过充，一般充电到90%就停止大电流快充，而采用小电流涓流补充充电，这样就使充电时间增长了。一部好的充电器不但能在短时间内将电量充足，而且还可以对锂电池起到一定的维护作用，修复由于记忆造成的记忆效应，即电池容量下降现象。设计比较科学的充电器往往采用专用充电芯片配合单片机控制的方法。专用的充电芯片可以检测出电池充电饱和时发出的电压变化信号，比较精确的结束充电工作，通过单片机对这些芯片的控制，可以实现充电过程的智能化，以缩短充电时间，同时能够维护电池，延长电池使用寿命。另外，比起一般充电器，智能充电器还增加了充电电压的显示，让我们能直观的看到电池的由预充、快充、满充充电阶段，从而加强对电池的维护。二、基本方案（一）方案分析该设计采用逐个功能模块分析再组合的方法来实现方案。1、单片机模块智能的实现利用单片机控制,经过分析，单片机芯片可以选择Atmel公司的AT89C52，来控制充满电时蜂鸣器报警声，以及通过中断控制光耦器件通电和断电。2、充电过程控制模块根据手机锂电池的需求特性，选择采用Maxim公司的MAX1898作为电池充电芯片。充电芯片Max1898的内部电路包括输入电流调节器、电压检测器、充电电流检测器、定时器、温度检测器和主控器，输入电流调节器用于限制总输入电流，包括系统负载电流与充电电流，但检测到输入电路大于设定的门限电流时，通过降低充电电流从而控制输入电流，Max1898外接限流型充电电源和PNP功率三级管，可对单节锂电进行有效的快充，它通过外接电容设定充电时间，通过外接电阻设置最大充电电流。定时电容C和充电时间Tchg的关系式满足：C=34.33×Tchg最大充电电流Imax和限流电阻Rset的关系式满足：Imax＝1400/Rset3、光耦模块为了在充满电后能及时关断充电电源，则需要引入一个光耦模块芯片6N137。6N137光耦合器是一款用于单通道的高速光耦合器，其内部有一个850nm波长AlGaAsLED和一个集成检测器组成，其检测器由一个光敏二极管、高增益线性运放及一个肖特基钳位的集电极开路的三极管组成。具有温度、电流和电压补偿功能，高的输入输出隔离，LSTTL/TTL兼容，高速(典型为10MBd)，5mA的极小输入电流。6N137光耦合器的真值表如下：4、充电电压提供模块：由于一般家用电压为+220XX流电压，需要设置一个电压转换电路将+220XX流电压转换成+5V直流电。首先用变压器将220XX流电压转换成7V交流电，经过桥式整流变成直流电，再利用电压转换芯片LM7805将7V直流电压转换为5V直流电压。5、电压测试模块该部分采用AD转换来实现充电电压的现实。采用中断触发，基本原理是将一段时间内的输入模拟电压Ui和参考电压UR通过两次积分，变换成与输入电压平均值成正比的时间间隔,再变换成正比于输入模拟信号的数字量。把模拟信号转换成数字信号，转换原理为：（二）方案实现功能方案实现的功能，即充电过程：·预充在安装好电池之后，接通输入直流电源，当充电其检测到电池时将定时器复位，从而进入预充过程，在此期间充电器以快充电流的10％给电池充电，使电压、温度恢复到正常状体，预充电时间由外接电容C9确定，如果在预充时间内电池电压达到2.5V，且电池温度正常，则进入快充过程；如果超过预充时间后，电池电压低于2.5V，则认为电池不可充电，充电器显示电池故障，由单片机发出故障指令，LED指示灯闪烁，·快充快充就是以恒定电流对电池充电，恒流充电时，电池的电压缓慢上升，一旦电池电压达到所设定的终止电压时，恒流充电终止，充电电流快速递减，充电进入满充过程，·满充在满充过程中，充电电流逐渐递减，直到充电速率降到设置值以下，或满充超时时，转入顶端截止充电，顶端截止充电时，充电器以极小的充电电流为电池补充能量，由于充电器在检测电池电压是否达到终止电压时有充电电流通过电池电阻，尽管在满充和顶端截至充电过程中充电电流逐渐下降，减小了电池内阻和其它串联电阻对电池端电压的影响，但串联在充电回路中的电阻形成的压降仍然对电池终止电压的检测有影响，一般情况下，满充和顶端截止充电可以延长电池5％～10％的使用时间，·断电当电池充满后，Max1898芯片的2脚／Chg发送的脉冲电平会由低变高，这将会被单片机检测到，引起单片机的中断，在中断中，如果判断出充电完毕，则单片机将通过P2.O口控制光耦切断L7805向Max1898供电，从而保证芯片和电池的安全，同时也减小功耗。·报警当电池充满后，MAX1898芯片的2引脚/CHG发送三、软硬件设计（一）硬件部分1、单片机控制设计，电路如下：电路说明如下：（1）P3.1脚控制发出报警声提示；（2）P3.0脚输出控制光耦器件，在需要的时候可以及时关断充电电源。外部中断0由充电芯片MAX1898的充电状态输出信号经过反向后触发2、充电部分：该部分为设计的主核心部分，利用MAX1898配合外部PNP组成完整的单节锂电池充电器。电路图具体说明：（1）MAX1898的电压输入脚IN输入电压范围为4.5V~12V，锂电池的充电方式要求是恒流、恒压方式，所以电源输入需要采用恒流恒压源。（2）PNP场效应管为电压放大型器件,输入阻抗高,耐压高，通过外接的PNP场效应管提供锂电池的充电接口。（3）引脚CT通过外接的电容CCT来设置快充时的最大充电时间tCHG。=34.33×tmax（4）引脚ISET通过外接电阻RSET来设置最大充电电流Ifast。关系式如下：Ifast=1400/2.8×103电路图如下：3、光耦控制部分，实现电路如下：电路说明：即当GATE输入为低电平时，OUTPUT输出为高电平；当GATE输入为高电平时，OUTPUT输出为低，即断电。4、充电电压转换，实现电路模块如下：5、总电路（总电路实际上是由第5部分的充电电压和下图构成）（二）软件部分1、程序流程图2、程序代码及说明//防止BattCharger.h被重复引用的h文件#ifndef_BATTCHARGER_H#define_BATTCHARGER_H#includesbitGATE=P3^0;sbitBP=P3^1;uintt_count,int0_count;#endif*****************************************************************主程序*****************************************************************/#include“reg52.h”#include“ABSACC.h”#include“intrins.h”#include“BattCharger.h”#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedint#definePORTA4XBYTE[0x7F8F]uchartab[]={0xc0,0xC0,0xC0,0xC0,0xC0,0xC0,0xC0};uchartab2[]={0xC7,0xCB,0xD3,0xF3};ucharSEGPT2[]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