自助式太阳能充电桩控制系统设计

自助式太阳能充电桩控制系统设计绪论课题背景在当今科技飞速发展的时代，不可再生的能源成为了制约我们经济、科技、社会等多方面发展的因素，因此越来越多的国家开始着眼于去挖掘新能源的发展，去寻求发展的新动力。太阳能作为一种取之不尽的能源存在与我们生活中，随处可见并且对环境也没有污染，作为新能源之首，我们把目光也集聚于太阳能源上。太阳能充电桩是就是利用太阳光和太阳能电池板发生反应产生电能。太阳能电池制造技术的进步和新型光电转换装置的发明，使利用太阳能成为一种更可靠、更可行的方式。由于受环境的影响，现在各国对环境的保护和可再生能源越来越重视，因此可以通过大规模的利用太阳能源来开拓广阔的未来。太阳能具有可循环、干净、安全、环保等特点，因此越来越多人愿意使用太阳能作为各种负载的发电方式。随着科技的发展，太阳能发电技术也越来越成熟。我们在外出和旅游或者平时使用手机的时候都会遇到手机没电的情况，常常会因为手机没电也找不到充电的地方导致一些事情不能及时处理；或者是在使用电动车时电量不够需要推着车到达目的地，因此为了方便居民平时的出行，本设计介绍一种太阳能充电桩，能够将太阳能转化为电能并通过一系列的电路使得电压变为5V和220V方便人们的使用。研究现状之前我们所得知的太阳能电池板在一般情况下通常只能吸收部分太阳光谱，而我们所熟知的太阳能吸收率仅能达到70%，这个是在太阳能装置自动调节系统的情况下才能达成的，自动调节系统能够使太阳能电池板处于最优情况下的对于太阳能的吸收和转换利用，这是因为在通常情况下太阳能电池板一般只能吸收太阳光中的部分光谱，而且这是只有在吸收直线发射过来的太阳光的情况下太阳能电池板的工作效率才会变得很高。而随着一种新的涂层的出现由美国科技团队在2008年开发完成，在太阳能电池板上覆盖这种涂层，则太阳能的吸收率能够被提高到96.2%。新型涂层提高了太阳能电池板吸收阳光的效率，这是因为这种新型涂层解决了之前人们所难以解决的两个技术问题，这样就使得太阳能电池板能够在光照的情况下吸收到更多的太阳光并且有助于太阳能电池板吸收到光照中绝大部分的太阳光谱。当大电流充电时，电缆与接口的温度会升高。如果充电接口和电缆利用自然风降温的情况下，则可以在现有充电设施的基础上使用导线面积70mm²的电缆即可实现快速充电。日本，在通过添加热半导体晶体管和热管理安全丝之后，如果使用截面积为43mm²的电缆时，可以在短时间内实现快速充电，最大充电电流变为300A或者更大。使用截面积为30mm²截面积电缆，实现充电电流300A以上的快速充电需要用到液体冷却降温。上海市电力公司在2009年10月投资建设的充电站，是我国的第一个电动汽车充电站。2009年底，在深圳建成了由南方电网生产的首批电动汽车充电站，并且拥有2个充电桩和134个充电桩同时北京首科集团在健翔桥建设完成的电动乘用车充电站则是国内首个拥有完整的智能微网的北京顺电汽车充电站。目前能够降低充电时间同时提高充电效率从而达到快速充电有两种有效的方法。一个是增大充电电压，二是增加充电电流。为了快速充电，动力电池、高压元件、快速充电连接装置等核心部件仍然解决了许多技术问题。本文的研究内容本文的主要研究内容包括：(1)对太阳能充电过程研究的同时给出控制方案，以保证蓄电池的使用防止出现过充、过放现象。(2)对太阳能光电池、蓄电池的型号进行了解和选择。(3)研究设计蓄电池的降压电路，提供5V1A直流电源，便给手机等负载提供充电功能。(4)研究设计蓄电池放电时的逆变电路，提供220V3A的交流电源，给其它用电负载提供充电功能。

