摘 要
本设计以单片机80c51位核心组成测控系统。利用检测技术对电动车的运行状态进行跟踪检测；利用太阳能板提供电源；利用电源管理芯片对蓄电池进行管理。实现低功耗工作，电路工作稳定可靠。
控制装置实现低功耗并具有蓄电池管理功能，自然光情况下可实现不间断行驶能够实现太阳能的转换，存储，可调节行驶速度，实时显示速度，里程，并具有蓄电池能量指示功能。
本系统电源管理部分由ds2770芯片构成，它是个高精度、低功耗的管理芯片。对锂电池有这很强的管理功能的高性能电池充电器。有很好的发展前景。
关键词：太阳能，自动化，电动小汽车
Abstract
This design by monolithic integrated circuit 80c51 position
core composition observation and control system. Carries on the track
examination using the examination technology to the electric car
running status; Provides the power source using the solar energy
board; Carries on the management using the power source management
chip to the accumulator cell. Demonstrates the vehicle speed, the
course, the electric quantity. Realizes the low power loss work, the
electric circuit work stable is reliable.
Key word: Solar energy,automation, electrically operated compact car
目 录
第1章 前言. 3
1.1 人类所面临的能源问题. 3
1.2 太阳能的特点与优势. 3
1.3 国内外太阳能应用的现状. 4
1.4太阳能电池. 4
1.5 微处理器. 5
第2章 方案论证. 7
2.1 直流调速系统. 8
2.2 检测系统. 9
2.3 检测放大器方案. 9
2.4 施密特触发器。. 11
第3章 硬件设计. 12
3.1 80C51单片机硬件结构. 13
3.2最小应用系统设计. 14
第4章 电源部分. 16
4.1 MAX639降压式DC/DC变换器. 16
4.2 DS2770芯片. 18
第5章 前向通道的设计. 23
第6章后向通道的设计. 24
6.1本设计调速采用PWM调速. 24
6.2显示电路. 26
第7章软件的设计. 32
7.1 程序流程图. 32
7.2软件抗干扰技术. 39
7.3“看门狗”技术. 41
7.4测试方法与仪器. 42
总 结. 44
参考文献. 45
附录. 46
第1章 前言
1.1 人类所面临的能源问题
在当今社会能源是经济能否正常运行，以至人类能否生存的一个不可缺少的关键条件。现在人们常用的一次能源有煤炭，石油，原子能等。占人们能源消费的大部分的煤炭和石油都是有限的，不可再生的。据有关资料显示:石油储量的综合估算，可支配的化石能源的极限，大约为1180——1510亿吨，以1995年世界石油的年开采量33.2亿吨计算，石油储量大约在2050左右年宣告枯竭;天然气储备估计在131800——152900兆立方米，年开采量维持在2300兆立方米，将在57、65年内枯竭;煤的储量约为5600亿吨，1995年煤炭开采量为33亿吨，可以供应169年;铀的年开采量目前为每年6万吨，根据1993年世界能源委员会的估计可维持到21世纪30年代中期;核聚变到2050年还没有实现的希望。
形势是很严峻的，当前世界多数国家对能源问题都很重视。新能源技术及节能技术在世界范围内迅速发展。太阳能，绿色生物能，燃料电池，海洋能等新能源的研究与应用为人们描绘出希望。其中太阳能应用技术以其独特的优势在全世界蓬勃发展，使人们在能源危机的焦虑中，感到不少欣慰。
1.2 太阳能的特点与优势
太阳是个巨大的能源。万物生长靠太阳，地球上绝大部分能源归根究底是来自太阳的。煤炭，石油都是古时候由动物或植物存储下来的太阳能。太阳每秒钟发出的能量有3.865 J，相当于每秒钟燃烧1.32 t标准煤所发出的能量。太阳是以辐射的方式向四周转播它的能量的。太阳发出的能量中约有22亿分之一到达了地球，约1.73 kW。这些能量经过地球大气层的吸收与反射，最终到达地球表面的约有8.1 kW。全世界人们一年所用的各种能量之和也只有到达地球表面的数十万分之一。利用太阳能的潜力是十分大的。