90,0x88,0x83,0xc6,0xa1,0x86,0x8e};unsignedintNum;unsignedintgetdata;ucharkeydata;ucharselectkey;unsignedintdate;sbitCLOCK=P3^5;uinttt=0;/*延时子程序*/voiddelay(Num){unsignedintii;for(ii=0;ii{}}/*****************************************************************定时器0和中断0控制充电过程*****************************************************************//*定时器0中断服务子程序*/voidtimer0()interrupt1using1{TR0=0;//停止计数TH0=-5000/256;//重设计数初值TL0=-5000%256;t_count++;if(t_count>600)//第一次外部中断0产生后3s{if(int0_count==1)//还没有出现第二次外部中断0，则认为充电完毕{GATE=0;//关闭充电电源BP=0;//打开蜂鸣器报警}else//否则即是充电出错{GATE=1;BP=1;}ET0=0;//关闭T0中断EX0=0;//关闭外部中断0int0_count=0;t_count=0;}elseTR0=1;//启动T0计数}/*外部中断0服务子程序*/voidint0()interrupt0using1{if(int0_count==0){TH0=-5000/256;//5ms定时TL0=-5000%256;TR0=1;//启动定时/计数器0计数t_count=0;//产生定时器0中断的计数器清零}int0_count++;}/*****************************************************************定时器1和中断1控制AD转换*****************************************************************//*定时器1中断服务子程序*/voidtime1(void)interrupt3{CLOCK=~CLOCK;}/*外部中断1服务子程序*/voidint1(void)interrupt2{getdata=0;date=0;getdata=PORTA4;date=getdata*100/51;tab[0]=SEGPT2[date/100]-0x80;tab[1]=SEGPT2[date%100/10];tab[2]=SEGPT2[date%10];tab[3]=SEGPT2[0];TR0=0;}/*显示子程序*/voidDISP(void){unsignedinti;for(i=0;i<5;i++){P2=0;P1=tab[i];P2=tab2[i];delay(255);}}/*初始化*/voidinit(){EA=1;//打开CPU中断PT0=1;//T0中断设为高优先级TMOD=0x01;//模式1，T0为16位定时/计数器ET0=1;//打开T0中断BP=1;//关闭蜂鸣器int0_count=0;//产生外部中断0的计数器IT0=1;//外部中断0设为边沿触发EX0=1;//打开外部中断0GATE=1;//光耦正常输出电压清零}voidmain(void){TH1=(65536-50000)/256;TL1=(65536-50000)%256;ET1=1;init();while(1){DISP();PORTA4=0x00;IT1=1;EX1=1;}}四、软硬件仿真该设计中，由于在Protues和Multisim里都找不到元件MAX1898和6N137，不过好在单片机对充电过程的控制不复杂，可以在protel里画图，然后直接在在电路板上焊接测试。因此该设计可以仿真的部分只有用于充电器两端的电压显示部分（即AD转换部分）。仿真调试步骤如下：（一）在Keil程序里边新建项目，名称为“充电器显示”，并选择单片机型号为AT89C52.BUS。（二）执新建文件，输入源程序保存为充电器显示.C，并保存，然后将源程序添加到项目中。（三）执行菜单命令“在弹出的对话框中选择“Output”选项卡，选中“GreateHEXFile”。（四）编译源程序，得到HEX”文件。（五）在proteus仿真平台上建立仿真原理图，并将程序上载到虚拟芯片上调试及运行。结果如下：五、测试（一）测试方法1、线路连接按仿真图在万用板上大概排下版，然后开始焊接，并连好每条线，检查无误后，进行下一步。2、硬件是否工作测试由于充电器电路实现比较特殊，芯片是否正常工作不好确定，且该设计有一部分不能仿真，只能根据资料仔细研究分析各芯片的引脚功能及特征，综合考虑、检测。一般的测试方法是：（1）先用万用表欧姆档逐步测量线路，确保线路都连接正确。（2）然后，编写一段测试程序进行调试，即看各端口的工作状态是否和预设的一致来检测芯片是否工作，这个主要是测单片机是否正常工作，从而诊断出电路板是哪一部分出了问题然后再进行调试。（3）根据充电芯片特性，预设芯片某个输入脚的状态，检测芯片输出是否和预想的一样，来检测芯片是否能正常工作。（二）测试条件和测试环境该设计测试条件要求不高，只需具备一些常见测试工具：电源、万用表、锂电池，便可以进行焊接测试。（三）测试结果充电芯片可以正常充电，实现预充、快充、满充，数码管显示实时充电电压。六、设计体会这次设计所以总的来说，不算顺利，基本上到最后我们才调试出来，因此我有很多感触。一开始的时候，从图书馆借了些资料，参照资料进行原理图的设计，而我们选择的题目用到的几个芯片都是我们以前没接触过的，于是就得到网上找相关芯片的资料，来了解芯片特性，从而实现芯片的控制功能，画出原理图，但由于我们所选的MAX1898和6N137芯片和不常见，电路有一部分不能进行仿真，这也决定了我们的调试会是一个艰巨的过程。完成原理图的设计，然后是焊板，这是一个需要耐心加细心的过程，哪怕一个小小的错误也会使结果出不来，所以必须要一条线一条线的检查，确认无误才能在万能板上接。还有在焊接的时候也要特别小心，稍不注意就会被电烙铁烫到，或出错了把芯片给烫坏了或者不该连接的线路被焊锡连起来了。同时这也需要同组人的配合，三个人交换检查线路，出错的可能性就小一些，通过合作也使我懂得了认真严谨的工作态度和团队精神的重要性。上边就说了我们的调试将会是一个艰难的过程，事实的确如此，我们前边的部分其实很早就完成了，后边的调试花去了大部分时间，一开始怎么调试从MAX1898的充电电压输出端BATT都为低电平，电路也检查不出问题，分析各连线也合理，老师检查完成情况的时候，让我们再买块充电芯片来试试，于是我们重新从网上买了芯片再测试就好了，结果发现是原来的芯片坏了，我们一开始也怀疑是芯片坏了，但因为我们的芯片必须得网购，怕麻烦我们就没买；还有一个错误导致充满电以后不能断电，我们一开始设计的光耦模块原理图是照资料上的直接画的，因为简单，我们也没怀疑它会有问题，可是最后怎么调试都不出来才去查资料，发现资料上有些默认的连接它省略了，而我们实物图中必须要连起来。