基于单片机STM32太阳能锂电池智能充电自动计时器系统
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文章目录
前言
概要
- 设计思路
软件设计
- 效果图
程序
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前言
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概要
基于STM32太阳能锂电池智能充电自动计时器设计概要如下：
随着全球可再生能源应用范围不断扩大
二、系统组成
STM32微控制器：担当系统核心控制角色，在接收传感器数据的基础上完成指令执行与输出操作，并与用户互动交流。
太阳能板：主要负责太阳能能量的采集与转换为电能的功能，在整体供能体系中提供持续电力支持。
锂电池充放电模块：采用TP4056等元件完成锂电池的能量存储与释放管理任务，在安全性及效率上有保障地完成充放电操作。
传感器模块：整合多种光敏元件如光敏电阻等设备，在光照强度变化中获取数据信息并辅助控制逻辑运行。
显示模块：通过LCD或OLED显示屏直观展示电压值、充放电状态以及运行时长等内容信息。
用户交互模块：配备多种操作界面元素如按钮等设备，在设置模式切换及状态查询方面提供便捷的人机交互方式。
三、工作原理
充放电管理流程：当太阳能板接收到足够光照并产生稳定电流时，在STM32微控制器控制下完成对锂电池的能量补充过程，并实时监控电压值及电流参数以确保安全可靠的充放电操作。
定时计时功能：在充能过程中启动定时装置记录运行时长，在完成能量存储后触发定时器停止动作并在显示界面呈现总运行时间。
智能化调节机制：基于光敏元件检测到的实际光照强度调整充能功率设定以实现更加节能高效的能源利用方式；同时具备过压保护功能以防电池损坏。
四、功能特性
高效储能性能：采用先进电池管理系统结合智能充放电算法实现高效率且安全可靠的电池能量存储与释放。
动态调节能力：通过实时监测光照强度自动优化充电功率配置以达到节能最大化的效果。
精确计时服务：配备高精度计量装置持续跟踪并记录能量转换过程中的各项关键参数；在完成全部存储后精准显示总运行时间。
友好人机界面：通过直观的信息展示方式让用户随时掌握电池状态及相关运行数据；支持多种便捷的操作指令实现日常使用需求。
五、总结
本设计实现了基于STM32的太阳能锂电池智能充电自动计时装置；通过整合多级优化控制策略实现了从能量采集到储存过程中的全方位智能化管理；具备高效率快响应以及精准的时间记录两大核心优势；同时通过友好的人机交互界面显著提升了用户体验水平；该系统方案可广泛应用于各种便携式能源供电需求场景中以提高能源利用效率并降低维护成本。
功能设计
通过太阳能电池板连接到锂电池供能，并且用于检测是否进一步对锂电池进行充电。
2、锂电池经过升压模块，给整个单片机系统及显示进行供电。
3、显示充电式累计时间：当满足启动充电计时时会执行充电计时功能；当无法触发自动停止计时逻辑则会跳过此功能；所有记录的数据均采用精确到小数点后一位的小时:分钟:秒格式，并且记录结果必须是完整的充分享受积分计算数据。
4、液晶显示是否在充电状态。
设计思路
采用文献调研法进行操作：首先收集整理单片机系统领域的相关文献资料，并深入研读这些资料；随后做好前期准备工作。
调查研究法：运用收集数据的方法进行系统评估，并结合实际操作揭示出单片机系统的运行状态、功能模块以及性能问题，并提出相应的改进措施。
对比分析法用于比较各系统各自的工作原理，并考察同类型传感器性能的差异。该方法旨在分析当前各系统的研究进展及其未来发展方向。
软硬件设计法：采用软硬件结合的方式,通过设计实现特定的硬件实物,并最终测试各项功能是否符合预期
软件设计
本系统的主要原理图设计采用了Altium Designer19这一专业工具（见附图）。在本科阶段学习单片机电路设计时，默认使用的软件通常包括Altium Designer或proteus两种选择。其中Alternium Designer以其强大的功能著称，在电路原理图绘制以及PCB（印刷线路板）制作方面表现出色，并且其界面直观友好、操作简便快速上手。值得注意的是，在这一版本中（即19版本），软件已全面升级为一个集成了全面的电子印刷线路板全生命周期管理与仿真技术的专业环境方案。该系统不仅涵盖了完整的原理图画制流程以及多样的PCB制作选项，并且整合了多种管理与仿真功能模块，在满足本次设计方案需求的同时也展现出极强的应用灵活性。
Protus也是一种广泛应用于单片机仿真设计的设计软件。它允许用户搭建硬件电路板并配置相应的驱动代码，在无需实际制造硬件的情况下即可完成电路调试。此外还支持PCB设计，在仿真环境中可与KEIL进行集成测试（co-simulation），极大地提升了开发效率。软件操作简单且兼容性强。
效果图
程序
#include <reg52.h> //调用单片机头文件
#define uchar unsigned char //无符号字符型 宏定义 变量范围0~255
#define uint unsigned int //无符号整型 宏定义 变量范围0~65535
#include <intrins.h>
sbit K1=P1^0;
sbit K2=P1^1;
sbit K3=P1^2;
sbit K4=P1^3;
sbit beep = P1^7;
sbit SH = P3^5;
sbit ST = P3^6;
sbit DS = P3^7;
uchar num_jin;
uchar num_chu;
uchar num_car;
#include "lcd1602.h"
/***********************1ms延时函数*****************************/
void delay_1ms(uint q)
{
uint i,j;
for(i=0;i<q;i++)
for(j=0;j<120;j++);
}
void write_74hc595(unsigned int num)
{
int i;
ST = 0;
for(i=0; i<16; i++)
{
SH = 0;
if (num & 0x0001)
{
DS = 1;
}
else
{
DS = 0;
}
SH = 1;
num >>= 1;
}
ST = 1;
}
unsigned int num_2_led(unsigned int num)
{
int i;
unsigned int ret=0;
if (num > 16)
return 0xFFFF;
for(i=0;i<num;i++)
{
ret |= 1<<i;
}
return ret;
}
/***************主函数*****************/
void main()
{
init_1602();
write_string(1,0,"Jin: Chu:");
write_string(2,0,"Car: P:");
write_sfm2(1,4,num_jin);
write_sfm2(1,12,num_chu);
write_sfm2(2,4,num_car);
write_sfm2(2,12,16-num_car);
write_74hc595(0);
while(1)
{
key();
}
}
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ABSTRACT I