1系统总体方案设计1.1系统硬件结构框架自助式太阳能充电桩外形结构，主要由太阳能光伏板及固定太阳能板的支架、充电桩支柱、充电桩底座构成。充电桩底座设计的一方面是放置蓄电池和控制电路并且支撑上部分的结构，另一方面底座设计成宽大的环形，可以让人们在充电时当作椅子随时休息。为了便于太阳能电池板和底部充放电电路中太阳能控制器相连，充电桩支柱中间设计为空心。如图1-1所示图1-1自助式太阳能充电桩结构1.2系统硬件电路框架本次设计的整体设计框图如下图1-2所示。整个自助式太阳能充电桩系统由太阳能光伏电池板、充电蓄电池、DC\DC转换器、逆变器、稳压器、充放电控制系统等组成。当太阳光照射到太阳能光伏板时，太阳能光伏板产生反应将光能转换成电能，将电能通过控制电路传送到蓄电池中，如果充电装置采用高电流电压的方法对负载进行快速充电，那么在蓄电池电池充满后如果不及时停止对负载的充电，会使蓄电池持续发烫，情况严重还会对蓄电池的寿命造成严重损害，同时如果放任蓄电池一直放电也将导致电池寿命的大大降低甚至直接损坏电池电芯使得电池报废，所以当接入负载时，蓄电池通过降压电路或者逆变电路将电压给负载充电后，太阳能控制器会进行工作对整个充放电过程进行调控。整个电路中太阳能控制器为系统控制核心控制充放电的过程，也是本设计的难点。图1-2系统硬件电路框架1.3控制器设计方案另一方面，当光线条件适宜时，通过太阳能光伏板吸收太阳光，将光能转换为电能，在光伏板使用时，由于太阳光的照射和环境等因素的影响会导致，光能转化成的电能变化较大，并且因为其内阻较高的缘故会导致输出电流较小，同时输出的电压极为不稳定的缘故，这也需要用到太阳能控制器调控输入的电压以保证每次输入进蓄电池的电压在恒定的状态。这就是为什么需要控制系统的原因，通过太阳能电池板将太阳能转换为电能，由单片机输出PWM波驱动开关管从而实现输出电压电流的改变，最后通过显示屏显示当前的输出状态及大小，使用户可以直观方便的使用。通过分压电路对蓄电池和太阳能光伏板输出的电压进行采样，接着通过ADC采样模块将当前的电压转换为数字信号传送到的单片机中。单片机根据当前的电压信息输出PWM波驱动MOS管关断或者开启充放电电路来达到对蓄电池充放电管控的目的。当蓄电池的电压在15V左右时为满电状态此时不需要充电，当蓄电池电压低于11V时此时蓄电池处于欠电压状态则蓄电池停止对负载的放电。太阳能光伏板蓄电池电压采样太阳能光伏板蓄电池电压采样单片机充放电控制

2系统硬件设计2.1太阳能电池板选型太阳能电池板功能是将太阳光能转化为电能，因此这是整个系统的核心，负责供电。虽然负载有着不同的所需电压，同时为了方便使用满足对于大型的负载的供电需求，所以要采用较大的太阳能电池板。考虑到使用的便捷性因此采用模块式的组合方式对太阳能光光伏板进行拼接，选用了GX-2015-50-1型光伏组件2块，并联使用其主要参数如图2-1所示。图2-1GX-2015-50-1型太阳能组件主要技术参数2.2蓄电池选型蓄电池作为独立的应急电源系统，是太阳能供电系统的重要组成部分。在不需要对负载充电时，蓄电池可以用来储存太阳能电池板产生的电能。对于太阳能蓄电池的选用的要求具有放电率低、使用寿命长、深度放电量大、充电效率高和免维护、环境影响小的特点。本课题实际选用理士DJM1265蓄电池，其电压为12V、容量65AH。如图2-2所示图2-2理士DJM1265蓄电池

2.3太阳能控制器太阳能控制器的主要作用是对当太阳能光电板电路给蓄电池充电的过程进行管控。它可以对蓄电池的充、放电过程进行控制，也可以按照负载所需的电源控制太阳电池组件和蓄电池对负载进行供电，是整个光伏供电系统的核心控制部分。太阳能光伏板在受到阳光照射后，由于光电效应产生电流，产生的电流有变化曲线，当电流直接充入电池时，因其存在的波动所以会造成电池的损坏，使电池寿命缩短。为了解决这个问题，首先要将电流发送到太阳能控制器，并通过控制器调整将电流发送到负载以达到对负载和电池进行监测和保护的目的。太阳能控制器使用STM32构成，这是一个实时采集电压和电压监控的控制系统。主要用来采集当前蓄电池的电压并对太阳能光伏板对蓄电池电压进行充、放电的过程的管控。