通过这些错误我认识到做设计是一个必须要很有耐心的过程，对于任何的细节都应该仔细研究分析。经过发现错误然后改正错误，通过大家的努力，我们组基本上完成了实验目标。从一开始的迷茫，到现在对综合电路的设计有了一定方向，知道了该怎么去着手分析电路、设计电路，还有怎么去查找资料，和进行电路的调试，这是一个学习和进步的过程。通过这次课程设计，也使我受益颇多。既巩固了课堂上学到的理论知识，又掌握了单片机的应用设计的基本思想和方法，学会了科学地分析实际问题。通过查资料、分析资料及请教老师和同学等多种途径，独立解决问题，我觉得这是一个进步的过程。第三篇：太阳能手机充电器利用太阳能为便携式电子产品充电摘要：随着社会的发展和进步，石油和煤碳、天然气等不可再生能源濒临告捷，同时这些能源消耗过程中的排放造成巨大的环境污染，给人类的生存带来巨大压力。因此风能、太阳能等清洁能源越来越受到人们的青睐。本文所述之研究就是为了节省有限能源，利用清洁能源而做的太阳能充电器。关键词：太阳能；充放电速率；稳压；最佳倾角；一、功率计算随着便携式电子产品的普及和技术的进步。对电池的容量要求越来越高。锂电池以其轻便、安全、容量大等优点被应用于绝大部分的便携式电子产品中。比如手机、相机、平板电脑、游戏机、对讲机、ＭＰ3、ＭＰ4、ＩＰＡＤ等。因此大容量的锂电池不断涌现。现阶段我们使用的手机电池的容量普遍在20XX~4000mAH。与此同时，人们又希望充电速度快，ＯＰＰＯ手机就做出了“充电一分钟通话两小时”的广告。事实证明，快速充电对电池的使用寿命是不利的。并且具有安全隐患，容易引起电池爆炸。那么以多大的电流为电池充电较为合适呢？现引入“充放电速率”的概念。用来表示电池充放电时电流大小的比率，即速率。用字母Ｃ表示。如120XXAh的电池，0.2C表示240mA（120XXA的0.2倍），1C表示120XXA（120XXA的1倍）。充放电效率也与C（速率）相关，在0.2C条件下，聚合物锂电池的充放电效率应该在99.8%。充放电效率=放电容量/充电容量×100%。多大的充电电流算是合适的?理论上越小对电池越有好处。但你总不能为了一块电池充电等三天吧。国标规定的低倍率充电是0.2C。冬天阳光温暖，夏日阳光爆烈，天气或阴或晴，因此太阳能电池板所能提供的电压和电流并不稳定，因此需在太阳能电池板和手机之间增加稳压电路。本人采用的是成品太阳能稳压电路。输入电压范围是5～20XX输出电压是5V。峰值电流是2A。转换效率按80%计算。本人所用的手机电池容量是2300mAH，以0.2C的充电速率充电，其电流为2300*0.2＝460mA所需功率为460mA*5V＝2.3W按照太阳能电池板参数计算：太阳能电池板厂家提供的参数：外形尺寸270mm*175mm，实际受光面积是250*160＝4万平方毫米。工作电压6V，开路电压7.4V，工作电流1A，短路电流1.1A，最大功率6W。由以上参数可知手机充电需要2.3W功率，太阳能电池板能提供6W功率，用此太阳能电板板为我的手机充电能够满足要求。但是，厂家提供的参数是在什么条件下测得的呢？是在光普为AM1.5，辐射强度为1000瓦每平米，温度为25摄氏度的条件下测得的。实际应用中不一定是这个条件。因此需按照太阳辐射强度进行计算。德州地处北纬37.45度，东经116.3度，海拔22米。春分日（3月20XX后）上午2十时至下午14时水平面上的太阳辐射强度大于等于550W/m。秋分日（9月20XX后）上2午十时至下午14时水平面上的太阳辐射强度大于等于550W/m。太阳能电池板的光电转换率按15%计算，稳压器的转换效率按80%计算，那么在以上时段中太阳能电池板能够提供给手22机的功率是550W/m*0.04m*15%*80%＝2.64W。大于2.3W，能够满足为手机充电的要求。在春分和秋分时节能够满足要求，也就是说在半年时间内的睛天日都能够满足使用要求。预计此充电装置一年内有半年的时间能够得到应用，每天自上午10时至下午14时使用效果较好。二、实验20XX年7月27日，时节已过大暑，尚未立秋，星期日，微风轻抚，碧空万里。笔者于11点20XX始为手机充电，其时显示电量为48%，12点08分再去观察，电量已充至71%。三、最佳倾角计算如果不采用太阳追踪系统，那么太阳能电池板以什么角度放置效果最佳。在炎炎夏日的正午，太阳能电池板很容易满足使用要求。最佳倾角就是在春分日和秋分日的上午十点和下午14点，让阳光直射太阳能电池板。经计算这四个时刻的太阳高度角大约是43度。（用太阳高度角在线计算程序算得）。也就是让太阳能电池板与水平面的夹角呈47度，这就是最佳倾角。四、结论此充电装置经实际验证，能够为便携式电子产品的电池充电，且效果较好，能够节约市电，为“节能降耗、减排治污”做出贡献。更重要的是解决了远郊旅游、野外探险等情况下的电子产品用电问题。参考文献：（1）《全国主要城市太阳辐射强度表》（2）《便携式电子产品用锂离子电池和电池组安全要求》GB31241-20XX第四篇：手机充电器产品设计毕业设计论文——手机充电器产品设计姓名:班级:学号:指导老师：引言随着现代科技的日益发展，对手机的要求也日趋多功能化。而手机耗电量的逐步增加，引起了人们的高度重视，这就使我们提高了对手机电池节能的要求。另一方面，手机电池随着手机体积的日渐缩小而变得越来越精小化。然而，电池供电技术却并没有随之提高，这就使我们手机出现了待机时间日渐减短的问题，从而，给一些经常外出的人们在使用手机时带来了不少的麻烦。为解决这一问题，许多人在购买手机时采用了双电双充的配置方案，以便用来解决手机耗电量大的难题。当然，这样做也相应提高了手机的购置成本，同时，在我们使用的时候也并不像想象中的那样方便，这使得我们外出时因为电池电量不足影响手机的正常使用。针对这一现象，本文专门介绍了一种多功能的手机充电器，希望能够为那些经常外出的朋友们解决这一难题，同时，带给大家更多的方便。目录概述1一、设计说明书………………21、设计前的准备………….32、手机充电器的简介……..53、手机充电器的工作原理………………..74、外壳材料的选取………..85、塑件工艺的分析………..86、插头的安全使用……….107、外壳的颜色……...……..118、面壳的设计…………….129、各部分的安装………...………………..1810、充电器的商标说明……………...……2411、充电器的适用电流………...…………2512、手机外壳所采用的纹...………………2713、设计小结…………...…………………2814、参考文献……...………2915、致谢……...……………3316、附录……………...……343概述目前，市场上手机充电器种类繁多，但其中也有很多质量低劣的不合格产品。在去年国家产品质量监督部门的抽查结果中，将近40％的厂家生产的充电器不合格。其主要问题出现在:与交流电网电源的连接，电源端子骚扰电压，辐射骚扰场强和充电电压几个方面。另外，一些产品的低温性能、额定容量、放电性能、安全保护性能等方面存在质量问题。