智能追光锂电充电系统设计

此段程序中，首先连续三次检测锂电的电压是否大于1V，判断放入的锂电池是否有效。待判断成功后，检测太阳电池的输出电压，若电压大于6V,采用降压充电通道，并打开此通道的充电门控，关闭降压充电通道；若电压小于6V，采用升压充电通道，并打开降压充电通道的充电门控，关闭升压充电通道门控。当检测到锂电池电压大于等于4.2V时或锂电池温度大于60°C时，关闭所有充电通道。程序一直对锂电池电压进行检测，直到锂电池电压降到4V且温度小于60°C时，根据相应情况打开相应的充电通道。

具体的程序流程图如图24所示。

图24充电流程 图25串行通信流程

（2）串行通信

此段程序的主要任务是实现与上位机之间的通信。先进行判断是发送还是接收，若是发送，则将采集到的太阳能电池电压、锂电池电压、锂电池温度发送至上位机并在上位机界面上显示；若是接收，则需响应上位机发送的指令（0XAA为开始充电，0XFF为停止充电），并做出相应操作。

具体的程序流程图如图25所示。

（3）追光控制

此段程序用于实现太阳能电池板的实时追光。分别采集三个光敏电阻端和已知电阻端的电压，通过模拟量的电压分析，模糊地判断光线的强弱，并与另两路寻光传感器电路中得到的电压值相比较，判断出光源的位置，并将新的jd值赋给PCA捕捉/比较寄存器，产生新的PWM，调节舵机转动的角度，使太阳能电池始终对准光源。

具体的程序流程图如图26所示。

图26 追光流程

四、系统特色及创新

本系统的全部能量均来自太阳能，是顺应时代潮流的积极探索。通过光电转化后将电能存储到锂电池中，再给各个模块供电，可再生能源的使用响应了当下“和谐社会”的建设，为本系统提升了竞争力。

本系统解决了低电压无法工作的问题。我们添加了低压检测中断功能，当电压过低时，会触发中断，系统会保存重要的数据，当电压正常时，可恢复工作。同时，当没有光照时，系统靠存储在锂电池中的电能工作，我们也不用担心锂电池突然损坏的问题，因为当锂电池无法供电时，只要有光照，单片机仍可启动工作。

本系统提高了光电转换的效率。机械和舵机的配合追光，既考虑了舵机耗电的问题，也提高了光电转换率。机械追光利用的是当地地理位置的特点，将太阳能电池板与地平面成的角度和当地的纬度一致。例如，合肥当地的维度在32°左右，我们就将太阳能电池板与地平面的角度调节到32°左右，再通过舵机调节，配合追光。

需要说明的是，系统安装好后，此机械角度无需再次调节。

系统充分考虑了锂电池的特性及其充电要求。采用可太阳能供电的CN3063智能充电管理芯片，而且为锂电池安装了保护板，这些措施为锂电池的安全有效充电提供了保障；低压涓流充电的方式，能重新激活锂电池，正常电压情况下，恒流/恒压的充电方式更能安全快速的为锂电池充电，系统的“再充电”功能也防止了锂电池的过放；系统还设计了升/降压两路充电通道，以光耦器件作为开关，开关迅速而且不会产生电火花，通过程序的设计，自动切换充电通道；18B20温度检测的加入，能有效防止锂电池温度过高而损坏，为锂电池的安全提供了第二重保障。

系统中的照明灯改变了传统照明灯非开即关的特点。利用脉宽调制（PWM）模拟DA功能，实现了智能调光，当外界光线越弱时，照明灯越亮，当外界光线越强时，照明灯越暗，直至关闭，此方法的推广使用，会更节能。

VB上位机界面的设计，实现了人工智能化管理。在上位机界面上，可以直观的看到系统的运行情况，包括太阳能电池输出电压、锂电池电压、锂电池温度、锂电池电压变化曲线，如果系统运行出了故障，可以在上位机上加以控制，及时停止充电，避免了更大的损失。

本系统还有很大的提升空间。例如在经济许可的情况下，将有线传输改为无线传输，仍能实现通信；增大太阳能电池板的功率，使用锂电池电池组，添加逆变模块，可产生220V交流电，供小功率电器使用等等。

五、系统应用及展望

本系统可用于太阳能充电器，新型路灯，手电筒、玩具、航模。应用在通讯设备如移动电话、网络电话、对讲机、蓝牙耳机；移动办公设备如笔记本计算机、PDA、便携式传真机、打印机；影像设备如数码相机、摄像机、移动DVD、移动电视、MP3、MP4等。

鉴于此系统能有效的保护锂电池，活化锂电池，延长锂电池寿命，还可以考虑应用在信号发射塔上为锂电池组充电，能为通讯服务商节约更换锂电池组的成本。

根据系统追光特性，还可以将系统安装在屋顶，为家居用电提供可能；安装在电动汽车顶部，无论车子走到哪里，只要有太阳光，都会找到最佳位置吸