太阳能充放电控制器的基本功能在于控制电池电压并连接了前后的电路，当电池电压升到一定程度时，停止蓄电池充电。图2-3太阳能控制器2.4降压电路设计 2.4.1降压电路太阳能充电桩的设计是为了方便给人们一个手机、平板等负载充电，但是直接从蓄电池出来所供给的电流无法直接给这些负载供电，故需要一个降压电路将12V的直流电转成5V1A的直流电。LM2596是一种最大能够输出为3A的降压型驱动电路，其优点为对负载的调节能力，150KHZ为它的开关频率，这个频率特性是它的一大优点，同时内部还集成了频率补偿和固定频率发生器，在特定的输入电压和输出负载条件下，输出电压误差在±4%以内，振动频率误差在±15%以内，只要待机电流为80μa，就可以切断外部电源。所以本设计采用LM2596电路。如图2-4所示图2-412V转5V降压电路2.4.2元件功能图中CIN为输入滤波电容，主要作用就是将输入的12V电压滤波为脉动比较小的电压防止出现波动较大的瞬态电压而使得LM2596芯片被烧毁。如图2-5所示。图中描述了电容耐压值、和均方根电流之间的关系，由此可以看出等效电阻值随着耐压值的升高而降低最终达到稳定而电容值越大其等效的电阻值和耐压值也就越低。图2-5电容耐压值、电容值和均方根电流之间的关系图中的D1为吸纳二极管。在使用LM2596时，吸纳二极管的作用是提供给感应电流通路。这是一个高速二极管，必须接近LM2596。同时因其开关速度快而且需要的正向电压小，所以在本设计中选用肖特二极管5825作为吸纳二极管。图中COUT为输出电容。该电容也是滤波电容主要的作用就是对输出的电压进行滤波提高电压的稳定性电容等效电阻值与耐压值间的关系如图2-6所示，则由此可以看出电容电流的均方根值随着电容的耐压值的升高而升高，同时与电容本身的电容值也有关，本身的电容值越高则电容电流均方根值也就越高在本次设计中，要尽量选取高耐压等效低电阻的钽电容。图2-6电容等效电阻值与耐压值间的关系图中L为电感。电感的作用除了是延缓电路的导通时间另一方面对于LM2596降压芯片其工作模式有两种：连续工作模式和非连续工作模式。主要的的区别在于流过电感中的电流不同，在本次设计中选用了非连续模式，对于负载电流为1A的情况下比较适合。2.5逆变电路设计2.5.1TL494芯片介绍考虑到公共设施，方便人们多样的出行方式，太阳能充电桩还设计了逆变电路，其功能是将蓄电池所能够提供的12V直流电压逆变成220V的交流电压，供负载使用。本设计采用TL494的直流12V转交流220V逆变器电路，TL494是一种开关电源脉宽调制控制芯片，对于TL494的介绍如下：该芯片能驱动双极性开关管，如果增设外接的灌电流通路也能驱动MOS开关管电路，是因为它内部有锯齿波振荡器是被RC定时的电路设置得到的，其振荡频率如下f其内部设有死区时间控制电路，是由比较器、控制电路组成，要控制输出的死区时间可以考虑通过施加较大的电压控制比较器的输出电平使触发器产生翻转，由高电平变为低电平。也就是说提高4脚的电平就能增大死区的时间，和其他器件相比这是它的优势所在。内部是两组规格、参数相同的误差放大器，相同的输入端可以从芯片的引脚获得。可以根据具体的实验对象和目标来自由设定标准电压，使其可以稳压取样，不至于产生过大的误差，或作为过电压和过电流阈值保护。触发电路的双向输出的控制电路，其最大的优点是在于使得Q1，Q2可以输出时序不同的驱动脉冲信号，也使得Q1，Q2也可以来输出时序相同的驱动脉冲，或者驱动推挽开关电路和桥式开关电路，以提供其可以驱动的单向开关电路。如图2-6所示，对于TL494的引脚功能介绍如下：它的1脚、16脚、2脚和15脚都是误差放大器，1脚和16脚为同向输入端，2脚和15脚为反向输入端，同向输入端的耐压值最大为VCC=+0.3V反向输入端的主要作用是检测基准电压通过接入误差来实现。