这些质量问题不仅会影响到手机的正常使用，而且还会影响到手机的使用寿命，严重时还可能使消费者受到伤害。现在市场上出现了一些假冒伪劣手机便携式充电器。这些充电器由于价格非常低，携带方便，有许多消费者更愿意使用这些充电器来对手机电池进行充电。而实际上劣质充电器就是一个没有安全保证的简易变压器，由于内部缺少保护电路等安全保证的零配件，因而重量较原装品轻许多。由于现在的手机电池多采用锂离子电池或镍氢电池作电芯，对充电器的电压、电流特性及安全保护都有很高的技术要求，而那些假冒伪劣的充电器因其设计简单，材料劣质，加工粗糙，会对我们的手机电池性能与寿命造成很大损害。所以，没有保护电路的充电器，是不能保证我们手机充电时电流的稳定，从而会有烧坏电池甚至引发爆炸的危险。因此，针对以上所述的各种情况，我们专门设计了一款安全可靠、携带方便、物美价廉的多功能手机充电器，希望能够为大家解决更多的实际问题！设计说明书一、设计前的准备本题的设计思路与考点内容是分不开的，要受到材料、颜色、形状、尺寸、需求等的限制。本设计考虑以下内容：（1）充电器的上下壳的尺寸及工艺分析；（2）充电器的三维图装配图；（3）对轮廓和塑胶的分析。二、手机充电器的简介手机充电器主要按照使用的方式进行分类。手机充电器大致可以分为座式充电器、旅行充电器和车载充电器。所有手机充电器其实都是由一个稳定电源（主要是稳压电源、提供稳定工作电压和足够的电流加上必要的恒流、限压、限时等控制电路构成。座式充电器：这类充电器一般多为慢充模式，充电时间较长，大约为4～5小时。座式充电器旅行充电器：大多数手机标准配置中只有旅行充电器。旅行充电器和座式充电器对电池充电的效果是一样的。这类充电器携带方便，对于经常出外旅行的人来说比较合适，它一般是快速充电方式，充电时间为2～3小时，旅行充电器基本都具有充满自停的功能，对手机不会有任何不良影响。旅行充电器车载充电器：这类充电器可以方便用户在汽车上为手机充电。其原理是采用汽车点烟器的电流电压12－24V，“车充”经内部电路进行稳压，整流滤波后，输出合适手机充电所需电压，对电池进行充电。车载充电器的一端插入点烟器，另一端连接手机，一般充电电流较大，属快速充电，一般充电时间为60－90分钟。现在一些大城市的主要商场、饭店、车站出现了一种给手机充电的装置，叫做“街头手机充电器”，这种装置有一人多高，分布有不同手机品牌的充电插头，只要把充电器上的小夹子往电池上一夹，7再投进去一元硬币，您的手机就可以充10分钟的电，并可维持至少5个小时的待机时间。三、手机充电器的工作原理电池充电时，正极材料中的锂形成离子溶出，嵌入到负极改性石墨层中；电池放电时，锂离子从石墨层中脱嵌，穿过隔离膜回填到正极钴氧化锂的层状结构中。随充放电的进行锂离子不断的从正极和负极中嵌入和脱出，所以也有人称其为“摇椅电池”锂离子电池单体的额定电压为3.6V,充电限制电压为4.2V，放电限制电压为2.5V。锂离子电池的充电过程分为两个步骤：先是恒流充电，其电流恒定,电压不断升高，当电压充到4.2V的时候自动转换为恒压充电，在恒压充电时电压恒定，电流是越来越小的直到充电电流小于预先设定值为止，所以有人用直充对手机电池进行充电的时候明明电量显示已经满格了，可是还是显示正在充电，其实这个时候的电压已经达到了4.2V所以电量显示为满格，那时就是在进行恒压充电过程，那么有人也许会问，为什么要进行恒压充电呢，直接用恒流充到4.2V不就行了吗，其实很容易解释，因为每一个电池都有一定的内阻，当用恒流进行充电到4.2V的时候，这个4.2V其实并不是电池实际的电压，而是电池的电压加上电池内阻上消耗的电压之和，如果电流很大那么在内阻上消耗的电压也就很大，所以那是实际电池的电压可能比4.2V小很多，所以要用恒压充电过程，把充电的电流慢慢降下来，这样电池的实际电压就很接近4.2V。四、外壳材料的选取PC学名聚碳酸酯。材料的性能特点：①强度高，抗拉伸强度69MPa、抗弯曲强度96MPa。②耐高温，长期使用可耐130摄氏度温度环境。③透明性好，无毒。④原料配色及表面涂覆不如ABs。⑤Pc应选高流动性牌号。适用于翻盖机和在恶劣环境下使用的手机。ABSABS(丙烯脂—丁二烯—苯乙烯共聚物)材料的性能特点：①强度低，抗拉伸强度43MPa，抗弯曲强度79MPa。②不耐温，长期使用温度不得高于60摄氏度。③流动性、着色及表面喷涂和电镀性能均好。PC+ABSPc与ABs的合成材料，取前面两者之特点，具有优良的成型加工性能，流动性好，强度较高(抗拉伸强度56MPa，抗弯曲强度86MPa)。Pc+ABS材料主要用于直板机和一般外观、色彩要求高而对环境无特殊要求的翻盖机。五、塑件工艺的分析1.1塑件的结构要素该塑件为手机允电器外壳，其内腔存在很多孔和凸台，结构较复杂，要求有一定的强度、刚度、耐热和耐磨损等性能。同时作为手机充电器，必须满足绝缘性。结合以上要求以及经济因素，故该塑件采用ABS塑料。(1)脱模斜度。脱模斜度足为了便于塑件的脱模，以免在脱模过程中擦伤制品表面，其大小取决于塑料的收缩率。脱模斜度的取向要根据塑件的内外型尺寸而定。塑件内孔以型心小端为准，尺寸符合图纸要求，斜度沿形状扩大方向标出，塑件外形以型腔大端为准，尺寸符合图纸要求，斜度沿形状减小方向标出。要求开模后塑件留在型芯上，塑件表面的脱模斜度应小于外表面的脱模斜度。根据ABS的性能，型芯的脱模斜度取1°。(2)加强筋。为了使塑件有一定的强度和刚度，又能避免因壁过厚而产生成型缺陷，在塑件中部的凹坑与外壁之间增设两个加强筋，厚度1.2mm。(3)塑件的圆角。为了防止塑件转角外产生应力集小，需要在塑件的转角处或内部连接处采用圆角过渡，内外径均取R3mm。塑件形状工艺性非常复杂，没有一个规则的外表面，里面又有很多螺钉柱和加强筋，使得脱模力增大，塑件的下平面又有仅1mm的台阶，采用推板推出必然导致螺钉柱拉断，使得注塑工艺无法进行。所以，在螺钉柱和加强筋附近必须设有推杆，以便推出塑件。(4)塑件的壁厚。塑件壁厚对塑件的成型、冷却及变形会产生较大的影响。塑件壁厚不均，会导致各个部分固化收缩不均匀，易产生气孔、裂纹、内应力等缺陷。根据手机充电器外壳的材料，结构、强度等方面的要求，壁厚取2mm。(5)孔。制品上各种孔的位置应尽可能设置在不减弱制品的机械强度的部位，孔的形状也应力求不增加模具制造下艺的复杂性。(6)支承面。以制品的整个底面作为支承面是不合理的，因为制品稍许翘曲或变形就会使底面不平。通常采用凸起的边框或底脚(三点或四点)来作支承。当制品底部有加强筋时，筋的端部应低于支承面约0.5mm左右。六、插头的安全使用插头插座、转换器质量不好是引发电气火灾的一个重要起因。小小插头插座、转换器的质量问题将对广大消费者的人身和财产安全构成严重的危害。因此，消费者在选购插头插座、转换器、开关时，应着重考虑产品的安全性，而影响其安全的主要有以下性能指标：标志标志是指示人们正确安装、使用和维修的重要依据，是确保人身财产安全的极其重要的安全标准内容。插头插座产品应在明显位置标注额定电流、额定电压、电源性质等。