智能太阳能无线手机充电器的设计

智能太阳能无线手机充电器的设计

摘要：针对手机在户外无法充电而不能正常使用的问题，设计一款具有过充

保护功能的便携式太阳能无线智能手机充电器，创新地将太阳能充电与无线充电

技术结合在一起，利用光电效应将太阳能转化为电能，由降压稳压电路将电能存

储于蓄电池中，通过无线电力传输模块将电能传输至手机终端，由降压稳压处理

后给手机充电。为防止过度充电导致大电流烧坏手机，设计过充保护电路对充电

过程进行智能监控，有效保护蓄电池和手机。

0 引言

随着 5G 通信技术的成熟，手机的应用越来越广泛，而智能手机屏幕越来越

大，功能越来越多，耗电量越来越大，手机充电也越来越频繁。杂乱的数据线和

频繁的插拔使人们对充电过程感到不胜其烦，不仅如此，频繁的插拔还容易引起

手机充电接口的损坏。因此，人们需要一种更加便捷可靠的充电方法。太阳能是

一种清洁、高效、易于获取的免费自然资源，在绿色环保方面有着无可比拟的优

势。许多人会遇到在外出差时手机突然没电或者在野外恶劣环境中手机突然没电

的情况，周围没有充电端口的情况下，如果能应用太阳能对手机进行充电就能解

决这类紧急问题。

因此，将手机无线充电技术与太阳能充电相结合，研制一款简单便捷的太阳

能无线充电器，将具有非常重大的现实意义。

1 系统总体设计

该系统以太阳能电池板为主、单片控制模块，A/D转换模块，LED显示模块

等、过充电保护以及其他模块构成。本系统采用STC89C52单片机作为控制核心，

利用太阳能电池板进行太阳能采集，所述模/数转换模块用于将所述太阳能转换

成电能，再通过充电电池存储电能，实现液晶屏的充电电压，充电电流的测量、

充电时间的实时显示。

2 硬件电路简介

2.1主要模块

该系统选用STC89C52单片机为控制核心。充电芯片选用TP4056。转换芯片

选用ADC0832，比ADC0809性能价格比更高，能达到系统功能要求。此外，该系

统还选用了体积小、性能好的LED1602液晶显示器。该系统选用STC89C52单片

机为控制核心，时钟电路输出自激振荡时钟脉冲，包括1个晶体振动，2个电容，

向单片机输出时钟脉冲信号。复位电路确保单芯片正常初始化开机运行。

2.2模拟数字转换模块等

该系统利用转换芯片ADC0832把采样信号转换为对应的数字信号，送到单片

机，经计算和分析，电压在LED显示中得到展现。 ADC0832的CS端与单片机的

P2.2相连，CLK端与单片机P2.0连接，DO与单片机P2.1连接。

2.3充电及过充电保护模块

该体系提供了2种充电模式，其一，对锂电池进行直接充电，其二，通过

USB端口进

行充电。充电芯片选用TP4056。充电模块，用于利用发光二极管对系统充电

状态进行指示。在对手机充电的过程中指示灯点亮。充电结束指示灯灭。以避免

在充电过程中由于电流过大而导致手机被烧毁，该系统采用继电器实现过充电保

护。通常手机锂离子电池工作电压在3.6~3.8V之间，额定充电电流在0.6~2A左

右。所以系统设计中充电电压的最高值达到3.7V。系统在3.7V附近对锂电池进

行电压检测，控制继电器，使充电开关闭合。

2.4 无线充电模块电路

选用了HW225无线充电模块，包括发射模块，接收模块，无线充电原理是利

用电磁

波的感应原理来传输能量。能量释放端与能量接收端之间设置有电磁线圈，

发射端线圈接入有线电源，产生电磁信号，接收端的线圈感应发送端电磁信号产

生电流， 对电池进行充电。收发有效距离在1~20m。在电路里串入二极管，为了

避免无线模块对系统电源造成干扰。

2.5显示模块等

系统采用LED1602液晶显示器进行充电电压及充电时间显示，并对LED进行

RS,RW,EN等处理、端口与单片机P1.0,P1.1和P1.2相连，同时接有发光二极管，

主要是用来指示是否与LCD电源连接充电的状态。

LCD1602型液晶面板供电电压区间在5V±0.5V，额定电压5V。本液晶显示模

块采用两种电源，其中之一是系统硬件单元提供的电源，二是背光电源。有八条

数据线，总共能显示28种字，LCD处理单元接收控制中心发送的二进制数据，在

对文字变量进行比较后，输出所要展示的信息。

3软件设计

3.1充电管理中断处理的程序设计

为达到监控实时性的要求，单片机通过定时中断的方法与存储器连接，执行

信号参数采集工作。首先在单芯片上设置计数器采用定时方式，使得计数器导通，

定时长短可按需灵活设置。接着单片机又运行了其他的程序，伺机打断。当出现

定时中断时，输入中断服务程序，调用内部存储器进行控制操作，开展数据收集

工作，对所采集的数据进行加工，最后重初始化定时中断并回归。

3.2 LCD 1602编程

通过将LCD1602液晶画面设为显示模块，LCD1602模块在系统传送信号或指

令之前查询运转状态，仅在LCD1602模块在休闲状态下动作的情况下，系统能够

传送信号或指令否则，不执行传输的信号或指令。操作序列包括读操作序列和写

操作序列。

4 系统性能分析

该系统在编制程序之后，将硬件电路与软件程序相结合，仿真调试，并对其

优化，在单片机中编写程序烧。最后，完成了电路板的焊接与检测。测试结果表

明：晴天该系统能有效的把阳光变成电能，对手机进行充电。

5结语

本论文所设计之太阳能手机充电器，从某种程度上讲，极大地改善了太阳能

充电器日常组成，通过把收到的太阳能变成直流电，为充电提供便利的人数不断

增加。该系统以单片机STC系列STC89C52芯片为核心，作为充电系统中央控制

器，"低成本，高效率”充电智能控制。整体设计方案是太阳能电池板经过光电

效应，把太阳能变成电能以后，脉宽调制波是由单片机内部编程模块来完成，对

所述直流/直流转换芯片进行运行控制。电路内电流电压可随意调节，保证输出

电压和电流适于对电池进行充电。再由显示电路作用，达到显示电路输出状态，

通过单片机ADC模块对系统内数据进行采集和转换，再一次向单片机发送数据，

然后由单片机预审由此实现以单片机为核心的线路智能化太阳能充电。

参考文献:

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