而3脚就是它们的输出端，从图中也可以直观地看出来同时该引脚也是内部用来控制PWM比较器的输入端，对于发生误差放大器中的任意一个引脚的输出电压升高过大时，该引脚可以通过控制比较器的输出的脉冲宽度，是宽度减小来使得输出电压降低。第3脚的电压和输出的脉冲宽成反比，这个的好处是可以用来实现对于高电平的保护，从而来保护这个电路。第4脚的作用是死区时间控制，当外部施加的电压小于1V时，死区时间正比于外加的电压。当外加超过1V的电压时，触发器的输出脉冲会被内部的比较器关断。当第8脚和第11脚连接Vcc时，第9脚和第10脚的作用是既要为电路输出正极电压，也要和发射极的电阻相连接然后再接地，必要时还可以加入耦合电容。总的来说它是驱动各种推挽开关电路的关键，也能起到对高电平的保护。只有在第8脚和第11脚接地时，才会输出同相位的驱动脉冲电流。第8、11脚为两路驱动放大器NPN型三极管的集电极C段的开路输出端。而第5脚和第6脚分别应为接入锯齿波振荡器外接定时电容端和锯齿波振荡器外接定时电阻端，第6脚能用小于40kHz振荡频率驱动双极性三极管。图2-7TL494引脚图2.5.2芯片输出波形如图2-8所示，死区确定的导通时间被缩短到0，由输出的脉冲宽度占空比所调节，当反馈的电压0.5V增加3V后开始工作。而由电源的输出电压和电流感测的误差放大器减小1.7V时，从-0.3V开始的范围内共模输入。而放大器需要控制回路用很小的输出，可以由放大器的输出端是高电平脉冲幅度调制器的反向输入端进行或的方式来得到。这也是调整误差放大器的输出脉冲宽度的装置由脉冲宽度调制器提供使用。死区的时间比较器的输入补偿电压为120毫伏，输出占空最大为百分之96最小为百分之48，当输出端接地为最大接参考电压为最小是电路外部的控制信号送入一直到误差放大器的输入口。附加的死区时间在输出脉冲上产生要把控制死区时间输入口接上固定的电压。图2-8TL494的脉冲控制波形2.5.3逆变电路它变换部分采用TL494，4个场效应管开关管是灌电流驱动，由VT1、VT2、VD3、VD4构成。第1和第2脚是是稳压采样系统和误差放大系统。1脚的电压随着输出电压变化而变化，若要误差放大器的输出为0则降低其电压，电压为1则通过输出PWM波来改变。通过R1、R2两个电阻的分压，正常工作的取样电压5.15±0.45V为在输入端1脚输出的整流电压。要设定死区的时间就是要将第4脚外接电阻R6、R4，耦合电容C2。振荡器的三角波频率设定为100赫兹，同时还需要将第5脚和第6脚外部连接CT和RT，第8脚和第11脚用来驱动输出型NPN三极管的集电极C极，第12脚是TL494芯片的供电端。第8、11、12脚通过开关S来控制TL494的当前状态。开关管中没有电流产生意味着降压芯片的输出脉冲为0在S1断开的情况下产生。而第9、10脚输出时序不同的正脉冲波，用作内部驱动NPN型三极管的发射极E极。第14脚输出5V的标准电压，能够让13脚处的电压达到5V，变换到数字信号就是“1”，从而用来控制门电路的逻辑时序，使得触发器输出的驱动脉冲电流能够用于推挽开关电路，使其发生高低电平的转换。高电平保护输入端为16脚，由误差放大器反相输入端的标准电压由15脚接入的电压为5伏构成，正相输入端接地。通过稳压降低输出电压，或关断驱动脉冲而实现保护。当第16脚的输入电压大于5V时，输出一个上变沿信号，逻辑发生变化。图2-912V转220V逆变电路2.6主控芯片选型STM32系列单片机是当前32位单片机系列使用的最为广泛的，因其具有拥有丰富的开发资源和开发成本低廉等优点。本系统将采用STM32作为控制器芯片，从而以较低的成本轻松实现对蓄电池充放电的控制，在本设计中主控芯片的主要作用就是接收A/D转换模块的电压信息后输出PWM波信号对蓄电池的充放电进行调控。在本设计中使用STM32单片机作为主控芯片，该芯片具有丰富的引脚资源和中断控制，工作频率最高为72MHz，有144个引脚，并且拥有3个12位ADC采集通道和8个定时器。满足本设计对于A/D采集和中断输出PWM波的需求，在使用调试上也简单方便。