在讨论太阳对地球辐射能的强度时，人们引入了太阳常数。在地球大气层的上界，在平均日地距离时，在垂直于太阳光的方向上，在单位时间和单位面积内，太阳辐射能有一个比较恒定的数值，这个数值就叫太阳常数。它的值大约是1 367 7 。
太阳辐射能与煤炭，石油，核能相比较，有如下的优点:
1.普遍性。地球上处处都有太阳能，不需要到处去寻找，去运输。
2.无害性。利用太阳能作为能源，没有废渣，废料，废气，废水的排放，没有噪声，不会污染环境，没有公害。
3.长久性。只要有太阳，就有太阳能，因此太阳能可以说是取之不尽，用之不绝。
4.巨大性。一年内到达地面的太阳辐射能总量要比现在地球上消耗的各种能量的总和大几万倍。
1.3 国内外太阳能应用的现状
太阳能应用包括太阳能发电和太阳能热利用。太阳能发电又分为光伏发电，光化学发电，光感应发电和光生物发电。光伏发电是利用太阳能电池这种半导体器件吸收太阳光辐射能，使之转化成电能的直接发电形式。光伏发电是当今太阳能发电的主流。
太阳能热利用在我国已经很普及了。近十年来，中国的太阳能热利用产业得以快速发展。特别是太阳热水器，已初步形成较为完善的产业体系，包括原材料工业、产品加工制造业、市场及服务业以及相应的科技开发能力。1999年底，全国的太阳热水器年产量约为500平方米，总保有量达1500万平方米，居世界之首。全国共有大小生产、营销企业1000多家，其中有年产值超亿元的大型企业十余家。产业内提供了五万多个就业机会，年总产值近40亿元，年出口额约2000万美元。
相比之下，太阳能发电，主要是光伏发电，离大规模的应用推广还有很长的距离，光伏产业也还不是很成熟，还处于成长期。目前我国已建成的较大的光伏电站有西藏双湖25千瓦光伏电站，西藏安多100千瓦光伏电站以及目前中国最大的新疆北塔山牧场150千瓦太阳能光伏电站等。这些电站都建在光照充足，地理位置偏僻，电网不能到达的地区。光伏电站有无污染等优势，但由于成本过高的原因，在短期内仍无法与火电竞争。近来一些几瓦到几百瓦的中小型光伏发电应用系统也出现在生活中，如太阳能交通警示灯，高速公路上的太阳能广告牌，太阳能路灯等。随着技术的进步，光伏系统的成本会越来越低，性能会越来越好，应用的领域会越来越宽广，也许，在不远的将来，光伏发电会成为电网的主力，人们将拥有充足的清洁能源，人们的生活会更美好!
1.4太阳能电池
据专家估算，以现在的能源消耗速度，可开采的石油资源将在几十年后耗尽，煤炭资源也只能供应人类约200年.能源问题已成为世界关注的一个重大问题.同时，随着环境污染的日趋严重，也促使人们努力去开发新能源，特别是可再生能源.风能和潮汐能等虽属可再能源，但受地理环境等条件的限制.唯有太阳能辐射到地球的每个角落，因而成为21世纪最具大规模开发潜力的新能源之一我国幅员辽阔，太阳能资源丰富，太阳能利用条件较好的地区占国土面积的2/3以上.特别是在西部地区，人口密度低，距离骨干电网远交通不便，显然太阳能是这些地区的能源的最佳选择太阳因内部发生着核反应，温度高达 ，会辐射出大量的热能.照射到地球上的太阳能非常巨大，大约40min照射到地球上的太阳能就足以满足全球人类一年的能量需求.而且，利用太阳能还可减少环境污染.目前太阳能的利用主要集中在热能和发电两方面对于工业和其他产业部门，后者则是最理想的方案.利用太阳能电目前有两种办法:一是利用太阳能加热液体，使之变成气体用以驱动涡轮机发电;另一种就是太阳能电池。
根据半导体光生伏打效应(光伏效应)制成的太阳能电池即光伏电池，是将太阳辐射能直接转换为电能的转换器件.用这种器件封装成太阳能电池组件，再按需要将多块组件组合成一定功率的太阳能电池方阵，经与储能装置、测量控制装置及直流一交流变换装置 等相配套，即构成太阳能电池发电系统，也称之为光伏发电系统.它具有不消耗常规能源、无转动部件、寿命长、维护简单、使用方便、功率大小可任意组合、无噪声、无污染等优点.因此，自1954年第一块太阳能电池问世以来，得到了飞速发展，仅仅经过40多年的时间，目前已成为空间卫星的基本电源和地面无电、少电地区及某些特殊领域的重要电源，并将进一步发展成为21世纪世界能源舞台上的主要成员之一。
1.5 微处理器
随着汽车工业的迅速发展，关于汽车的研究也就越来越受人关注。本设计就是在这样的背景下提出的，指导教师已经有充分的准备。本题目是结合科研项目而确定的设计类课题。设计的卫星太阳能电动小车应该能够实时显示电池电量、速度、里程，、在白天的时候可以实现不间断行驶
