单片机技术・ＳＣＭ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ 基于单片机的太阳能无线充电器设计 文／赵泽百 电力发射芯片来做无线电力传输系统。电力发 太阳能作为一种近乎无污染 的能源，对于改善地球的整体能 源状况和环境意义重大，本文利 用电磁感应技术与太阳能，研究 和设计了一种基于单片机的太阳 能无线充电系统 该系统主要由 太阳能单晶硅电池板、无线发射 Ｄ５二极管进行整流，转化为同方向的直流电 压，再通过Ｔ３１６８芯片构成的降压稳压电路， 射芯片采用ＸＫＴ－４０８芯片和Ｔ５３３６芯片组合 的方式，设计电力发射电路。 １．３无线电力接收芯片的选型 无线接收芯片采用Ｔ３１６８芯片，该芯片 在其５端口输出降压后的电压。并通过Ｒ２１ 和Ｒ２２控制输出电压的幅值，则实现了５Ｖ的 电压输出。 ２。３ ５ｖ降压电路设计 外围电路非常简单，但是却同时具有电磁能 电路、无线接收电路、充电电路、 ５Ｖ降压电路、单片机电路、显示 量接收和ＤＣ．ＤＣ降压稳压的功能，因此得到 屏等组成。 广泛使用。此芯片待机时，芯片内的电路处 于完全关闭状态。拥有８ｍＡ左右的空载电流， ４５２Ｌ１在有磁体靠近时电路开始工作，此时工 作指示灯亮，这样可防止由于无关金属物体靠 【关键词】太阳能无线充电电磁感应降压 近而引起错误触发。 稳压单片机 １．４单片机选型 本设计中，由于需要对太阳能电池板和 本文首先对太阳能无线充电系统进行无 无线接收电路进行电压监控，并智能分析是否 线充电电路和太阳能稳压电路的设计，根据设 满足充电要求，所以必须采用一款智能微处理 计的电路进行电路板设计和组装，最后得到一 器。本设计采用８９Ｃ５１单片机作为系统的微 套可以实现太阳能无线充电要求的电路板。其 处理器。 中单片机电路通过多路电压采集芯片，收集太 阳能板的输出电压和稳压电路的输出电压，在 １．５ Ａ／Ｄ转换芯片的选型 显示屏上输出的电压数字在无线充电电路的标 ＰＣＦ８５９１是一种单片集成且由单独电源 准范围内，这表示允许用户进行无线充电操作。 供电，较低的功率消耗、８．ｂｉｔ ＣＭＯＳ数据获 电力发射芯片采用ＸＫＴ－４０８芯片和Ｔ５３３６芯 取器件。在ＰＣＦ８５９１器件上输入输出的地址 片组合的方式，ＸＫＴ－４０８芯片主要是采用电 信号、控制信号和数据信号都是通过双线双向 磁感应原理将电能传输到电力接收端并进行电 ＨＣ总线以串行的方式进行传输。 路的实时监控，易于其他原件结合形成高效可 靠的无线充电器。Ｔ５３３６芯片可以控制其端口 １．６ ５Ｖ降压芯片选型 的输出电压来补充电能传输过程中损耗的电 压。接收端通过稳压降压输出直流电压，驱动 本设计在进行电压数据采集和显示时使 １６０２液晶显示屏，显示太阳能板的电压和和 用的器件是５１单片机。为此，需要５ｖ的电 单片机的电源电压。 压源为单片机工作提供电压。我们采用Ａ０Ｚ １０１６芯片来设计５Ｖ电压电路。ＡＯＺ１０１６是 １硬件选型 ＡＯＳ公司销售的ＤＣ．ＤＣ降压稳压芯片，内置 肖特基二极管。在简单外围软件的协同下，就 １．１太阳能电池板的选型 可以实现降压的功能。本设计采用该芯片作为 单片机供电的５Ｖ降压芯片使用。 考虑价格成本和用户的使用方便等因素， 本文采用直板式太阳能单晶电池板。短路电 ２太阳能无线充电系统的硬件电路设计 流标称值为５５０ｍＡ的太阳能电池板，额定功 率为３．３Ｗ。在实际测试中，开路电压实际为 ２．１无线电力发射电路设计 ５．９８Ｖ，短路电流为５３５ｍＡ，此时的输出功率 为３．２０Ｗ。 无线电力发射系统的芯片选用ＸＫＴ－４０８Ａ 和Ｔ５３３６，ＸＫＴ－４０８具有无线电能传输功能， １．２无线电力发射芯片选型 通过控制Ｔ５３３６的７、８号输出口的输出电压， 调整ＬＣ振荡电路两端的电压，用以补偿电路 无线电力传输电路，可以采用专用无线 中因为阻抗损耗和能量传输损耗而降低的电 电力传输芯片设计，也可以使用分立元件设计。 压，使发射线圈发射的电磁波保持正弦信号的 分立元件主要是针对模拟电路，将分立元器件 变化规律。 设计成逻辑电路比较困难。采用分立元件自己 制作的话，很可能因为设计问题或者操作出错 ２．２无线电力接收电路设计 无法调节到正常工作状态，易引起事故。考虑 到安全性和稳定性要求，本设计采用专用无线 无线电力接收电路在设计时，注意到了 刚开始接收的为高振荡能量波，为此将其经过 ２５６・电子技术与软件工程Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ＆Ｓｏｆｔｗａｒｅ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ 将ＡＯＺ１０１６稳压芯片接入外围的电池板 输出电压约５．５—５．９８ ｖ，再结合电容、电感、 二极管的连接方式，即可实现芯片的输出为标 准的５Ｖ电压。 ２．４单片机和液晶屏电路设计 设计采用５１单芯片直驱１６０２液晶屏， 显示了太阳能电池板电压和微控制器的电源电 压。太阳能电池板输出电压稳定在５Ｖ左右， 而ＰＣＦ８５９１芯片只能测量０－５Ｖ的电压，因 此通过Ｒｌ和Ｒ３两个１Ｏｋ的电阻对太阳能电 池板的输出电压进行分压，使电压减半，在 ＰＣＦ８５９１芯片的１输入端输入分压值，单片机 在进行计算时，将实际得到的数据扩大一倍即 可。 ３基于单片机的太阳能充电器系统的软 件设计 本设计的核心是ＳＴＣ８９ｃ５１，根据它的实 际需求，软件部分主要由主程序和若干子程序 模块组成：有初始化模块、延时模块、数据采 集和数据处理模块、还有一些算法和显示模块。 虽然这些子模块看似独立，但却不可忽视，他 们之间有着一级一级的关系，相互影响着，并 且有着密切的联系，上一级的模块控制下一极 的模块，并且还有起着一个纽带的作用。该系 统的主要工作过程是：启动电路的初始化，然 后执行各子模块，最后通过１６０２液晶显示屏 显示。 参考文献 ［１］祝佳芳．浅析无线充电技术的发展 历史与最新趋势［Ｊ］．企业技术开 发，２０１ ３（０５）：９８－９９． 【２】徐璇，曹会国．简易多功能太阳能 手机充电系统的研究［Ｊ］．科技信 息，２ ０１ ３（１９）：７８－９８． 【３】高伟，陶玉贵，陈素芹．采用无线技术的 供电系统设计［Ｊ】．西昌学院学报（自然 科学版），２０１４（０４）：１９５—２１２． 作者单位 中国移动通信集团吉林有限公司网络优化中心 吉林省长春市１ ３００００