图2-10芯片封装2.7晶振电路晶振电路的主要作用是为单片机提供工作脉冲信号，通过结合单片机内部电路来产生时钟频率。对于STM32内部自带RC振荡器的内部高速时钟但是为了更高的时钟精度就需要使用外部时钟作为主时钟源。因为一般自带的库函数都是默认8M情况下实现的，所以为了方便使用就采用8M的外部时钟。图2-11晶振电路2.8复位电路除了基本的降压电路和晶振电路，为了使用方便还需要加上复位电路，复位电路的主要作用就是让主控芯片恢复到起始状态，防止在程序运行过程中，芯片执行错误的指令，发生程序跑飞的现象，可以通过人为复位操作来修正已经发生图2-12复位电路的跑飞现象。复位电路如图2-12所示。2.9内部降压电路如图2-13所示，降压电路由2个电容和1个AMS1117芯片组成。此降压电路的主要作用是将外部供电的5V电压降压为3.3V以供一些外部元件所使用，防止电压过高损坏元件。图中的两个电容的作用分别为：C1是输入滤波电容，主要作用就是对输入的5V电压进行滤波，防止因输入电压波动导致降压芯片损坏。C2是输出滤波电容，主要作用就是稳压，防止因输出电压出的现震荡现象烧坏电路。AMS1117-3.3为降压芯片能够将5V电压降低为3V。图2-135V转3.3V降压电路2.10显示屏选型为了用户使用方便能直观看出蓄电池的剩余电量与能否直接使用，所以加入了显示屏。目前市场上比较常用的显示屏为LCD显示屏和OLED显示屏。相比于LCD显示屏OLED显示屏分辨率较高，考虑到光线等外部因素的影响。因为LCD显示屏是是背光源当阳光照射时很容易看不清显示屏幕显示的信息，而OLED是自发光相比于LCD的视觉效果已大大提升，并且使用起来小巧方便，故图2-140.96寸OLED屏采用OLED屏作为显示屏使用。本设计采用ALINETEK的0.96寸OLED模块，OLED的使用电压为3.3V，分辨率为128*64。

3控制器程序设计方案太阳能控制器的作用就是调节对蓄电池的充放电控制，本设计采用STM32作为控制芯片通过A/D采样得到蓄电池的电压，并通过电压的情况输出PWM波驱动MOS管来实现充电放电，下面是本设计的思路。若太阳能光伏板和蓄电池未连接到电路中，则采样收集到的无电压产生时电控制器不启动，不进行充放电工作，当采集到有电压产生时且没接入负载的情况下输出PWM波输出信号通过控制器传送到蓄电池，使蓄电池开始充电，当蓄电池电压达到指定电压时则停止充电。当外部接入负载后则蓄电池开始放电，当蓄电池电压降低到限额电压或中途负载离开电路后停止放电。其次需要对控制器开启时需要定时对主控芯片进行初始化复位，这是为了设置芯片初始化的运行环境，清除片内所有信息在每次单片机上电时，进行复位操作。以此防止程序在运行一段时间后出现bug，程序抛飞的情况或者受到外界电磁的干扰导致的问题，当在调试过程中出现问题时，单片机的寄存器中会被赋予不同变量的值，有的是人们已知的变量，有的是人们未知的参数，而这些参数的值会在单片机的运行过程当中产生我们无法预料的结果，严重的话会对系统造成破坏，使得工作进程中断。基于以上的分析在运行单片机之前需要对单片机进行初始化复位的操作，其作用是设置系统运行所需的各个参数的初始值和定时器的初始状态等设置。充电控制程序方案如下：定时器工作设定ADC采样的时间为4S，当采样时间结束后开始判断蓄电池内当前的电压。如果当前电压的大小大于15V时则将输出PWM波信号占空比调整为0此时不用充电。如果当前电压低于15V时但是电压大于13V时则将PWM波信号的占空比调整为40%进行浮充。如果当前电压低于13V时且电压大于11V时则将PWM信号占空比调整为60%进行充电。如果当前电压低于11V，则此时处于欠压状态，要将PWM信号占空比调整到1进行持续充电。每次充电时间设定为2min，当达到充电的定时时间后，重新进入ADC采样进而可以确定蓄电池充电状态。软件设计流程如下图3-1所示。

