基于单片机的太阳能电池数据采集系统研究

【摘要】： 当今世界面临着能源短缺与环境污染两大问题,以太阳能电池为核心元件的太阳能光伏发电技术是解决这两大问题的有效途径,在研究和工程应用中,人们需要用太阳能电池测试仪对太阳能电池进行测试获取数据,进而对太阳能电池进行分析评判。本文基于目前太阳能电池研究和工程应用的实际需要,设计了一款基于单片机的太阳能电池数据采集系统,系统主要包括数据采集和数据处理及结果显示两大部分。 本文主要从以下几个方面来完成太阳能电池数据采集系统的分析和设计： 1.根据太阳能电池测试原理和电子电路的相关知识,选用合适的电子元器件设计了能够完成数据采集任务的硬件电路,主要包括温度信号采集单元、光强信号采集单元、电压及电流信号采集单元、模数转换单元和串口通信单元等部分。 2.用单片机C51语言编写了与硬件电路相配合的软件程序,控制硬件电路完成数据采集任务和数据采集部分与PC机之间通过串口进行的数据传输。 3.采用VC++6.0和MATLAB联合编程的方式来完成数据处理的核心算法,主要应用的是联合编程中的MATCOM方法,通过一些相关设置,直接用MATCOM的语法在VC工程中编写数据处理程序。 4.编制了PC机中的监控显示界面,使测试人员可以通过监控显示界面来对数据采集的过程进行控制,并在界面中用图形形式来描述太阳能电池的伏安特性曲线,用数值形式来描述相关的性能参数。 在系统开发完成后,还进行了相关的测试试验,得到了以图形和数值相结合的方式来描述太阳能电池特性的显示界面。试验结果表明,本文设计的数据采集系统操作简单,能够对特定的太阳能电池进行测试,测试的结果也能够以直观简洁的方式呈现给测试人员,为测试人员研究分析太阳能电池提供必要的依据,系统的整体性能基本达到了预期的要求,具有一定的实用价值。 【关键词】：太阳能电池 单片机 数据采集 matlab
【学位授予单位】：武汉理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TM914.4
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-14
• 1.1 研究背景9-12
• 1.1.1 能源与环境问题9-10
• 1.1.2 太阳能的利用10-11
• 1.1.3 太阳能光伏发电产业11-12
• 1.2 本文研究的目的、意义及主要研究工作12-14
• 1.2.1 本文研究的目的和意义12-13
• 1.2.2 本文所作的主要工作13-14
• 第2章 太阳能电池的特性及测试原理14-21
• 2.1 太阳能电池的分类14
• 2.2 太阳能电池的工作原理及等效电路14-17
• 2.2.1 太阳能电池的工作原理14-15
• 2.2.2 太阳能电池的等效电路15-17
• 2.3 太阳能电池的伏安特性曲线及性能参数17-20
• 2.3.1 太阳能电池的伏安特性曲线及性能参数17-19
• 2.3.2 日照强度和电池温度对太阳能电池伏安特性的影响19-20
• 2.4 太阳能电池的测试方法20
• 2.5 本章小结20-21
• 第3章 太阳能电池数据采集部分设计21-39
• 3.1 数据采集部分总体结构21-22
• 3.2 数据采集部分硬件电路设计22-30
• 3.2.1 数据采集部分简化示意图23-25
• 3.2.2 电压、电流信号采集单元设计25-26
• 3.2.3 固态继电器电路设计26-27
• 3.2.4 步进电机系统设计27-28
• 3.2.5 光强信号采集单元设计28
• 3.2.6 温度信号采集单元设计28-29
• 3.2.7 模数转换单元设计29-30
• 3.2.8 串口通信单元介绍30
• 3.3 数据采集部分软件设计30-38
• 3.3.1 数据采集部分软件程序总体框架30-31
• 3.3.2 温度信号采集子程序31-32
• 3.3.3 模数转换子程序32-35
• 3.3.4 串口数据通信子程序35-38
• 3.4 本章小结38-39
• 第4章 太阳能电池数据处理及结果显示部分设计39-51
• 4.1 监控软件功能简介39
• 4.2 电池参数在任意条件与标准条件之间的转换39-41
• 4.3 太阳能电池串联电阻Rs的计算方法41-42
• 4.4 太阳能电池并联电阻Rsh的计算方法42-43
• 4.5 数据处理程序43-47
• 4.5.1 VC++6.0与MATLAB联合编程简介43-44
• 4.5.2 数据处理的实现44-47
• 4.6 监控显示界面介绍47-48
• 4.7 试验结果48-50
• 4.8 本章小结50-51
• 第5章 总结与展望51-53
• 5.1 本文小结51
• 5.2 创新点51-52
• 5.3 今后工作展望52-53
• 参考文献53-56
• 致谢56-57
• 攻读硕士学位期间发表的论文57

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