圖1系統框圖

根據電壓Ui 取值的大小采用兩種直流電源變換器，當電壓為1.1 V< Ui <3.6 V 時(shí)，采用HT7750 組成的Boost升壓電路來(lái)實(shí)現；當供電電源大于3.6 V時(shí)，電路是用單片機控制集成芯片MC34063來(lái)實(shí)現的。MC34063的工作電壓是3~40 V，所以電源輸入電壓只需要在3 V以上就可以讓它工作。單片機能通過(guò)自身休眠來(lái)提高效率，還可以檢測電壓值控制電池的充電，并且由數碼管顯示出檢測的時(shí)間長(cháng)短，這個(gè)時(shí)間可以根據用戶(hù)的要求任意調節。這樣的電路直觀(guān)、穩定、可靠，并且在實(shí)際運用中，在接負載的情況下，它能穩定的達到所需要的電流值和電壓值。同時(shí)電路簡(jiǎn)單易懂，容易調試數據，成功率高。

2 硬件電路設計

2.1 升壓電路設計
升壓電路主要由HT7750組成，HT7750轉換器具有高效率和低紋波。該系列具有超低啟動(dòng)電壓、高輸出電壓精度。只需要3個(gè)外部元件即電感、穩壓管、電解電容，以提供固定輸出5 V電壓。電路如圖2所示。
 

圖2 升壓電路

2.2 供電電路設計
供電電路是由MC34063芯片構成的穩壓電路，此芯片是一款可降壓也可升壓型的采用PWM 調節方式的開(kāi)關(guān)穩壓電源芯片，MC34063的工作電壓范圍為3~40 V。此電路是把輸入進(jìn)來(lái)的電壓進(jìn)行穩壓處理達到所需電壓值，同時(shí)此電壓還可以作為單片機和ADC0832 的工作電壓。電路構成如圖3所示

圖3 供電電路

2.3控制電路設計
采用8051單片機，它擁有編程靈活、功能強大、而且廉價(jià)的好處，與INTEL公司的8096系列16位單片機相比，8051更具有明顯的價(jià)格優(yōu)勢。同時(shí)能夠滿(mǎn)足需要，成為首選。它可以自身休眠來(lái)減小功耗，提高效率，它由基準電源電路輸出穩定的5 V電壓供電，主要起到檢控電壓的作用。89C51單片機控制AD0832來(lái)檢測電源輸出電壓的大小，從而判斷是否對電池進(jìn)行充電，并且檢測時(shí)間的長(cháng)短可以根據用戶(hù)的需要進(jìn)行設定，通過(guò)數碼管顯示出來(lái)。這里用的ADC是ADC0832芯片，它是一個(gè)串行的ADC，它具有速度和精度都足以滿(mǎn)足此電路，在A(yíng)DC0832的VCC腳與基準電路供電的輸出腳間接一個(gè)大電容從而使輸入給ADC0832的電壓更穩定。電路構成如圖4所示。

圖4控制電路

2.4充電電路設計
該電路是通過(guò)單片機對充電電路的控制從而實(shí)現對電池的充電，起到開(kāi)關(guān)作用。并且電路中加入了LED燈，從而顯示充電器是否工作。電路如圖5所示。

圖5充電電路

3軟件部分的設計
本系統的軟件采用C語(yǔ)言來(lái)編寫(xiě)，所有代碼在UV2下編譯調試。軟件程序設計主要檢測電源輸出電壓的大小，從而對判斷是否對電池進(jìn)行充電，同時(shí)單片機通過(guò)自身休眠來(lái)減小功耗，提高效率。程序主流程圖如圖6所示，休眠時(shí)間控制流程圖如圖7所示。

圖6主流程圖

圖7休眠時(shí)間控制流程圖

4測試方法與結果
（1）當輸入電壓Ui為10~20 V時(shí)，取電源內阻Rs為100Ω，可充電池的內阻Rc為0.1Ω，由理論計算得：
Ic > （Es - Ec） （Rs + Rc）
即：
Ic > （20 - 3.6） （100 + 0.1） = 163.8 mA
實(shí)際測量時(shí)Ic = 164.6 mA>163.8 mA，滿(mǎn)足了設計的要求。測試數據見(jiàn)表1.
本設計的工作效率由輸出電壓U*out與輸出電流Iout的乘積比上輸入的電壓Uin與電流Iin的乘積。即：
η= （Uout*Iout ） （Uin*Iin ）
（2）當Ui從0逐漸升高時(shí)，能啟動(dòng)充電功能的Ui為0.28 V；當Ui為0時(shí)，系統最大反向充電電流僅為0.09 mA.

表1高壓參數表

5結語(yǔ)
本文設計并實(shí)現了一種基于單片機的直流電能收集充電器，該充電器在輸入電壓低至1 V的情況下仍能將能量傳遞至3.6 V以上的可充電池中。同時(shí)制作了實(shí)驗樣機并對實(shí)驗樣機進(jìn)行了測試。實(shí)驗結果表明該充電器具有工作電壓范圍寬，效率高，適應性強、可靠性好等優(yōu)點(diǎn)。從一定程度上解決了廢棄電池能源的浪費及對環(huán)境的污染。