开始初始化采样时间Y开始初始化采样时间YV≥15？V≤11?NV≤13?NPWM占空比为40％NNPWM占空比为0YYPWM占空比为1充电时间NPWM占空比为60％充电时间充电时间NNYYY

4调试4.1oled显示屏使用4.1.1IIC通信想要主控芯片驱动oled显示信息就需要先通过通信来实现，oled模块总共有4种接口方式分别是：6800、8080两种并行接口方式、4线的串行SPI接口方式、IIC接口方式。本设计使用的接口方式为IIC通信模式。图4-1IIC通信协议ICC通信主要由图4-1这几个部分组成，从机地址参考库函数为0X78，R/W为1时表示主机向从机读取数据，为0时表示主机向从机发送数据。启动信号为：当SDA由高电平到低电平的跳变时且SCL为高电平时表示起始条件；停止信号为：当SDA由低电平到高电平的跳变且SCL为高电平时表示停止条件。如图4-2所示。图4-2开始与停止信号时序图当SCL为高电平SDA为低电平时表示从机产生应答信号，当SCL为高电平SDA为高电平表示从机产生非应答信号

4.1.2取模显示0.96寸的OLED模块分辨率为128*64，以横向为X轴纵向为Y轴，X的取值范围就是0到127，Y的取值范围是0到63也就是说一共有8192个点。因为OLED模块每次只能控制8个点所以每个字符采用16*8的显示方式，128个点阵显示显示一个汉字或字母。取模方式采用从高位到低位，自左向右的方式，然后判断写1还是0。1就代表点亮对应的点，0就代表对应的点熄灭。下面使用取模软件来对汉字进行取模。首先设置字模选项，如图4-3所示。图4-3字模选项点阵的格式选用阴码，取模方式采用列行式也就是先先列后行，从高到低，选择好字模选项后，直接输入想要显示的汉字就能得到想要的汉字字符库，方便在对程序编辑时使用。图4-4取模显示4.2电路调试本设计主要有两个降压电路和一个逆变电路，降压电路分别是12V转5V和5V转3.3V。在调试时只要确保输出电压的稳定性就行，先将万用表放在LM2596的1脚和3脚上测出输入电压为12V，防止因输入电压过大导致烧坏LM2596降压芯片；再将电压表放在芯片的2脚和5脚上测出输出电压为5V，但是存在一些波动会跳到4.8V，再将电压表放在5V输入口，测出结果为5V的稳定电压。内部降压电路测量方式也是一样，先确保两端的输入电压的稳定性最后测试出输出3.3V电压的稳定。对于12V转220V逆变电路，需要关注12V升压成220V的输出电压和通过变压器升压后的电压。因为整体电路比较稳定还附带MOS管的驱动输出电压。所以再测量完12V的输入电压，确保其稳定之后，直接查看升压后输出的220V电压，如果存在问题再回头进行测算改进。把万用表放在变压器两端得到的结果是稳定的220V，再将万用表调到600V的交流档，为了安全起见改用鳄鱼夹测量逆变后两端的输出电压发现也是220V，完成电路调试。4.3PWM波输出主控芯片输出PWM波主要作用就是驱动MOSFET管来实现对蓄电池的充放电功能。PWM波的输出是通过STM32的通用定时器来实现，在PWM输出模式下有一个比较值CCRx，就是说当计数器CNT当前的值小于CCRx时，PWM波通道输出低电平，当CNT等于或大于CCRx时，通道输出高电平，如图4-5所示。图4-5PWM波输出PWM输出有3种计数模式分别为：向上计数模式、向下计数模式和中央对其模式。在第一种计数模式中会计数器从零开始计数当计数值到达设定值时会从零开始重新计数并产生溢出。第二种计数模式就是反过来从设定的计数值开始倒数到0，然后重新循环并产生溢出。最后一种计数模式其实就是向上计数和向下计数的综合，计数器从0开始计数一直到设定值后，产生溢出后再倒数到0并产生溢出。三种计数模式如图4-6所示。图4-6三种计数模式最后PWM还需要配置的是输出模式，一共有两种。在模式1时向上计数低于设定的比较值为有效电平，高于则为无效电平，向下计数时高于设定的比较值为无效电平低于则为有效电平；在模式2时情况就正好相反，向上计数低于设定的比较值即为无效电平否则为有效电平，向下计数时低于设定的比较值即为无效电平，高于设定的比较值即为有效电平。这里比较值的设置也就是设置占空比了，通过设置比较值来达到设置占空比的目的。

