基于51單片機的太陽能環境參數測試儀設計

　　引 言

　　為了確保太陽能發電系統能夠正常的工作，需要對太陽能發電系統的各項環境參數進行測量，從而有效地控制其運行。本文介紹了一種基于單片機的太陽能參數測試儀，提供了3種參數的測量功能和通信接口，以及2種供電方式，既可作為手持設備使用，又能安裝在發電系統中，具有較高的實用價值。

1 硬件電路設計

1．1 總體結構

　　該測試儀以AT89S52單片機為核心，外接溫濕度傳感器SHTll、照度傳感器TSL2561、四位共陰數碼管、RS485總線通信接口以及顯示切換按鍵。單片機上電工作后，對當前溫度、濕度、光強度進行實時測量，通過按鍵切換將測得的3種參數通過LED數碼管進行輪流顯示；此外，還可以通過RS485總線與PC機進行通信，將參數值傳送到上位機，以達到遠程監測的目的。該測試儀的結構框圖如圖1所示。

1．2 測量模塊

　　溫度和濕度測量采用的是瑞士Sensirion公司生產的SHTll傳感器。該傳感器采用獨特的CMOsens TM技術，將溫濕度傳感器、信號放大處理、A／D轉換、I2C總線全部集成在一塊芯片上，可直接與單片機接口。該芯片采用數字式輸出，為編程提供了方便。

　　光照度測量選用的是TAOS公司生產的TSL2561光強度傳感器。它具有數字式輸出端口和標準I2C總線接口，涵蓋1～70 000 lx的寬照度范圍，非常適合戶外環境下光照強度的測量，適用于太陽能發電系統。圖2為傳感器與AT89S52單片機的接口電路設計。

1．3 電源模塊

　　電源模塊提供了2種供電方式：

　　①當測試儀作為手持設備使用時，可直接使用3．6V鋰電池，經過DC—DC電壓轉換芯片MAX756將電壓升至5 V后為單片機和外設供電。
　　②當測試儀作為固定設備安裝在太陽能發電現場時，可以采用太陽能供電。太陽能電池產生的12 V電壓通過穩壓芯片LM7805后，得到穩定的5 V電壓輸出，輸出電壓既可以為測試模塊供電還可以通過充電電路為鋰電池充電。圖3是電源模塊的硬件原理圖。

1．4 充電電路

　　充電電路的核心器件采用的是上海如韻公司生產的專用充電芯片CN3058，它可以對單節磷酸鐵鋰可充電電池進行恒流／恒壓充電。該器件內部集成有功率晶體管，使用時不需要設計外圍電流檢測和保護電路，適用于便攜式的應用領域。