根据题目的要求，确定如下方案：在现有玩具电动车的基础上，利用太阳能板对蓄电池进行充电行状况的实时测量，并将测量数据传送至单片机进行处理，然后由单片机根据所检测的各种数据实现对电动车的智能控制。
这种方案能实现对电动车的运动状态进行实时控制，控制灵活、可靠，精度高，可满足对系统的各项要求。本设计采用MCS-51系列中的80C51单片机。以80C51为控制核心，利用超声波传感器检测道路上的障碍，控制电动小汽车的自动避障，快慢速行驶，以及自动停车，并可以自动记录时间、里程和速度，自动寻迹和寻光功能。80C51是一款八位单片机，它的易用性和多功能性受到了广大使用者的好评。下面就简要的介绍一下单片机及其典型应用方式：
“单片机”一词是Single-Chip Microcomputer较准确的译法，但最能准确反映单片机设计思想﹑并且具有技术眼光的词汇是Microcomputer（微处理器）。之所以出现了Sigle-chip Microcomputer一词，实在是因为早期，甚至到MCS-51时期，单片机准确地体现了Sigle-chip Microcomputer的形态和内容。然而发展到MCS-96，发展到新一代80C51﹑M68HC05﹑M68HC11系列单片机时，在单片机中着力扩展了各种控制功能。如A/D﹑PWM﹑PCA计数器捕获/比较逻辑﹑高速I/O口﹑WDT等，已突破了Microcomputer的传统内容，朝Microcomputer的内涵发展。因此，目前已到了该给单片机正名的时候了，国外已逐渐统一成Microcomputer。
从最初的单片机发展到如今的新一代单片机。大致经历了三个年代。如以Intel8位单片机为例，这三个年代划大致是：
第一代：以1976年推出的MCS-48系列为代表，其主要的技术特征是将CPU和计算机外围电路集成到了一个芯片上，作为与通用 CPU分道扬镳﹑构成新型工业微控制器取得了成功，为单片机的进一步发展开辟了成功之路。
第二代：以MCS-51的8051﹑8052为代表，其主要的技术特征是为片机配置了完善的外部并行总线（AB﹑DB﹑CB）和具有多机识别功能的串行通讯接口（UART）,规范了功能单元的SFR控制模式及适应控制器特点的布尔处理系统和指令系统，为发展具有良好的兼容性的新一代单片机奠定了良好的基础。无论是第一代还是第二代单片机都还未突破单片计算机的内涵。
第三代：以80C51系列为代表，它包括了Intel公司发展MCS-51系列的
一代产品，如8ｘC152﹑80C51FA/FB﹑80C51GA/GB﹑8ｘC451﹑8ｘC452,还包括了Philips﹑Siemens﹑ADM﹑Fujutsu﹑OKI﹑Harria-Metra﹑ATMEL等公司以80C51为核心推出的大量各具特色﹑与80C51兼容的单片机。新一代的单片机的最主要的技术特点是向外部接口电路扩展，以实现Microcomputer完善的控制功能为己任，将一些外部接口功能单元如A/D﹑PWM﹑PCA(可编程计数器阵列)﹑WDT(监视定时器)﹑高速I/O口﹑计数器的捕获／比较逻辑等。这一代单片机中，在总线方面最重要的进展是为单片机配置了芯片间的串行总线，为单片机应用系统设计提供了更加灵活的方式。Philips公司还为这一代单片机80C51系列8ｘC592单片机引入了具有较强功能的设备间网络系统总线----CAN(Controller Area Network BUS).
新一代单片机为外部提供了相当完善的总线结构，为系统的扩展与配置打下了良好的基础。Microcontroller并没有过分强调“单片”，因为向单片形式发展是一切先进电子系统都在追求的理想，并不为单片机所专有。单片机的应用方式随对象、环境、规模不同而大相径庭，不必独崇一宗。
按照所使用单片机的类型不同，单片机应用系统结构可分成总线方式和非总线方式。
总线方式的应用系统中，单片机都具有完善的外部扩展总线，如并行三总线（AB、DB、CB）、串行通讯总线（如UART）,通过这些总线可方便地扩展外围单元、外设接口等。采用总线方式的应用系统多属复杂的工控系统、智能仪表、监测系统，或满足这些应用系统而构成的多机与网络系统。
非总线方式的应用系统省去了外部并行总线，可构成各种小封装芯片，有限的引脚可提供更多的用户I/O口，可使应用系统的芯片数量最少。非总线方式的应用系统多属小型控制器、测控单元、单元仪表等。
总线方式的单片机在不使用外部并行总线时，外部并行总线引脚可作为I/O口用。在掩摸用户程序时，还可要求将这些I/O口改造成具有各种驱动能力的I/O口。
本设计就采用了比较先进的80C51为控制核心，80C51采用CHOMS工艺，功耗很低。该设计具有实际意义，可以应用于考古、医疗器械等许多方面
