摘要：随着全球化石能源的消耗和枯竭，全球各国面临的能源短缺局面越来越严重。寻求可持续发展的新型再生绿色能源是每一个国家现阶段的重要课题。因此，对光伏发电系统数据采集监测就成为其中重要一环。

首先，本文把STC公司的STC89C52微控制器当作控制中心，搭配复位电路、时钟电路、上拉电阻组成微控制器系统。本文设计了由A/D转换器PCF8591、LCD1602显示屏、电流传感器ACS712、温度传感器DS18B20和运放电阻组成的外围设备系统。外围设备系统的主要作用是采样电压、电流和温度信号，并对采样的信号进行调理。微控制器系统主要作用是对采样的模拟量进行A/D转换并显示采样信息。微控制器系统和外部设备系统搭配组成了光伏发电监控系统。

之后，控制整套系统运行的程序是利用C语言在KEIL上编写的。软件主要包括主程序、IIC通讯协议模块、A/D转换模块、LCD1602模块。主程序模块采用循环采样的执行方式，这样可以实时监测信号变化。初始化模块是对参数的初始化。延时模块的作用是延时一定的时间。IIC是一个通讯协议，为控制在IIC的支持下可以和多个设备通信。A/D转换模块的作用是启动PCF8591的A/D转换功能。LCD1602模块的作用是显示设备采集到的电压、电流、温度和计算得到的温度参量。

最后，本文将按照先仿真后实物的顺序进行验证。仿真软件选用Proteus，通过对在Proteus上搭建监测系统并运行仿真后得到的结果的分析来验证光伏监测系统的严密性。仿真验证没有问题后，就是实物焊接的工作了。按照仿真中的电路焊接实物，并用万用表测量焊接是否正确。在实物结果无误地显示出来后，整套光伏监测系统的制作工作就完成了。

关键词：光伏发电；微控制器；C语言；IIC通信协议

目录

摘要

Abstract

1 绪论-1

1.1 课题背景及意义-1

1.2 光伏监控系统研究现状及发展-2

1.3 光伏监控系统的实现-2

2 系统总体方案设计与分析-4

2.1 工作原理-4

2.1.1 光伏电池工作原理-4

2.1.2 光伏电池等效电路-5

2.2 总体方案-6

2.2.1 信息采集系统的组成-7

2.2.2 微控制器控制和信息显示-7

2.3 主要性能指标-8

2.4 本章小结-8

3 系统硬件设计-9

3.1 监控系统微控制器-9

3.2 微控制器系统电路设计-10

3.2.1 微控制器系统电源电路-11

3.2.2 微控制器系统复位电路-12

3.2.3 微控制器时钟电路-14

3.3 外围设备设计-14

3.3.1 电流采样单元设计-15

3.3.2 电压采样单元设计-15

3.3.3 温度采样单元设计-17

3.3.4 A/D转换单元设计-18

3.3.5 LED显示单元设计-19

3.4 本章小结-20

4 系统软件设计-21

4.1 光伏监控系统软件概述-21

4.1.1 软件开发环境简介-21

4.1.2 软件程序概述-21

4.2 系统各子程序性能-22

4.2.1 主程序-22

4.2.2 初始化子程序-24

4.2.3 IIC通信子程序-24

4.2.4 A/D转换子程序-29

4.2.5 DS18B20子程序-31

4.2.6 LCD显示子程序-34

4.2.7 延时子程序-37

4.3 本章小结-38

5 仿真验证和硬件调试-39

5.1 仿真验证-39

5.1.1 仿真软件介绍-39

5.1.2 仿真电路-39

5.1.3 仿真结果-41

5.2 硬件调试-45

5.2.1 单片机开发板-46

5.2.2 外围设备焊接板-47

5.2.3 监控系统整体实物-48

5.2.4 实物运行结果-49

5.3 误差分析-53

5.4 本章小结-54

6 总结-55

6.1 全文总结-55

6.2 未来展望-55

致谢-56

参考文献-57

附录-58