另外，转换器(转换器是指只有一个插头部分和有一个或多个插座部分组合在一起的移动式电器附件产品要用“MAX(或最大)”符号来标出额定电流/或功率，以指导用户避免超负荷使用。标志或符号应经久耐用，清晰可辨。不应使用可被轻易擦除的丝印和纸贴的标志。额定值额定值是保证插头插座、转换器与被连接的电气器具正常、安全、配合使用的最基本的电气互换配合参数。如：转换器的额定电流不得大于插头部分的额定值。否则，可能造成用户根据插座额定电流选配用电器具时，插头过电流发热而产生危险；带熔断器、超负荷充电器的转换器的最小额定值应等于熔断器、超负荷保护器上标注的额定值。否则，可能出现产品损坏。尺寸是关系到插头插座和转换器能否安全使用、是否满足通用互换性要求以避免误插入的一项重要技术要求。尺寸不合格会影响用户使用或产生接触不良、误插入等隐患，轻则使设备损坏，重则会产生火灾和触电事故。七、外壳的颜色黑色外壳最不容易让消费者产生视觉反差，同时采用黑色的机身更容易散发热量这样的家电类被分为黑色家电（黑色家电的起源最早来源于采用珑管显示屏的电视机，最外面有一圈黑色的边缘，黑褐色的外壳最不容易让消费者产生视觉反差，同时采用黑色的机身更容易散发热量，之后电视及其周边设备如家用游戏机、录像机等也由于散热以及与电视产品搭配等原因往往也被设计成黑色。于是人们就开始把能够带给人们娱乐、休闲的家电称为黑色家电。）八、面底壳的设计内部结构开始，先是对面底壳进行抽壳，一般基本壁厚2mm，面底壳拆分间隙为0.3，面壳盖向底壳，适宜做公止口，底壳做母止口，止口不宜太深，一般0.6-1.2mm，为了方便装配，也可在公止口上导C角，还有一种反止口，就是面壳为母止口，后面主扣分布有讲。具体尺寸将在附件中提到。底壳面壳螺丝柱的结构螺丝柱是决定整机强度的关键，且强度不够，容易破裂，造成不必要的损失,充电器锁螺丝通常有4处面壳螺丝柱a面底壳配合锁螺丝固定，注意底孔深度小于或等于螺丝长度，深度直内壁即可，但柱子在夹水线上，腔体太深的时候，需要深到壁厚一半，避免缩水，但也不是一定的，当外观面是异型时，可根据熔胶流向决定b滑块盖的螺丝数量一般为1个。c插头压片锁的螺丝一般为PA2.0/10mm，因为插头使用力度较大。电路板的固定不一定要用螺丝固定，主要是在电路板在受力过大情况时，选择用螺丝固定，也可用柱子穿过过孔，也可用骨位卡住电路板一般自攻螺丝底孔直径为自攻螺丝公称直径的0.4。外径为底孔径的2-3倍；柱子高度根据选用的螺丝长度而定，一般为5-6圈有效牙纹长度；螺丝柱的周边加强骨厚度一般为壁厚的0.5-0.7，高度为螺丝柱高度的2/3；螺丝柱的背面在啤塑时，常有缩水痕，改进方法有二：①.螺丝底孔深度深至壁厚的一半；②.在螺丝柱根部偷胶，深1/3壁厚,宽度0.75mm壁厚一半，避免缩水,但也不是一定的，当外观面是异型时，可根据熔胶流向决定；主扣分布扣位的样式很多,我用的是反止口，面壳公扣在上，底壳母扣在下，但也可以作成正止口，需要把公扣与公止口之间的开模死角填起来。主扣的分布一般在充电器尾部，因为前端已用螺丝固定了，后端分布两个主扣，一般为对称，按较宽位置选择，中心间距尺寸最少留2.5个扣位宽度间距，因为间距近了仅起到一个扣的作用，且很难扣入，得不尝失！例如扣位总宽度为6，则中心间距留到15mm以上。侧边分布直骨管住。直骨要高出底壳止口顶面约1.0mm，起到管住面壳错位，充电器周边均匀分布即可，但也不要影响到其他的装配，如PCBA板，主扣位，压片安装位，螺丝柱装配等等。也可以直接用止口唇做直扣，不是空间不够用，尽量不要用这种结构。分布主扣与直骨的设计主要依照合壳固定与力度均匀面壳母扣面壳公扣b．主商标位置贴主标的位置可根据散热窗位置选取，大小尺寸需要尽量分型号，这样比较节省成本。如上图PCB板与USB在壳体能装着，显示出来相对位置，窗户在变压器位置，主表相对在窗户下位置。间距3-5mm，位置不够此尺寸也可缩。其深度一般为0.3mm，主标厚度一般为0.6-1.0mm，有合成纸、哑银龙、金丝笼等材质。主商标位置USB的固定结构USB插槽有很多类型，主要有立式和卧式两种，充电器上最常用的是卧式USB，因为价格较便宜。这里采用卧式USB。USB的结构USB的固定结构主要就是让USB能承受的住插拔的力度。先开导正方孔，需要与USB开口尺寸一致。USB插位周边有翻边的，依照翻边高0.6mm，厚0.3mm做槽位，上下留间隙各0.2mm，左右留间隙各0.2mm-0.5mm，USB前端顶住槽位前端，O配0，槽宽度留至0.6mm，给点退位空间，拔模的时候保证为减胶拔模1度；USB插位如果没有翻边的，就直接开口，安装后，USB开口前端与外观面平齐，开口内壁导角，便于插装；也可做个附件，插入USB固定卡槽内即可。USB的安装位置九、各部分的安装设计插头安装的设计安装插头的位置确定：先要选择使用什么插头，不同的插头安装的结构也不一样，瓜仔插头：弹片为135度折角，起扳起回弹作用，尾部有U形槽，起卡住PCBA板的作用，压片长度较长，小头有一个螺丝柱的沉头过孔，面底壳锁螺丝时固定住小头，中间有个一螺丝过孔，上螺丝固定弹片。插头为瓜仔插头。这样设计好处在于不用浪费电子线成本插头的安装示意图PCB板的固定结构插头位置确定后，进行PCBA板尺寸确定，在这里选用瓜仔插头，PCBA板的外型轮廓根据需要进行设计，厚度1.2mm，PCB轮廓边尽量用直边，便于后续切板、扳板，电路板上的变压器、电阻、电容、电路及LED等，这些完成后就要叫电子工程师去设计电路板了。这个时候就可以根据电路板的轮廓进行加骨固定，轮廓边上的间隙留0.2-0.4mm，如果是直边，留间隙0.1-0.2mm。电路板轮廓切割公差过大，大多是±0.3mm，相对于直边切割较准。PCB板固定电路板：周边加一些限位骨固定和支撑PCBA板。限位骨这种是PCB尾部卡在弹片U型槽内，23PCB尾部与弹片U型槽的安装前端用扣位卡住头部与扣位的安装卡位选择的位置电子元件注意不要靠得太近。PCB板固定不是很牢，就要在面壳上做点文章了，比如加柱子顶在PCB元件空位处，需要与电子工程师沟通完成。PCD与底壳的安装图接触头的安装使用两颗螺丝将压板和滑块触头固定在面壳上接触头的安装示意图螺丝的设计螺丝柱是决定整机强度的关键，且强度不够，容易破裂，造成不必要的损失，充电器锁螺丝通常有1处。a面底壳配合锁螺丝固定，注意底孔深度≤螺丝长度，深度直内壁即可，但柱子在夹水线上，腔体太深的时候，需要深到壁厚一半，避免缩水，但也不是一定的，当外观面是异型时，可根据熔胶流向决定b滑块盖的螺丝数量一般为2个。c插头压片锁的螺丝一般为PA2.0*10mm，因为插头使用力度较大。电路板的固定不一定要用螺丝固定，主要是在电路板在受力过大情况时，选择用螺丝固定，也可用柱子穿过过孔，也可用骨位卡住电路板，一般自攻螺丝底孔直径为自攻螺丝公称直径的0.5。外径为底孔径的2-3倍；柱子高度根据选用的螺丝长度而定，一般为5-6圈有效牙纹长度；螺丝柱的周边加强骨厚度一般为壁厚的0.5-0.7，高度为螺丝柱高度的2/3；螺丝柱的背面在啤塑时，常有缩水痕，改进方法有二：①.螺丝底孔深度深至壁厚的一半；②.