结论通过查阅资料和结合平时所学的知识内容，进行实战完成本次设计，受益匪浅。在不断努力尝试和资料的查阅中结合本次设计中结合任务要求我做出了如下的工作：(1)了解学习了太阳能能源研究和发展的历程，并简单介绍了国内国外对于太阳能充电设施的使用和研究现状。(2)从方便平时出行生活使用的角度去考虑，设计了太阳能充电桩的外形。(3)对太阳能充电桩各部分进行选型，并设计了降压电路和逆变电路，详细讲解了各电路的工作原理，并对电路使用的芯片和元件进行分析(4)对太阳能控制器进行了设计，并给出了设计的方案和程序设计的思路。(5)通过调试对各模块的使用进行了讲解，并通过调试过程来验证设计方案的合理性。在完成本设计的过程中也不是一帆风顺的很多问题还是没能得到很好地解决或者对于在完成的过程中不出现新的灵感而没能得到很好的完成，在设计调试使用中还发现了一些缺陷具体如下：(1)对于逆变电路的设计存在一些缺陷，虽然最后的电压正常，但是最后使用示波器查看后发现还是存在一些波动，需要在输出电路中加入滤波电路对电压进行滤波使其稳定。(2)对于太阳能充放电的控制程序，蓄电池的充电时间和放电时间还存在一些问题，需要结合实际对蓄电池充放电时间进行测试后得到适用于蓄电池的电池电量，再重新设计冲放电的时间，从而能够有效地保护蓄电池的寿命。(3)对于放电电路缺少便捷性，12V转5V的功能也仅仅只适用于给质控芯片供电，如果真正投入市场进行使用的话还需要考虑加入USB供电接口方便居民对电子产品进行充电，并且对于USB充电电路还需要仔细考虑设计，因为由于电子产品对于电流电压的要求不同所以应满足最低要求去进行设计，这样居民在平时出行时就不用随身携带充电器，在手机或者其他用电设备没点的时候可以直接去充电。可以简化单片机的引脚使独立芯片产生PWM波，这样可以大大缩小整体的电路，并可以提高电路输出精度。还可以加入PID的控制思想，使得控制单元能更快速度对充放电进行控制避免可能产生的细小危险。现在越来越多的行业都将目光投放在太阳能能源上，作为一个一个可再生能源随处都有，并且能够减少我们的出行、生活等多方面的成本，有助于保护环境。随着越来越多的新能源汽车投入使用带来的问题就是充电如何去解决，两种现在可实施的解决办法就是：第一种是设计出带太阳光伏板的新能源汽车，这样汽车在行驶过程中只要有阳光的照射就能产生电能，但是弊端就是下雨天和阴天很容易受影响，第二种解决办法就是太阳能充电桩的普及，一方面在有阳光的时候用太阳能进行充电，另一方面在天气不好的情况下，通过市电对新能源汽车等负载进行充电。目前随处可见的充电桩还是采用通过煤炭产生的电能来对新能源汽车进行充电。而现在社会也在提倡环保，低碳出行等思想，新能源汽车的普及率也越来越广泛，因此充电桩也将必不可少，和传统给汽车加油有区别，新能源汽车需要更多的时间，因此未来充电桩的发展方向就是充电时间方面，同时还存在一个问题就是对于使用新能源汽车的车主该怎样找到充电桩，所以增设线上的app定位也是必不可少的。同时考虑到占用地方的大小和平时居民的出行，对于充电桩设定位置的规划也是必不可少的。作为本设计的受众使用，一方面是方便满足市民的休息、充电的作用，另一方面就是给新能源汽车提供充电电源。多用途的设计不仅方便了我们平时的生活，而且对环境的保护也将起到功不可没的作用，具有广阔的应用价值。

致谢通过完成本次的毕设，发现自己对于硬件电路方面产生了兴趣，也越发觉得自己欠缺的地方很多，在软件方面的设计也存在很多问题需要反复回顾之前学习的内容，经过老师和同学的帮助终于完成了程序方