在螺丝柱根部偷胶，深1/3壁厚，宽度0.5mm壁厚一半，避免缩水，但也不是一定的，当外观面是异型时，可根据熔胶流向决定；螺丝的设计充电器的整体视觉完成对充电器的组装下面两图为充电器的整体视觉图充电器正面充电器背面十、充电器的商标说明1、旅行充电器,快速充电,携带方便,易于使用,体积小巧外型美观,性能优异。2、3、4、5、输出连接采用标准USB接口输出。充电单红灯显示.内置高精度进口光耦IC,保护电路。输入电压范围：100vac-240Vac，输入电源频率：50~60Hz、输出电压：DC5V±5%，输出电流：1000MA十一、充电器的适用电流充电器本身是，输入交流，输出直流。电在中国，手机充电器都是把220XX交流电转换为5-10V的直流电，供手机充电。现在一般多为5V直流电。十二、手机外壳所采用的纹理：晒纹是一种模具表面处理的工艺，模具晒纹又称模具咬花、模具蚀纹、模具蚀刻等名称。一、成本低。一套模具蚀纹成本低的一千多，高的也不会过万二、良率高。模具晒纹后，注塑产品良率能大幅提高三、速度快。3天左右即可完成整个制程四、增大摩擦力。五、效果丰富。可以做各种各样的效果十三、设计小结经过了四周的学习和工作，我终于完成了《基于ProE的手机充电器外壳设计》。从开始接到论文题目到设计方案的确定，再到论文文章的完成，每走一步对于我来说都是新的尝试和挑战。这也是我在大学期间独立完成的最大的项目。在这段时间里，我学到了很多知识也有很多感受。通过这次设计我开始独立的学习和探索，查看相关的资料和书籍，让自己头脑模糊的大概到逐渐清晰，使自己的设计逐步完善起来，每一次改进都使我受益颇丰。从中我也了解到Pro/E的重要性。本论文的设计过程中，充分利用了Pro/E软件进行了几何造型设计，便捷的模型再生成编辑，可以缩短产品更新换代生产的整个周期，并且此设计还具有形状均匀、美观，使用寿命长等优点，可以完全满足设计的要求。由于时间紧迫，所以这次的设计存在许多缺点，模型结构装配后的应用Pro/E造型后的参数化设计，仿真模拟，我相信通过这次的实践，能使我在以后的设计中避免很多不必要的工作。这次做设计的经历也使我终身受益，我感受到做设计是要真正用心去做的一件事情，是真正的自己学习的过程和研究的过程。没有学习就不可能有研究的能力，对自己的研究就不会有所突破，那也就不叫设计，希望这次经历能让我在以后的工作学习中激励我继续进步。十四、主要参考文献（1）张荣华《模具设计与制造》高等教育出版社，20XX（2）李华《机械制造技术》高等教育出版社，20XX（3）丁淑辉《PRO/E教材》清华大学出版社，20XX（4）王艳《AutoCAD工程制图基础教程》华中科技大学出版社，20XX（5）高晓康、陈于萍《互换性与测量技术》高等教育出版社，20XX（6）隋明阳《机械设计基础》机械工业出版社，20XX（7）徐茂功《公差配合与技术测量》机械工业出版社，1995（8）屈华昌《塑料成型工艺与模具设计》高等教育出版社，20XX（9）李宗义、黄建明《先进制造技术》高等教育出版社，20XX（10）李澄、吴天生、文百桥《机械制图》高等教育出版社，20XX（11）林平勇、高嵩《电工电子技术》高等教育出版社，20XX十五、致谢首先要感谢大学三年教授我的所有领导老师以及陪我一起学习进步的同学们，是你们陪我一起走过了三年的求学之路，是你们用三年的岁月教授了我生存的本领；在大学的校园里，我不仅学到了丰富的专业知识，也学到了终身受用的学习知识和积极的生活态度，通过对课程的学习和与相关专业老师的沟通，使我深感机会难得，获益非浅。学校严谨的学风和老师广博丰富的知识令我敬佩。各位老师的悉心授课使我对机械专业有了更多、更丰富的认识，为今后的学习和工作打下了坚实的基础。再次我要衷心的感谢我的指导老师胡金文老师对我设计的构思以及内容不厌其烦的指导，使我在准时完成设计的同时深受启发。另外在设计过程中还得到了设计小组成员的大力帮助，在此表示感谢，我将在以后的工作中不断努力学习，在不久的将来成为一名优秀的技术人才。感谢我校和各位老师对我三年的培养和帮助。本设计虽然凝聚着自己的努力，但没有胡金文老师和其他老师的指引和教授，没有同学的帮助和支持，我在大学的专业学习将无所适用。当我做完这篇毕业设计的时候，涌上心头的不是长途跋涉后抵达终点的欣喜，而是源自心底的诚挚谢意。十六、附件上壳下壳第五篇：太阳能手机充电器设计太阳能手机充电器设计中文摘要摘要21世纪，是消费的世纪，人类面临的自然问题和能源问题，逐渐成为人类的最大的消费，如石油煤炭等一些不可再生资源的消耗与浪费，最后会被人类取之殆尽，所以，人类必须寻求新的路径找到新的能源来代替传统的不可再生资源，这时候太阳能等清洁能源的应用随之走进人们的视线。现阶段的技术限制，人们想完美地利用太阳的资源不太现实，太阳光却拥有着无限的价值，只要被合理正确的利用起来，就是众人皆知的太阳能。并且太阳能属于清洁类能源，能够对地球无危害、无污染，是人们最值得利用的新型能源。太阳能作为一种清洁能源，它能做到零排放无污染，是一种真正值得好好利用的能源，人们怀揣着保护自然和寻求新的能源替代品这两个目的，大力的发展太阳能相关的产业。本设计是一款单片机控制的太阳能手机智能充电器，原理是利用太阳能板接受太阳能，并将接收到的太阳能经过多路转换成直流电给手机进行充电的一款设计，也可为其他一些电子产品及电池进行充电，并且该充电器有完整的自我保护电路，不会存在过度充电而导致电池损害。关键词新能源，太阳能，单片机，智能电池毕业设计说明书（论文）外文摘要TitleSolarcellphonechargerdesignAbstractInthe21stcentury,thecenturyisconsumption,natureandenergyproblemsfacinghumanity,graduallybecomehuman＇sbiggestconsumer,coaloilandothernon-renewableresourcesisthelastoftheearth,andtheseassets,willbehumantakeout,so,mustseekanewpathtofindnewsourcesofenergyforhumaninsteadofthetraditionalnon-renewableresources,thentheapplicationofthecleanenergysuchassolarenergythenwalkedintothelineofsightofpeople.Withthecurrenttechnologicallimitations,it＇simpossibletomakethebestuseofthesun＇sresources,butthesun＇srayscanbeputtogooduse,knownassolarenergy.Asakindofcleanenergy,solarenergycanachievezeroemissionandnopollution,anditisakindofenergythatisreallyworthmakinggooduseof.Withthetwopurposesofprotectingnatureandseekingnewenergysubstitutes,peoplevigorouslydeveloptheindustryrelatedtosolarenergy.Thisdesignisasingle-chipmicrocomputercontrolofsolarmobilecharger,theprincipleistousesolarpanelstoacceptsolarenergy,andconvertthereceivedsolarenergythroughmulti-channelintodirectcurrentrechargemymobilephoneforadesign,canalsobeusedforotherelectronicproductsandbatterycharging,andhasafullsetofselfprotectioncircuit,thechargerwillnotproducedamagetothebatteryfortheovercharge.Keywords:solarenergy,battery,singlechip,intelligent目次1绪论11．1课题研究背景11．2太阳能技术概述21．3论文的结构42太阳能手机充电器硬件设计52.1系统总体设计方案52.2太阳能电池板的选用62.3LM2940应用62.4单片机的选择82.5单片机电路112.6本章小结123按键、斩波、A/D采集、DA转换133.1按键指示电路及实现133.2显示电路133.3BUCK斩波电路153.4单片机的A/D采集163.5DA转换电路183.6KA7500B介绍及工作原理193.7本章小结214C语言源程序的设计实现224.1系统整体程序框架224.2电路启动初始化224.3按键采集程序244.4LCD1602显示子程序244.5数据采集及模数转换程序274.6充电子程序的设计27结论29致谢30参考文献31附录1主程序代码32附录2硬件电路原理图531绪论1．1课题研究背景煤炭、石油等这些不可再生资源的宝库正在被人们一点一点的搬空，自然问题和能源问题逐渐成为人类发展的头等问题，这是一个恶性循环，人类对资源的开发使用，造成污染和温室效应，一步一步的上海自然，自然也会“回馈”人类。新能源开发利用迫在眉睫，随之经济的发展，科技的进步，人们的保护自然的意识也在逐步的增强，人类也在慢慢的探索，核能、风能、太阳能、潮汐能等等都是人们忙碌的成果，这些都是人类开发的新能源，也是清洁能源清洁能源的含义包含一下两个方面的内容：（1）可再生资源这类能源是指那些消耗了能够自己恢复补充的能源，而且在被使用的同时，不会产生污染或者只会产生很少的污染，比如太阳能、风能、氢能等等，都是比较闻名的清洁能源。（2）不可再生资源这类能源就是和可再生资源对应的，在使用和消费的过程中也同样不会产生或者产生极少的污染，但是它们在被使用之后不能够自行恢复补充，意思就是它们在地球上的储量是一定的，被用完就是宣告这种能源的消失，比如天然气等等。虽然核能是属于清洁能源中的一种，但是使用核能时会导致其他种类的不可再生资源被浪费、消耗，而且核能的利用必须非常的谨慎，这种原理和核弹的原理是一样的，而且现阶段国际上的恐怖主义分子日益猖獗，核能难免会被他们呢利用，造成恐怖主义伤害，更直接的如果核能发电站遭到恐怖主义分子的袭击，那会造成很严重的后果，德国的做法就很谨慎，他们关闭了所有的核能发电站，并且寻找新的能源替代品，虽然这样的做法会比别的方法带来更高的成本。可再生能源[1]是最理想的能源，所以人们可以大胆的使用，但是，虽然可再生资源是很好的能源，它们有时候会受到一些条件的限制，比如光、水力、风力等等的限制，这就导致需要在不同的地理环境，不同的条件下合理使用不同的可再生能源，这就要求技术的允许。我国现阶段的国情还算比较乐观，因为我国是太阳能和风能的利用大国，我国的发展建立于科技时代的基础上，并带领着新能源利用在世界占一席之地，新能源开发的行业内的新型材料与新技术的不断更新、突破，产业链的进步和持续的成熟，风力和太阳能发电的成本越发的降低，每家每户应用太阳能发电和风力发电已不是天方夜谭，不仅降低了大型器械发电的成本，同时提高了民众的生活保障和生活质量。作为清洁能源，太阳能和风能逐步成为新能源的“明星”，如果能够实现风能发电和太阳能发电互补，将会是最理想的状态，太阳能较为充足的时候用太阳能发电，风能较为充足的时候用风能发电，这样最大限度的利用好这些清洁能源，也能提供更多的保障。1．2太阳能技术概述1.2.1太阳能的发展太阳能作为清洁的新能源有着得天独厚的优势，所以各个国家都争先恐后的组织科研人员区更好的开发和利用太阳能，利用太阳转换为光能发电已经占据了新能源发电中的主要地位，并且太阳能发电被公认为是未来最有发展可能的新型清洁能源。，太阳能技术也是被认为是最受欢迎的新能源技术，太阳能主要从热能以及电能利用这两个大方面进行利用，而热能利用的工作原理就是太阳光照的光热效应，大多是应用于采暖方面，比如太阳能热水器，而点能利用则是利用光伏反应将光能转换为电能效应，而这种发电具有很大的效率，而且成本更低，所以从人类接触太阳能以来，太阳能发电技术在逐步的创新与跟新。目前我国的太阳能发电系统主要是直流系统，太阳能经过光伏转换产生直流电流储存在蓄电池中，再由蓄电池给电子产品等进行充电。与常规发电技术和其他绿色发电技术相比，光伏发电技术具有如下的优势：1、能够真正做到零污染、零排放，不破坏环境，并且完全符合可持续发展的宗旨；2、可以灵活的在各个地方利用，可以独立于电网同时又可以和电网一并运行；3、可以持续为用户发电，真正做到不停电的电源；4、成本低，蓄电池以及太阳能板等器件的组成了太阳能发电系统的核心；5、发电的效率很高而且固定，不会因为发电设施的规模大小影响发电的效率；综合太阳能存在上述的种种优势，太阳能发电已成为世界各国瞩目的新能源技术，虽然目前的电网供电比光伏发电的价格要低，但是太阳能发电的维修费用要少，随着电的需求量变大，这种优势也随之变大。所以各国为了缓解能源紧张的现状，并且能够可持续高效率发展，都开始大力的发展太阳能发电。1.2.2硅太阳能电池及参数硅太阳能电池[9]由材质分类，一共有三类：多晶硅薄膜、单晶硅以及非晶硅薄膜。其中单晶硅太阳能为三者中转换效率最高者，其应用技术也比其它两者成熟。与多晶硅薄膜太阳能相比较，单晶硅的成本比其余两者较低，但是效率却高于非晶硅薄膜电池，其实验室最高转换效率最多为18%,工业规模生产下的转换效率为10%。非晶硅薄膜太阳能电池的成本是最低的，而且它的质量也很轻，它的转换效率比较高，大规模生产很方便，相比较于前两种电池，非单晶硅薄膜可以大范围的进行使用。但事物拥有两面性，由于其材料的特殊性，会导致光电产生效率衰退的现象，因此这便是为何它的稳定性不高的原因之一。这也是这款电池在实际应用中的一大受制点。参数如表1.1尺寸125mm*125mm对角线150mm功率Pmax2.60W工作电压Vm0.523V工作电流Im4.934A开路电压Voc0.629V短路电流Isc5.285A表1.1硅太阳能电池参数1.2.3本课题研究的主要内容本次手机充电器的设计采用当太阳照射于太阳能电池板时将太阳能通过光伏效应的方式转化为电能的原理[2]。通过直流变直流的变换电路工作处理后呈负载供电。但锂电池通常都不会采用符合设计要求的持续充电方式。因为这样会损害电池，一般会有先后顺序的充电方式，先采用恒流充电，快速稳定的充电，等到电池电压上升到一定数值时，系统自动变为恒压充电的模式，持续到充满状态。充电的过程中利用LED灯与数码显示管等方式来显示充电时的电池所处的状态，在此次系统设计中对电池过流进行了稳压过压的保护措施，防止电池因为过度负荷的充电而导致损坏，同时充电器选用了模块以及USB接口的结构方式，不局限于单一的电子数码产品的充电使用。本文中介绍设计的太阳能手机充电器，与普通的手机充电器相比，它的能源供应为新型能源——太阳能，并且结合了单片机独特的智能特点表现,配备完整的过充保护电路,并可以显示整个电路的充电状态,通过功能键的选择来控制电路输出的电流大小,为不同的电子产品提供电力。把太阳能电池板放在一个太阳光重组的地方，即可称为手机的移动电源，这样的移动电源可以说既方便又能解决当务之急，避免因为手机没电而带来的尴尬。1．3论文的结构本文所研究的太阳能手机充电器是基于单片机开发，在其基础上，熟练掌握单片机并且对该系统进行功能设计，并根据结果对太阳能使用和充电效果进行分析。第1章对本课题产生的背景、太阳能的发展历史、硅太阳能电池进行了简单的介绍。第2章主要讲解了关于单片机开发芯片的选择、硬件部分的原理设计以及太阳能电池板材料的选择。LM2940的应用和原理还有对于充放电控制部分的设计。第3章对整个系统三个模块进行一系列的解释说明，和对每个模块的功能简单的介绍。第4章对C语言程序的设计及各个模块电路的流程进行介绍。太阳能手机充电器硬件设计2.1系统总体设计方案2.1.1原理概述太阳能充电器就是将太阳的光能转换为电能，并且为电子设备提供供电的新型设备，是将太阳能转化为电能储存在蓄电池中，再由蓄电池给手机充电，当然蓄电池可以为各种蓄电装置，也可以直接是手机电池。2.1.2系统总体设计方案图1系统总体设计方案在使用过程中太阳能电池由于阳光的变化交替，同时内阻的阻值很高，从而导致了其输出电压存在不稳定，输出电流过小的现象，这就需要一个控制器来控制系统中的电压电流的稳定。如今充电器一般都采用闪充、快充的方式，而这种充电方式通常都是通过大电流来达到快充的目的，但这种充电方式通常会使处于饱和状态的电池因为没有及时断开充电器以及电池的连接电源，因此电池会发烫从而使电池的使用寿命剪短。本系统将采用单片机STC系列中的12C5A60S2芯片，将它作为充电系统中的中央控制器，并实现“低成本，大效率”的充电智能控制。总体设计方案如图1所示太阳电池板通过了光伏反应后将太阳能转换为电能后，通过单片机中的编程模块实现脉冲宽度调制波来控制直流/直流的转换芯片工作。使电路中的电流电压可以任意调节，确保输出的电压电流合适为电池充电。然后通过显示电路的功能来实现了显示电路的输出状态，通过单片机的ADC模块采集系统中的数据后并转换，再将数据传送给单片机，再由单片机做出预判，从而实现了基于单片机的电路智能控制。2.2太阳能电池板的选用太阳能电池板是整个太阳能手机充电器系统工作的核心，是该手机充电器的基础部分，其主要功能是将太阳光的辐射的能量转化为能够使用的电能，许多便携式数码电子设备所需的电压电流都不相同,如果一些设备的额定输出功率较大时，就要采用面积更大的太阳能电池板来供电，而这又给用户携带带来诸多不便。因此，这款充电器采用模块化设计的方法，根据不同的充电需要，合理组合太阳能电池板规模，来提红一套具有稳定输出功率和输出电压的光电伏电池组。如图2.1所示，为太阳能发电原理，由P、N型半导体构成的太阳能板接收光能辐射，光透过电池板就会激发一些电子，形成许多的运动着的带负电荷的电子和带正电荷的空穴。同时P-N结形成内部电场，吸引电子往N区、空穴则通往P区进行运动，在此状态下，太阳能板吸收光源的一面将会汇集众多负电荷电子，而背光的一面就会汇集携带正电荷的空穴，与此同时，太阳能板的两端都将会连上负债，电流正常通过负载。,所以持续将太阳能板进行光照,负载上就会又持续的电流通过。图2.1太阳能电池发电原理2.3LM2940应用图2.2LM2940应用电路本文采用的单片机电源设计芯片为LM2940，这种芯片三端为集成稳压器，采用串联电路。如图2.2所示为2940芯片的典型实例电路。LM2940特点:低压差三分稳压器、额定输出电压5V、额定输出电流1A，这说明当电路中的输出电流为1安时，最小的输入输出电压差值则会低于0.8A，这时最大的输入输出电压则为26V，区间的工作温度则为-40——+125℃。LM2940芯片能够降低静态电流的电路、电流限制以及电路的过热保护等。表2.1由表2.1可知，当LM2940的输出电压为1A时，最低压差的典型值则为0.5V。图2.3电压电流变化图2.3表示LM2940输出电压的瞬间改变时，此时输出电压产生的变化显示，由图可得，输出电压最短可在10uS内恢复到正常状态。图2.4输入电压与输出电压关系图2.4为输入电压低于正常值时，输入电压与输出电压间的关系（输出电流均保持在1A时）。图2.5电压曲线图2.5为出现输入电压大于限定值时输出电压的情况，由图可得，输入电压<30V时，其内置芯片则会主动的激活过压保护功能，从而是输出的电压为0V。2.4单片机的选择宏晶科技生产的STC12C5A60S2系列单片机为单时钟，机器周期为1T的一款单片机，它是新一代的8051单片机，对比传统的51单片机的功能，其指令代码可以完美的与传统互相兼容，并且不易出现错误。引脚如图2.6所示。（1）晶振相同时，新一代的单片机速度为传统51单片机的8——12倍。（2）有8路10位AD。（3）多了两个定时器，有PWM功能。（4）有SPI（串行外设接口）接口。（5）有EEPROM。（6）有1K内部扩展RAM。（7）有WATCH-DOG。（8）多一个串口。（9）输入（IO）口首先被定义，并且定义有四种状态。（10）中断的优先级存在着四种状态，均可定义。图2.62.5充放电的设计本系统控制数据的采集过程则是单片机主要任务，把采集得到的数据经过分析与处理在LCD中显示，与此同一时刻输出脉冲宽度调制信号，控制直流/直流转换模块。上电复位的过程，应先检查并且保证充电器功能，从而确定输出电流的大小。转入相应子程序并分析计算脉冲宽度调制信号的占空比，开始输入电流/电压，并将数据送至显示电路进行显示。在输出过程中通过单片机的定时器进行定时的检测系统中的输出电流/电压，与设定值比较后调节脉冲宽度调制信号的占空比，使输出值更趋于设定值。在电池充电过程中，通过检测电流来确定电池充电状态，从而改变充放电模式或决定是否停止充电[6]。单片机编程能够实现充电器在充电时的智能控制，并且简化了复杂、繁琐的硬件电路设计，对程序进行修改来改变电路的工作状态或者是电路参数。充放电的控制：（1）充电方式市场售卖的充电器普遍存在蓄电池充电方式的使用不合适，从而损害了电池的使用寿命。本设计中，蓄电池的充电技术采用